低滚动阻力的橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及橡胶领域，公开了一种低滚动阻力的橡胶组合物，该组合物中含有主体橡胶、硫化促进剂、硫化剂、增强剂和活化剂，所述硫化促进剂中含有超速级硫化促进剂和准速级硫化促进剂；其中，所述超速级硫化促进剂为秋兰姆类促进剂，所述准速级硫化促进剂为次磺酰胺类促进剂。本发明专利技术还公开了使用该橡胶组合物制备硫化橡胶的方法以及得到的硫化橡胶和该硫化橡胶作为轮胎胎面材料中的应用。本发明专利技术的橡胶组合物可以在简单的工艺条件下制备得到具有较高强度，同时具有较低的滚动阻力和高的抗湿滑性能硫化橡胶，该硫化橡胶非常适用于制备用于轮胎的胎面胶。

【技术实现步骤摘要】
低滚动阻力的橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法和应用
本专利技术涉及橡胶领域，具体地，涉及一种低滚动阻力的橡胶组合物、一种硫化橡胶及其制备方法和应用。
技术介绍
随着汽车的日益普及，石油的用量以及二氧化碳的排放量也随之越来越高，并由此导致了石油资源的紧缺和全球气候的变暖。因此，一场降低油耗的汽车工业革命直接引发了汽车制造商对降低轮胎滚动阻力的要求。在阻碍汽车前进的阻力中，滚动阻力占18-30％，滚动阻力能耗约占耗油量的14.4％，这意味着滚动阻力降低30％，则可节油4.5-6％。在降低滚动阻力的同时，轮胎还应具有较好的抗湿滑性能才能满足工业应用的需求。通常情况下，抗湿滑性与滚动阻力可分别由硫化橡胶在0℃及60℃时的损耗因子tanδ值来表征。0℃时的tanδ值越大，抗湿滑性越好；60℃时的tanδ值越小，滚动阻力越低。要使胶料获得良好的综合性能，应尽量增大0℃时的tanδ值，减小60℃时的tanδ值，同时还要保证其他的性能，特别是强度，因为强度关系到轮胎的安全性及使用寿命。目前轮胎高性能化方面的研究较多，包括生胶结构设计、生胶改性、加工工艺改进、轮胎结构设计、轮胎花纹设计等方方面面。US6242534通过把含羧基和氨基的交联丁苯粉末橡胶一并用于NR配方体系，降低了体系硫化胶的滚动阻力，提高了抗湿滑性，而且明显提高了定伸应力。EP1431075用丁苯粉末橡胶和增塑淀粉来改善并用丁苯橡胶(SBR)与顺丁橡胶(BR)和白炭黑体系的性能，结果改进了耐磨性、降低了滚动阻力，硫化胶的比重也较小。US6699935用共聚改性交联丁苯粉末橡胶使改性丁苯配方体系具有低滚动阻力的同时兼有出色的抗湿滑性与耐磨性。CN103012882A采用添加改性交联丁苯粉末橡胶的方法，降低了硫化胶的滚动阻力和改善了其抗湿滑性。上述文献中提到的改进方法，虽然能够起到降低滚动阻力和提高抗湿滑性的作用，但成本高、工艺复杂、工业化生产困难。
技术实现思路
为了获得一种具有较高强度，同时具有较低的滚动阻力和高的抗湿滑性能的用于制备轮胎胎面胶的橡胶，本专利技术提出了一种橡胶组合物、硫化橡胶及其制备方法和应用。硫化促进剂是在橡胶的硫化过程中所必不可少的试剂，目前硫化促进剂的种类繁多，可以在硫化过程中赋予硫化橡胶不同的性能。根据结构分类，可以将硫化促进剂分为噻唑类、秋兰姆类、次磺酰胺类和胍类等；根据硫化速度分类，可以将硫化促进剂分为超超速级、超速级、准速级、中速级和慢速级。秋兰姆类属于超速级促进剂，次磺酰胺类属于准速级促进剂。本专利技术的专利技术人经研究后发现，将超速级硫化促进剂中的秋兰姆类促进剂和准速级硫化促进剂中的次磺酰胺类促进剂互配使用，可以制备得到具有较高强度，同时具有较低的滚动阻力和高的抗湿滑性能的用于制备轮胎胎面胶的硫化橡胶，从而完成了本专利技术。本专利技术第一方面提供一种低滚动阻力的橡胶组合物，该组合物中含有主体橡胶、硫化促进剂、硫化剂、增强剂和活化剂；其中，所述硫化促进剂中含有超速级硫化促进剂和准速级硫化促进剂；其中，所述超速级硫化促进剂为秋兰姆类促进剂，所述准速级硫化促进剂为次磺酰胺类促进剂。本专利技术第二方面提供一种制备硫化橡胶的方法，该方法包括将根据本专利技术的第一方面提供的橡胶组合物中的各组分进行混炼，得到混炼胶，然后将所述混炼胶进行硫化。本专利技术第三方面提供根据本专利技术的第二方面的方法制备得到的硫化橡胶。本专利技术第四方面提供根据本专利技术的第三方面的硫化橡胶作为轮胎胎面材料的应用。本专利技术提供的橡胶组合物可以在简单的工艺条件下制备得到具有较高强度，同时具有较低的滚动阻力和高的抗湿滑性能硫化橡胶，该硫化橡胶非常适用于制备用于轮胎的胎面胶。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。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。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种低滚动阻力的橡胶组合物，该组合物中含有主体橡胶、硫化促进剂、硫化剂、增强剂和活化剂；其中，所述硫化促进剂中含有超速级硫化促进剂和准速级硫化促进剂；其中，所述超速级硫化促进剂为秋兰姆类促进剂，所述准速级硫化促进剂为次磺酰胺类促进剂。在本专利技术提供的橡胶组合物中，所述秋兰姆类促进剂例如可以为一硫化四甲基秋兰姆、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆或四硫化双五亚甲基秋兰姆。