橡胶组合物和硫化橡胶以及硫化橡胶的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种橡胶组合物和硫化橡胶以及硫化橡胶的应用。所述橡胶组合物含有二烯烃橡胶、白炭黑、空心微珠填料和偶联剂；其中，所述空心微珠填料为中空玻璃微珠，所述空心微珠填料的本体密度为2.0-3.0g/cm3且堆积密度为1.0-1.8g/cm3，所述空心微珠填料含有55-65重量%的SiO2和15-25重量%的Al2O3，且平均粒径为2-10μm，所述空心微珠填料的矿物相为非晶质玻璃体。该橡胶组合物能够有效地改善白炭黑在橡胶基体中的分散，减少白炭黑填料粒子的聚集，从而使得混炼胶加工性能好，混炼消耗的能量较低，且硫化胶的动态机械力学性能也较好。

【技术实现步骤摘要】
橡胶组合物和硫化橡胶以及硫化橡胶的应用
本专利技术涉及一种橡胶组合物和硫化橡胶以及硫化橡胶的应用。
技术介绍
近年来我国乙烯工业发展迅速，我国快速发展的乙烯工业可提供大量含异戊二烯的C5馏分资源，使生产大量性能优良的三元集成橡胶（SIBR）成为可能。随着化石燃料及原材料资源的日益减少，汽车行业对轮胎节能的要求也越来越迫切，而生产白炭黑不用化石原料，以上因素将使SIBR/白炭黑新型绿色轮胎胎面胶成为研发应用的热点，市场潜力巨大。EP863182B1公开了一种主要用于胎面胶的橡胶组合物，其主要组成为：以100重量份橡胶为基准：含有40-75phr含锡或硅的偶联剂偶联并且异戊二烯封端的三元集成橡胶（SIBR），SIBR含有1-20重量%的苯乙烯链段，12-40重量%的异戊二烯链段，40-87重量%的无规分布1,3-丁二烯链段，Tg范围在-60℃到-85℃；45-150phr的填料，包括30-90phr的白炭黑以及2-60phr的炭黑；所述组合物中还含有硅烷偶联剂及其他活化剂、硫化剂、硫化促进剂等。US5489627A公开了一种主要用于胎面胶的橡胶组合物，其主要组成为：以100重量份橡胶为基准：含有1.0-15phr的环氧化天然橡胶，1.0-15phr的羧基丁腈橡胶，98-70phr的其他橡胶，包括选自中乙烯基聚丁二烯、丁苯橡胶、异戊橡胶、反式异戊橡胶、顺丁橡胶、苯乙烯-异戊二烯橡胶、三元集成橡胶、丁腈橡胶中的一种或几种的混合物；含有10-50phr的白炭黑；含有0.5-8.5phr的硅烷偶联剂及其他助剂，其中，所述硅烷偶联剂为Si69双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物、双-[γ-(三甲氧基硅)丙基]-四硫化物以及Si69接枝的白炭黑。在现有技术的橡胶组合物中，填料通常为白炭黑和炭黑并用，采用的偶联剂通常为硅烷偶联剂。由于现有技术的橡胶组合物中的填料，如白炭黑和炭黑的分散不均匀，因而导致由该橡胶组合物得到的混炼胶的强度和加工性能不甚理想，因而由所述混炼胶得到的硫化橡胶的机械力学性能不甚理想。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的橡胶组合物的上述缺陷，而提供一种能够提高填料白炭黑的分散性的橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法以及硫化橡胶的应用，使由橡胶组合物得到的混炼胶具有较高的强度和加工性能，使得硫化橡胶的具有较佳的机械性能。本专利技术提供了一种橡胶组合物，该橡胶组合物含有二烯烃橡胶、白炭黑、空心微珠填料和偶联剂；其中，所述空心微珠填料为中空玻璃微珠，所述空心微珠填料的本体密度为2.0-3.0g/cm3且堆积密度为1.0-1.8g/cm3，所述空心微珠填料的含有55-65重量%的SiO2和15-25重量%的Al2O3，且平均粒径为2-10μm，所述空心微珠填料的矿物相为非晶质玻璃体。