[發明專利]一種低鋅胎面用橡膠組合物及使用其的輪胎胎面

在審

• 申請號: 201711008328.8
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN107652489A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 王光輝;陳強;蔣小強;姚居峰;李紅偉;董棟
• 申請（專利權）人: 北京彤程創展科技有限公司;彤程新材料集團股份有限公司
• 主分類號: C08L9/06
• 分類號: C08L9/06;C08L9/00;C08L91/00;C08L91/06;C08K13/06;C08K9/06;C08K3/04;C08K3/36;C08K3/22;C08K5/098;C08K5/18;B60C1/00
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技術領域

本發明屬于橡膠領域，具體涉及一種低鋅的橡膠組合物，尤其涉及胎面橡膠組合物和使用該橡膠組合物的輪胎胎面。

背景技術

在傳統的橡膠硫化過程中，需要添加活性劑，從而提高膠料的硫化效率，改善硫化膠的性能。在用硫磺/促進劑組成的硫化體系中，常用氧化鋅和硬脂酸作為活性劑。氧化鋅長期以來作為橡膠的硫化活性劑，目前全世界生膠總產量在1700萬噸左右，按氧化鋅生膠用量5％計算，其年耗量高達85萬噸。由于配方中鋅的大量使用，輪胎在生產、使用與廢棄輪胎的循環利用過程中釋放出大量的鋅。鋅元素參加生物代謝過程，鋅元素過量嚴重影響動植物的和人體生理健康，尤其對水生生物造成不利影響，因此要求膠料中的鋅含量盡可能低。按照歐盟2003/105/EC指令，氧化鋅被劃分為N類物質，即對環境有害物質。

隨著低碳經濟時代的到來，鋅污染得到越來越高的重視，開發氧化鋅的替代產品受到橡膠加工助劑領域越來越多的重視。氧化鋅在橡膠的硫化過程中，主要影響化學鍵的交聯速度、化學鍵類型與數量。氧化鋅的減少會導致橡膠組合物的模量降低、滯后增加。

中國專利CN102382342A中介紹了一種有含有機鋅鹽提高基部膠的燃料經濟性、斷裂伸長率和耐久性。將氧化鋅的含量降低在1.0質量份以下，但是并未完全替代氧化鋅。

中國專利CN 101589099B中介紹在胎面中加入羧酸鋅(RCOO)₂Zn,其在不損耗橡膠性質的前提下，同時顯著降低橡膠制品中的鋅含量。但是配方中增加了硫和硫化促進劑的用量，以保證橡膠硫化過程中形成足夠的硫橋。

氧化鋅和硬脂酸是橡膠組合物中用來促進硫化反應常用的硫化活性劑。而稀土金屬化合物作為添加劑在橡膠工業領域中的開發利用已成為廣泛研究的熱點。因稀土元素原子結構的特殊性，使得稀土橡膠助劑在橡膠配方中的物理化學性能優于傳統的橡膠助劑，其應用開發前景十分廣闊。中國專利CN1219553A報道了稀土橡膠硫化促進劑可以促進橡膠硫化。美國專利號US 20070173595 A1提出了在液體硅橡膠配方中加入氧化鈰可以提高其硫化膠的拉伸強度，增強膠料的耐熱性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低鋅胎面橡膠組合物，該橡膠組合物中以脂肪酸鋅類化合物完全取代氧化鋅和硬脂酸，可以降低85％的鋅含量，但是脂肪酸鋅鹽中鋅含量過低，反應活性沒有氧化鋅活性高，所以在橡膠組合物中引入稀土金屬元素提高其反應活性，橡膠組合物中添加的有機脂肪酸稀土金屬鹽，稀土金屬元素原子結構中有大量空軌道，電子能級極其豐富，化學性質活潑，添加到橡膠中可以表現出其獨特作用，可以提高脂肪酸鋅鹽的活性，脂肪酸鋅鹽和脂肪酸稀土金屬化合物可以共同促進橡膠硫化，提高橡膠制品的綜合使用性能。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

以100重量份的橡膠組分為基準，本發明提供的橡膠組合物中含有100重量份的橡膠組分、1.0～10.0 重量份的脂肪酸鋅類化合物、1.0～10.0重量份的脂肪酸稀土金屬類化合物、0.5～10.0重量份硫磺、0.5～5.0 重量份硫化促進劑、還包括作為增強填料的40.0～130.0重量份的白炭黑、0～110.0重量份的炭黑。

所述組合物中含有100重量份的橡膠，橡膠由聚苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)，或者聚苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)與天然橡膠(NR)、聚異戊二烯橡膠、聚丁二烯橡膠(BR)中任一種或多種的混合物。

本發明可以加入其它彈性體，其優選的用量不大于40重量份，涉及彈性體可以是天然橡膠(NR)，也可以是合成的聚異戊二烯橡膠。涉及的聚丁二烯橡膠(BR)優選在順式含量按重量計大于90％的，也可以是端基改性以及官能化的。

所述的脂肪酸鋅類化合物選自正辛酸鋅、異辛酸鋅、正癸酸鋅、月桂酸鋅、十四酸鋅、棕櫚酸鋅、油酸鋅、硬脂酸鋅、苯甲酸鋅、苯乙酸鋅、苯丙酸鋅中的一種或多種，脂肪酸鋅類化合物的用量優選為1.0～5.0 重量份。

所述的脂肪酸稀土金屬類化合物通式為(RCOO)₂-Ln，其中R為C₆～C₁₈的直鏈或帶有直鏈的烷基、 C₆～C₁₈的苯基或帶有支鏈的芳基中的一種，Ln為鑭、鈰、釔、銫、釹中的一種或多種，如正辛酸鑭、異辛酸鑭、正癸酸鑭、月桂酸鑭、十四酸鑭、棕櫚酸鑭、油酸鑭、硬脂酸鑭、苯甲酸鑭、苯乙酸鑭、苯丙酸鑭、或者上述脂肪酸相應的鈰、釔、銫、釹的金屬鹽，脂肪酸稀土金屬類化合物優選1.0～5.0重量份。