优选地，所述超速级硫化促进剂为一硫化四甲基秋兰姆、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆和四硫化双五亚甲基秋兰姆中的至少一种。在本专利技术提供的橡胶组合物中，所述次磺酰胺类促进剂例如可以为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N-二乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N-二异丙基-2-苯并噻唑次磺酰胺或2-(吗啉基二硫代)苯并噻唑。优选地，所述准速级硫化促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N-二乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N-二异丙基-2-苯并噻唑次磺酰胺和2-(吗啉基二硫代)苯并噻唑中的至少一种。在本专利技术提供的橡胶组合物中，优选地，所述超速级硫化促进剂和准速级硫化促进剂的含量重量比为1：(0.5-12)，进一步优选为1：(1-10)，更优选为1：(1-8)。在本专利技术提供的橡胶组合物中，优选地，所述主体橡胶为聚丁二烯橡胶；更加优选所述聚丁二烯橡胶为顺丁橡胶；特别优选所述聚丁二烯橡胶为镍系顺丁橡胶和/或稀土系顺丁橡胶。优选地，所述主体橡胶的门尼粘度为40-50，顺式结构含量为95重量％以上。优选地，所述硫化剂为硫磺、二硫代吗啡啉和四硫化二吗啡啉中的至少一种。优选地，所述增强剂为炭黑、白炭黑、纳米硅土、纳米粘土和纳米蒙脱土中的至少一种。优选地，所述活化剂为氧化锌和/或硬脂酸。优选地，在本专利技术提供的橡胶组合物中，以100重量份的所述主体橡胶为基准，所述硫化促进剂的含量为0.2-2重量份、优选为0.8-1.5重量份。优选地，在本专利技术提供的橡胶组合物中，以100重量份的所述主体橡胶为基准，硫化剂的含量为0.8-3重量份、优选为1-2重量份。优选地，在本专利技术提供的橡胶组合物中，以100重量份的所述主体橡胶为基准，增强剂的含量为30-100重量份、优选为50-70重量份。优选地，在本专利技术提供的橡胶组合物中，以100重量份的所述主体橡胶为基准，活化剂的含量为1-8重量份、优选为2-5重量份。根据一种优选的具体实施方式，以100重量份的所述主体橡胶为基准，所述硫化促进剂的含量为0.2-2.0重量份，硫化剂的含量为0.8-3重量份，增强剂的含量为30-100重量份，活化剂的含量为1-8重量份。根据另一种更优选的具体实施方式，以100重量份的所述主体橡胶为基准，所述硫化促进剂的含量为0.8-1.5重量份，硫化剂的含量为1-2重量份，增强剂的含量为50-70重量份，活化剂的含量为2-5重量份。优选地，所述组合物中进一步含有填充油。更加优选所述填充油为芳烃油和/或环烷油。进一步优选地，所述填充油为TDAE(TreatedDi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低滚动阻力的橡胶组合物，该组合物中含有主体橡胶、硫化促进剂、硫化剂、增强剂和活化剂，其特征在于，所述硫化促进剂中含有超速级硫化促进剂和准速级硫化促进剂；其中，所述超速级硫化促进剂为秋兰姆类促进剂，所述准速级硫化促进剂为次磺酰胺类促进剂。

【技术特征摘要】
1.一种低滚动阻力的橡胶组合物，该组合物中含有主体橡胶、硫化促进剂、硫化剂、增强剂和活化剂，其特征在于，所述硫化促进剂中含有超速级硫化促进剂和准速级硫化促进剂；其中，所述超速级硫化促进剂为秋兰姆类促进剂，所述准速级硫化促进剂为次磺酰胺类促进剂。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述超速级硫化促进剂为一硫化四甲基秋兰姆、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆和四硫化双五亚甲基秋兰姆中的至少一种；所述准速级硫化促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N-二乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N-二异丙基-2-苯并噻唑次磺酰胺和2-(吗啉基二硫代)苯并噻唑中的至少一种。3.根据权利要求2所述的组合物，其中，所述超速级硫化促进剂和准速级硫化促进剂的含量重量比为1：(0.5-12)；优选为1：(1-10)；更优选为1：(1-8)。4.根据权利要求3所述的组合物，其中，所述主体橡胶为聚丁二烯橡胶；优选所述聚丁二烯橡胶为顺丁橡胶；更加优选所述聚丁二烯橡胶为镍系顺丁橡胶和/或稀土系顺丁橡胶。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的组合物，其中，所述硫化剂为硫磺、二硫代吗啡啉和四硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜科，解希铭，刘苹，刘翠云，段海东，乔勋昌，
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