一種用環氧化天然橡膠制備的抗滑輪胎橡膠及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種用環氧化天然橡膠制備的抗滑輪胎橡膠及其制備方法。所述方法包含如下步驟：按配方稱取白炭黑、氧化鋅、硬脂酸、促進劑、防老劑、硫磺、天然橡膠和環氧化天然橡膠；然后按照以下加料順序混煉：天然橡膠+環氧化天然→硬脂酸→促進劑、防老劑→白炭黑，然后排膠，通過壓片機加入硫磺，下片，冷卻、停放，制得抗滑輪胎橡膠。本發明制得的抗滑輪胎橡膠能明顯地降低輪胎的滾動阻力，減少機動車輛的能耗，還能減少尾氣排放減少污染；能增加輪胎的抗濕滑性能，即提高輪胎的抓地性，從而增加機動車輛的安全性能。
【專利說明】
一種用環氧化天然橡膠制備的抗滑輪胎橡膠及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于橡膠應用領域，具體涉及一種用環氧化天然橡膠制備的抗滑輪胎橡膠 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 天然橡膠(NR)是產膠植物主要是巴西橡膠樹的一種次生代謝物，與鐵礦石、煤炭、 石油并列為四大工業原料。我國是世界NR消費第一大國，并已躍升為全球最大汽車生產和 消費國，促使全球輪胎跨國企業集團強中的強落戶中國大陸，中國即將成為世界輪胎生產 的中心和全球最大的輪胎市場，但與之不相適應的是：國產NR性能不太適應高性能輪胎生 產的要求，生產的普通輪胎具有較高的滾動阻力會帶來較高的能耗和大氣污染，同時具有 較低的抗濕滑性導致安全隱患。
[0003] 橡膠分子間的內摩擦損耗和松弛特性是制約其低滾阻和高抗濕滑性能的主要因 素，常用炭黒填充胎面膠材料以獲得較好的綜合性能。但是，炭黑填料是由石油不完全燃燒 或受熱分解所得，因而使得開發低生熱并且減少石油資源依賴性的新型材料成為當前的迫 切任務，這對緩解石油資源短缺、改善大氣環境、實現國民經濟的可持續發展具有重大意 義。無機填料白炭黑以其高補強、低生熱的優點而逐漸受到橡膠工業研究者的青睞，但是也 具有易團聚、與基體結合差等缺點。
[0004] 環氧化天然橡膠(ENR)是通過環氧化反應改性天然橡膠(NR)分子鏈上的部分雙鍵 而制備的，其既保留有NR的基本結構和性能特點，能夠與NR、SBR、BR等非極性橡膠產生部分 相容和共硫化，又具有一定的極性和環氧基團的反應性，能與白炭黑（Si〇2)廣生強的相互 作用力，具有良好的相容性、抗濕滑性、低的滾動阻力、耐油性和氣密性等特點。
【發明內容】
[0005] 為了克服現有普通橡膠輪胎滾動阻力大引起的高能耗以及抗濕滑性差導致的安 全隱患等問題，本發明的首要目的在于提供一種用環氧化天然橡膠制備的抗滑輪胎橡膠。
[0006] 本發明的另一目的在于提供上述抗滑輪胎橡膠的制備方法，該方法原料來源廣 泛、制備的輪胎具有較低的滾動阻力與較高的抗濕滑性。
[0007] 本發明目的通過以下技術方案實現：
[0008] 一種用環氧化天然橡膠制備的抗滑輪胎橡膠，按質量份計，包括白炭黑30質量份、 氧化鋅(ZnO)4質量份、硬脂酸(SA)2質量份、促進劑CZ 1.5質量份、促進劑DM 0.5質量份、防 老劑4010NA 1.0質量份、硫磺1.5質量份、天然橡膠NR 80~100質量份和環氧化天然橡膠 ENR 1~20質量份。
[0009] 所述環氧化天然橡膠優選為5~20質量份。
[0010] 所述環氧化天然橡膠使用的是環氧度為25的環氧化天然橡膠。
[0011] -種用環氧化天然橡膠制備的抗滑輪胎橡膠的制備方法，包含如下步驟：
[0012] ⑴配方(質量份）：稱取白炭黑30質量份、氧化鋅(Zn0)4質量份、硬脂酸(SA)2質量 份、促進劑CZ 1.5質量份、促進劑DM 0.5質量份、防老劑4010NA 1.0質量份、硫磺1.5質量 份、天然橡膠NR 80~100質量份和環氧化天然橡膠ENR 1~20質量份；
