一种连续式制备的橡胶母炼胶在卡车胎基部胶中的应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种连续式制备的橡胶母炼胶在卡车胎基部胶中的应用，其包含如下步骤：a)将炭黑添加到橡胶与溶剂形成的橡胶溶液中，经搅拌混合后连续地注入凝聚器内凝聚，之后脱溶剂并干燥得到炭黑母胶；b)将白炭黑、偶联剂添加到橡胶与溶剂形成的橡胶溶液中，经搅拌混合后连续地注入凝聚器内凝聚，之后脱溶剂并干燥得到白炭黑母胶；c)将炭黑母胶和白炭黑母胶加入到密炼机中混合均匀后，添加防老剂、活性剂和/或油，混炼均匀后停放；d)然后再加入硫化剂和促进剂，继续混炼均匀得到卡车胎基部胶混炼胶；e)将卡车胎基部胶混炼胶硫化，得到卡车胎基部胶硫化胶。
【专利说明】一种连续式制备的橡胶母炼胶在卡车胎基部胶中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及橡胶原材料生产领域以及轮胎生产【技术领域】，特别是涉及到一种连续 式制备橡胶母炼胶的生产【技术领域】以及应用该方法制备的母炼胶生产卡车胎基部胶的领 域。
【背景技术】
[0002] 目前为止大部分轮胎厂商仍然使用传统的混炼工艺，即将橡胶、填料以及添加剂 加入大型的混炼设备进行混炼。使用此种混炼工艺的缺点是混炼场地大，混炼时间长，耗能 高。并且使用这种混炼工艺，混炼胶混炼质量受设备、工艺波动影响较大，对混炼胶的质量 稳定性产生一定的影响。
[0003] 近年来，相关液相混炼制备的母炼胶在轮胎制造过程的应用，在一些文献和专 利中有介绍，在专利CN102153792A中提到湿法混炼天然橡胶的制备方法，涉及了将白炭 黑以及其他无机填料加入天然胶乳中并用醋酸絮凝成橡胶，该专利主体胶料为天然橡 胶，而在轮胎的实际应用配方中，还有大量部件使用合成胶才能发挥其部件性能。专利 CN102516418A同样是只涉及到天然橡胶胶乳中冲入填料的生产工艺，不能满足轮胎不同部 件的应用要求。在CN102414270A中提到了湿法母炼胶橡胶组合物在轮胎中的应用，此专利 中涉及的湿法母胶制备工艺是分别制备：A、白浊状橡胶用化学药品分散液（防老剂、蜡、硬 脂酸和树脂中的至少一种），B、橡胶胶乳，C、填料浆液，然后将其中制备的两种液体混合后， 再与另一种液体混合，此种制备工艺复杂，需单独制备白浊状橡胶用化学药品分散液，且其 中的化学药品品种受到限制，只提及到了防老剂、蜡、硬脂酸和树脂中的至少一种。
[0004] 关于轮胎低生热、低滚动阻力专利很多，但绝大多数都是使用传统的混炼工艺方 法。例如，专利102675695A描述了低生热、低滚阻配方的橡胶组合物配方，是使用普通的干 法混炼工艺制备。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的问题，本发明的第一个目的是提供一种含连续式制备橡胶母炼胶 的卡车胎基部胶胶料，该胶料分散度高，提高橡胶与填料的结合，降低胶料的生热性能，从 而降低轮胎的滚动阻力；本发明的第二个目的是提供使用连续式制备方法制备母炼胶生 产卡车胎基部胶的工艺方法，使用此种方法能够简化混炼工艺，减少车间粉尘，提高生产效 率；第三个目的是将上述方式生产的基部胶应用于卡车胎。
[0006] -种连续式制备的橡胶母炼胶在卡车胎基部胶中的应用，其包含如下步骤：a)将 炭黑添加到橡胶与溶剂形成的橡胶溶液中，经搅拌混合后连续地注入凝聚器内凝聚，之后 脱溶剂并干燥得到炭黑母胶；b)将白炭黑、偶联剂添加到橡胶与溶剂形成的橡胶溶液中， 经搅拌混合后连续地注入凝聚器内凝聚，之后脱溶剂并干燥得到白炭黑母胶；c)将炭黑母 胶和白炭黑母胶加入到密炼机中混合均匀后，添加防老剂、活性剂和/或油，混炼均匀后停 放；d)然后再加入硫化剂和促进剂，继续混炼均匀得到卡车胎基部胶混炼胶；e)将卡车胎 基部胶混炼胶硫化，得到卡车胎基部胶硫化胶。
[0007] 本发明所述橡胶溶液为直接从制备溶聚橡胶生产线中获得的，或将任何类型的干 胶在该橡胶的良溶剂中溶解制备。
[0008] 其中用干胶制备橡胶溶液时，所述干胶为天然聚合物或合成聚合物，所述天然聚 合物包括天然胶、杜仲胶、银菊胶的至少一种，所述合成聚合物为单体在溶液中聚合所得， 单体在乳液中聚合所得或单体本体进行聚合所得。
[0009] 其中所述橡胶溶液中的橡胶为天然橡胶、聚丁二烯橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚苯 乙烯-丁二烯橡胶中的一种或多种，其中步骤c)中炭黑母胶和白炭黑母胶的混合比例为 1:10-10:1，优选1:5-5:1，最优选1:1，步骤c)中的橡胶用量合计为100重量份，其中天然 橡胶不少于60wt%，合成橡胶不多于40wt%。