本专利技术的专利技术人发现，溶聚丁苯橡胶（或三元集成橡胶）/白炭黑复合材料以其优异的抗湿滑性能和耐磨性能成为未来新型绿色轮胎胎面胶的首选材料之一，但是，由于白炭黑在材料中易自聚集而影响了白炭黑填料在橡胶中补强作用的发挥，同时还可能使胶料生热加剧。而本专利技术提供的橡胶组合物含有空心微珠填料，能够显著改善白炭黑在橡胶基体中的分散，从而提高得到的混炼胶的强度和加工性能，以及硫化橡胶的机械力学性能。本专利技术还提供了由本专利技术提供的橡胶组合物于硫化剂经混炼和硫化得到的硫化橡胶。采用本专利技术提供的橡胶组合物制备得到的硫化橡胶具有较好的机械力学性能，制成的胎面胶材料的滚动阻力、耐磨性及抗湿滑性能具有较好的平衡。本专利技术还提供了本专利技术提供的硫化橡胶在制备轮胎或轮胎部件中的应用。在本专利技术提供的橡胶组合物中，优选情况下，所述二烯烃橡胶为三元集成橡胶和/或溶聚丁苯橡胶，填料为白炭黑和空心微珠填料，偶联剂为硅烷偶联剂，能够进一步提高橡胶的加工性能；更优选情况下，所述橡胶组合物中还含有活化剂，优选为氧化锌和硬脂酸，所述活化剂能够显著提高所述橡胶的硫化度和耐热性。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为混炼胶H4和DH1经Haake流变仪处理时的转速-时间曲线；图2为混炼胶H4和DH1经橡胶加工分析仪RPA测定的储能剪切模量-应变扫描曲线；图3为混炼胶H4和DH1经橡胶加工分析仪RPA测定的损耗剪切模量-应变扫描曲线；图4为硫化胶S4和DS1经橡胶加工分析仪RPA测定的储能剪切模量-应变扫描曲线；图5为硫化胶S4和DS1经橡胶加工分析仪RP测定应变2.51%时的频率扫描曲线；图6为硫化胶S45和DS1经橡胶加工分析仪RPA测定应变10.04%时的频率扫描曲线。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种橡胶组合物，该橡胶组合物含有二烯烃橡胶、白炭黑、空心微珠填料和偶联剂；其中，所述空心微珠填料为中空玻璃微珠，所述空心微珠填料的本体密度为2.0-3.0g/cm3且堆积密度为1.0-1.8g/cm3，所述空心微珠填料的含有55-65重量%的SiO2和15-25重量%的Al2O3，且平均粒径为2-10μm，所述空心微珠填料的矿物相为非晶质玻璃体。优选，所述空心微珠填料的平均粒径为2-4μm。更优选所述空心微球填料为由火山灰或粉煤灰提取出的铝硅酸类无机粉体材料。本专利技术中所述空心微珠填料可以以规格为325-5000目的中空玻璃微珠商购获得。本专利技术中，所述橡胶组合物含有空心微珠填料能降低胶料粘度，改善加工性能，显著减少胶料的混炼能量，提高硫化胶的物理机械性能。这可能是因为所述空心微珠填料以微球形状的基本粒子的形式分散在弹性体基体中，并且所述空心微珠填料的表面基团为惰性基团，不易与橡胶基体或其它填料产生物理与化学作用，降低了橡胶的内摩擦以及填料与填料之间的相互作用。根据本专利技术，加入所述空心微珠填料有助于本专利技术提供的所述橡胶组合物所得到的混炼胶的强度和加工性能的提高，以及得到的硫化橡胶的动态机械性能的提高，本专利技术中所述橡胶组合物的各组分的含量范围的可选择范围较宽，但是，为了得到综合性能更为优异的橡胶组合物，优选情况下，以100重量份的二烯烃橡胶为基准，所述空心微珠填料的含量为25-70重量份，所述白炭黑的含量为20-45重量份，所述偶联剂的含量为1.6-5.6重量份；优选地，所述空心微珠填料的含量为25-35重量份。本专利技术中，所述橡胶组合物中含有所述空心微珠填料，所述空心微珠填料表面不存在活性基团较为稳定（不活泼），但存在羟基或游离质子，这种成份可与偶联剂的极性基团键合，而键合后的空心微珠填料-偶联剂复合体中的偶联剂可以作为非极性基团，较好地与橡胶分子交联或缠绕，从而对橡胶有更好的增强作用。