[0013] (2)混煉:將稱取的白炭黑、氧化鋅、硬脂酸、促進劑CZ、促進劑DM、防老劑4010NA、 天然橡膠NR和環氧化天然橡膠ENR加入密煉機混煉，具體加料順序為:天然橡膠、環氧化天 然橡膠-硬脂酸-促進劑CZ、促進劑DM、防老劑4010NA-白炭黑（先加入天然橡膠和環氧化 天然橡膠，然后加入硬脂酸，再加入促進劑和防老劑，最后加入白炭黑），然后排膠，通過壓 片機加入硫磺，下片，冷卻、停放，制得抗滑輪胎橡膠。
[0014] 步驟(2)中的成型方式優選為常規混煉方法（即一段式混煉），不局限于常規混煉 方法，其他混煉法均可。
[0015] 步驟(2)中采用的混煉條件為：以排膠溫度控制混煉終點，優選設為120°C，混煉周 期為l〇min。
[0016] 本發明所述的促進劑CZ的化學名稱為N-環己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺;促進劑 DM的化學名稱2，2'_二硫代二苯并噻唑；防老劑4010NA的化學名稱為N-異丙基-Ν'-苯基對 苯二胺。
[0017] 與現有技術相比，本發明具有以下優點及有益效果：
[0018] 本發明制得的抗滑輪胎橡膠能明顯地降低輪胎的滾動阻力，減少機動車輛的能 耗，還能減少尾氣排放減少污染;能增加輪胎的抗濕滑性能，即提高輪胎的抓地性，從而增 加機動車輛的安全性能。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
[0020] 動態力學性能（DMA)分析測試:采用德國GABO公司的EPLEXOR 500Ν動態力學分析 儀(DMA)，頻率10Hz，溫度-80 °C~+100 °C，升溫速率5 °C · mirT1，得出不同溫度下的tanS值來 表征實施例制備的抗滑輪胎橡膠的滾動阻力和抗濕滑性能；
[0021] 通常認為，0°C附近的taM值大小與輪胎材料的抗濕滑性有關，tanS值越大，材料 的抗濕滑性能越好，而60°C附近的tanS值大小與輪胎材料的滾動阻力相關，其值則越小越 好。
[0022] 實施例中使用的環氧化天然橡膠為環氧度為25的環氧化天然橡膠，由中國熱帶農 業科學院農產品加工研究所生產;天然橡膠NR為普通天然橡膠，由廣州橡膠工業研究所生 產。
[0023] 實施例1
[0024] (1)配方(按質量份計）：稱取白炭黑518 30份、氧化鋅(Zn0)4份、硬脂酸（SA)2份、 促進劑CZ 1.5份、促進劑DM 0.5份、防老劑4010NA 1.0份、硫磺1.5份、天然橡膠NR 80份和 環氧化天然橡膠ENR 20份；
[0025] (2)混煉，采用常規混煉方式，即一段式混煉:將稱取的白炭黑、氧化鋅、硬脂酸、促 進劑CZ、促進劑DM、防老劑4010ΝΑ、天然橡膠NR和環氧化天然橡膠ENR加入密煉機混煉，具體 加料順序為:天然橡膠+環氧化天然橡膠-硬脂酸-促進劑CZ、促進劑DM、防老劑4010NA- 白炭黑，然后排膠，通過壓片機加入硫磺，下片，冷卻、停放，制得抗滑輪胎橡膠；以排膠溫度 控制混煉終點，優選設為120°C，混煉周期為lOmin。其滾動阻力和抗濕滑性能測試結果如表 1所示。
[0026] 表1中的"ENR摻量0份"是指除了不加環氧化天然橡膠，按照實施例1步驟（1)和(2) 的工藝及除了環氧化天然橡膠外的原料配比制得的橡膠；"ENR摻量20份"是指實施例1制得 的抗滑輪胎橡膠。
[0027] 表1實施例1制得的抗滑輪胎橡膠的滾動阻力和抗濕滑性能測試結果
[0028]
[0029] 實施例2
[0030] (1)配方(質量份）：白炭黑518 30份;氧化鋅(Zn0)4份;硬脂酸（SA)2份;促進劑CZ 1.5份;促進劑DM 0.5份;防老劑4010NA 1.0份;硫磺1.5份;天然橡膠NR 90份，環氧化天然 橡膠ENR 10份；
[0031] (2)混煉，采用常規混煉方式，即一段式混煉:將稱取的白炭黑、氧化鋅、硬脂酸、促 進劑CZ、促進劑DM、防老劑4010ΝΑ、天然橡膠NR和環氧化天然橡膠ENR加入密煉機混煉，具體 加料順序為:天然橡膠+環氧化天然橡膠-硬脂酸-促進劑CZ、促進劑DM、防老劑4010NA- 白炭黑，然后排膠，通過壓片機加入硫磺，下片，冷卻、停放，制得抗滑輪胎橡膠；以排膠溫度 控制混煉終點，優選設為120°C，混煉周期為lOmin。其滾動阻力和抗濕滑性能測試結果如表 2所示。
