一种汽车用高性能橡胶材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽车用高性能橡胶材料及其制备方法，其原料按重量份数包括：40-55份的天然胶、30-45份的顺丁胶、15-25份的丁苯胶、1-2份的硫磺、0.8-1.2份的促进剂NS、0.5-1.2份的促进剂NOBS、0.5-1.5份的促进剂莱茵克ZBOP/S、0.1-0.5份的苯甲酸、30-45份的高耐磨炭黑、10-20份的改性白炭黑、10-15份的改性叶蜡石、5-10份的表面改性四针状氧化锌晶须、3-4.5份的氧化锌、1-3份的硬脂酸、1-1.5份的橡胶均匀剂、10-18份的芳烃油、2-3.5份的防老剂4020、1-2份的防老剂V-3100、2-4份的防老剂RD、1-2份的防老剂800-A、0.5-1.8份的防老剂HS-911、1-1.5份的防老剂FR、2-3.5份的增粘树脂E1102、1.5-2.5份的蜡类物。
【专利说明】一种汽车用高性能橡胶材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及橡胶【技术领域】，尤其涉及一种汽车用高性能橡胶材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 轮胎是供给车辆、农业机械、工程机械行驶和飞机起落等用的圆环形弹性制品。它 是车辆、农业机械、工程机械和飞机等的主要配件，能吸收因路面不平产生的震动和外来 冲击力，使得乘坐舒适。轮胎是橡胶工业中的主要制品，其消耗的橡胶量占橡胶总用量的 50 % -60 %，是一种不可缺少的战略物资。轮胎应具有良好的气密性、耐热性、弹性、耐老化 性及较小的永久变形的特点，可用天然橡胶制造。但是现有的用天然橡胶制造的轮胎的耐 热性和耐刺扎性能不佳。
【发明内容】
[0003] 为了解决【背景技术】中存在的技术问题，本发明提出了一种汽车用高性能橡胶材 料，其具有良好的的气密性、耐热性和弹性性能，得到了综合性能好的汽车用高性能橡胶材 料。
[0004] 本发明提出了一种汽车用高性能橡胶材料，其原料按重量份数包括：40-55份 的天然胶、30-45份的顺丁胶、15-25份的丁苯胶、1-2份的硫磺、0. 8-1. 2份的促进剂NS、 0. 5-1. 2份的促进剂N0BS、0. 5-1. 5份的促进剂莱茵克ZB0P/S、0. 1-0. 5份的苯甲酸、30-45 份的高耐磨炭黑、10-20份的改性白炭黑、10-15份的改性叶蜡石、5-10份的表面改性四针 状氧化锌晶须、3-4. 5份的氧化锌、1-3份的硬脂酸、1-1. 5份的橡胶均匀剂、10-18份的芳 烃油、2-3. 5份的防老剂4020、1-2份的防老剂V-3100、2-4份的防老剂RD、1-2份的防老 剂800-A、0. 5-1. 8份的防老剂HS-91U1-1. 5份的防老剂FR、2-3. 5份的增粘树脂E1102、 1. 5-2. 5份的蜡类物；
[0005] 所述改性四针状氧化锌晶须采用如下工艺进行改性：将100份的硅烷偶联剂加入 到200-300ml水-有机溶剂的溶液中，用酸溶液调节pH至酸性，然后将50-65份的T-ZnOw 加入其中，在65-75°C下搅拌20-40min，过滤、干燥后在120-150°C下活化3-5h，得到所述表 面改性四针状氧化锌晶须；
[0006] 所述改性叶蜡石采用如下工艺进行改性：将20份的改性剂加入到装有50-100ml 有机溶剂的烧瓶中，向烧瓶中加入50-80ml水和有机溶剂的混合溶液后，将烧瓶加热到 70-85°C，搅拌2-4h后得到改性剂的溶液备用；将100份的叶蜡石分散在400-600ml的水溶 液中后在搅拌状态下加入得到的改性剂的溶液，加热到90-1KTC，保温搅拌2-4h后离心、 干燥后得到所述改性叶蜡石。