根据本专利技术，所述白炭黑可以为现有的各种能够提高所述橡胶组合物强度的白炭黑，并且其可以通过商购得到，例如，可以为购自青岛罗地亚公司的牌号为Z1165MP的白炭黑。本专利技术的专利技术人发现，即当所述空心微珠填料与本专利技术所述白炭黑以重量比为0.56-3.5:1的比例配合使用时，能够进一步提高得到的橡胶的加工性能及使用性能。根据本专利技术，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种橡胶组合物，该橡胶组合物含有二烯烃橡胶、白炭黑、空心微珠填料和偶联剂；其中，所述空心微珠填料为中空玻璃微珠，所述空心微珠填料的本体密度为2.0‑3.0g/cm3且堆积密度为1.0‑1.8g/cm3，所述空心微珠填料含有55‑65重量%的SiO2和15‑25重量%的Al2O3，且平均粒径为2‑10μm，所述空心微珠填料的矿物相为非晶质玻璃体。

【技术特征摘要】
1.一种橡胶组合物，该橡胶组合物含有二烯烃橡胶、白炭黑、空心微珠填料和偶联剂；其中，所述空心微珠填料为中空玻璃微珠，所述空心微珠填料的本体密度为2.0-3.0g/cm3且堆积密度为1.0-1.8g/cm3，所述空心微珠填料含有55-65重量%的SiO2和15-25重量%的Al2O3，且平均粒径为2-10μm，所述空心微珠填料的矿物相为非晶质玻璃体；所述二烯烃橡胶含有溶聚丁苯橡胶和/或三元集成橡胶；二烯烃橡胶的重均分子量为15万-80万且分子量分布为1.0-5.0，门尼粘度为45-60；在所述溶聚丁苯橡胶中，以所述溶聚丁苯橡胶的总重量为基准，苯乙烯链段的含量为10-40重量%，且以所述溶聚丁苯橡胶中的丁二烯链段的总重量为基准，乙烯基含量为10-50重量%，所述苯乙烯链段为无规排列或者形成嵌段；在所述三元集成橡胶中，以所述三元集成橡胶的总重量为基准，苯乙烯链段的含量为10-30重量%，丁二烯链段的含量为40-45重量%，异戊二烯链段的含量为25-50重量%，且所述苯乙烯链段为无规排列或者形成嵌段；该橡胶组合物用于轮胎的胎面胶。2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中，所述空心微珠填料的平均粒径为2-4μm。3.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中，所述空心微珠填料为由火山灰或粉煤灰提取出的铝硅酸类无机粉体材料。4.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中，以100重量份的二烯烃橡胶为基准，所述空心微珠填料的含量为25-70重量份，所述白炭黑的含量为20-45重量份，所述偶联剂为1.6-5.6重量份。5.根据权利要求4所述的橡胶组合物，其中，所述空心微珠填料的含量为25-35重量份。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的橡胶组合物，其中，所述偶联剂选自双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物、双(三乙氧基丙基硅烷)二硫化物和3-丙酰基硫代-1-丙基-三甲氧基硅烷中的至少一种。7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵青松，解希铭，于国柱，王丽丽，曲亮靓，李静，刘苹，刘翠云，乔勋昌，李绍宁，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11