橡膠組合物和輪胎組件的制作方法
【專利摘要】本申請公開了一種橡膠組合物和輪胎組件，可以有效地平衡輪胎滾動阻力和抗?jié)窕阅埽婕暗南鹉z組合物包含至少一種100phr二烯類橡膠、20至200phr填料；將上述橡膠組合物制成輪胎胎面；將上述胎面應(yīng)用于輪胎中。其中填料中至少包含≥50wt％的低比表面積白炭黑(即低比表面積白炭黑是作為主體填料存在的)，低比表面積白炭黑的比表面積在10～100m2/g的范圍，采用本橡膠組合物制成的輪胎具有較低的滾動阻力和較好的抗?jié)窕阅?，使兩種性能可以達(dá)到較佳的平衡。
【專利說明】
橡膠組合物和輪胎組件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明是涉及輪胎制造領(lǐng)域，將包含低比表面積白炭黑的橡膠組合物應(yīng)用于輪胎 胎面配方中，可以有效地平衡滾動阻力和抗?jié)窕阅堋?br>【背景技術(shù)】
[0002] 隨著輪胎工業(yè)的發(fā)展，在輪胎的各種性能中，人們更多地追求低的滾動阻力和高 的抗?jié)窕阅堋Ｒ虼?，對車用輪胎提出了高性能化的要求，即安全性、綠色環(huán)保節(jié)能性等。白 炭黑是橡膠工業(yè)中僅次于炭黑的補(bǔ)強(qiáng)性填料，白炭黑由于其粒子細(xì)、比表面積大、具有較強(qiáng) 的吸附性，因而可以增加橡膠制品的強(qiáng)度和抗老化性能。在輪胎工業(yè)中，通常使用的白炭黑 是比表面積大于100m2/g的具有高補(bǔ)強(qiáng)性的白炭黑，這樣的白炭黑的各項(xiàng)性能都要優(yōu)于炭 黑。然而低比表面積白炭黑在輪胎中的應(yīng)用一直被忽視。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種橡膠組合物和輪胎組件，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0005] 本申請實(shí)施例公開了一種橡膠組合物，包括：
[0006] lOOphr 二稀類橡膠；
[0007] 介于20與200phr之間的填料，該填料中包括2 50wt%的白炭黑，所述白炭黑具有 10~100m2/g的比表面積。
[0008] 優(yōu)選的，在上述的橡膠組合物中，所述白炭黑含量為30~120phr。
[0009] 優(yōu)選的，在上述的橡膠組合物中，所述白炭黑的比表面積為30~90m2/g，優(yōu)選為50 ~80m2/g〇
[0010] 優(yōu)選的，在上述的橡膠組合物中，所述填料含量介于40至150phr。
[0011] 優(yōu)選的，在上述的橡膠組合物中，所述二烯類橡膠選自天然橡膠、異戊橡膠、丁基 橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠或其組合。
[0012] 優(yōu)選的，在上述的橡膠組合物中，還包括炭黑，該炭黑的碘吸收值是5至150g/kg， DBP的吸收值是30至150cm3/100g〇
[0013] 相應(yīng)的，本申請還公開了一種輪胎組件，包含所述的橡膠組合物。
[0014]優(yōu)選的，在上述輪胎組件中，所述橡膠組合物用于輪胎組件的胎面、胎側(cè)、胎冠或 內(nèi)襯。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:采用本橡膠組合物制成的輪胎具有較低的 滾動阻力和較好的抗?jié)窕阅?，使兩種性能可以達(dá)到較佳的平衡。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 本發(fā)明實(shí)施例公開一種可以有效地平衡輪胎滾動阻力和抗?jié)窕阅艿妮喬ヌッ?用橡膠組合物，所涉及的橡膠組合物包含至少一種lOOphr二烯類橡膠、20至200phr填料;將 上述橡膠組合物制成輪胎胎面;將上述胎面應(yīng)用于輪胎中。其中填料中低比表面積白炭黑 含量2 50wt%，低比表面積白炭黑的比表面積在10-100m2/g的范圍，采用本橡膠組合物制 成的輪胎具有較低的滾動阻力和較好的抗?jié)窕阅?，使兩種性能可以達(dá)到較佳的平衡。
