[發明專利]一種橡膠組合物及其制備方法和其硫化膠

有效

• 申請號: 201110330407.7
• 申請日: 2011-10-26
• 公開（公告）號: CN103073758A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 喬金樑;叢悅鑫;張曉紅;李迎;高建明;張乾民;宋志海;孫艷玲;郭梅芳;宋培軍;蔡傳倫;趙國訓;施紅偉;戚桂村;賴金梅;張紅彬;王亞;李秉海
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: C08L9/06
• 分類號: C08L9/06;C08L9/02;C08J3/28;C08J3/24;C08C1/14;B60C1/00
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 趙宇

技術領域

本發明涉及橡膠領域，進一步地講，涉及一種由橡膠粒子改性的橡膠組合物及其制備方法和其硫化膠。

背景技術

汽車越來越成為現代生活不可或缺的工具，而汽車所用的動力基本來自于石油，石油資源是有限的，同時汽車工業的快速發展也面臨二氧化碳排放減量壓力，如何降低汽車燃油消耗變得越來越迫切。降低燃油消耗，不僅可以降低汽車運行成本，而且可以減少二氧化碳排放量和緩解石油資源的緊張狀況。汽車燃油消耗除了受汽車自身設計因素影響外，輪胎滾動阻力也是重要因素之一，輪胎滾動阻力燃油消耗占汽車燃油消耗的14～17％，輪胎滾動阻力每降低10％，通常可以降低燃油消耗1～2％。因此，降低輪胎滾動阻力被作為降低燃油消耗的重要措施之一。

但是在降低輪胎膠料(主要是胎面膠)滾動阻力研究中遇到了很棘手的問題。即滾動阻力、濕滑性能、耐磨性能相互矛盾的所謂的“魔三角”問題。簡單的增加軟化劑用量，可以提高輪胎的抗濕滑性，但其耐磨性降低和滾動阻力增加。提高補強填料(炭黑或白炭黑)的用量，可以在一定程度上降低滾動阻力，卻使補強填料在膠料中很難分散均勻，并使抗濕滑性降低。加大硫化劑的用量，即提高交聯密度，和增加補強填料用量的效果一樣，降低滾動阻力同時使抗濕滑性變差。為了實現三方面性能的平衡，除了對輪胎結構設計進行優化外，國內外還對膠料(以胎面膠為主)配方進行了廣泛深入的研究。一方面合成適用的橡膠原料(如溶聚丁苯橡膠SSBR、反式聚異戊二烯TPI、丁二烯-異戊二烯-苯乙烯集成橡膠SIBR、高乙烯基順丁橡膠HVBR等)，另一方面著手尋求具有較好綜合性能的改性劑和實用配方。在配方研究中已獲得了一些進展，比較有代表性的是：溶聚丁苯橡膠(SSBR)等與炭黑和白炭黑并用或倒易(反轉)炭黑體系，體系特點是主配方基本不變，只是在補強填料上有所不同，容易在工業上實現；其缺點是需要使用較多的硅烷偶聯劑且煉膠時設備負荷大，硫化膠的耐磨性也不理想。

采用直接聚合方法或過氧化物等化學交聯方法制備的橡膠凝膠在配方適當時，可以改善硫化膠的性能。例如，歐洲專利EP405216和德國專利DE4220563中分別報道了在橡膠組合物中分別加入氯丁橡膠凝膠和順丁橡膠凝膠來提高硫化膠的耐磨性和疲勞溫升，但是損失了耐濕滑性。

所以很多專利開始采用改性的橡膠凝膠來改善橡膠硫化膠的性能，例如美國專利US6184296使用經過表面改性的順丁和丁苯橡膠凝膠(凝膠中膠乳粒子溶脹指數4～5，粒徑60～450nm)，使天然橡膠(NR)配方體系硫化膠的滾動阻力降低，且強力性能未受影響。

美國專利US6133364中，把氯甲基苯乙烯接枝到丁苯橡膠凝膠表面上，然后將其用于NR配方體系中，使硫化膠的滾動阻力降低，而抗濕滑性提高。

美國專利US6207757用氯甲基苯乙烯改性的丁苯橡膠凝膠達到了降低NR配方體系硫化膠滾動阻力的作用，同時提高了輪胎的牽引性能和耐用性。

美國專利US6242534把含羧基和氨基的丁苯橡膠凝膠一并用于NR配方體系，不僅降低了體系硫化膠的滾動阻力，提高了抗濕滑性，而且明顯提高了定伸應力。

歐洲專利EP1431075用丁苯橡膠凝膠和增塑淀粉來改善丁苯橡膠(SBR)與順丁橡膠(BR)并用的白炭黑體系的性能，結果耐磨性得到了改進，滾動阻力降低，硫化膠的比重也較小。

美國專利US6699935用共聚改性丁苯橡膠凝膠使改性丁苯橡膠配方體系具有低滾動阻力兼有出色的抗濕滑性與耐磨性。

上述專利文獻提到的橡膠凝膠全部采用化學交聯方法交聯，這種方法需要使用價格較高的交聯單體且能耗較大，并且主要涉及天然橡膠配方體系或丁苯橡膠的白炭黑體系及改性丁苯橡膠配方體系。而且重要的是必須將交聯后得到的橡膠凝膠在進行改性后才可以達到滾動阻力、抗濕滑性與耐磨性的同時提高。而且雖然在這些專利中有報道橡膠凝膠的粒徑，但是當這些橡膠凝膠分散到硫化膠中時，能否還能達到最初級粒徑的分散，能否真正發揮納米級橡膠凝膠的改性作用，沒有在任何專利中報道。

發明內容

針對現有技術的問題，本發明的目的之一是提供一種橡膠組合物。該橡膠組合物的硫化膠抗濕滑性、滾動阻力和耐磨性同時得到提高，可以作為優良的汽車胎面膠使用。

本發明的另一個目的是提供所述橡膠組合物的制備方法。

本發明的再一個目的是提供所述橡膠組合物的硫化膠。