專利名稱：一種用于彩色載重子午線輪胎氣密層的橡膠組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輪胎氣密層，包括由白炭黑補(bǔ)強(qiáng)的橡膠組合物，特別是涉及一種用于彩色載重子午線輪胎氣密層的橡膠組合物。更具體而言，本發(fā)明涉及一種包括著色劑著色和白炭黑補(bǔ)強(qiáng)的用于氣密層的橡膠組合物。
背景技術(shù)：
目前，對于輪胎氣密性的改善是通過使氣密層用橡膠組合物包含丁基橡膠，并且優(yōu)選為包含鹵化丁基橡膠。丁基橡膠在降低空氣泄漏量方面效果顯著，但獲得的橡膠組合物的滯后損失較大，并且所含丁基橡膠的量越大，從而汽車的節(jié)油性能也越差。近年來，從輪胎方面實(shí)現(xiàn)車輛燃油經(jīng)濟(jì)性的需求已經(jīng)增強(qiáng)。人們期望從需用高氣密性的氣密層和胎面的改進(jìn)方面獲得燃油經(jīng)濟(jì)性。常常使用低補(bǔ)強(qiáng)性填料以及減少補(bǔ)強(qiáng)填料含量的方法來獲得氣密層用橡膠組合物的燃油經(jīng)濟(jì)性。此外，還通過使用白炭黑作為填料從而獲得燃油經(jīng)濟(jì)性。另外，近年來為了適應(yīng)汽車輪胎安全、環(huán)保、綠色的發(fā)展趨勢，天然橡膠、白炭黑、 碳酸鈣等白色填充劑這樣的非石油資源越來越受到重視。期望開發(fā)出與使用石油資源原料同樣或更優(yōu)異的特性要求使用了來自非石油資源原料的輪胎用橡膠組合物。然而，使用白炭黑填料方面存在問題為橡膠組合物的硬度降低，這使得輪胎變軟并降低了耐屈撓疲勞性。因此，難以獲得出色的燃油經(jīng)濟(jì)性和耐屈撓性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種材料力學(xué)性能較優(yōu)的橡膠組合物，用作彩色載重子午線輪胎氣密層。其技術(shù)解決方案是一種用于彩色載重子午線輪胎氣密層的橡膠組合物，配合比例以重量計(jì)，其組分包括基體橡膠100份、活性劑5 8份、白炭黑37 75份、硅烷偶聯(lián)劑3 7份、淺色橡膠油3 7份、促進(jìn)劑I. 5 3. 5份、硫化劑O. 5 I. 5份、氧化鎂I 3份、抗靜電劑5 8 份、著色劑3 6份，其中基體橡膠由鹵化丁基橡膠和氯磺化聚乙烯組成，活性劑由納米氧化鋅和硬脂酸組成，白炭黑為沉淀法白炭黑，硅烷偶聯(lián)劑為液體硅烷偶聯(lián)劑Si-69，淺色橡膠油為白礦油，促進(jìn)劑為促進(jìn)劑DM和促進(jìn)劑DPG并用，硫化劑為硫黃，抗靜電劑為聚醚類抗靜電劑。上述基體橡膠中，鹵化丁基橡膠90 95份，其余為氯磺化聚乙烯。上述活性劑中，納米氧化鋅為2 5份，其余為硬脂酸。上述納米氧化鋅,包括粒徑為IOOnm以下的一次粒子和粒徑為IOOnm以上的一次粒子，其中粒徑為IOOnm以下的一次粒子占80%，粒徑為IOOnm以上的一次粒子占20%。上述白炭黑的用氮?dú)鉁y定的BET表面積為120 200m2/g，對苯二甲酸二丁酯吸收值為2. 00 3. 50cm3/g，并且當(dāng)該白炭黑分散在水中形成5%的水溶液時(shí)其pH值為5. O
8.O。上述橡膠組合物還包括碳酸鈣30 50份。一種彩色載重子午線輪胎，包括由上述橡膠組合物制備的氣密層。本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果本發(fā)明彩色載重子午線輪胎氣密層用橡膠組合物優(yōu)點(diǎn)在于，由其制備的彩色載重子午線輪胎氣密層不僅具有鮮艷的色彩，而且具有高耐屈撓性和燃油經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)。主要用于彩色載重子午線輪胎的氣密層。