[发明专利]一种具有低透气性的橡胶组合物

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种具有低透气性的橡胶组合物，具体涉及适用于轮胎气密层的填充煤基复合材料的低透气性卤化丁基橡胶组合物。

背景技术

随着轮胎向子午化、无内胎化和扁平化方向发展，对轮胎气密层气密性能的要求越来越高。气密层的作用是减小空气和湿气渗透性，保持轮胎较低的充气压力损失率，延长轮胎的使用寿命。这就要求气密层胶料必须具备低透气性的特点，同时要有良好的耐屈挠疲劳、耐老化性能，与胎体胶料具有较好的粘合性。胶料的气密性能主要取决于生胶体系及填料的品种和用量，目前大多数轮胎企业采用卤化丁基橡胶，或单用或与天然橡胶并用，填料则以炭黑为主。使用卤化丁基橡胶做气密层，能显著改善轮胎保气性，进而提高轮胎的耐久性能。对于无内胎全钢子午线载重轮胎气密层而言，气密性要求更加严格，一般采用全溴化丁基橡胶制造。

气密层胶在子午线轮胎中是成本相对较高的一个部件，卤化丁基橡胶的气密性非常好，但尚未国产化，价格昂贵。为了降低成本，采取在胶料中添加丁基橡胶再生胶和碳酸钙以降低含胶率的方法，但胶料性能不够理想。轮胎气密层中主要采用炭黑做补强填料，但在加入量上不及各种填料。同时，炭黑行业目前仍然是一个高耗能、高污染的行业，炭黑生产中消耗的资源主要是原料油(如催化裂化澄清油、乙烯焦油、煤焦油)、电和水，而原料油是我国乃至全世界的紧缺能源。我国炭黑工业节能减排虽然已取得很大成绩，但与国际上日益严格的节能、环保要求，尚有较大差距。炭黑尾气是一种低热值、高水分、有毒和具有爆炸性的气体，尾气中含有SO₂等硫化物，是炭黑生产中的主要大气污染源，尾气脱硫刚开始，脱氮和二氧化碳处理还没有纳入炭黑企业的议事日程。此外，就炭黑生产工艺的现状，炭黑烟气显热和尾气化学热利用不充分，炭黑粉尘污染和污水排放问题仍然存在。

橡胶中填充少量的无机矿物填料，如黏土、碳酸盐矿物、硅酸盐矿物、煤矸石等，这些填料来源丰富，价格相对低廉，解决了炭黑工艺复杂、成本较高的问题，但是，无机矿物填料的密度均高于炭黑，而且多偏重于填充，对橡胶基本不具有补强作用。轮胎气密层中填充无机填料，会降低胶料的强力性能，也会对胶料的气密性产生不利影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种橡胶组合物，该橡胶组合物采用煤基复合材料替代部分炭黑填充于橡胶中，加工性能良好，硫化后的产物具有低透气性，良好的耐屈挠性能，强力性能满足使用要求。对于轮胎气密层这种成本较高的胶料部件，该橡胶组合物用价格较低的煤基复合材料替代价格较高的炭黑，并且增大填料填充量从而降低含胶率，对降低成本起到了积极作用。

该橡胶组合物中使用的煤基复合材料是采用粉碎工艺将优质高龄煤与少量无机粉体进行超细化和粒子复合而成，与普通炭黑相比，它密度低，体积成本优势明显，可以改善开炼机下片的粘辊性，对橡胶具有补强作用，能够提高橡胶的气密性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明橡胶组合物主要由卤化丁基橡胶、补强填料、硫化剂、促进剂、活性剂、软化剂等组分构成，以下所述的份为重量份。

卤化丁基橡胶选用氯化丁基橡胶或溴化丁基橡胶，在橡胶组合物中的用量为50～100份，优选70～90份，门尼粘度25～50，优选30～40。

补强填料选用煤基复合材料和炭黑。煤基复合材料是由特殊的优质无烟煤（碳含量高达90%以上）与少量无机粉体进行超细化及粒子复合而成，倾注密度350～450 kg·m^-3，粒径≤10μm，用量10～60份，优选20～40份。炭黑的用量为10～70份，优选30～50份。常用的炭黑牌号包括N110、N115、N120、N125、N135、N220、N231、N234、N242、N293、N299、N326、N330、N335、N339、N343、N351、N356、N375、N539、N550、N660、N772、N990等，优选N550、N650、N660、N762、N990等。

硫化剂选用硫磺和氧化锌，硫磺用量0.2～2.5份，优选0.5～1份；氧化锌用量0.5～8份，优选3～5份。促进剂选用噻唑类促进剂，包括二硫化二苯并噻唑、2-硫醇基苯并噻唑、2-硫醇基苯并噻唑锌盐等，用量0.2～2.5份，优选1～1.5份。

橡胶组合物中还包括活性剂、软化剂及其他加工助剂。活性剂选用硬脂酸，用量1～2份。软化剂选用环烷油或石蜡油，用量2～25份，优选5～15份。其他加工助剂用量7～12份。

具体实施方式