[0032] 表2中的"ENR摻量0份"是指除了不加環氧化天然橡膠，按照實施例2步驟（1)和(2) 的工藝及除了環氧化天然橡膠外的原料配比制得的橡膠；"ENR摻量10份"是指實施例2制得 的抗滑輪胎橡膠。
[0033] 表2實施例2制得的抗滑輪胎橡膠的滾動阻力和抗濕滑性能測試結果
[0034]
[0035] 實施例3
[0036] (1)配方(質量份）：白炭黑518 30份;氧化鋅(Zn0)4份;硬脂酸（SA)2份;促進劑CZ 1.5份;促進劑DM 0.5份;防老劑4010NA 1.0份;硫磺1.5份;天然橡膠NR 95份，環氧化天然 橡膠ENR 5份；
[0037] (2)混煉，采用常規混煉方式，即一段式混煉:將稱取的白炭黑、氧化鋅、硬脂酸、促 進劑CZ、促進劑DM、防老劑4010NA、天然橡膠NR和環氧化天然橡膠ENR加入密煉機混煉，具體 加料順序為:天然橡膠+環氧化天然橡膠-硬脂酸-促進劑CZ、促進劑DM、防老劑4010NA- 白炭黑，然后排膠，通過壓片機加入硫磺，下片，冷卻、停放，制得抗滑輪胎橡膠；以排膠溫度 控制混煉終點，優選設為120°C，混煉周期為lOmin。其滾動阻力和抗濕滑性能測試結果如表 3所示。
[0038] 表3中的"ENR摻量0份"是指除了不加環氧化天然橡膠，按照實施例3步驟（1)和(2) 的工藝及除了環氧化天然橡膠外的原料配比制得的橡膠；"ENR摻量5份"是指實施例3制得 的抗滑輪胎橡膠。
[0039] 表3實施例3制得的抗滑輪胎橡膠的滾動阻力和抗濕滑性能測試結果
[0040]
[0041] 考慮到環氧天然橡膠加入后會降低橡膠的熱學性能和力學性能，不能加入太多， 且雖然輪胎滾動阻力是汽車耗能的主要原因之一，但將滾動阻力降到最節省燃料的程度 時，汽車在濕路面上的牽引力也會降低，滾動阻力、抗濕滑性和牽引力之間存在一種平衡關 系，因此并不能單純的認為環氧化天然橡膠加入越多越好。
[0042] 上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種用環氧化天然橡膠制備的抗滑輪胎橡膠，其特征在于，按質量份計，所述抗滑輪 胎橡膠包括白炭黑30質量份、氧化鋅4質量份、硬脂酸2質量份、促進劑CZ 1.5質量份、促進 劑DM 0.5質量份、防老劑4010ΝΑ 1.0質量份、硫磺1.5質量份、天然橡膠80~100質量份和環 氧化天然橡膠1~20質量份。2. 根據權利要求1所述的一種用環氧化天然橡膠制備的抗滑輪胎橡膠，其特征在于，所 述環氧化天然橡膠使用的是環氧度為25的環氧化天然橡膠。3. 根據權利要求1所述的一種用環氧化天然橡膠制備的抗滑輪胎橡膠，其特征在于，所 述環氧化天然橡膠為5~20質量份。4. 權利要求1至3任一項所述的用環氧化天然橡膠制備的抗滑輪胎橡膠的制備方法，其 特征在于，包含如下步驟： (1) 配方:稱取白炭黑30質量份、氧化鋅4質量份、硬脂酸2質量份、促進劑CZ 1.5質量 份、促進劑DM 0.5質量份、防老劑4010ΝΑ 1.0質量份、硫磺1.5質量份、天然橡膠80~100質 量份和環氧化天然橡膠1~20質量份； (2) 混煉:將稱取的白炭黑、氧化鋅、硬脂酸、促進劑CZ、促進劑DM、防老劑4010NA、天然 橡膠和環氧化天然橡膠加入密煉機混煉，具體加料順序為:天然橡膠、環氧化天然橡膠-硬 脂酸-促進劑CZ、促進劑DM、防老劑4010NA-白炭黑，然后排膠，通過壓片機加入硫磺，下 片，冷卻、停放，制得抗滑輪胎橡膠。5. 根據權利要求4所述的用環氧化天然橡膠制備的抗滑輪胎橡膠的制備方法，其特征 在于，步驟（2)中采用的混煉條件為：以排膠溫度控制混煉終點，設為120°C，混煉周期為 10min〇
【文檔編號】B60C1/00GK106084327SQ201610524523
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月4日
【發明人】朱立新, 石川, 熱依法特·熱夏提
【申請人】華南協同創新研究院