有机硅烷的应用和橡胶组合物以及硫化橡胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及橡胶领域，公开了有机硅烷的应用和橡胶组合物以及硫化橡胶及其制备方法，在有机硅烷作为橡胶基体改性剂的应用中，所述有机硅烷的通式为(R1O)3SiCH2CH2CH2‑X，所述R1O为可水解基团；X为‑NH‑R2，其中R2为H原子或C1‑C5的烷基。本发明专利技术的基体改性剂能够更好地提高通过进一步硫化制得的硫化橡胶的强度，降低硫化橡胶的生热，提高硫化橡胶胶料的抗湿滑性。

The application of organosilane and rubber composition, vulcanized rubber and its preparation methods

The present invention relates to the field of rubber, discloses organic silane application and rubber composition and vulcanized rubber and a preparation method thereof, in organic silane used as rubber matrix modifier, the formula for organic silane (R1O) 3SiCH2CH2CH2 X, the R1O is a hydrolyzable group; X NH R2 among them, R2 is H alkyl atom or C1 C5. The matrix modifier of the invention can better improve the strength of vulcanized rubber prepared by further vulcanization, reduce the heat generation of vulcanized rubber, and improve the wet skid resistance of vulcanized rubber compound.

【技术实现步骤摘要】
有机硅烷的应用和橡胶组合物以及硫化橡胶及其制备方法
本专利技术涉及橡胶领域，具体地，涉及一种有机硅烷作为橡胶基体改性剂的应用、一种橡胶组合物、一种制备硫化橡胶的方法以及由该方法制备得到的硫化橡胶。
技术介绍
橡胶配方的动态滞后损失性能对轮胎性能的影响尤为重要，滞后损失使得胶料在动态形变过程中能量消耗增加，生热增加，弹性下降，滚动阻力上升。生热也会导致橡胶的强度和耐磨性下降，造成轮胎的早期损害，生热还会增加轮胎的滚动阻力，增加燃油消耗和二氧化碳的排放量。CN102382338A公开了一种异戊橡胶共混物，该异戊橡胶共混物包括异戊橡胶、反式-1,4-聚异戊二烯、增强填料、原位接枝改性助剂、配合橡胶和第一添加剂。该现有技术采用的原位接枝改性助剂在与增强填料发生化学反应的同时，与橡胶分子链上的双键等官能团进行接枝反应，大大提高了有机高分子和增强填料间的界面结合力和增强填料在橡胶中的分散水平，从而提高了异戊橡胶共混物的抗疲劳性能。CN103881161A公开了一种反式聚异戊二烯橡胶并用顺式聚异戊二烯橡胶组合物及其加工工艺，并具体公开了橡胶总量以100质量份计，其中合成反式聚异戊二烯与合成顺式聚异戊二烯的总量为5-60质量份、天然橡胶40-95质量份、白炭黑5-90质量份、炭黑5-990质量份；母胶工艺包括：将合成反式聚异戊二烯或者合成反式聚异戊二烯与合成顺式聚异戊二烯橡胶的组合物与白炭黑、偶联剂混炼为白炭黑木胶；将天然橡胶与炭黑混炼为炭黑母胶；终炼胶工艺：将所述炭黑母胶、白炭黑木胶、防老剂、活性剂、促进剂、硫化剂混炼制成橡胶组合物。该现有技术的橡胶组合物及工艺制备的胶料具有提高耐磨降低生热的特点，可以应用于橡胶制品中，特别是汽车轮胎中，降低滚动阻力，降低生热。CN103703072A公开了一种胎面用橡胶组合物，其含有溶聚丁苯橡胶、炭黑、二氧化硅和聚乙二醇，100质量％的橡胶成分中所述溶聚丁苯橡胶的含量为60质量％以上，相对于所述橡胶成分100质量份，所述炭黑的含量为10质量份以下，所述二氧化硅的含量为50质量份以上，所述聚乙二醇的含量为0.1-3.5质量份。依照该现有技术分别以规定量含有溶聚丁苯橡胶、炭黑、二氧化硅和聚乙二醇的橡胶组合物，其被应用于轮胎胎面时，可以提供均衡地改善燃油经济性和耐磨性的充气轮胎。