橡胶组合物和硫化橡胶以及硫化橡胶的应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种橡胶组合物和硫化橡胶以及硫化橡胶的应用。
【背景技术】
[0002] 近年来我国乙烯工业发展迅速，我国快速发展的乙烯工业可提供大量含异戊二烯 的(：5馏分资源，使生产大量性能优良的三元集成橡胶（SIBR)成为可能。随着化石燃料及原 材料资源的日益减少，汽车行业对轮胎节能的要求也越来越迫切，而生产白炭黑不用化石 原料，以上因素将使SIBR/白炭黑新型绿色轮胎胎面胶成为研发应用的热点，市场潜力巨 大。
[0003] EP863182B1公开了一种主要用于胎面胶的橡胶组合物，其主要组成为：以100重 量份橡胶为基准：含有40-75phr含锡或硅的偶联剂偶联并且异戊二烯封端的三元集成橡 胶（SIBR)，SIBR含有1-20重量％的苯乙烯链段，12-40重量％的异戊二烯链段，40-87重量％ 的无规分布1，3- 丁二烯链段，Tg范围在-60°C到_85°C ;45-150phr的填料，包括30-90phr 的白炭黑以及2-60phr的炭黑；所述组合物中还含有硅烷偶联剂及其他活化剂、硫化剂、硫 化促进剂等。
[0004] US5489627A公开了一种主要用于胎面胶的橡胶组合物，其主要组成为：以100 重量份橡胶为基准：含有1. 〇_15phr的环氧化天然橡胶，1. 0-15phr的羧基丁腈橡胶， 98-70phr的其他橡胶，包括选自中乙烯基聚丁二烯、丁苯橡胶、异戊橡胶、反式异戊橡胶、顺 丁橡胶、苯乙烯-异戊二烯橡胶、三元集成橡胶、丁腈橡胶中的一种或几种的混合物；含有 10-50phr的白炭黑；含有0. 5-8. 5phr的硅烷偶联剂及其他助剂，其中，所述硅烷偶联剂为 Si69双-[Y -(二乙氧基娃）丙基]-四硫化物、双-[Y -(二甲氧基娃）丙基]-四硫化物 以及Si69接枝的白炭黑。
[0005] 在现有技术的橡胶组合物中，填料通常为白炭黑和炭黑并用，采用的偶联剂通常 为硅烷偶联剂。由于现有技术的橡胶组合物中的填料，如白炭黑和炭黑的分散不均匀，因而 导致由该橡胶组合物得到的混炼胶的强度和加工性能不甚理想，因而由所述混炼胶得到的 硫化橡胶的机械力学性能不甚理想。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是克服现有技术的橡胶组合物的上述缺陷，而提供一种能够提高填 料白炭黑的分散性的橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法以及硫化橡胶的应用，使由橡胶 组合物得到的混炼胶具有较高的强度和加工性能，使得硫化橡胶的具有较佳的机械性能。
[0007] 本发明提供了一种橡胶组合物，该橡胶组合物含有二烯烃橡胶、白炭黑、空心微珠 填料和偶联剂；其中，所述空心微珠填料为中空玻璃微珠，所述空心微珠填料的本体密度为 2. 0-3. Og/cm3且堆积密度为1. 0-1. 8g/cm3,所述空心微珠填料的含有55-65重量％的Si02 和15-25重量％的A1203，且平均粒径为2-10 y m，所述空心微珠填料的矿物相为非晶质玻璃 体。
[0008] 本发明的发明人发现，溶聚丁苯橡胶(或三元集成橡胶）/白炭黑复合材料以其优 异的抗湿滑性能和耐磨性能成为未来新型绿色轮胎胎面胶的首选材料之一，但是，由于白 炭黑在材料中易自聚集而影响了白炭黑填料在橡胶中补强作用的发挥，同时还可能使胶料 生热加剧。而本发明提供的橡胶组合物含有空心微珠填料，能够显著改善白炭黑在橡胶基 体中的分散，从而提高得到的混炼胶的强度和加工性能，以及硫化橡胶的机械力学性能。
[0009] 本发明还提供了由本发明提供的橡胶组合物于硫化剂经混炼和硫化得到的硫化 橡胶。
[0010] 采用本发明提供的橡胶组合物制备得到的硫化橡胶具有较好的机械力学性能，制 成的胎面胶材料的滚动阻力、耐磨性及抗湿滑性能具有较好的平衡。
