[發明專利]一種用于輪胎的高耐磨補強材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410715670.1
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104356444A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 杜孟成;李云峰;王才朋;趙紅霞
• 申請（專利權）人: 山東陽谷華泰化工股份有限公司
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08K13/02;C08K3/36;C08K5/548;C08K3/22;C08K5/09;C08K3/06;C08J3/20
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

技術領域

本發明涉及種用于輪胎的高耐磨補強材料及其制備方法，屬于精細化工技術領域。

背景技術

天然橡膠因其具有優異的加工性能和良好的物理機械性能被廣泛的應用于橡膠工業特別是輪胎工業。用傳統的干法混煉，首先要對天然膠進行塑煉，通過機械剪切及高溫降解降低分子量，然后在機械的剪切過程中加入所需的炭黑、白炭黑及配合劑。在這一加工過程中，天然膠的大分子嚴重破壞，以致強力磨耗等性能下降。

在橡膠行業中，特別是目前節能輪胎中需要加入高填充量的白炭黑以降低生熱、提高抗濕滑性能、降低滾動阻力；白炭黑的自身特性使得膠料變硬、難以加工。如何提高高含量白炭黑等填充材料的配方膠料在制造時的加工性和填充材料的分散性一直是業界關注的問題，使用橡膠濕法母煉膠是一種較為有效的方法。橡膠濕法母煉膠可以通過以下方法制備得到：事先將填充材料和分散溶劑以一定比例混合，輔以機械攪拌制成漿體溶液與橡膠膠乳溶液液相混合，其后加入酸等凝固劑使其凝固，回收并干燥得到該物質。使用濕法母煉膠與橡膠干法混煉相比，炭黑、白炭黑等填充物分散優異、材料的物理性能也較優。

查閱到的現有技術文獻主要有以下專利：CN200310115231.9，CN200580043791.5，CN200710196328.5，CN201010622706.3，CN201080049171.3，CN201110052753.3，CN201210001294.0，CN201210281738.0，CN201210282517.5，CN201310337560.1。專利中所述的橡膠濕法母煉膠的制備介質均為水相，膠料中若含有殘余的水分，會導致硫化橡膠制品起泡報廢。因此該法制得產品的干燥變的非常嚴格。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種用于輪胎的高耐磨補強材料及其制備方法，本發明采用溶劑法得到的用于輪胎的高耐磨補強材料，相對于傳統混煉方式得到的膠料，具有更高的拉伸強度，更長的扯斷伸長率和更優異的耐磨性能。

本發明的技術方案如下：

一種用于輪胎的高耐磨補強材料，是由下述重量份配比的原料組成：

天然橡膠100～120份，白炭黑20～80份，硅烷偶聯劑1～12份，溶劑300～600份；

所述的硅烷偶聯劑為雙[(三乙氧基硅烷基)—丙基]四硫化物(Si69)、雙[(三乙氧基硅烷基)—丙基]二硫化物(Si75)、3—辛酰基硫代—1—丙基三乙氧基硅烷(NXT)中的一種或兩種以上混合；

所述的溶劑為工業用120#溶劑油。

本發明優選的，所述白炭黑為沉淀法白炭黑或氣相法白炭黑，進一步優選的，所述的白炭黑為高分散沉淀法白炭黑。高分散沉淀法白炭黑為補強劑，能提高膠料的硬度、強度、耐磨性能，并降低膠料成本。

本發明優選的，所述的天然橡膠選用5號標準橡膠，其具有拉伸高、抗撕裂性好和生熱低等特點。

本發明的硅烷偶聯劑可選擇雙[(三乙氧基硅烷基)—丙基]四硫化物(Si69)、雙[(三乙氧基硅烷基)—丙基]二硫化物(Si75)或3—辛酰基硫代—1—丙基三乙氧基硅烷(NXT)，硅烷偶聯劑主要是改善白炭黑—橡膠界面間的相容性，提高白炭黑在膠料中的分散性，降低混煉膠門尼粘度，改善加工性能，降低生熱，從而提高膠料的強度和耐磨性；

硅烷偶聯劑Si69的結構式為：

硅烷偶聯劑Si75的結構式為：

硅烷偶聯劑si69和si75均屬于含硫硅烷偶聯劑。在橡膠混煉過程中含硫硅烷偶聯劑兩端的乙氧基與白炭黑表面的硅羥基產生化學鍵合，硅烷偶聯劑分子在白炭黑表面富集成膜，使白炭黑的表面由極性向非極性轉化，從而提高了白炭黑與橡膠的相容性，促進了白炭黑的分散；

在橡膠硫化過程中，含硫硅烷偶聯劑si69和si75中的四硫鍵和二硫鍵先與硫黃反應形成多硫鍵，多硫鍵斷裂后參與橡膠的硫化交聯。這樣，含硫硅烷偶聯劑通過化學鍵將白炭黑與橡膠連接在一起，使白炭黑與橡膠的結合力大大加強，膠料的模量、耐磨性和拉伸強度都得到了提高；

硅烷偶聯劑NXT的結構式為：

硅烷偶聯劑NXT一端的乙氧基與白炭黑表面的羥基結合，白炭黑粒子親水性下降，長鏈的辛酰基通過位阻效應可以防止白炭黑粒子附聚，使其可以均勻的分散到橡膠中；