[发明专利]一种轮胎用胎面胶及其制备

说明书

技术领域

本发明涉及轮胎技术领域，具体涉及一种轮胎用胎面胶及其制备。

背景技术

轮胎用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，人们希望有较低的滚动阻力，较高的抗湿滑性能和较好的耐磨性能。

轮胎行业是依赖于石油化工的高污染高能耗的产业，随着不可再生资源的大量消耗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。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。近年来出现了生物基工程橡胶的概念，其正是在生物质资源快速发展的背景下被发展起来的。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，主要通过可在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；合成弹性体与传统放入橡胶加工成型工艺具有良好的相容性，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想比拟的物理机械性能，适合于多方面的应用。

近年来，有研究者提出了衣康酸酯生物基弹性体“绿色轮胎”胎面胶（CN 104725756 B），其具有较低滚动阻力，但是在其它性能上相对使用天然橡胶、丁苯胶、顺丁胶的胎面胶差一点，还需提高，才能够适应实际生产应用。

2016年的一篇专利文本中公开了将石墨烯/氧化石墨烯应用于轮胎胎面胶中，能够有效的提高轮胎的耐磨性能（CN 106674632 A）。石墨烯具有良好的导热性能，能够极大改善橡胶体系的热传导效率，将其内部热量及时导出，减少橡胶分子之间因剧烈摩擦而产生的热积累，降低轮胎内部温度、减小磨耗、延长轮胎使用寿命：同时，使得胎面胶的拉伸强度、定伸应力、硬度和耐磨性有了明显提高。氧化石墨烯表面含有丰富的含氧官能固，如羧基、羰基、磺酰基等，在高分子材料中的分散性好于石墨烯，在含量小于千分之三时，通过简单机械混合即可。

发明内容

基于以上技术问题，本发明旨在提供一种轮胎用胎面胶，在使用生物基工程橡胶的基础上，进一步降低滚动阻力的同时，提高拉伸强度和撕裂强度，使其具有高耐磨性和高抗湿滑性。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种轮胎用胎面胶，包括以下组份，组份比例按重量份数计：

三基体生物工程橡胶100份；

塑解剂0-0.15份，石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料5-15份，白炭黑50-60份，硅烷偶联剂2-3份，氧化锌3.5-4.0份，硬脂酸2-3份，防老剂1-4份，微晶蜡1-2份，硫磺1-3份，促进剂1-2份，及防焦剂0.1-0.3份；

其中所述三基体生物工程橡胶由三基体共聚物经化学交联而成；所述三基体共聚物由衣康酸酯、异戊二烯和甲基丙烯酸甲酯聚合而成；

首先，衣康酸二乙酯、异戊二烯和甲基丙烯酸甲酯进行聚合反应得到三基体共聚物，接着，将三基体共聚物经化学交联制得三基体生物工程橡胶；所述的化学交联过程可以通过添加传统的硫磺/促进剂实现。

所述衣康酸酯为：衣康酸二甲酯、衣康酸二乙酯、衣康酸二丙酯、衣康酸二异丙酯、衣康酸二丁酯或衣康酸二异丁酯。

本发明还公开上述轮胎用胎面胶的制备方法，包括以下步骤：

S1、将石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料、三基体生物工程橡胶和塑解剂一起混炼，得到橡胶基体；

S2、将橡胶基体与氧化锌、硬脂酸、防老剂、白炭黑和硅烷偶联剂共混，混炼得到一段母炼胶；

S3、将一段母炼胶在高温下热处理，处理完毕常温停放两小时，得到二段母炼胶；

S4、将二段母炼胶与微晶蜡、硫磺、促进剂和防焦剂共混得到终炼胶。

S1具体为：将5-15重量份石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.3±0.15 mm，辊温保持在70±5 ℃，过程3-5 min，再加入100重量份三基体生物工程橡胶、0-0.15重量份塑解剂一起混炼，持续过辊3-5分钟后下片，得到橡胶基体。