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的輪胎氣密層用橡膠組合物，基體橡膠中的鹵化丁基橡膠分為氯化丁基橡膠(CIIR)和溴化丁基橡膠(BIIR) 2種，它們是通過對丁基橡膠加氯或加溴制備而成。一般氯化的含氯量為I. 1% I. 3%主要反應(yīng)在異戊二烯鏈節(jié)雙鍵的α位上。溴化丁基橡膠含溴量約為2%。鹵化丁基橡膠主要利用烯丙基氯及雙鍵活性點(diǎn)進(jìn)行硫化，鹵化丁基橡膠的硫化速度較快。鹵化丁基橡膠的抗老化性好，一般不用防老劑。溴化和氯化丁基橡膠對胺類防老劑的反應(yīng)是不同的。溴化丁基橡膠應(yīng)避免使用胺類防老劑，因?yàn)樵诩庸み^程中會(huì)產(chǎn)生凝膠。氯化丁基橡膠可以使用胺類防老劑，而且還能提高硫化程度。氣密層膠料是采用透氣性小的鹵化丁基橡膠。隨鹵化丁基橡膠的含量增加，透氣性就變小，但引起與相鄰接的不同種類橡膠的硫化粘著性下降，行駛中易離層，導(dǎo)致輪胎內(nèi)層損壞。氣密層中鹵化丁基橡膠含量低，不僅透氣性會(huì)增大，而且氣密層會(huì)因在行駛中的輪胎生熱而產(chǎn)生硬化，使氣密層失去橡膠彈性，容易產(chǎn)生屈撓龜裂，同樣引起內(nèi)層損傷。因此，采用重量(質(zhì)量)配比，以100份基體橡膠計(jì)，基體橡膠中優(yōu)選鹵化丁基橡膠含量大于等于80份。 改性氯磺化聚乙烯(橡膠)(MCSM)是低密度聚乙烯或高密度聚乙烯經(jīng)過氯化和氯磺化反應(yīng)制得的一種特種橡膠。分子量一般在20000 30000之間，生膠門尼黏度為28 32，加工性能優(yōu)異，其氣密性相當(dāng)于鹵化丁基橡膠，并具有優(yōu)異的耐老化性及耐高溫性，和各類二烯烴橡膠有優(yōu)良的相溶性，MCSM代替部分鹵化丁基橡膠在輪胎氣密層中應(yīng)用時(shí)，在保證膠料氣密性的同時(shí)，還能夠改善膠料的加工性能。基體橡膠中MCSM含量優(yōu)選為小于20 份，更優(yōu)選為5 10份。超過20份氣密層膠料粘度過低，半成品變形大。白炭黑的使用，可提升氣密層膠的機(jī)械強(qiáng)度。此外，由于白炭黑來自非石油資源， 較之于例如將炭黑等來自石油資源的補(bǔ)強(qiáng)劑作為主要的補(bǔ)強(qiáng)劑混合的情況，可降低橡膠組合物中來自石油資源的原料使用量。本發(fā)明優(yōu)選使用的白炭黑為沉淀法白炭黑，其特征在于包括35 75份的填充補(bǔ)強(qiáng)材料白炭黑，該白炭黑用氮?dú)鉁y定的BET表面積為100 250m2/g，優(yōu)選為120 200m2/ go對苯二甲酸二丁酯吸收值為2. 00 3. 50cm3/g，并且當(dāng)該白炭黑分散在水中形成5%的水溶液時(shí)其PH值為5. 0-8.0。本發(fā)明的氣密層用橡膠組合物中含有上述的白炭黑，優(yōu)選含有該白炭黑的同時(shí)添加硅烷偶聯(lián)劑。作為硅烷偶聯(lián)劑，可使用傳統(tǒng)已知的硅烷偶聯(lián)劑，基于良好的加工性考慮，優(yōu)選使用Si-69 (二- [3-乙氧基硅基丙基]聚硫)，一方面通過乙氧基與白炭黑表面硅烷醇基團(tuán)縮合，另一方面通過硫化物斷鏈與橡膠產(chǎn)生交聯(lián)，對白炭黑的分散和補(bǔ)強(qiáng)起到關(guān)鍵的作用。硅烷偶聯(lián)劑含量并無特別限制，但優(yōu)選為白炭黑含量為35份時(shí)的硅烷偶聯(lián)劑的含量在4份以上，硅烷偶聯(lián)劑含量低時(shí)，出現(xiàn)膠料混煉乳時(shí)以及壓出時(shí)的加工性能下降的趨勢， 同時(shí)耐屈撓疲勞性能也有下降的趨勢。