[0017] 本發(fā)明實(shí)施例還涉及一種包含胎面的輪胎，所述的胎面包含至少一種lOOphr二烯 類橡膠、20至200phr填料;將上述橡膠組合物制成輪胎胎面;將上述胎面應(yīng)用于輪胎中。其 中填料中低比表面積白炭黑含量2 50wt%，低比表面積白炭黑的比表面積在10-100m2/g的 范圍。
[0018] 在一個實(shí)施方案中，橡膠組合物中的填料包含2 50wt %的低比表面積白炭黑，優(yōu) 選30-120phr。低比表面積白炭黑具有10-100m2/g的比表面積。
[0019] 橡膠組合物可用于含有不飽和鍵的橡膠或彈性體。橡膠組合物是指已經(jīng)與各種成 分和材料共混或者混合的橡膠。"二烯類橡膠"或"含有不飽和雙鍵的橡膠或彈性體"包括天 然橡膠及其他各種合成橡膠，其中合成橡膠的具體實(shí)例包括順丁橡膠(順-1，4-聚丁二烯）、 聚異戊二烯(順-1，4_聚戊二烯）、丁基橡膠(包括普通丁基橡膠、氯化丁基橡膠和溴化丁基 橡膠）、丁苯橡膠(丁二烯/苯乙烯共聚物）、乙丙橡膠(乙烯/丙烯/二烯單體共聚物）。優(yōu)選的 橡膠或彈性體為天然橡膠、丁苯橡膠和順丁橡膠。
[0020] 在一個方面，橡膠優(yōu)選為至少兩種二烯類的橡膠。例如，優(yōu)選為兩種或以上橡膠的 組合，如順-1，4-聚異戊二烯橡膠(包含天然橡膠和合成順-1，4-聚異戊二烯）、丁苯橡膠(丁 二烯/苯乙烯共聚物）、順丁橡膠(順-1，4_聚丁二烯）。
[0021] 本發(fā)明的一個方面，丁苯橡膠可以選用乳液聚合的丁二烯/苯乙烯共聚物，其中可 以選用含有5%_40% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的苯乙烯，有時可以選用苯乙烯含量更高的丁苯橡膠。 [0022]橡膠組合物中可包含20-200phr的填料，除了包含低比表面積白炭黑外，在一個實(shí) 施方案中，可以使用其他各種形式的白炭黑。
[0023]可用于橡膠組合物的白炭黑包含氣相白炭黑、沉淀白炭黑等。在一個實(shí)施方案中 使用的是沉淀白炭黑。
[0024] 可用于橡膠組合物的填料可能含有炭黑。常用炭黑的代表有N110、N121、N134、 N220、N231、N234、N242、N293、N299、N315、N326、N330、N332、N339、N343、N347、N351、N358、 N375、N539、N550、N582、N630、N642、N650、N683、N754、N762、N765、N774、N787、N907、N908、 冊90、湘91。這些炭黑具有碘吸收值是5至15(^/1^，08?的吸收值是30至150〇113/10(^的特 征。
[0025] 可通過本領(lǐng)域通用的方法實(shí)現(xiàn)橡膠組合物的混合。
[0026] 橡膠組合物可以用在輪胎的各種橡膠構(gòu)件中。橡膠構(gòu)件包括胎面、胎側(cè)、胎冠、內(nèi) 襯等，優(yōu)選胎面。
[0027] 本發(fā)明實(shí)施例的輪胎可用于轎車輪胎、客車輪胎、農(nóng)用輪胎、賽車輪胎、卡車輪胎、 工程車輪胎等。輪胎可以為子午線輪胎或斜交輪胎。
[0028] 本發(fā)明實(shí)施例的輪胎的硫化溫度在100至200°C進(jìn)行。在一個實(shí)施方案中，硫化是 在130-180 °C的溫度下進(jìn)行。可使用常規(guī)的硫化方法，例如在油浴加熱或電加熱的模具中進(jìn) 行。
[0029] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。下列實(shí)施例僅用于解釋和說明本發(fā) 明，而不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。下列實(shí)施例中未注明具體條件的試驗(yàn)方法，通常按照常 規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非另有說明，所有的百分比和份數(shù)按重量計(jì)。
[0030] 橡膠組合物的制備：
[0031] 通過混煉的方法來制備具有以下組成的橡膠組合物，所述混煉包括：
[0032] ①母煉：
