[发明专利]橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法以及硫化橡胶的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法以及硫化橡胶的应用。

背景技术

随着化石燃料及原材料资源的日益减少，汽车行业对轮胎节能的要求也越来越迫切，而生产白炭黑不用化石原料，以上因素将使SIBR/白炭黑新型绿色轮胎胎面胶成为研发应用的热点，市场潜力巨大，而采用天然矿物填充橡胶，用作轮胎材料，可以进一步减少对于化石原料的依赖，且可以降低成本，在合理的用量范围内，可以使橡胶的加工性能和机械力学性能不变甚至提高。

CN101935414A公开了一种轿车轮胎胎面胶用高岭土/丁苯橡胶复合材料的制备方法，其包括高岭土表面改性、混炼工艺、硫化工艺等步骤，其力学性能达到轿车轮胎胎面胶物理机械性能国标要求。发明中制备的改性高岭土，效果好，工序简单，易于工业化生产，能够代替橡胶中常用的高能耗、高价格补强剂炭黑或白炭黑。

CN102532628A公开了一种工程机械轮胎胎面胶料及制造这种胶料所使用的橡胶组合物配方，发明胶料中含有丁苯橡胶SBR1500、无机增强填料白炭黑、炭黑、防老剂、氧化锌、硬脂酸、硫黄、促进剂等。发明提供的胶料主要用于工程机械轮胎胎面中，使用该发明提供的胶料可明显提高工程机械轮胎胎面的耐老化、耐磨耗、耐切割、耐刺扎和抗崩花掉块性能，从而提高工程机械轮胎的使用寿命，并降低制造成本。

在现有技术的橡胶组合物中，填料通常为白炭黑和炭黑并用，采用的偶联剂通常为硅烷偶联剂。由于现有技术的橡胶组合物中的填料，如白炭黑和炭黑的分散不均匀，因而导致由该橡胶组合物得到的混炼胶的强度和加工性能不甚理想，因而由所述混炼胶得到的硫化橡胶的机械力学性能不甚理想。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的橡胶组合物的上述缺陷，而提供一种能够提高填料白炭黑的分散性的橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法以及硫化橡胶的应用，使由橡胶组合物得到的混炼胶具有较高的强度和加工性能，使得硫化橡胶的具有较佳的机械性能。

本发明提供了一种橡胶组合物，该橡胶组合物含有二烯烃橡胶、白炭黑、矿物添加剂和偶联剂；其中，所述矿物添加剂为含有3.5-10重量%的碳和50-80重量%的二氧化硅，其中所述碳为无定形碳类次石墨结构。

本发明的发明人发现，溶聚丁苯橡胶（或三元集成橡胶）/白炭黑复合材料以其优异的抗湿滑性能、耐磨性和低滚动阻力成为未来新型绿色轮胎胎面胶的首选材料之一，但是，由于白炭黑在材料中易自聚集而影响了白炭黑填料在橡胶中补强作用的发挥，同时还可能使胶料生热加剧。而本发明提供的橡胶组合物含有矿物添加剂，能够显著改善白炭黑在橡胶基体中的分散，从而改善混炼胶的加工性能，而硫化橡胶也具有较佳的机械力学性能。

本发明还提供了由本发明提供的橡胶组合物于硫化剂经混炼和硫化得到的硫化橡胶。

采用本发明提供的橡胶组合物制备得到的硫化橡胶具有较好的机械力学性能，制成的胎面胶材料的滚动阻力、耐磨性及抗湿滑性能具有较好的平衡。

本发明还提供了本发明提供的硫化橡胶在制备轮胎或轮胎部件中的应用。

在本发明提供的橡胶组合物中，优选情况下，所述二烯烃橡胶为三元集成橡胶和/或溶聚丁苯橡胶，填料为白炭黑和矿物添加剂，偶联剂为硅烷偶联剂，能够进一步提高橡胶的加工性能；更优选情况下，所述橡胶组合物中还含有活化剂，优选为氧化锌和硬脂酸，所述活化剂能够显著提高所述橡胶的硫化度和耐热性。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为混炼胶H2、H3和DH3经Haake流变仪处理的温度-时间曲线；

图2为混炼胶H2、H3和DH3经Haake流变仪处理的转矩-时间曲线；

图3为混炼胶H2和DH3的应变扫描曲线；

图4为硫化胶S2和DS3的应变扫描曲线；

图5为硫化胶S2和DS3测试应变为2.51%的频率扫描曲线；

图6为硫化胶S2和DS3测试应变为10.04%的频率扫描曲线；

图7为硫化胶S2和DS3的拉伸应力应变曲线。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。