此外，白炭黑含量為75份時(shí)的硅烷偶聯(lián)劑的含量優(yōu)選在10份以下，更優(yōu)選7份以下。超過10份時(shí)，導(dǎo)致膠料抗撕裂性能下降，耐屈撓疲勞性能下降。另外，為了進(jìn)一步提高白炭黑的分散性能，可以添加白炭黑分散助劑，基體橡膠中白炭黑分散劑的含量典型用量為I 5份，優(yōu)選為I 3份。上述氣密層橡膠組合物中物使用碳酸鈣可以保證氣密性不降低的情況下，降低成本。以100份基體橡膠計(jì)，碳酸鈣優(yōu)選使用O 50份，更優(yōu)選使用30 50份，使用量大于 50份時(shí)會(huì)導(dǎo)致氣密層膠料機(jī)械性能下降。由于富含白炭黑的橡膠組合物的導(dǎo)電性不好，導(dǎo)致胎面和胎圈之間的電阻變得很高，也就是說，輪胎整體成為絕緣體，因此，靜電容易積累在汽車車體上。通過使用聚醚類抗靜電劑，使橡膠制品表面電荷定向排列很快導(dǎo)出?；w橡膠中抗靜電劑的含量典型用量為 I 8份,優(yōu)選為5 8份。本發(fā)明中促進(jìn)劑優(yōu)選使用噻唑類促進(jìn)劑DM( 二硫化二苯并噻唑)和胍類促進(jìn)劑 DPG ( 二苯胍)并用，以提高和活化硫化膠的性能，這兩種促進(jìn)劑的結(jié)合使用對最終性能會(huì)產(chǎn)生協(xié)同作用，并且稍好于任何一種促進(jìn)劑的單獨(dú)使用。加工助劑的典型用量為大約I 30份，上述加工助劑可以是包括例如芳烴、環(huán)烷烴和/或鏈烷烴淺色橡膠油，也可以是淺色增粘性樹脂，所述的增粘樹脂的典型用量大約為O. 5 10份，通常大約為I 5份。氧化鋅的典型用量大約為2 5份，硬脂酸的典型用量大約為O. 5 3份。硫黃硫化劑大約為O. 5 4份，優(yōu)選大約O. 5 I. 5份。氧化鎂典型用量大約為I 3份?；w橡膠中著色劑可為無機(jī)顏料或有機(jī)顏料。無機(jī)顏料可選擇單偶氮、重氮、酞菁、多環(huán)或金屬絡(luò)合物。有機(jī)顏料可選擇碳酸鹽、氧化物、硫化物、硫酸鹽、硫硒化物、硅酸鹽、亞鐵氰化物、鉻酸鹽、鑰酸鹽、金屬或合成混合氧化物。上述氣密層橡膠組合物中著色劑可以為紅色、黃色或藍(lán)色，也可以根據(jù)本領(lǐng)域已知的方法將多種顏料混合以提供多種非黑顏色。氣密層膠料中顏料的量可以不同，取決于顏料的類型，但是通?？梢詾楸绢I(lǐng)域已知的有效量，以便為膠料提供色彩亮麗的外觀。氣密層橡膠組合物中全部顏料的量可以為I 8份，優(yōu)選為3 6份。參考實(shí)施例可以更清楚的理解本發(fā)明。實(shí)施例的組合物各組分均按質(zhì)量份計(jì)，具體見表I。橡膠組合物的混煉可以通過橡膠混煉的技術(shù)人員已知的方法進(jìn)行。例如，一般將各組分用至少兩個(gè)階段進(jìn)行混煉，其橡膠組合物的混煉過程是在小型實(shí)驗(yàn)室密煉機(jī)、開煉機(jī)上分兩段混煉。在小型實(shí)驗(yàn)密閉煉膠機(jī)加入天然橡膠、合成膠、高分散性白炭黑以及除硫化體系外的所有配合劑，混煉3 4分鐘在115 125°C范圍內(nèi)排膠，然后在開煉機(jī)上下片，完成一段混煉膠的制備。停放4小時(shí)后，在開煉機(jī)中加入一段混煉膠、所有硫化體系的配合劑， 混煉工藝為調(diào)整輥距(為I. Omm)—加一段母煉膠(包輥后左右3/4各割刀2次)一包輥后加硫黃(吃完后，左右3/4各割刀2次)一調(diào)整輥距至O. 5mm，薄通打三角包6次一下片 (棍距為2. Omm)。停放過夜。用蒸汽平板硫化機(jī)在151°C溫度下分別硫化25min、35min試樣。按有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)測試性能，如表2所示。表I
權(quán)利要求
