【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于轮胎橡胶，具体涉及一种高耐磨汽车轮胎胎面用橡胶组合物。
技术介绍
1、轮胎是汽车的重要组成部件之一，主要作用为支撑车辆的全部重量，承受着汽车的负荷、传送牵引和制动的扭力，保证车轮与路面的附着力，橡胶材料是制备轮胎的主要材料。其中天然橡胶因应变诱导结晶具有高的拉伸强度和撕裂强度，是载重轮胎胎面中使用最广泛的基体材料，但天然橡胶本身强度较低，随着汽车工业的迅猛发展，对于天然橡胶的质量以及性能提出了更高的要求。
2、白炭黑增强能有效提高橡胶材料的强度和耐磨性，但橡胶和白炭黑主要采用共混方式结合，由于白炭黑的极性很强，导致与橡胶分子的相容性较差，在胶料中不易分散，限制其力学性能得到有效发挥，动态过程中橡胶分子链在白炭黑表面的滑移以及炭黑颗粒间的摩擦将产生滞后损耗，导致轮胎的滚动阻力和生热增加，增加能源消耗，另外轮胎橡胶长久处于光照下易发生黄变和氧化降解，导致材料分子链的断裂并破坏分子结构，同时现有轮胎橡胶为实现其阻燃性能添加有大量阻燃剂，但大量阻燃剂的添加会对轮胎橡胶的力学性能产生影响，进一步限制了橡胶组合物在汽车轮胎上的应用。
技术实现思路
1、为解决上述
技术介绍
中提到的不足，本专利技术的目的在于提供一种高耐磨汽车轮胎胎面用橡胶组合物，通过改性三元乙丙橡胶和改性白炭黑的添加，赋予橡胶组合物优异的力学性能、耐紫外老化性能和阻燃性能。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种高耐磨汽车轮胎胎面用橡胶组合物，包括以下重量份原料：
4、所述改性三元乙丙橡胶为通过化学反应在三元乙丙橡胶结构中接枝羧基化纳米二氧化钛制成；所述改性白炭黑为通过化学反应在白炭黑结构中接枝dopo衍生物制成。
5、优选地，所述促进剂为促进剂dm、促进剂m、促进剂tmtd、促进剂d、促进剂dtdm、促进剂bz中的一种或多种混合；所述防老剂为n-苯基-α-萘胺、n-苯基-β-萘胺、n-n-二苯基-对苯二胺中的一种或多种组合。
6、优选地，所述改性三元乙丙橡胶的制备方法包括以下步骤：
7、a、取三元乙丙橡胶溶于正己烷中，置于40~60℃下加入甲酸和吐温80搅拌混合，然后加入双氧水反应8~12h，反应完成后加入无水碳酸钠水溶液洗涤，倒入分液漏斗中静置除去水相，然后用去离子水洗涤至中性，经沉淀、干燥，制备得到环氧化三元乙丙橡胶；
8、b、取纳米二氧化钛于去离子水中，室温下搅拌混合并超声分散，加入氯乙酸钠并滴加氢氧化钠溶液调节体系ph为11~13，然后置于100~120℃下油浴加热3~6h，反应完成后用去离子水洗涤至中性，然后离心并干燥，制备得到羧基化纳米二氧化钛；
9、c、取羧基化纳米二氧化钛于无水醋酸丁酯中并超声分散，加入用二甲苯溶剂充分溶解的环氧化三元乙丙橡胶，并加入三苯基膦，置于90~120℃下搅拌反应8~12h，反应完成后旋蒸并干燥，制备得到改性三元乙丙橡胶。
10、优选地，所述步骤a中三元乙丙橡胶、甲酸和双氧水的质量比为25~30：0.5~1.2：4~7。
11、优选地，所述步骤c中羧基化纳米二氧化钛和环氧化三元乙丙橡胶的质量比为1：1.2~2。
12、优选地，所述改性白炭黑的制备方法包括以下步骤：
13、（1）取白炭黑于无水乙醇中超声分散，加入5-异氰酸酯异酞酰氯和二月桂酸二丁基锡，置于45~70℃下搅拌反应6~12h，反应完成后离心分离、真空干燥，制备得到酰氯化白炭黑；
14、（2）取9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物于反应器中，加入二乙醇胺和去离子水，置于80~95℃下搅拌混合，然后加入多聚甲醛，置于氮气氛围中回流反应1~3h，反应完成后经旋蒸、洗涤、干燥，制备得到dopo衍生物；
15、（3）取酰氯化白炭黑和dopo衍生物于n，n-二甲基乙酰胺中，室温超声分散后滴加吡啶，置于120~135℃回流反应36~48h，反应完成后经过滤、洗涤、干燥，制备得到改性白炭黑。
16、优选地，所述步骤（1）中白炭黑和5-异氰酸酯异酞酰氯的质量比为1：0.5~1.2。
17、优选地，所述步骤（2）中9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、二乙醇胺和多聚甲醛的质量比为5~5.5：2~3：0.5~1。
18、优选地，所述步骤（3）中酰氯化白炭黑和dopo衍生物的质量比为3~7：5~9。
19、优选地，所述橡胶组合物的制备方法具体为：按重量份称取各原料，将天然橡胶、改性三元乙丙橡胶和顺丁橡胶加入橡胶开炼机中塑练，待塑练均匀后加入改性白炭黑、纳米氧化锌、硬脂酸、防老剂混炼3~5min，最后加入硫磺、促进剂混炼均匀后于120~160℃下硫化8~10min，制备得到所述橡胶组合物。
20、本专利技术的有益效果：
21、本专利技术利用甲酸和双氧水将三元乙丙橡胶分子链中的双键转化为环氧基团，然后与羧基化纳米二氧化钛反应，使三元乙丙橡胶结构中的环氧基与纳米二氧化钛表面的羧基发生接枝反应，其中纳米二氧化钛作为一种重要的无机紫外屏蔽剂，耐候性和耐热性较好，可减少紫外光老化，而且其具有光谱抗菌、除臭、防霉等作用，将纳米二氧化钛和三元乙丙橡胶通过化学键牢固结合，以增大三元乙丙橡胶的极性，同时有利于纳米二氧化钛的分散，增强纳米二氧化钛与橡胶基体的相容性、界面黏结性能，避免纳米二氧化钛团聚使其粒径增大，影响紫外线屏蔽效率，而且三元乙丙橡胶对轮胎橡胶具有良好的增强增韧效果，可以有效地增强橡胶组合物的回弹率、拉伸强度等综合性能。
