一种胎面胶的制备方法与流程

本发明属于橡胶复合材料，尤其涉及一种胎面胶的制备方法。

背景技术：

1、在轮胎组成中胎面胶是决定轮胎性能以及使用安全性的重要组成部分。胎面胶的耐磨性，压缩生热和滚动阻力是重要的性能指标。影响胎面胶性能的主要因素为填料的分散性，填料在橡胶基体中出现团聚或者分布不均匀的情况，会使胎面胶中出现应力集中的现象，在团聚体附近出现应力集中点，从而导致胎面胶的磨耗，滚动阻力以及压缩生热等性能变差。改善填料的分散性，主要从制备方法入手，传统的胎面胶的制备方法包括干法混炼和湿法混炼，干法混炼是在密炼机混炼过程中分步加入炭黑等填料以及其他生产助剂，得到混炼胶后再经过硫化得到胎面胶，干法混炼技术有很多缺点，首先，炭黑、白炭黑等纳米填料容易在干混过程中飞扬引起环境污染；其次，干法混炼时的高剪切，使炭黑粒子之间摩擦严重，导致混炼过程温度过高，无法一次完成高份数炭黑的混炼；湿法混炼采用有机溶剂溶解橡胶成为胶液，然后向胶液中加入填料或其他添加剂后，再脱挥得到橡胶湿法母炼胶，然后通过分步混炼以及硫化过程得到胎面胶。湿法混炼虽然可以解决上述干法混炼的问题，但是仍然存在一些缺点。首先，传统的湿法混炼需要加入大量的溶剂来制备橡胶胶液，成本明显提高；其次，传统的湿法混炼是将生产脱挥后的橡胶溶解成胶液与填料混合，然后通过二次脱挥制备成橡胶湿法母炼胶，步骤冗杂且脱挥时间长，并且溶剂回收困难，进一步提高了生产成本；第三，胶液吸附在填料表面破坏了填料与橡胶之间的相互作用，使胎面胶的性能受到影响。

2、公开号为us6048923的美国专利文件，公开了一种elastomer composites methodand apparatus（弹性体复合材料的方法和装置），简化了炼胶工艺，缩短了混合时间，降低了能耗和成本，但是母胶的品种和填料的种类受到了限制，同时胶乳的极性组分吸附在填料表面破坏了填料与橡胶之间的相互作用，得到的橡胶制品应用性能大打折扣。

3、公开号为cn114907590a的中国专利文件，公开了一种合成橡胶湿法母炼胶及其制备方法和应用，提到一种用反应制备的胶液未干燥状态下，先与填料/添加剂进行混合，脱挥得到橡胶母炼胶的制备工艺，虽然简化了混炼步骤，但在溶解填料和/或添加剂时，需要添加一定量的有机溶剂，并且添加剂成分复杂，溶解过程时间较长，增加了时间和成本。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种胎面胶的制备方法，该制备方法无需添加有机溶剂，工艺简单，省时省力，节约成本，在本体聚合反应过程中采用原位聚合的方法直接加入填料，制得的胎面胶中填料分散均匀，填料与橡胶间的结合力强，滚动阻力和生热低，具备优异的力学性能和耐磨性。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供一种胎面胶的制备方法，具有以下步骤：

4、s1.在保护气体氛围下，将合成单体、填料、ticl4/mgcl2催化剂均匀混合，发生本体聚合反应，生成橡胶-填料复合物，再经晾干、脱挥，制得橡胶湿法母炼胶。

5、s2.采用两步混炼法将橡胶湿法母炼胶制成胎面胶。

6、优选地，所述步骤s2中，采用两步混炼法将橡胶湿法母炼胶制成胎面胶，包括以下步骤：

7、a1.是指向密炼机中加入步骤s1制备的橡胶湿法母炼胶，软化，再加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂，搅拌均匀，再加入填料、填料分散剂和硅烷偶联剂si-69，搅拌均匀，得到一段母炼胶，出料并将其用开炼机下片，制得一段母炼胶片；

8、a2.再向密炼机中加入一段母炼胶片、促进剂、硫磺，搅拌均匀，得到二段母炼胶，出料并将其用开炼机下片，制得二段母炼胶片，静置16-24小时，进行硫化反应，制得胎面胶。

