专利名称：一种橡胶胎面用低生热功能助剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种橡胶胎面用低生热功能助剂，特别涉及该功能助剂的制备方法。
背景技术：
随着国家对轮胎产品节能环保要求的提高，对汽车节油有较大影响的轮胎滚动阻力等质量技术指标要求也随之提高。据美国权威机构的测试表明，轮胎滚动阻力每下降 3% 5%，汽车就可节油1%。低滚动阻力、低油耗、低噪音已成为欧美各国衡量轮胎是否符合低碳经济发展要求的主要指标。如果能使得轮胎具有滚动阻力小、更耐磨以及乘坐舒适等优点，能源损耗将降低，也更加低碳环保。因此，以安全高效、节能环保为主要特点的 “绿色轮胎”，是国际轮胎工业发展的主要方向。其中降低胎面的滚动阻力并保证抗湿滑性能良好将是绿色轮胎最基本的要求。炭黑作为橡胶补强材料存在生热高、弹性低等问题，低滞后的炭黑已成为许多研究人员的研究热点。在中国专利CN 101857685A中通过采用N375炭黑代替原N660炭黑， 来提高胶料的扯断强度及抗撕裂性能，生产低生热、抗疲劳轮胎胶垫。在轮胎的胎面胶中加入白炭黑可以提高胎面的抗切割、抗撕裂性能，降低轮胎的滚动阻力。美国专利US 7640957中将白炭黑与炭黑并用作为胎面胶的补强剂，可以使胶料达到高性能轮胎胎面胶所要求的滚动阻力、抗湿滑性与耐磨性。此发明中是利用乙炔炭黑的传导性能，将胶料的生热传导出去从而达到减少生热、降低滚动阻力的效果，并不能降低胶料本身的生热，而且由于炭黑和白炭黑的粒子尺寸小、表面能大，粉体和橡胶分子间的相容性并没有改善，加工性能没有明显提高。本发明把低生热功能助剂添加到胶料中，其中白炭黑组分提高胎面的抗切割、抗撕裂性能，降低轮胎的滚动阻力，而功能助剂中的活性组分既可以改善白炭黑和橡胶大分子之间的相互作用，又可以促进橡胶大分子间的交联反应，提高胶料的交联密度，从而通过减少橡胶材料的内部生热，来减小胶料的滞后性，降低胶料生热和轮胎胎面的滚动阻力，同时可以使胎面具有较好的加工性能及耐磨性。本发明提供的低生热功能助剂可以使胎面具有高定伸、高剪切模量，降低胎面生热，改善滚动阻力，使轮胎的操作稳定性好和乘坐舒适性好。
发明内容
本发明的目的是将低生热功能助剂添加到橡胶中，通过减少橡胶材料的内部生热，来减小胶料的滞后性，降低轮胎滚动阻力。此低生热功能助剂是以白炭黑为载体，加入组分A和组分B，在加热条件下，组分A和B发生反应后生成活性组分，活性组分中的酚羟基与白炭黑表面的硅羟基发生氢键作用后，形成活性组分改性白炭黑的低生热功能助剂。将此低生热功能助剂分散到橡胶大分子中，可以充分发挥活性组分的反应活性，与橡胶大分子交联反应，提高胶料的交联密度，降低生热，改善轮胎的滚动阻力，减少能耗，改善轮胎的操纵稳定性，同时白炭黑载体可以提高胶料的耐磨性、抗切割及抗撕裂性能。
本发明的另一目的是提供上述方法制备的低生热功能助剂。本发明的特征之一在于，所述低生热功能助剂含有用于提高胎面的抗切割、抗撕裂性能的白炭黑100质量份，以及用于加入到所述100质量份白炭黑中由组分A和组分B 反应所生成的活性组分。组分A和组分B共10 30质量份,其中，6质量份< A < 25质量份，O质量份< 15质量份。其中，所述组分A可以是间苯二酚、间苯二酚与六亚甲基四胺缩合物、间苯二酚与甲醛缩合物、间苯二酚与六甲氧甲基蜜胺缩合物中的一种或者一种以上混合物，B可以是六亚甲基四胺、六甲氧甲基蜜胺、多聚甲醛中的一种或者一种以上混合物。