[0007] 优选地，其原料按重量份数包括：45-51份的天然胶、33-42份的顺丁胶、17-23 份的丁苯胶、1. 2-1. 7份的硫磺、0. 88-1. 1份的促进剂NS、0. 59-1. 0份的促进剂NOBS、 0. 58-1. 45份的促进剂莱茵克ZB0P/S、0. 17-0. 45份的苯甲酸、37-44份的高耐磨炭黑、 12-18. 7份的改性白炭黑、10. 9-14. 5份的改性叶蜡石、5. 7-8. 9份的表面改性四针状氧化 锌晶须、3. 2-4. 1份的氧化锌、1. 6-2. 3份的硬脂酸、1. 2-1. 45份的橡胶均匀剂、11-17. 8份 的芳烃油、2. 8-3. 3份的防老剂4020、1. 2-1. 82份的防老剂V-3100、2. 5-3. 84份的防老剂 RD、1. 4-1. 8份的防老剂800-A、0. 55-1. 68份的防老剂HS-911U. 1-1. 45份的防老剂FR、 2. 5-3. 45份的增粘树脂E1102、1. 58-2. 35份的蜡类物；最优选地，其原料按重量份数包括： 50份的天然胶、41份的顺丁胶、22. 5份的丁苯胶、1. 5份的硫磺、1. 0份的促进剂NS、0. 9份 的促进剂NOBS、1. 3份的促进剂莱茵克ZB0P/S、0. 3份的苯甲酸、39份的高耐磨炭黑、18份 的改性白炭黑、13份的改性叶蜡石、7份的表面改性四针状氧化锌晶须、3. 9份的氧化锌、 2. 2份的硬脂酸、1. 3份的橡胶均匀剂、15份的芳烃油、3. 13份的防老剂4020、1. 4份的防老 剂V-3100、3. 1份的防老剂RD、1. 7份的防老剂800-Α、1. 5份的防老剂HS-91U1. 2份的防 老剂FR、2. 84份的增粘树脂E1102、l. 9份的蜡类物。
[0008] 优选地，所述改性白炭黑的改性方法为化学湿法改性，所述化学湿法改性为偶 联剂表面改性、表面活性剂改性、高分子分散剂改性；所述偶联剂表面改性的改性剂为 KH-550、KH-560、KH-570、KH-151、KH-171、KH-602、KH-792、Si-42 中的至少一种。
[0009] 优选地，所述蜡类物为石蜡、石油蜡、地蜡、0M-U0M-7中的至少一种。
[0010] 优选地，所述硅烷偶联剂为 KH-550、KH-560、KH-570、KH-151、KH-171、KH-602、 KH-792、Si-42中的至少一种。
[0011] 优选地，所述改性剂为 NDZ-101、NDZ-201、KH-550、KH-560、KH-570 中的任意一种 与CTAB的组合物。
[0012] 优选地，所述有机溶剂为丙酮、乙醇、甲醇、乙酸乙酯中的一种或多种的组合。
[0013] 优选地，所述酸溶液为盐酸、磷酸、硝酸中的任意一种的水溶液，且酸的摩尔浓度 为 0·1-0. 5mol/L。
[0014] 优选地，所述的汽车用高性能橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015] S1、开启双辊开炼机，设置前辊温度为30-50°C，后辊温度为50-55 °C，预热 20-30min后，同时加入天然胶、顺丁胶、丁苯胶后依次加入苯甲酸、高耐磨炭黑、改性白炭 黑、改性叶蜡石、表面改性四针状氧化锌晶须、橡胶均匀剂、增粘树脂E1102、蜡类物、芳烃 油、氧化锌、硬脂酸、防老剂4020、防老剂V-3100、防老剂RD、防老剂800-A、防老剂HS-911、 防老剂FR，混炼3-5min后，同时加入硫磺、促进剂NS、促进剂NOBS、促进剂莱茵克ZB0P/S， 混炼30-40min后得到混炼胶；
[0016] S2、将S1中所述的混炼胶加入平板硫化机，调节硫化机的温度为150_165°C，压力 为12-18MPa，硫化30-50min，得到所述橡胶材料。
[0017] 优选地，所述的汽车用高性能橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
