[发明专利]一种衣康酸酯/异戊二烯共聚物型生物基弹性体胎面胶及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于轮胎技术领域，特别是涉及基于可再生资源衣康酸及生物质醇为主要原料的生物基工程弹性体轮胎的配方及加工工艺。

背景技术

轮胎行业是依赖于石油化工的高污染高能耗产业，随着不可再生资源的大量消耗的和人们环保意识的逐渐提高，充分利用生物质资源对全球经济社会的可持续发展具有重要意义，开发生物基产品是其中的重要环节。目前国内的轮胎胎面胶大多采用天然橡胶，丁苯胶，顺丁胶，其中天然胶资源少，价格高，而其它合成橡胶主要来自石油基原料，能耗高，污染严重。生物基工程橡胶(Bio-based Engineering Elastomer)的概念正是在生物质资源快速发展的背景下由北京化工大学的张立群课题组提出的。生物基工程橡胶具有以下几个特点：所用原料不依赖于石化资源，主要通过可再生的生物资源来制备，单体容易获得，价格便宜；通过化学合成或者生物合成的这些弹性体具有良好的环境稳定性；合成弹性体与传统的橡胶加工成型工艺有良好的相容性，可采用传统的橡胶加工工艺加工成型，例如混合，模压和硫化等工艺；合成弹性体应该具有与传统合成橡胶相比拟的物理机械性能，适合于多方面的应用。

本申请人在“一种低温乳液聚合制备衣康酸酯异戊二烯共聚物型生物工程橡胶的方法”(CN 102558578 B)及“一种衣康酸酯/异戊二烯共聚物型生物工程橡胶及其制备方法”(CN 102558437 A)中公布了来源于生物质资源的衣康酸与一元醇酯化，再用乳液聚合得到衣康酸酯/异戊二烯共聚物型橡胶，该橡胶不同于聚酯型生物基弹性体，制备过程温度低，能耗小，可以采用轮胎胶通用的硫磺硫化体系硫化，可采用现有的橡胶加工设备加工，以上工作在生物基工程弹性体的合成上取得了一定突破。作为生物基工程弹性体走向应用还需做大量的工作，例如选择合适侧基的衣康酸酯与异戊二烯共聚得到的橡胶才适用作胎面胶；衣康酸酯与异戊二烯的共聚比对橡胶的玻璃化温度，交联过程，及物理机械性的影响；衣康酸酯/异戊二烯橡胶的增强，如何达到低滚动阻力，耐磨，抗湿滑等轮胎胶的性能要求对等。

胎面是指轮胎最外层与地面接触印有花纹的胶，在汽车行驶过程中提供牵引力，缓冲行驶过程中的冲击和摆动，防止内部帘布层被割破和刺穿，这就需要胎面有高耐磨性、良好的耐老化性能、耐疲劳性能，较高的拉伸强度和撕裂强度、优异的回弹性，行驶过程中低生热等性能。随着轮胎工业的发展，在轮胎行驶的各项性能中，人们强烈要求较低的滚动阻力(节能)，较高的抗湿滑性能(安全)和较好的耐磨性(耐久)。1992年米其林绿色轮胎成功问世，该轮胎用白炭黑代替部分炭黑填充到轮胎中，在不降低轮胎的抓地力和耐磨性的前提下，降低了滚动阻力，从而降低了车辆行驶所需的能耗，有了节能和降低二氧化碳排放的双重优点。衣康酸酯异戊二烯共聚型橡胶具有大量的酯基团，能增强橡胶基体与白炭黑的结合力，成为了降低滚动阻力的优良备选橡胶基体。

发明内容

本发明的目的是提供一种低滚动阻力且其它性能均衡的衣康酸酯生物基弹性体“绿色轮胎”胎面胶及制备。

为达成上述目的本发明轮胎胎面用橡胶，其特征在于，包括橡胶基体和配合填充剂，每100份橡胶基体对应配合填充剂60～120份；其中100份橡胶基体可单独使用衣康酸酯/异戊二烯共聚物橡胶，或100份橡胶基体中包含衣康酸酯/异戊二烯共聚橡胶60-95份、共轭二烯橡胶5～40份；配合填充剂60～120份，配合填充剂中二氧化硅50份以上。上述衣康酸酯/异戊二烯共聚物橡胶侧链中含有大量的极性酯基团，酯基团与二氧化硅具有较强的相互作用，利于二氧化硅填料在橡胶基体中的分散，增强橡胶填料间的相互作用。同时通过加入硅烷偶联剂，在加工过程中热处理。衣康酸酯优选在衣康酸酯/异戊二烯共聚物中的含量不低于50重量份％，重均分子量40～150万。

本发明轮胎胎面用橡胶的特征在于，每100份橡胶基体，可单独使用衣康酸酯/异戊二烯共聚物橡胶，或100份橡胶基体中包含衣康酸酯/异戊二烯共聚橡胶60-95份、共轭二烯橡胶5～40份，所述的60～120份配合填充剂中二氧化硅50份以上、硅烷偶联剂1～15份、氧化锌2～6份、硬脂酸1～3份、防老剂1～4份、促进剂1～4份、除二氧化硅以外的其它填充剂0～30份、硫磺1～3份。

上述衣康酸酯/异戊二烯共聚物橡胶侧链中含有大量的极性酯基团，酯基团与二氧化硅具有较强的相互作用，利于二氧化硅填料在橡胶基体中的分散，增强橡胶填料间的相互作用。从而使发热性小，大幅降低胎面橡胶的滚动阻力。