本发明的特征之二在于，上述低生热功能助剂的制备方法如下在100份(质量份，下同)白炭黑中加入组分A和组分B共10 30份，及I 5 份操作油，在搅拌机中物理混合均匀，把混合均匀后的粉末倒入自动控温固体反应器中，温度控制在60 135°C搅拌反应20min 180min，冷却至室温，即制得低生热功能助剂。由上述方法制备的低生热功能助剂是在加热条件下组分A和组分B在载体白炭黑的表面发生反应，反应所生成的活性组分改性在白炭黑的表面，既降低了白炭黑表面的极性和亲水性，提高其在聚合物大分子中的分散性，又可以使白炭黑表面的活性组分可以与聚合物大分子充分地接触，和橡胶中的C = C双键形成氧杂萘结构或与天然胶中α-碳原子结合形成交联，从而促进此低生热功能助剂与聚合物大分子发生交联反应。将此低生热功能助剂加入到胶料混合物中，可以改善胶料的加工性能，降低胶料自身的生热性，减少滞后损失，有效降低轮胎的滚动阻力，减少能耗。本发明与现有技术相比，具有如下突出的优点I)本发明提供的功能助剂，A组分和B组分通过化学反应改性到白炭黑载体上，而非物理共混或者其他负载与掺杂形式。2)本发明功能助剂的制备工艺简单易行，无需加入催化剂。3)本发明功能助剂采用绿色环保的工艺，不使用有机溶剂，组分A和组分B在固相中完成反应，无需进行溶剂的后处理。4)本发明中将A组分和B组分进行预缩合后，改性在白炭黑表面，然后加到胶料中进行混炼工艺，避免了将A组分和B组分直接加入到胶料混合物中在混炼工艺中有气体的释放。5)将功能助剂添加到胶料混合物中，通过降低胶料自身的生热性来改善轮胎的滞后损失、降低滚动阻力，而非通过传导或其他方式来降低生热性。本发明的低生热功能助剂可以应用于各种合成橡胶、天然橡胶或者其并用胶，能明显降低胎面的生热，降低滚动阻力，减少能耗。本发明所采用的工艺简单、原料易得、成本低、重复性好，具有广阔的发展前景。
图I为不同应变条件下的储能剪切模量(G’)，其中“■”代表实施例1，“▲”代表实施例2，“ X ”代表实施例3，代表实施例4。图2为不同应变条件下的tanS (60°C)，δ为滞后角，其中“· ”代表实施例1， “▲”代表实施例2，“ X ”代表实施例3，代表实施例4。
具体实施例方式本发明的原理在于以白炭黑为载体，加入组分A和组分B，在加热条件下A和B发生反应，生成二甲醇胺和甲醛，与间苯二酚发生预缩合反应生成活性组分，活性组分分子中的羟基进一步与白炭黑表面的羟基作用，改性在白炭黑表面，得到活性组分负载在白炭黑表面的低生热功能助剂。本发明中低生热功能助剂的制备方法包括步骤⑴，在100份(质量份，下同)白炭黑中加入质量份共为10 30份的组分 A和B，以及I 5份操作油，在搅拌机中物理混合均匀，其中，A可以是间苯二酚、间苯二酚与六亚甲基四胺缩合物、间苯二酚与甲醛缩合物、间苯二酚与六甲氧甲基蜜胺缩合物中的一种或者一种以上混合物，B可以是六亚甲基四胺、六甲氧甲基蜜胺、多聚甲醛中的一种或者一种以上混合物；步骤(2)，将步骤(I)中混合均匀的粉末倒入自动控温固体反应器中，温度控制在 60 135°C下反应20min 180min，冷却至室温，即制得低生热功能助剂。结合具体实施过程对实施例详细描述如下实施例I :在100份白炭黑中加入8份间苯二酚与六亚甲基四胺缩合物、I份间苯二酚与甲醛缩合物和I份六亚甲基四胺，加入I份操作油，在搅拌机中物理混合均匀；将上述混合均匀的粉末倒入固体反应器中，维持在100°c反应60min，冷却至室温，即得低生热功能助剂。