22、本专利技术利用催化剂二月桂酸二丁基锡催化白炭黑表面的羟基基团与5-异氰酸酯异酞酰氯表面的异氰酸酯基团反应，生成酰氯化白炭黑，同时本专利技术利用9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、二乙醇胺和多聚甲醛反应制备dopo衍生物阻燃剂，然后与酰氯化白炭黑接枝反应，dopo衍生物表面含二羟基，以共价键接枝到酰氯化白炭黑表面，从而在白炭黑表面修饰了dopo衍生物阻燃剂，二者通过化学键牢固结合，既能起到很好的阻燃效果，同时避免了阻燃剂的迁移渗出，保障轮胎橡胶达到长效阻燃效果，另外降低了白炭黑的自聚集，使得改性白炭黑在基体中分散稳定，增强白炭黑与橡胶基体的相容性，避免影响其力学性能。
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1.一种高耐磨汽车轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，包括以下重量份原料：天然橡胶55~80份、改性三元乙丙橡胶5~15份、顺丁橡胶20~40份、改性白炭黑10~25份、纳米氧化锌5~8份、硬脂酸2~4份、硫磺1.5~3.5份、促进剂0.1~0.5份、防老剂0.5~1份；
2.根据权利要求1所述的高耐磨汽车轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述促进剂为促进剂DM、促进剂M、促进剂TMTD、促进剂D、促进剂DTDM、促进剂BZ中的一种或多种混合；所述防老剂为N-苯基-α-萘胺、N-苯基-β-萘胺、N-N-二苯基-对苯二胺中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的高耐磨汽车轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述改性三元乙丙橡胶的制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的高耐磨汽车轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述步骤A中三元乙丙橡胶、甲酸和双氧水的质量比为25~30：0.5~1.2：4~7。
5.根据权利要求3所述的高耐磨汽车轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述步骤C中羧基化纳米二氧化钛和环氧化三元乙丙橡胶的质量比为1：1
6.根据权利要求1所述的高耐磨汽车轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述改性白炭黑的制备方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的高耐磨汽车轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述步骤（1）中白炭黑和5-异氰酸酯异酞酰氯的质量比为1：0.5~1.2。
8.根据权利要求6所述的高耐磨汽车轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述步骤（2）中9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、二乙醇胺和多聚甲醛的质量比为5~5.5：2~3：0.5~1。
9.根据权利要求6所述的高耐磨汽车轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述步骤（3）中酰氯化白炭黑和DOPO衍生物的质量比为3~7：5~9。
10.根据权利要求1所述的高耐磨汽车轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述橡胶组合物的制备方法具体为：按重量份称取各原料，将天然橡胶、改性三元乙丙橡胶和顺丁橡胶加入橡胶开炼机中塑练，待塑练均匀后加入改性白炭黑、纳米氧化锌、硬脂酸、防老剂混炼3~5min，最后加入硫磺、促进剂混炼均匀后于120~160℃下硫化8~10min，制备得到所述橡胶组合物。
...【技术特征摘要】
1.一种高耐磨汽车轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，包括以下重量份原料：天然橡胶55~80份、改性三元乙丙橡胶5~15份、顺丁橡胶20~40份、改性白炭黑10~25份、纳米氧化锌5~8份、硬脂酸2~4份、硫磺1.5~3.5份、促进剂0.1~0.5份、防老剂0.5~1份；
2.根据权利要求1所述的高耐磨汽车轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述促进剂为促进剂dm、促进剂m、促进剂tmtd、促进剂d、促进剂dtdm、促进剂bz中的一种或多种混合；所述防老剂为n-苯基-α-萘胺、n-苯基-β-萘胺、n-n-二苯基-对苯二胺中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的高耐磨汽车轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述改性三元乙丙橡胶的制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的高耐磨汽车轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述步骤a中三元乙丙橡胶、甲酸和双氧水的质量比为25~30：0.5~1.2：4~7。
5.根据权利要求3所述的高耐磨汽车轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述步骤c中羧基化纳米二氧化钛和环氧化三元乙丙橡胶的质量比为1：1.2~2。...
【专利技术属性】
技术研发人员：武国强，武林，郝纯涛，彭世明，
申请(专利权)人：南通顺驰橡胶制品有限公司，
类型：发明
国别省市：
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