[0018] S1、开启双辊开炼机，设置前辊温度为35-45°C，后辊温度为52-54.5?，预热 22-28min后，同时加入天然胶、顺丁胶、丁苯胶后依次加入苯甲酸、高耐磨炭黑、改性白炭 黑、改性叶蜡石、表面改性四针状氧化锌晶须、橡胶均匀剂、增粘树脂E1102、蜡类物、芳烃 油、氧化锌、硬脂酸、防老剂4020、防老剂V-3100、防老剂RD、防老剂800-A、防老剂HS-911、 防老剂FR，混炼3. 5-4. 5min后，同时加入硫磺、促进剂NS、促进剂NOBS、促进剂莱茵克 ZB0P/S，混炼33-38min后得到混炼胶；
[0019] S2、将S1中所述的混炼胶加入平板硫化机，调节硫化机的温度为153-162?，压力 为12. 5-17. 8MPa，硫化32-48min，得到所述橡胶材料；
[0020] 最优选地，所述的汽车用高性能橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
[0021] S1、开启双辊开炼机，设置前辊温度为42°C，后辊温度为53°C，预热25min后，同时 加入天然胶、顺丁胶、丁苯胶后依次加入苯甲酸、高耐磨炭黑、改性白炭黑、改性叶蜡石、表 面改性四针状氧化锌晶须、橡胶均匀剂、增粘树脂E1102、蜡类物、芳烃油、氧化锌、硬脂酸、 防老剂4020、防老剂V-3100、防老剂RD、防老剂800-A、防老剂HS-911、防老剂FR，混炼4min 后，同时加入硫磺、促进剂NS、促进剂NOBS、促进剂莱茵克ZB0P/S，混炼35min后得到混炼 胶；
[0022] S2、将S1中所述的混炼胶加入平板硫化机，调节硫化机温度为158°C，压力为 16MPa，硫化38min，得到所述橡胶材料。
[0023] 本发明中在天然胶和丁苯胶的基础上增加了顺丁胶为生胶，维持天然胶好的综合 性能和丁苯胶抗刺扎性的基础上，提高了生胶的耐磨性；在橡胶中加入橡胶均匀剂改善了 因生胶分子量、粘度、溶解度等不同造成的分散困难的问题，增加了生胶的相容性；加入了 促进剂莱茵克ZB0P/S，在硫化时使生胶具有低返原趋势，得到的硫化胶具有高热稳定性且 在不同极性橡胶中具有高的溶解度；加入改性白炭黑配合高耐磨炭黑作为补强剂，经改性 的白炭黑改善了其表面的物理化学性质，表面产生了亲油性的硅甲基基团，降低了硅羟基 的含量，提高了吸油值，增强了疏水性，作为补强剂改善了颗粒团聚现象，增强了白炭黑与 生胶的相容性，提高了白炭黑在生胶中的分散性，提高了橡胶材料的机械强度及综合性能； 利用改性的四针状氧化锌晶须作为补强剂，增加了其与橡胶的相容性，晶须的包埋效果好， 界面作用强，橡胶材料断裂、变形时需要消耗更多的能量，提高了橡胶材料机械强度；利用 两种有机物改性的叶蜡石作为补强剂，叶蜡石经阳离子表面活性剂CTAB的离子交换和硅 烷偶联剂的化学键合作用，在其表面引入大分子疏水长链，使其表面性质由极性变为非极 性，对水呈现出强的非浸润性，在油性体系中既有好的分散性，又可以浮出水面而分散于油 中，加入到橡胶中可以增大橡胶的活化指数，增加包覆程度；采用多种防老剂协同防老，使 用防老剂800-A，提高了防老剂的防护效果，同时防老剂800-A的价格低于防老剂4020,可 降低配方成本；使用防老剂FR能从根本上解决橡胶使用过程中的喷雾问题，在提高橡胶防 护性能的同时不影响半成品部件的粘性，得到综合性能好的橡胶材料。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发 明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发 明的保护范围内。
[0025] 本发明所公开的汽车用高性能橡胶材料，各实施例中组分的重量份数如表1所 /_J、1 〇
