[发明专利]一种基于高丁二烯含量铁系丁戊橡胶的橡胶复合材料及其制备方法和应用

说明书

一种基于高丁二烯含量铁系丁戊橡胶的橡胶复合材料及其制备方法和应用。本发明属于橡胶材料及其制备领域。本发明的目的是为了解决现有改性复合橡胶无法平衡橡胶的“魔鬼三角”性能的技术问题。本发明的材料由烯烃类橡胶、补强填料、增塑剂、氧化锌、硬脂酸、硫磺、硅烷偶联剂、促进剂和防老剂制备而成，烯烃类橡胶由天然橡胶、溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶和铁系丁戊橡胶混合而成，铁系丁戊橡胶分子量为50～80w，分子量分布为1.5‑2.5，乙烯基和丙烯基侧基含量之和为30～50％，制备过程中单体丁二烯与异戊二烯的摩尔比为(1.5‑9)：1。本发明的材料作为轮胎胎面胶应用。本发明有效平衡了橡胶材料的“魔鬼三角”性能。

技术领域

本发明属于橡胶材料及其制备领域，具体涉及一种基于高丁二烯含量铁系丁戊橡胶的橡胶复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

节油、抗湿滑、高耐磨轮胎对于能源节约、环境保护和大气污染治理等具有重大的意义，这是轮胎技术和产业的未来发展趋势。与传统轮胎相比，高性能轮胎(也称“绿色轮胎”)的滚动阻力最多可降低35％，最高可减少8％的汽车燃料消耗。如果中国所有汽车都换用节油轮胎，每年可节约燃油400万吨，减排二氧化碳超过1000万吨。

为平衡滚动阻力、湿滑、磨耗“魔鬼三角”性能，制备出高性能的轮胎用橡胶纳米复合材料，不仅需要高性能基础橡胶材料，而且要有科学的橡胶材料组成设计方法，还需先进的橡胶纳米复合材料制备技术和轮胎加工方法。这些既是世界橡胶材料科学与工程领域最为重要的基础科学与技术问题，也是难题。因此开发能够改善滚动阻力、抗湿滑，提高轮胎耐磨性和降低磨耗等性能的高性能轮胎具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有改性复合橡胶无法平衡橡胶的“魔鬼三角”性能的技术问题，而提供了一种基于高丁二烯含量铁系丁戊橡胶的橡胶复合材料及其制备方法和应用。

本发明的一种基于高丁二烯含量铁系丁戊橡胶的橡胶复合材料以重量份数计由以下组分制备而成：

烯烃类橡胶100份；

补强填料10～100份；

增塑剂10～50份；

氧化锌1～5份；

硬脂酸1～6份；

硫磺1～5份；

硅烷偶联剂1～9份；

促进剂1～10份；

防老剂1～10份；

其中，烯烃类橡胶以重量份数计由天然橡胶0-20份、溶聚丁苯橡胶0-60份、顺丁橡胶0-30份和铁系丁戊橡胶10～60份混合而成，其中天然橡胶、溶聚丁苯橡胶和顺丁橡胶的份数不能同时为0，铁系丁戊橡胶的分子量为50～80w，分子量分布为1.5-2.5，乙烯基和丙烯基侧基含量之和为30～50％，制备过程中单体丁二烯与异戊二烯的摩尔比为(1.5-9)：1。

进一步限定，所述铁系丁戊橡胶由丁二烯结构单元和异戊二烯结构单元组成。

更进一步限定，丁二烯结构单元中1,2-丁二烯的摩尔含量为30～50％，1,4-丁二烯的摩尔含量为50～70％，异戊二烯结构单元中3,4-异戊二烯的摩尔含量为30～50％，1,4-异戊二烯的摩尔含量为50～70％。

进一步限定，铁系丁戊橡胶是利用铁系催化剂配位聚合制备的，所述铁系丁戊橡胶为不含凝胶的丁戊橡胶。

进一步限定，所述补强填料为炭黑、白炭黑、滑石粉、陶粉和碳酸钙中的一种或几种按任意比的混合物。

进一步限定，所述增塑剂为环石蜡基橡胶增塑剂、芳香基橡胶增塑剂和环烷基橡胶增塑剂中的一种或几种按任意比的混合物。