此外，制造轮胎时硫化速度良好，且制造的轮胎外观良好。CN103087365A公开了一种用于抗湿滑耐磨平衡轮胎胎面的橡胶组合物，该橡胶组合物包含了二烯烃弹性体、无机补强填料、偶联剂和增塑剂。在该现有技术中，当使用包含橡胶组合物的轮胎时，该轮胎的胎面具有优良的抗湿滑性，赋予轮胎湿地抓着力和耐磨性的性能平衡，所述胎面用于制造半钢子午线轿车轮胎。然而，上述现有技术提供的橡胶仍然不能满足轮胎胎面胶需要的强度、降低生热、提高湿滑性能的要求，有必要提供一种性能改进的橡胶。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决如何提高用于轮胎胎面的橡胶的强度、降低生热、提高抗湿滑性的问题，提供一种基体改性剂以及含有该基体改性剂的橡胶组合物和由该橡胶组合物制备得到的硫化橡胶及其制备方法。为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种有机硅烷作为橡胶基体改性剂的应用，所述有机硅烷的通式为(R1O)3SiCH2CH2CH2-X，所述R1O为可水解基团；X为-NH-R2，其中R2为H原子或C1-C5的烷基。第二方面，本专利技术提供一种橡胶组合物，该组合物中含有各自独立保存的组分A、组分B、组分C和组分D，所述组分A含有橡胶基体、引发剂和基体改性剂，所述组分B含有白炭黑，所述组分C含有活化剂、防老剂、软化剂以及任选的炭黑，所述组分D含有促进剂和硫化剂；所述基体改性剂的通式为(R1O)3SiCH2CH2CH2-X，所述R1O为可水解基团；X为-NH-R2，其中R2为H原子或C1-C5的烷基。第三方面，本专利技术提供一种硫化橡胶的制备方法，该方法包括：(1)将橡胶基体、引发剂、基体改性剂进行第一混炼，得到一段母胶；(2)将所述一段母胶与白炭黑进行第二混炼，得到二段母胶；(3)将所述二段母胶和活化剂、防老剂、软化剂以及任选的炭黑进行第三混炼，得到三段母胶；(4)将所述三段母胶与促进剂和硫化剂进行第四混炼，得到终炼胶；(5)将所述终炼胶进行硫化；其中，所述基体改性剂的通式为(R1O)3SiCH2CH2CH2-X，所述R1O为可水解基团；X为-NH-R2，其中R2为H原子或C1-C5的烷基。第四方面，本专利技术提供由前述方法制备得到的硫化橡胶。本专利技术的硫化橡胶通过一种新的混炼方法获得，该方法中先将橡胶基体、引发剂、基体改性剂混合以制备成基体母胶；然后采用基体母胶制备二段白炭黑母胶；然后再在白炭黑母胶中加入活化剂、防老剂、软化剂等混合制备三段母胶，然后在三段母胶中加入硫化剂、促进剂制备成终炼胶，最后将终炼胶进行硫化制得硫化橡胶。本专利技术的加工工艺中，能够更好地发挥基体改性剂在基体橡胶与白炭黑中的桥梁作用，有利于白炭黑充分与橡胶基体相互作用，能够更好地提高通过进一步硫化制得的硫化橡胶的强度，降低硫化橡胶的生热，提高硫化橡胶胶料的抗湿滑性。本专利技术的其它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。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。第一方面，本专利技术提供了一种有机硅烷作为橡胶基体改性剂的应用，所述有机硅烷的通式为(R1O)3SiCH2CH2CH2-X，所述R1O为可水解基团；X为-NH-R2，其中R2为H原子或C1-C5的烷基。所述C1-C5的烷基包括C1-C5的直链烷基和C1-C5的支链烷基。本专利技术的有机硅烷能够在作为橡胶基体改性剂的应用中使得橡胶基体改性，从而有利于基体橡胶与白炭黑之间的相互作用，有利于提高后续的硫化制得的硫化橡胶的强度，降低硫化橡胶的生热，提高硫化橡胶胶料的抗湿滑性。优选地，在所述有机硅烷中，所述R1O为甲氧基、乙氧基或乙酰氧基，所述R2为H原子或C1-C5的直链烷基。所述C1-C5的直链烷基包括甲基、乙基、正丙基、正丁基和正戊基中的至少一种。特别优选地，所述R2为H原子。优选地，所述有机硅烷用于在制备橡胶组合物中与橡胶基体和引发剂一起进行第一混炼。优选地，所述橡胶基体选自溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶中的至少一种。优选地，所述溶聚丁苯橡胶中苯乙烯结构单元含量为15-30质量％，乙烯基含量为35-70质量％，含油类成分为0-30质量％，门尼粘度为45-70。本专利技术中，所述含油类成分为0-30质量％表示，所述溶聚丁苯橡胶中可以含有或者不含有所述含油类成分。优选地，所述顺丁橡胶中的顺式含量为90-99质量％。本专利技术中，所述天然橡胶例如可以为标准胶。优选地，所述第一混炼的条件包括：温度为120-180℃，时间为2-12min；更优选地，所述第一混炼的条件包括：温度为145-160℃，时间为3-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机硅烷作为橡胶基体改性剂的应用，所述有机硅烷的通式为(R1O)3SiCH2CH2CH2‑X，所述R1O为可水解基团；X为‑NH‑R2，其中R2为H原子或C1‑C5的烷基。