1.一種用于彩色載重子午線輪胎氣密層的橡膠組合物，配合比例以重量計(jì)，其組分包括基體橡膠100份、活性劑5 8份、白炭黑37 75份、硅烷偶聯(lián)劑3 7份、淺色橡膠油 3 7份、促進(jìn)劑I. 5 3. 5份、硫化劑O. 5 I. 5份、氧化鎂I 3份、抗靜電劑5 8份、 著色劑3 6份，其中基體橡膠由鹵化丁基橡膠和氯磺化聚乙烯組成，活性劑由納米氧化鋅和硬脂酸組成，白炭黑為沉淀法白炭黑，硅烷偶聯(lián)劑為液體硅烷偶聯(lián)劑Si-69，淺色橡膠油為白礦油，促進(jìn)劑為促進(jìn)劑DM和促進(jìn)劑DPG并用，硫化劑為硫黃，抗靜電劑為聚醚類抗靜電劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于彩色載重子午線輪胎氣密層的橡膠組合物，其特征在于所述基體橡膠中，鹵化丁基橡膠90 95份，其余為氯磺化聚乙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于彩色載重子午線輪胎氣密層的橡膠組合物，其特征在于所述活性劑中，納米氧化鋅為2 5份，其余為硬脂酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于彩色載重子午線輪胎氣密層的橡膠組合物，其特征在于所述納米氧化鋅，包括粒徑為IOOnm以下的一次粒子和粒徑為IOOnm以上的一次粒子，其中粒徑為IOOnm以下的一次粒子占80%，粒徑為IOOnm以上的一次粒子占20%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于彩色載重子午線輪胎氣密層的橡膠組合物，其特征在于所述白炭黑的用氮?dú)鉁y定的BET表面積為120 200m2/g，對苯二甲酸二丁酯吸收值為2. 00 3. 50cm3/g,并且當(dāng)該白炭黑分散在水中形成5 %的水溶液時(shí)其pH值為5. O 8.O。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于彩色載重子午線輪胎氣密層的橡膠組合物，其特征在于所述橡膠組合物還包括碳酸鈣30 50份。
7.一種彩色載重子午線輪胎，其特征在于包括由權(quán)利要求I至6任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的橡膠組合物制備的氣密層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于彩色載重子午線輪胎氣密層的橡膠組合物，配合比例以重量計(jì)，其組分包括基體橡膠100份、活性劑5～8份、白炭黑37～75份、硅烷偶聯(lián)劑3～7份、淺色橡膠油3～7份、促進(jìn)劑1.5～3.5份、硫化劑0.5～1.5份、氧化鎂1～3份、抗靜電劑5～8份、著色劑3～6份，其中基體橡膠由鹵化丁基橡膠和氯磺化聚乙烯組成，活性劑由納米氧化鋅和硬脂酸組成，白炭黑為沉淀法白炭黑，硅烷偶聯(lián)劑為液體硅烷偶聯(lián)劑Si-69，淺色橡膠油為白礦油，促進(jìn)劑為促進(jìn)劑DM和促進(jìn)劑DPG并用，硫化劑為硫黃，抗靜電劑為聚醚類抗靜電劑。由本發(fā)明橡膠組合物制備的彩色載重子午線輪胎氣密層不僅具有鮮艷的色彩，而且具有高耐屈撓性和燃油經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)。
文檔編號C08L23/34GK102604241SQ20121003034
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者吳洪全, 周磊, 張建勛, 林向陽, 高緒風(fēng) 申請人:青島雙星輪胎工業(yè)有限公司