[0011] 本发明还提供了本发明提供的硫化橡胶在制备轮胎或轮胎部件中的应用。
[0012] 在本发明提供的橡胶组合物中，优选情况下，所述二烯烃橡胶为三元集成橡胶和/ 或溶聚丁苯橡胶，填料为白炭黑和空心微珠填料，偶联剂为硅烷偶联剂，能够进一步提高橡 胶的加工性能；更优选情况下，所述橡胶组合物中还含有活化剂，优选为氧化锌和硬脂酸， 所述活化剂能够显著提高所述橡胶的硫化度和耐热性。
[0013] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0014] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0015] 图1为混炼胶H4和DH1经Haake流变仪处理时的转速-时间曲线；
[0016] 图2为混炼胶H4和DH1经橡胶加工分析仪RPA测定的储能剪切模量-应变扫描 曲线；
[0017] 图3为混炼胶H4和DH1经橡胶加工分析仪RPA测定的损耗剪切模量-应变扫描 曲线；
[0018] 图4为硫化胶S4和DS1经橡胶加工分析仪RPA测定的储能剪切模量-应变扫描 曲线；
[0019] 图5为硫化胶S4和DS1经橡胶加工分析仪RP测定应变2. 51%时的频率扫描曲 线.
[0020] 图6为硫化胶S45和DS1经橡胶加工分析仪RPA测定应变10. 04%时的频率扫描 曲线。
【具体实施方式】
[0021] 以下对本发明的【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发明，并不用于限制本发明。
[0022] 本发明提供了一种橡胶组合物，该橡胶组合物含有二烯烃橡胶、白炭黑、空心微珠 填料和偶联剂；其中，所述空心微珠填料为中空玻璃微珠，所述空心微珠填料的本体密度为 2. 0-3. Og/cm3且堆积密度为1. 0-1. 8g/cm3,所述空心微珠填料的含有55-65重量％的Si02 和15-25重量％的A1203，且平均粒径为2-10 y m，所述空心微珠填料的矿物相为非晶质玻璃 体。优选，所述空心微珠填料的平均粒径为2-4i!m。更优选所述空心微球填料为由火山灰 或粉煤灰提取出的铝硅酸类无机粉体材料。
[0023] 本发明中所述空心微珠填料可以以规格为325-5000目的中空玻璃微珠商购获 得。
[0024] 本发明中，所述橡胶组合物含有空心微珠填料能降低胶料粘度，改善加工性能，显 著减少胶料的混炼能量，提高硫化胶的物理机械性能。这可能是因为所述空心微珠填料以 微球形状的基本粒子的形式分散在弹性体基体中，并且所述空心微珠填料的表面基团为惰 性基团，不易与橡胶基体或其它填料产生物理与化学作用，降低了橡胶的内摩擦以及填料 与填料之间的相互作用。
[0025] 根据本发明，加入所述空心微珠填料有助于本发明提供的所述橡胶组合物所得到 的混炼胶的强度和加工性能的提高，以及得到的硫化橡胶的动态机械性能的提高，本发明 中所述橡胶组合物的各组分的含量范围的可选择范围较宽，但是，为了得到综合性能更为 优异的橡胶组合物，优选情况下，以1〇〇重量份的二烯烃橡胶为基准，所述空心微珠填料的 含量为25-70重量份，所述白炭黑的含量为20-45重量份，所述偶联剂的含量为1. 6-5. 6重 量份；优选地，所述空心微珠填料的含量为25-35重量份。
[0026] 本发明中，所述橡胶组合物中含有所述空心微珠填料，所述空心微珠填料表面不 存在活性基团较为稳定(不活泼)，但存在羟基或游离质子，这种成份可与偶联剂的极性基 团键合，而键合后的空心微珠填料-偶联剂复合体中的偶联剂可以作为非极性基团，较好 地与橡胶分子交联或缠绕，从而对橡胶有更好的增强作用。
[0027] 根据本发明，所述白炭黑可以为现有的各种能够提高所述橡胶组合物强度的白炭 黑，并且其可