[0033] 母煉是在X(S)M-1.6X(0~180)型密煉機(jī)中進(jìn)行的，起始溫度為70°C，轉(zhuǎn)速為70 轉(zhuǎn)/min，壓力為7bar。加料順序?yàn)椋喝芫鄱”较鹉z和順丁橡膠在初始加入，30s后加入白炭 黑、炭黑、偶聯(lián)劑、防老劑、氧化鋅、微晶蠟、硬脂酸和增塑劑，最后在150C時排膠。
[0034]②終煉：
[0035] 終煉是在X(S)M-1.6 X (0~180)型密煉機(jī)中進(jìn)行，加料順序:在開始先母膠，20s后 加入促進(jìn)劑二苯胍、促進(jìn)劑N-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺和硫磺，180s后排膠。
[0036]原材料及設(shè)備：
[0037] 溶聚丁苯橡膠(RC2557S，購自中國石化獨(dú)山子石化公司；NS616,購自日本瑞翁）， 順丁橡膠（BR9000,購自中國石化獨(dú)山子石化公司），白炭黑（Newsil HD60MP，Newsil HD90MP，Newsil HD115MP，Newsil HD165MP，Newsil HD200MP;購自無錫確成硅有限公司）， 炭黑(N234，購自卡博特公司），增塑劑(環(huán)保芳烴油TDAE，購自德國漢圣），偶聯(lián)劑雙-(γ -三 乙氧基硅烷丙基)-四硫化物Si69、防老劑Ν-( 1，3-二甲基)丁基-Ν ' -苯基對苯二胺、石蠟、氧 化鋅、硬脂酸、促進(jìn)劑二苯胍、促進(jìn)劑Ν-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺和硫磺均為市售。 [0038] X(S)M-1.6X(0~180)型密煉機(jī)，青島科高橡塑機(jī)械技術(shù)裝備有限公司；ΧΚ-200型 開煉機(jī)，青島科高橡塑機(jī)械技術(shù)裝備有限公司;XLB-400型平板硫化機(jī)，青島科高橡塑機(jī)械 技術(shù)裝備有限公司；MV3000門尼粘度儀，德國Montech; D-MDR3000流變儀，德國Montech; Z010萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)，德國Zwick;Shore A硬度儀，德國Zwick。
[0039] 測試標(biāo)準(zhǔn)及儀器：
[0040] 為了方便不同實(shí)施例之間的對比以及更加直觀的表征滯后損失性能和濕地摩擦 性能，我們實(shí)驗(yàn)室采用內(nèi)部參比配方來對實(shí)施例和對比例指數(shù)化，具體的計(jì)算方法見下。 [0041 ] (i)滯后損失指數(shù):使用DMA(動態(tài)機(jī)械分析儀)測試，溫度為25 °C，頻率為10Hz，動 態(tài)形變?yōu)?-50 %，測試模式為平面剪切模式，取TanS最大值;采用Metravib的DMA+1000進(jìn)行 測試。
[0042] 滯后損失指數(shù)=參比配方值/測試值X 100,指數(shù)越大滯后損失越小。
[0043] (ii)濕地摩擦指數(shù):采用擺式摩擦系數(shù)儀測試摩擦系數(shù)，并與實(shí)驗(yàn)室參比值對比。
[0044] 濕地摩擦指數(shù)=測試值/參比配方值X 100，指數(shù)越大濕地摩擦力越大。
[0045] 實(shí)施例1
[0046] 實(shí)施例1中，在其他添加劑用量保持不變，而通過配方中白炭黑用量的調(diào)整，使硬 度處于相同的水平，從而可以更加有效地考察不同比表面積白炭黑的滾動阻力和抗?jié)窕?能的對比（參表1和表2)，看出低比表面積白炭黑在平衡這兩種性能方面的優(yōu)勢。由于低比 表面積白炭黑的補(bǔ)強(qiáng)性減弱，因此為了達(dá)到相同的硬度需要添加更多地白炭黑。
[0047]表1實(shí)施例1的實(shí)驗(yàn)配方
[0048]

[0049] ~表2實(shí)施例1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0050]
[0051] 較小的比表面積以及較弱的填料間相互作用，使得Payne效應(yīng)較弱，即使添加量較 大也具有明顯較低的滯后損失TaM，同時抗?jié)窕阅芊矫鍴D60MP和HD90MP也是最高的。從 上述數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，低比表面積白炭黑可以有效地平衡滾動阻力和抗?jié)窕阅堋?br>[0052] 實(shí)施例2