9、优选地，所述步骤s1中，保护气体为氮气或氩气；合成单体为异戊二烯与丁二烯的混合物，异戊二烯与丁二烯的摩尔比为92-98：2-8；填料为白炭黑或炭黑或石墨烯中的任意一种；合成单体、填料、ticl4/mgcl2催化剂的质量比为714.3-1176.5：60-100：0.15-0.25；本体聚合反应的反应温度为20-40℃，反应时间为2-4h，填料含量为30-50%。

10、优选地，所述步骤a1中，橡胶湿法母炼胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂、硅烷偶联剂si-69的质量比为130-150：2-4：1-3：1.5-3.5：1-3：4-6；防老剂为防老剂4020或防老剂4010na或防老剂rd中的任意一种；促进剂为促进剂dpg或促进剂ns或促进剂cbs或促进剂dz中的任意一种。

11、优选地，所述步骤a2中，一段母炼胶片、促进剂、硫磺的质量比为130-150：1.5-2.5：1-2。

12、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

13、（1）本发明的技术方案在本体聚合反应过程中加入填料，制备橡胶湿法母炼胶，再用橡胶湿法母炼胶为原料制备胎面胶；而采用干法混炼制备胎面胶，是在混炼过程中添加填料；与干法混炼相比，采用本发明技术方案制备的胎面胶填料分散性明显改善，降低了胎面胶滚动阻力和压缩生热，提高了耐磨性；

14、（2）本发明提供的技术方案，本体聚合反应过程中加入填料，并且在反应过程中不断搅拌，使填料在橡胶分子链生成过程中均匀分布在其中，同时填料与橡胶界面充分接触，产生界面结合，使橡胶于填料之间相互作用力增强，进而提高了胎面胶的动态力学性能；

15、（3）相对于传统湿法混炼，本发明的技术方案不需要添加溶剂，不产生胶液，避免了胶液对填料与橡胶之间的相互作用的破坏；

16、（4）相对于干法混炼，本发明的技术方案在保护气体保护下，在本体聚合反应过程中加入填料，填料不与外界接触，不会造成粉尘污染；

17、（5）相对于传统湿法混炼，本发明的技术方案，本体聚合反应过程中加入填料，直接一次脱挥完成，不需要大量溶剂溶解，省去二次脱挥，减少生产步骤，大大降低了生产成本；

18、（6）采用本发明技术方案制备的橡胶母炼胶作为原料制备的胎面胶，与传统的干法混炼和湿法混炼制备胎面胶相比，提高了耐磨性，降低了压缩生热和滚动阻力。

技术特征：

1.一种胎面胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，保护气体为氮气或氩气；合成单体为异戊二烯与丁二烯的混合物，异戊二烯与丁二烯的摩尔比为92-98：2-8；填料为白炭黑或炭黑或石墨烯中的任意一种；合成单体、填料、ticl4/mgcl2催化剂的质量比为714.3-1176.5：60-100：0.15-0.25；本体聚合反应的反应温度为20-40℃，反应时间为2-4h，填料含量为30-50%。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a1中，橡胶湿法母炼胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂、硅烷偶联剂si-69的质量比为130-150：2-4：1-3：1.5-3.5：1-3：4-6；防老剂为防老剂4020或防老剂4010na或防老剂rd中的任意一种；促进剂为促进剂dpg或促进剂ns或促进剂cbs或促进剂dz中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a2中，一段母炼胶片、促进剂、硫磺的质量比为130-150：1.5-2.5：1-2。

技术总结
本发明属于橡胶复合材料技术领域，尤其涉及一种胎面胶的制备方法。本发明的技术方案主要包括以下步骤：在保护气体氛围下，将合成单体、填料、TiCl<subgt;4</subgt;/MgCl<subgt;2</subgt;催化剂均匀混合，发生本体聚合反应，生成橡胶‑填料复合物，再经晾干、脱挥，制得橡胶湿法母炼胶；采用两步混炼法将橡胶湿法母炼胶制成胎面胶。相比于现有技术，本发明的技术方案不仅提高了胎面胶的耐磨性，降低滚动阻力和压缩生热，该制备方法降低填料造成的粉尘污染，无需添加有机溶剂，工艺简单，省时省力，节约成本。

技术研发人员：张传伟,耿德敏,王琳琳,魏玉玉,赵光年,王玉婷,张琦,王琪
受保护的技术使用者：山东海化集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/11