一种下层胎面橡胶组合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种下层胎面橡胶组合物及其制备方法与应用，属于橡胶技术领域，本发明专利技术的下层胎面橡胶组合物包括以下重量份的组分：橡胶基体100份、填料20

【技术实现步骤摘要】
一种下层胎面橡胶组合物及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于橡胶
，具体涉及一种下层胎面橡胶组合物及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车领域的发展，新能源轮胎作为一种新类型轮胎近些年得到长足发展。为适应新能源轮胎的发展，追求较低的轮胎滚动阻力，胎面橡胶组合物往往使用大量白炭黑，造成轮胎的电阻大幅度上升。轮胎作为整车唯一与路面接触的部件，整车静电主要通过轮胎导出，其导电性能的重要性可想而知。由于轮胎其他部件胶料橡胶组合物主要以炭黑为主，导电性能较好，而胎面因为要兼顾滚阻、湿滑等性能，以白炭黑为主，其导电性能较弱，而胎面直接与路面接触，往往是制约轮胎导电性能的主要因素。因此发展出了双层胎面技术，上层胎面以白炭黑为主；下层胎面以炭黑为主。下层胎面作为胎面导电通路的主体，在兼顾轮胎滚阻的同时还需要考虑轮胎的导电性能、操控性能。因此面对新能源轮胎市场研究一种低滞后生热、低电阻、高模量的橡胶组合物是未来轮胎发展的趋势之一。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低滚阻、低电阻、高模量的下层胎面橡胶组合物及其制备方法与应用。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：提供一种下层胎面橡胶组合物，包括以下重量份的组分：橡胶基体100份、填料20
‑
70份、活性剂2
‑
10份、改性剂0.2
‑
2份、增粘树脂2
‑
15份、防老剂 2
‑
8份、硫化剂0.8
‑
3份、促进剂 0.5
‑
3份、交联助剂0.1
‑
1份、防焦剂0.1
‑
0.8份；所述橡胶基体包含50
‑
80份碳纳米管湿法胶、10
‑
30份锂系顺丁橡胶和0
‑
25份丁苯橡胶；所述锂系顺丁橡胶的顺式含量为30~35%，乙烯基含量为10~15%，Tg≤
‑
85℃；所述填料为炭黑和碳纳米纤维，所述炭黑和碳纳米纤维的质量比为5：1
‑
1：1；所述炭黑DBP吸收值为40
‑
100cm3/100g ，氮吸附比表面积为20
‑
80m2/g；所述碳纳米纤维的氮吸附比表面积为100
‑
120m2/g，粒子内部孔隙大小20
‑
30nm，粒子直径为20
‑
50nm，聚集体强度c
‑
OAN/OAN≥0.75。
[0005]本专利技术中，将碳纳米管和天然橡胶制备成碳纳米管湿法胶，改善了碳纳米管在橡胶基体中的分散性，同时碳纳米管湿法胶中的碳纳米管和填料构成下层胎面橡胶组合物的导电通路，显著降低下层胎面橡胶组合物的电阻；锂系顺丁橡胶的顺式含量低，可以提高填料的分散性，进一步降低下层胎面橡胶组合物的滞后损失，提高产品的各项性能；丁苯橡胶能够改善天然橡胶和锂系顺丁橡胶的相容性，增加碳纳米管和填料的分散性，提高下层胎面橡胶组合物的模量以及降低下层胎面橡胶组合物的滚阻和电阻。
[0006]其中锂系顺丁橡胶的顺式含量、乙烯基含量和T
g
中的任一参数改变，其它参数也会发生相应的改变，通过改变上述参数，以获得导电性和滞后性能更好的产品。
[0007]本专利技术中，选择炭黑A和碳纳米纤维作为填料，一方面有利于下层胎面橡胶组合物中形成良好的交联网络，构建有效的导电通路，降低下层胎面橡胶组合物的电阻；另一方
面，提高下层胎面橡胶组合物的力学性能的同时，降低下层胎面橡胶组合物的滞后生热。
[0008]炭黑A和碳纳米纤维的性质是影响下层胎面橡胶组合物整体性能的关键因素之一，炭黑的比表面积小，补强效果差，炭黑的比表面积大，分散困难；吸油值小，所得胶料的力学性能差，吸油值大，所得胶料的力学性能较好；本专利技术优选DBP吸收值为40
‑
100cm3/100g ，氮吸附比表面积为20
‑
80m2/g作为炭黑A；碳纳米纤维，氮吸附比表面积为100
‑
120m2/g，粒子内部孔隙大小20
‑
30nm，粒子直径20
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50nm，聚集体强度c
‑
OAN/OAN≥0.75；上述性能参数范围内的炭黑A和碳纳米纤维可以有效改善下层胎面橡胶组合物的整体性能。
[0009]此外，炭黑A和碳纳米纤维的质量比是影响下层胎面橡胶组合物整体性能的另一个关键因素。炭黑A和碳纳米纤维的质量比过小，虽然提高了产品的力学性能，但是产品的电阻和滚阻明显降低；炭黑A和碳纳米纤维的质量比过大，产品的力学性能和电阻增加，但是滚阻会显著下降；本专利技术优选炭黑A和碳纳米纤维的质量比为5：1
‑
1：1。
[0010]作为本专利技术所述下层胎面橡胶组合物的优选实施方式，所述改性剂为对苯二甲酰肼，1，3