[0053] 實(shí)施例2中采用了不同添加量的低比表面積白炭黑HD 6 0ΜΡ，并與添加 HD 115MP和 HD165MP的配方進(jìn)行了對比，參表3和表4。
[0054]表3實(shí)施例2的實(shí)驗(yàn)配方 [0055]

[0056] 表4實(shí)施例2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0057]
[0058] 通過形變掃描的TanS可以發(fā)現(xiàn)，添加 HD60MP的膠料具有明顯較低的滯后損失，這 對滾動阻力是有利的；同時發(fā)現(xiàn)添加不同比例的HD60MP后抗?jié)窕阅苤饾u增加并都優(yōu)于添 加 HD 115MP和HD 16 5MP的配方。
[0059] 實(shí)施例3
[0060] 實(shí)施例3中采用了不同添加比例的低比表面積白炭黑HD60MP，并與添加 HD115MP、 HD165MP和HD200MP的配方進(jìn)行了對比。參表5和表6。
[0061] 表5實(shí)施例3的實(shí)驗(yàn)方案
[0062]
[0063] 表6實(shí)施例3的數(shù)據(jù)結(jié)果
[0064]
[0066]當(dāng)在配方中添加填料總量50wt %以上的低比表面積白炭黑HD90MP時，滾動阻力明 顯要比參比配方低，同時抗?jié)窕悦黠@提高。
[0067]最后，還需要說明的是，術(shù)語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵蓋非排他 性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且 還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的 要素。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種橡膠組合物，其特征在于，包括： lOOphr二稀類橡膠； 介于20與200phr之間的填料，該填料中包括2 50wt%的白炭黑，所述白炭黑具有10~ 100m2/g的比表面積。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠組合物，其特征在于:所述白炭黑含量為30~120phr。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠組合物，其特征在于:所述白炭黑的比表面積為30~90m2/ g，優(yōu)選為50~80m2/g。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠組合物，其特征在于:所述填料含量介于40至150phr。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠組合物，其特征在于:所述二烯類橡膠選自天然橡膠、異 戊橡膠、丁基橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠或其組合。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠組合物，其特征在于:還包括炭黑，該炭黑的碘吸收值是5 至 150g/kg，DBP 的吸收值是 30 至 150cm3/100g。7. -種輪胎組件，包含權(quán)利要求1至6任一所述的橡膠組合物。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述輪胎組件，其特征在于:所述橡膠組合物用于輪胎組件的胎面、 胎側(cè)、胎冠或內(nèi)襯。
【文檔編號】C08L9/00GK105837883SQ201610334787
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】邵紅琪, 陳衛(wèi)榮, 錢寒東, 於玉華, 賀炅皓
【申請人】張家港大塚化學(xué)有限公司