实施例2 在100份白炭黑中加入6份间苯二酚、7份六亚甲基四胺和8份多聚甲醛，加入 2份操作油，在搅拌机中物理混合均匀；将上述混合均匀的粉末倒入固体反应器中，维持在 135°C反应20min，冷却至室温，即得低生热功能助剂。实施例3:在100份白炭黑中加入3份间苯二酚、7份六甲氧甲基蜜胺和20份间苯二酚与六甲氧甲基蜜胺缩合物，加入I份操作油，在搅拌机中物理混合均匀；将上述混合均匀的粉末倒入固体反应器中，100°c反应lOOmin，冷却至室温，即得低生热功能助剂。实施例4 在100份白炭黑中加入25份间苯二酚与六亚甲基四胺缩合物和O. 001份六亚甲基四胺，加入5份操作油，在搅拌机中物理混合均匀；将上述混合均匀的粉末倒入固体反应器中，60°C反应180min，冷却至室温，即得低生热功能助剂。实施例I 4的性能测试结果如下表所示，其中“空白”为不加低生热功能助剂的胶料配方橡胶基本配方(质量份)天然橡胶70，丁苯胶30，炭黑58，功能助剂4，氧化锌3， 硬脂酸I. 5，环保油3，防老剂4020 I. 5，防老剂RD 1.0，促进剂CZ I. 2，硫磺I. 75。老化条件100°C X24h。表I胶料配方的力学性能
权利要求
1.一种橡胶胎面用低生热功能助剂，其特征在于，含有用于提高胎面的抗切割、抗撕裂性能的白炭黑100质量份，以及用于加入到所述100质量份白炭黑中由组分A和组分B 反应所生成的活性组分，组分A和组分B共10 30质量份,其中，6质量份< A < 25质量份，O质量份< B < 15质量份。
2.根据权利要求I所述的一种橡胶胎面用低生热功能助剂，其特征在于所述组分A可以是间苯二酚、间苯二酚与六亚甲基四胺缩合物、间苯二酚与甲醛缩合物、间苯二酚与六甲氧甲基蜜胺缩合物中的一种或者一种以上混合物。
3.根据权利要求I所述的一种橡胶胎面用低生热功能助剂，其特征在于所述组分B可以是六亚甲基四胺、六甲氧甲基蜜胺、多聚甲醛中的一种或者一种以上混合物。
4.根据权利要求I所述的一种橡胶胎面用低生热功能助剂而提出的制备方法，其特征在于在100质量份白炭黑中加入组分A和B总共10 30质量份，以及I 5质量份操作油，在搅拌机中物理混合均匀，将混合均匀的粉末倒入自动控温固体反应器中，温度控制在 60 135°C搅拌反应20min 180min，冷却至室温，即制得所述的低生热功能助剂。
全文摘要
一种橡胶胎面用低生热功能助剂及其制备方法，其特征在于，在100质量份白炭黑中加入组分A和B共10～30质量份，其中，6质量份≤A≤25质量份，0质量份＜B≤15质量份，以及1～5质量份操作油，在搅拌机中物理混合均匀，将混合均匀的粉末倒入自动控温固体反应器中，在60～135℃下搅拌反应20min～180min，冷却至室温，即制得低生热功能助剂。将本发明中的低生热功能助剂加入到胶料混合物中，可以改善胶料的加工性能，降低胶料自身的生热性，减少滞后损失，有效降低轮胎的滚动阻力，减少能耗。
文档编号C08L21/00GK102604159SQ201110310589
公开日2012年7月25日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者温煜明, 董栋, 虞明珍, 赵丽丽, 高剑琴 申请人:彤悦化工(扬中)有限公司