[發明專利]一種綠色輪胎用改性炭黑/TPI/橡膠復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201511007301.8
• 申請日: 2015-12-30
• 公開（公告）號: CN105461988A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 付文;王麗;蘇紹昌
• 申請（專利權）人: 付文;王麗;蘇紹昌
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08L9/00;C08L9/06;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/04;C08K3/22;C08K5/09;B60C1/00
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技術領域

本發明涉及一種綠色輪胎用改性炭黑/TPI/橡膠復合材料的制備方法，屬于橡膠技術領域。

背景技術

隨著環保意識的加強，制備滾動阻力小、抗濕滑性好、耗油低、廢氣排放少的“綠色輪胎”越來越受到人們的重視。研究發現，輪胎滾動阻力消耗的燃油占汽車總油耗的15~20%，研究表明，在胎面膠中使用炭黑是降低輪胎滾動阻力，改善抗濕滑性和耐磨性能的有效方法之一。但由于炭黑粒徑小，表面能大，易團聚，因而在橡膠基體中分散所需時間長，填料吃入慢從而導致加工時間長，能耗大；此外，炭黑加入部分橡膠中存在兩者相容性問題。炭黑作為一種極性補強劑，當加入例如天然橡膠、丁苯橡膠和順丁橡膠等常用的非極性或弱極性橡膠中時存在兩者不相容問題，從而影響復合材料的整體強度和使用性能。

此外，屈撓性能和耐磨性能也是“綠色輪胎”必須考慮的指標。眾多研究表明，TPI最大特點是滾動阻力小、生熱低、耐磨耐疲勞性能好，是制造高性能節能環保長壽命輪胎和高速火車、汽車減震制品的好材料。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種綠色輪胎用改性炭黑/TPI/橡膠復合材料的制備方法，以制備低滾動阻力、低動態生熱、高耐磨、高屈撓性能的綠色輪胎。

本發明的技術方案是這樣的：本發明由以下技術措施實現，其中所用原料份數除特殊說明外，均為重量分數；

（1）將炭黑與氧化劑(濃硝酸、過氧化氫)加入三口燒瓶中，機械攪拌，油浴加熱，60~120℃反應3~15h。反應結束后，冷卻到室溫，過濾，用去離子水反復洗滌，直到濾液呈中性為止。最后將濾渣于75℃下烘干即得產物；

（2）將步驟（1）所得產物、二氯亞砜（或甲苯二異氰酸酯）加入三口燒瓶中，甲苯為溶劑，機械攪拌，加入極少量三乙胺作縛酸劑，冰浴反應30min，加熱到120℃繼續反應30min，反應產物于80℃旋轉蒸發除去未反應的二氯亞砜或異氰酸酯，即得產物；

（3）將步驟（2）所得產物加入聚乙二醇400中，甲苯為溶劑，加入極少量二丁基二月桂酸錫作催化劑，冰浴反應30min，加熱到120℃繼續反應1小時。反應結束后，冷卻到室溫，過濾，洗滌，濾渣于75℃下烘干，即得產物；

（4）將步驟（3）所得產物、天然橡膠或丁苯橡膠或順丁橡膠或上述三種膠料的任意配比橡膠、TPI、、防老劑、氧化鋅、硬酯酸、操作油、硫化劑和促進劑等一并加入開煉機或密煉機中混煉均勻；

（5）將步驟（4）所得產物于室溫存放24h后，經平板硫化機硫化得成品。

一種綠色輪胎用改性炭黑/TPI/橡膠復合材料的制備方法，由以下配比制成：天然橡膠或丁苯橡膠或順丁橡膠或上述三種膠料的任意配比橡膠75~100份；TPI0~25份；改性炭黑10~60份；氧化鋅3~5份；硬酯酸1~3份；操作油3~15份；防老劑1~5份；促進劑1~3份；硫化劑1~3份。

經上述方法制備的復合材料，與傳統利用未改性炭黑補強天然橡膠的材料相比，關鍵性能指標差異如下表所示：

本發明與現有技術相比，具有下述優點和有益效果：

（1）本發明使用接枝改性炭黑用作橡膠的補強填料，很好的控制了炭黑在橡膠基體中的分散性，改善了炭黑與橡膠基體的相容性；

（2）本發明采用接枝改性炭黑與TPI并用改善橡膠的性能，有效的改善了橡膠制品的滾動阻力、動態生熱、耐磨性能和耐疲勞性能。

具體實施方式

為了更好理解本發明，下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明，但是本發明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。

實施例1

接枝改性炭黑的制備：

（1）將50g炭黑與300ml濃硝酸加入三口燒瓶中，機械攪拌，油浴加熱，80℃下反應10h。反應結束后，冷卻到室溫，過濾，用去離子水反復洗滌，直到濾液呈中性為止。最后將濾渣于75℃下烘干即得產物；

（2）將步驟（1）所得產物50g、12.5g二氯亞砜加入三口燒瓶中，甲苯為溶劑，機械攪拌，加入5滴三乙胺作縛酸劑，冰浴反應30min，加熱到120℃繼續反應30min，反應產物于80℃旋轉蒸發除去未反應的二氯亞砜，即得產物；

（3）將步驟（2）所得產物50g加入25g聚乙二醇400中，甲苯為溶劑，加入5滴二丁基二月桂酸錫作催化劑，冰浴反應30min，加熱到120℃繼續反應1小時。反應結束后，冷卻到室溫，過濾，洗滌，濾渣于75℃下烘干，即得接枝改性炭黑。

橡膠復合材料的制備：