[0026] 表1本发明中所述汽车用高性能橡胶材料的组成中各组分的重量份数
[0027]
【权利要求】
1. 一种汽车用高性能橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份数包括：40-55份的天然 胶、30-45份的顺丁胶、15-25份的丁苯胶、1-2份的硫磺、0. 8-1. 2份的促进剂NS、0. 5-1. 2 份的促进剂N0BS、0. 5-1. 5份的促进剂莱茵克ZB0P/S、0. 1-0. 5份的苯甲酸、30-45份的高 耐磨炭黑、10-20份的改性白炭黑、10-15份的改性叶蜡石、5-10份的表面改性四针状氧化 锌晶须、3-4. 5份的氧化锌、1-3份的硬脂酸、1-1. 5份的橡胶均匀剂、10-18份的芳烃油、 2-3. 5份的防老剂4020、1-2份的防老剂V-3100、2-4份的防老剂RD、1-2份的防老剂800-A、 0. 5-1. 8份的防老剂HS-91U1-1. 5份的防老剂FR、2-3. 5份的增粘树脂E1102、l. 5-2. 5份 的蜡类物； 所述改性四针状氧化锌晶须采用如下工艺进行改性：将100份的硅烷偶联剂加入到 200-300ml水-有机溶剂的溶液中，用酸溶液调节pH至酸性，然后将50-65份的T-ZnOw加 入其中，在65-75°C下搅拌20-40min，过滤、干燥后在120-150°C下活化3-5h，得到所述表面 改性四针状氧化锌晶须； 所述改性叶蜡石采用如下工艺进行改性：将20份的改性剂加入到装有50-100ml 有机溶剂的烧瓶中，向烧瓶中加入50-80ml水和有机溶剂的混合溶液后，将烧瓶加热到 70-85°C，搅拌2-4h后得到改性剂的溶液备用；将100份的叶蜡石分散在400-600ml的水溶 液中后在搅拌状态下加入得到的改性剂的溶液，加热到90-1KTC，保温搅拌2-4h后离心、 干燥后得到所述改性叶蜡石。
2. 根据权利要求1所述的汽车用高性能橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份 数包括：45-51份的天然胶、33-42份的顺丁胶、17-23份的丁苯胶、1. 2-1. 7份的硫磺、 0. 88-1. 1份的促进剂NS、0. 59-1. 0份的促进剂N0BS、0. 58-1. 45份的促进剂莱茵克ZB0P/ S、0. 17-0. 45份的苯甲酸、37-44份的高耐磨炭黑、12-18. 7份的改性白炭黑、10. 9-14. 5份 的改性叶蜡石、5. 7-8. 9份的表面改性四针状氧化锌晶须、3. 2-4. 1份的氧化锌、1. 6-2. 3 份的硬脂酸、1. 2-1. 45份的橡胶均匀剂、11-17. 8份的芳烃油、2. 8-3. 3份的防老剂4020、 1. 2-1. 82份的防老剂V-3100、2. 5-3. 84份的防老剂RD、1. 4-1. 8份的防老剂800-A、 0. 55-1. 68份的防老剂HS-911U. 1-1. 45份的防老剂FR、2. 5-3. 45份的增粘树脂E1102、 1. 58-2. 35份的蜡类物；优选地，其原料按重量份数包括：50份的天然胶、41份的顺丁胶、 22. 5份的丁苯胶、1. 5份的硫磺、1. 0份的促进剂NS、0. 9份的促进剂NOBS、1. 3份的促进剂 莱茵克ZB0P/S、0. 3份的苯甲酸、39份的高耐磨炭黑、18份的改性白炭黑、13份的改性叶蜡 石、7份的表面改性四针状氧化锌晶须、3. 9份的氧化锌、2. 2份的硬脂酸、1. 3份的橡胶均匀 齐M5份的芳烃油、3. 13份的防老剂4020、1. 4份的防老剂V-3100、3. 1份的防老剂RD、1. 7 份的防老剂800-Α、1. 5份的防老剂HS-911、1. 2份的防老剂FR、2. 84份的增粘树脂E1102、 1.9份的蜡类物。
