[发明专利]一种轮胎胎面的橡胶组合物、混炼方法和低滚动阻力轮胎

说明书

本发明属于橡胶轮胎制造领域，尤其涉及一种轮胎胎面的橡胶组合物、混炼方法和低滚动阻力轮胎。一种轮胎胎面的橡胶组合物，该组合物包括：90到99.5质量份橡胶组分；0.5到10质量份的氯磺化聚乙烯；40到100质量份白炭黑。该组合物创新性的引入了氯磺化聚乙烯（CSM）用于轮胎白炭黑胎面的制作，可以与白炭黑相互作用，减弱白炭黑的极性，增进白炭黑的分散，因此可以降低部分硅烷偶联剂的用量，从而降低配方的VOC排放。

技术领域

本发明属于橡胶轮胎制造领域，尤其涉及一种轮胎胎面的橡胶组合物、混炼方法和低滚动阻力轮胎。

背景技术

随着全球能源供应的日益紧张和环境的日益恶化，汽车的节能减排已经迫在眉睫。为了降低轮胎的滚动阻力，米其林公司发明了白炭黑填料替代传统的炭黑填料。相较于传统的炭黑，白炭黑可以显著地降低轮胎的滚动阻力，同时提升轮胎的是湿地抓地力，但是由于白炭黑属于强极性材料，不能与非极性橡胶很好的相容在一起，造成白炭黑不能很好的分散在橡胶中。

为了解决白炭黑分散问题，在橡胶行业一般使用硅烷偶联剂对白炭黑进行改性。硅烷偶联剂的一端硅氧烷基可以与白炭黑表面的硅羟基反应，将极性白炭黑改性为非极性白炭黑，进而解决白炭黑的分散问题，具体反应机理如下(硅烷偶联剂以含硫硅烷TESPT为例)。

一般硅烷偶联剂中的硅氧烷基为乙氧基，这是由于随着硅氧烷基分子量的增大，空间位阻增大，反应活性下降。但是分子量最小、反应活性最高的甲氧基在与白炭黑反应的过程中会释放出甲醇，对人体的神经系统和血液系统具有不可逆的损伤，因此使用乙氧基作为硅烷偶联剂的反应基团。

为了使白炭黑更好的进行改性，硅烷偶联剂需过量使用，以TESPT为例，使用量与白炭黑使用量关系如公式1：

TESPT(PHR)＝5.3×10^-4×白炭黑比表面积(CTAB)×白炭黑用量(PHR)公式(1)；

配方使用白炭黑比表面积CTAB＝165m²/g，使用量为80PHR，则TESPT的使用量为7PHR，其与白炭黑反应产生2.394PHR乙醇。换算成质量来讲，每使用1t白炭黑，则会产生30kg的乙醇。以2020年橡胶用白炭黑500万吨计算，乙醇排放量达到惊人的15万吨。

氯磺化聚乙烯是以聚乙烯为主原料经氯化、氯磺化反应而制得的具有高饱和化学结构的含氯特殊弹性体材料，氯磺化聚乙烯结构简式如下：

由于分子结构中含有氯磺酰活性基团，故表现出高活性，而尤以耐化学介质腐蚀、抗臭氧氧化及耐油侵蚀、阻燃等性能突出，还具有抗候变、耐热、抗离子辐射、耐低温、抗磨蚀和电绝缘性及优异的机械性能。在轮胎行业，氯磺化聚乙烯一般用于轮胎胎侧，提高胎侧的耐老化和耐疲劳性能。也有轮胎企业将其应用于轮胎的气密层中，提高轮胎的气密性，同时降低成本。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供了一种轮胎胎面的橡胶组合物，该组合物创新性的引入了氯磺化聚乙烯(CSM)用于轮胎白炭黑胎面的制作，可以与白炭黑相互作用，减弱白炭黑的极性，增进白炭黑的分散，因此可以降低部分硅烷偶联剂的用量，从而降低配方的VOC排放。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种轮胎胎面的橡胶组合物，该组合物包括：

90-99.5质量份橡胶组分；

0.5-10质量份的氯磺化聚乙烯；

40-100质量份白炭黑；

3.0-12.0质量份硅烷偶联剂。

作为优选，该组合物包括：

2.0-6.0质量份的氯磺化聚乙烯；