[發(fā)明專(zhuān)利]環(huán)氧化反式異戊橡膠在輪胎中的應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110328679.3
• 申請(qǐng)日: 2011-10-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103059353A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚薇;黃寶琛;邵華鋒;賀愛(ài)華;王日國(guó);劉晨光
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 黃寶琛
• 主分類(lèi)號(hào): C08L7/00
• 分類(lèi)號(hào): C08L7/00;C08L15/00;C08L9/06;C08L9/00;C08L23/28;C08L23/22;B60C1/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于改性聚二烯烴材料的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及環(huán)氧化改性的反式異戊橡膠在輪胎或輪胎半成品中的應(yīng)用，例如，用于輪胎帶束層膠、胎面膠以及內(nèi)層膠中，可以實(shí)現(xiàn)提高膠料的性能。

背景技術(shù)

眾所周知的，滾動(dòng)阻力、抗?jié)窕院湍湍バ员灰暈檩喬サ娜笮旭傂阅苤笜?biāo)，三者相互影響并制約，即在其中一項(xiàng)或兩項(xiàng)進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，往往引起另外一項(xiàng)性能損失，因此被稱(chēng)為“魔三角”。降低輪胎的滾動(dòng)阻力提高耐磨性，又不損害抗?jié)窕裕挥星蟮谩叭瞧胶狻钡妮喬ゲ拍苓_(dá)到最好的安全、節(jié)能和降耗效果，作為輪胎的主體材料-膠料品種的多樣化和高性能化是高性能輪胎設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。目前高性能輪胎大部分由米其林、普利司通、固特異等公司控制，國(guó)有輪胎廠無(wú)論在生產(chǎn)技術(shù)還是橡膠多品種等方面都存在較大差距，存在橡膠原材料和產(chǎn)品品種單一等問(wèn)題，有必要從高性能輪胎配套的膠料著手開(kāi)發(fā)。

上個(gè)世紀(jì)90年代馬來(lái)西亞橡膠研究所的Gelling?I?R等人研究了環(huán)氧化天然橡膠(ENR)的加入使胎面膠同時(shí)具有低滾動(dòng)阻力和優(yōu)異的抗?jié)窕阅?。文獻(xiàn)(中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，CN200910160511.9)報(bào)道日本住友輪胎公司(SUMITOMO)使用ENR制作輪胎，滾動(dòng)阻力降低35％，濕抓著力明顯提高。這與ENR的結(jié)構(gòu)特性有直接關(guān)系，ENR是由天然橡膠(NR)分子鏈經(jīng)過(guò)環(huán)氧化改性制備的，即保留NR的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，能與NR、丁苯膠(SBR)、順丁膠(BR)等非極性橡膠產(chǎn)生部分相容和共硫化，又具有一些極性環(huán)氧基團(tuán)，有利于提高橡膠對(duì)濕路面的抓著力(抗?jié)窕?，并能與無(wú)機(jī)填料特別是白炭黑表面產(chǎn)生較強(qiáng)的偶極、氫鍵甚至共價(jià)鍵作用，從而改善橡膠與填料的界面結(jié)合。國(guó)內(nèi)有文獻(xiàn)(彈性體，1994：26)報(bào)道ENR-60的耐油性可以與丙烯腈含量為36％的丁腈橡膠(NBR)相當(dāng)；ENR-50的透氣性則接近于IIR，并可作為汽車(chē)內(nèi)胎層用膠或者自行車(chē)內(nèi)胎來(lái)使用，氣密性比純NR提高2-4倍水平。同時(shí)，由于ENR相當(dāng)于在NR的分子鏈中引入了極性基團(tuán)，既保持了NR原有的優(yōu)異的綜合性能，又增加了其與玻璃、尼龍或鋼絲等之間的粘合性，可以在輪胎用膠中作為帶束層用膠來(lái)使用。

反式-1，4-聚異戊二烯(反式異戊橡膠或TPI)作為一種新的輪胎用橡膠材料的出現(xiàn)，其具有非常好的耐磨性、耐屈撓疲勞性以及動(dòng)態(tài)性能優(yōu)異等特點(diǎn)。但是由于反式異戊橡膠具有一定的結(jié)晶性，從而使其在用于輪胎胎面膠材料時(shí)，雖然提高了輪胎的使用壽命，降低了滾動(dòng)阻力，節(jié)省了燃油，但是卻帶來(lái)了抗?jié)窕阅艿慕档?。雖然通過(guò)硫化以及與其他膠種并用可以部分減少這種結(jié)晶性，使其可以用于載重或全鋼子午線輪胎中，但是如若使用在高速轎車(chē)用輪胎中，可能會(huì)由于抗?jié)窕缘慕档驮斐蓜x車(chē)不安全等隱患。

借鑒于ENR，青島科技大學(xué)采用水相懸浮法將粉粒狀的反式異戊橡膠進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng)，使其分子主鏈中的部分雙鍵被環(huán)氧化，變成環(huán)氧基團(tuán)，成為環(huán)氧化反式-1，4-聚異戊二烯(環(huán)氧化反式異戊橡膠或ETPI)，從而增加了其極性、粘合性、耐油性等，已經(jīng)獲得中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利的授權(quán)。但該專(zhuān)利僅涉及合成反應(yīng)。

由于反式異戊橡膠與天然橡膠的化學(xué)組成相同，區(qū)別僅在于立體異構(gòu)形式，反式異戊橡膠為反式-1，4-聚異戊二烯結(jié)構(gòu)，天然橡膠為順式-1，4-聚異戊二烯。環(huán)氧化反應(yīng)是發(fā)生在雙鍵位置，因此，ETPI與ENR的環(huán)氧基團(tuán)部分的結(jié)構(gòu)完全相同，可以在ENR的應(yīng)用場(chǎng)合使用。在輪胎中使用，通過(guò)極性環(huán)氧基團(tuán)的引入，在提高了抗?jié)窕?、增加了極性的同時(shí)，ETPI還保留了反式異戊橡膠的優(yōu)點(diǎn)，更具有在輪胎中應(yīng)用的前景。

ETPI與TPI相比有兩大突出特點(diǎn)，即具有優(yōu)良的抗?jié)窕阅芗芭c輪胎簾線優(yōu)良的粘接性能，另外其耐油性、耐磨性也都優(yōu)于TPI，因此ETPI可用于輪胎膠料中，是一種綜合性能較好的新材料。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述提到的ETPI優(yōu)異的粘合性，將部分替代NR用于輪胎帶束層膠中，起到增加輪胎用膠與尼龍和鋼絲簾線的結(jié)合力，這是本發(fā)明專(zhuān)利的目的之一。

本發(fā)明的主要目的之二是，將ETPI用于輪胎胎面膠配方中，以提高輪胎的抗?jié)窕阅堋⒛湍バ?，降低滾動(dòng)阻力。

本發(fā)明的主要目的之三就是，在輪胎內(nèi)層膠配方中應(yīng)用ETPI，提高膠料的氣密性以及與簾布層的粘合性。

ETPI，由于其合成方法的特點(diǎn)決定了其保持了反式異戊橡膠原有的粉粒狀的狀態(tài)，使其更容易地在橡膠加工中加入使用，而不需要對(duì)設(shè)備和工藝進(jìn)行過(guò)多改動(dòng)。