【技术特征摘要】
1.一种有机硅烷作为橡胶基体改性剂的应用，所述有机硅烷的通式为(R1O)3SiCH2CH2CH2-X，所述R1O为可水解基团；X为-NH-R2，其中R2为H原子或C1-C5的烷基。2.根据权利要求1所述的应用，其中，在所述有机硅烷中，所述R1O为甲氧基、乙氧基或乙酰氧基，所述R2为H原子或C1-C5的直链烷基。3.根据权利要求1或2所述的应用，其中，所述有机硅烷用于在制备橡胶组合物中与橡胶基体和引发剂一起进行第一混炼；优选地，所述橡胶基体选自溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶中的至少一种；优选地，所述溶聚丁苯橡胶中苯乙烯结构单元含量为15-30质量％，乙烯基含量为35-70质量％，含油类成分为0-30质量％，门尼粘度为45-70；所述顺丁橡胶中的顺式含量为90-99质量％。4.根据权利要求3所述的应用，其中，所述第一混炼的条件包括：温度为120-180℃，时间为2-12min；优选地，所述第一混炼的条件包括：温度为145-160℃，时间为3-6min。5.一种橡胶组合物，该组合物中含有各自独立保存的组分A、组分B、组分C和组分D，所述组分A含有橡胶基体、引发剂和基体改性剂，所述组分B含有白炭黑，所述组分C含有活化剂、防老剂、软化剂以及任选的炭黑，所述组分D含有促进剂和硫化剂；所述基体改性剂的通式为(R1O)3SiCH2CH2CH2-X，所述R1O为可水解基团；X为-NH-R2，其中R2为H原子或C1-C5的烷基；优选地，所述R1O为甲氧基、乙氧基或乙酰氧基，所述R2为H原子或C1-C5的直链烷基。6.根据权利要求5所述的组合物，其中，相对于100重量份的所述橡胶基体，所述基体改性剂的含量为1-20重量份，优选为5-12重量份；所述引发剂的含量为0.01-1重量份，优选为0.03-0.8重量份；所述白炭黑的含量为20-120重量份，优选为50-100重量份。7.根据权利要求5或6所述的组合物，其中，所述橡胶基体选自溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶中的至少一种；优选地，所述橡胶基体为溶聚丁苯橡胶或者溶聚丁苯橡胶与顺丁橡胶的混合物；相对于100重量份的所述橡胶基体，所述橡胶基体中溶聚丁苯橡胶的用量为60-100重量份，顺丁橡胶的用量为0-40重量份；优选地，所述溶聚丁苯橡胶中苯乙烯结构单元含量为15-30质量％，乙烯基含量为35-70质量％，含油类成分为0-30质量％，门尼粘度为45-70；所述顺丁橡胶中的顺式含量为90-99质量％。8.根据权利要求5-7中任意一项所述的组合物，其中，相对于100重量份的所述橡胶基体，所述活化剂的含量为1-15重量份，所述防老剂的含量为0.5-10重量份，所述软化剂的含量为5-30重量份，所述炭黑的含量为0-30重量份，所述促进剂的含量为0.5-10重量份，所述硫化剂的含量为0.1-5重量份；优选地，相对于100重量份的所述橡胶基体，所述活化剂的含量为3-8重量份，所述防老剂的含量为1-6重量份，所述软化剂的含量为10-20重量份，所述炭黑的含量为0-20重量份，所述促进剂的含量为1-6重量份，所述硫化剂的含量为0.5-3重量份。9.一种硫化橡胶的制备方法，该方法包括：(1)将橡胶基体、引发剂、基体改性剂进行第一混炼，得到一段母胶；(2)将所述一段母胶与白炭黑进行第二混炼，得到二段母胶；(3)将所述二段母胶和活化剂、防老剂、软化剂以及任选的炭黑进行第三混炼，得到三段母胶；(4)将所述三段母胶与促进剂和硫化剂进行第四混炼，得到终炼胶；(5)将所述终炼胶进行硫化；其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽丽，解希铭，郑方远，王丽静，唐功庆，赵青松，陈婧，
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