‑
苯二甲酸二酰肼、2，5
‑
二乙氧基对苯二甲酰肼中的至少一种。
[0011]上述酰肼类化合物能与天然橡胶有反应活性，可以参与橡胶基体的反应，提高填料的分散性，降低损耗因子，提高导电性能；本专利技术中，相比与其他酰肼类改性剂，上述酰肼类化合物在改善产品的导电性能方面，电阻降低了7
‑
8%，在滞后生热性能方面，提高了10
‑
12%。
[0012]作为本专利技术所述下层胎面橡胶组合物的优选实施方式，所述碳纳米管湿法胶中碳纳米管的质量含量为1
‑
10%。
[0013]本专利技术中，当碳纳米管湿法胶中碳纳米管的质量含量大于10%时，制备过程中，碳纳米管的损失率大，不仅增加了成本，还造成碳纳米管的浪费。碳纳米管在组分中的添加量是影响产品性能的关键因素之一，若是组合物中碳纳米管的添加量过少，碳纳米管不能和填料形成良好的导电通路，导致下层胎面橡胶组合物的电阻增加；若是组合物中碳纳米管的添加量过多，碳纳米管发生团聚，导致产品的部分性能大幅下降，如滞后生热性能、拉断伸长率和拉伸强度。本专利技术通过改变碳纳米管湿法胶的添加量和碳纳米管湿法胶中碳纳米管的质量含量，调节组合物中碳纳米管的含量。
[0014]优选地，所述碳纳米管湿法胶的制备方法为：S1：将碳纳米管粉末加入到去离子水中，在30
‑
100r/min的转速下搅拌均匀后，加入表面活性剂，在30
‑
100r/min的转速下搅拌均匀后，在2000
‑
6000r/min的转速下研磨30
‑
60min，得到碳纳米管水溶液；其中碳纳米管粉末的质量为去离子水质量的1
‑
10%；表面活性剂的质量为碳纳米管粉末质量的0.2
‑
2%，表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、聚山梨醇酯、聚丙乙酸钠中的至少一种；S2：将步骤S1所得碳纳米管水溶液按照固含份数为1
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种下层胎面橡胶组合物，其特征在于，包括以下重量份的组分：橡胶基体100份、填料20
‑
70份、活性剂2
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10份、改性剂0.2
‑
2份、增粘树脂2
‑
15份、防老剂 2
‑
8份、硫化剂0.8
‑
3.5份、促进剂 0.5
‑
3份、交联助剂0.1
‑
1份、防焦剂0.1
‑
0.8份；所述橡胶基体包含50
‑
80份碳纳米管湿法胶、10
‑
30份锂系顺丁橡胶和0
‑
25份丁苯橡胶；所述锂系顺丁橡胶的顺式含量为30~35%，乙烯基含量为10~15%，Tg≤
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85℃；所述填料为炭黑和碳纳米纤维，所述炭黑和碳纳米纤维的质量比为5：1
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1：1；所述炭黑DBP吸收值为40
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100cm3/100g ，氮吸附比表面积为20
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80m2/g；所述碳纳米纤维的氮吸附比表面积为100
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120m2/g，粒子内部孔隙大小20
‑
30nm，粒子直径为20
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50nm，聚集体强度c
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OAN/OAN≥0.75。2.如权利要求1所述的下层胎面橡胶组合物，其特征在于，所述改性剂为对苯二甲酰肼，1，3
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苯二甲酸二酰肼、2，5
‑
二乙氧基对苯二甲酰肼中的至少一种。3.如权利要求1所述的下层胎面橡胶组合物，其特征在于，所述碳纳米管湿法胶中碳纳米管的质量含量为1
‑
10%。4.如权利要求1所述的下层胎面橡胶组合物，其特征在于，所述交联助剂为1，6
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双（N，N
‑
二苄基硫代氨基甲酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：周荣杰，尹园，庞小惠，周杰，郇彦，杨小牛，王杰，
申请(专利权)人：广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院，
类型：发明
国别省市：