3. 根据权利要求1-2中任一项所述的汽车用高性能橡胶材料，其特征在于，所述改性 白炭黑的改性方法为化学湿法改性，所述化学湿法改性为偶联剂表面改性、表面活性剂改 性、高分子分散剂改性；所述偶联剂表面改性的改性剂为KH-550、KH-560、KH-570、KH-151、 KH-171、KH-602、KH-792、Si-42 中的至少一种。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的汽车用高性能橡胶材料，其特征在于，所述蜡类 物为石蜡、石油蜡、地蜡、0M-U0M-7中的至少一种。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的汽车用高性能橡胶材料，其特征在于，所述硅烷 偶联剂为 KH-550、KH-560、KH-570、KH-151、KH-171、KH-602、KH-792、Si-42 中的至少一种。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的汽车用高性能橡胶材料，其特征在于，所述改性 剂为 NDZ-101、NDZ-201、KH-550、KH-560、KH-570 中的任意一种与 CTAB 的组合物。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的汽车用高性能橡胶材料，其特征在于，所述有机 溶剂为丙酮、乙醇、甲醇、乙酸乙酯中的一种或多种的组合。
8. 根据权利要求1-7中任一项所述的汽车用高性能橡胶材料，其特征在于，所述酸溶 液为盐酸、磷酸、硝酸中的任意一种的水溶液，且酸的摩尔浓度为〇. 1-0. 5mol/L。
9. 一种根据权利要求1-8中任一项所述的汽车用高性能橡胶材料的制备方法，其特征 在于，包括以下步骤： 51、 开启双辊开炼机，设置前辊温度为30-50°C，后辊温度为50-55°C，预热20-30min 后，同时加入天然胶、顺丁胶、丁苯胶后依次加入苯甲酸、高耐磨炭黑、改性白炭黑、改性 叶蜡石、表面改性四针状氧化锌晶须、橡胶均匀剂、增粘树脂E1102、蜡类物、芳烃油、氧化 锌、硬脂酸、防老剂4020、防老剂V-3100、防老剂RD、防老剂800-A、防老剂HS-911、防老 剂FR，混炼3-5min后，同时加入硫磺、促进剂NS、促进剂NOBS、促进剂莱茵克ZBOP/S，混炼 30-40min后得到混炼胶； 52、 将S1中所述的混炼胶加入平板硫化机，调节硫化机的温度为150-165°C，压力为 12-18MPa，硫化30-50min，得到所述橡胶材料。
10. 根据权利要求9所述的汽车用高性能橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下 步骤： 51、 开启双辊开炼机，设置前辊温度为35-45°C，后辊温度为52-54. 5°C，预热22-28min 后，同时加入天然胶、顺丁胶、丁苯胶后依次加入苯甲酸、高耐磨炭黑、改性白炭黑、改性叶 蜡石、表面改性四针状氧化锌晶须、橡胶均匀剂、增粘树脂E1102、蜡类物、芳烃油、氧化锌、 硬脂酸、防老剂4020、防老剂V-3100、防老剂RD、防老剂800-A、防老剂HS-911、防老剂FR， 混炼3. 5-4. 5min后，同时加入硫磺、促进剂NS、促进剂NOBS、促进剂莱茵克ZB0P/S，混炼 33-38min后得到混炼胶； 52、 将S1中所述的混炼胶加入平板硫化机，调节硫化机的温度为153-162?，压力为 12. 5-17. 8MPa，硫化32-48min，得到所述橡胶材料。
【文档编号】C08K3/04GK104086822SQ201410314876
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】杨存俊 申请人:安徽宁国尚鼎橡塑制品有限公司