[0010] 本发明的步骤a)和步骤b)中的橡胶母胶的连续式制造方法包括如下步骤：
[0011] 步骤1):将炭黑和/或白炭黑加入到橡胶溶液中，通过搅拌形成橡胶/填料/溶 剂混合物；
[0012] 步骤2):将步骤1)中的橡胶/填料/溶剂混合物送入凝聚器中，并在凝聚器中与 氮气、水蒸气、水、填料水浆和油中的一种或多种流体相接触并混合后凝聚，得到橡胶/填 料复合物与溶剂的混合物；
[0013] 步骤3):脱除溶剂并对所述的混合物进行干燥，得到橡胶/填料母炼胶。其中任 选回收步骤3)所脱除的溶剂，循环利用。在步骤1)和/或步骤2)中任选添加一种或多种 选自偶联剂、防老剂、活性剂、补强树脂、增粘剂或油的添加剂。
[0014] 其中，步骤1)可以具体为将填料加入到橡胶溶液中，通过搅拌形成橡胶/填料/ 溶剂混合物，并对所述橡胶/填料/溶剂混合物进一步细分散和精分散以提高填料在橡胶 溶液中的分散程度。
[0015] 所述的细分散可以通过如下方式实施：将上述搅拌所得的混合物通过一个喷嘴在 高压高剪切的情况下喷出，以改善填料和/或添加剂的分散；然后再使上述喷出物通过一 个多弯头管使混合液在管中与管壁撞击增加填料和/或添加剂的分散性；或使喷出物通过 一个管内径多次收放变化的管路来变换剪切应力而增加填料和/或添加剂的分散。所用压 力范围从2MPa至60MPa，优选IOMPa至40MPa。
[0016] 所述的细分散后所形成的混合物还可以通过下述精分散进一步改善填料和/或 添加剂在橡胶溶液中的分散：
[0017] i.将所述细分散之后的混合物连续加入球磨机和/或胶体磨中进行分散，使填料 和/或添加剂均匀的分散在橡胶溶液中；
[0018] ii.将所述细分散之后的混合物连续加入到研磨机中进行研磨以使填料和/或添 加剂充分分散在橡胶溶液中，该研磨机具有一组或多组高速转动的平面磨盘和固定在研磨 机套筒上并与平面磨盘相间的固定销钉或定盘。
[0019] iii.将所述细分散之后的混合物连续加入到研磨机中进行研磨，该研磨机具有转 动方向相反的两个叶片，所述叶片具有细孔流槽，在高压下可以通过旋转的叶片提高填料 和/或添加剂在橡胶溶液中的分散程度。所用压力范围从2MPa至60MPa，优选IOMPa至 40MPa。
[0020] iv.将所述细分散之后的混合物连续地加入到多层高压狭缝分散机中，使混合物 在高压下从两层之间狭缝中挤出，此时产生的强剪切力可提高填料和/或添加剂在橡胶溶 液中的分散程度。所用压力范围从2MPa至60MPa，优选IOMPa至40MPa。
[0021] v.将所述细分散之后的混合物连续地加入到动力分散器中进行分散，所述动力分 散器的高速旋转的转子上有许多径向分布的狭缝或孔，混合物以高速撞击在定子表面上以 使填料和/或添加剂均匀地分散在橡胶溶液中。
[0022] 上述五种细分散方法的两种或两种以上可以相互串联使用。
[0023] 本发明所述橡胶的溶剂均为各种橡胶的良溶剂，溶剂包括脂肪烃溶剂、芳香烃溶 齐?、氯化烃溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂和酯类溶剂的至少一种，所述脂肪烃溶剂包括汽油、环 烷烃、取代环烷烃、正烷烃的至少一种，所述芳香烃溶剂包括苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯的至 少一种，所述氯化烃溶剂包括二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、氯苯、四氯乙烯、氯 甲苯的至少一种。橡胶在溶液中的浓度范围为lwt%至60wt%，优选5wt%至40wt%，更优 选10wt%至30wt%。所述的防老剂包括胺类防老剂（诸如但不限于对苯二胺类）和喹啉 类、酚类防老剂和防护蜡中的一种或多种，胺类防老剂优选防老剂4020、喹啉类防老剂优选 防老剂RD、酚类防老剂优选防老剂264,防老剂的用量为0. 2至11重量份，优选1至9重量 份。所述的活性剂包括氧化锌、硬脂酸的至少一种，活性剂的用量为〇. 5至10重量份，优选 1至7重量份。
[0024] 所述填料为白炭黑、炭黑的至少一种。所述填料的用量为20至120重量份，其中 白炭黑的用量为〇至120重量份，优选10至80重量份，炭黑的用量为0至120重量份，优 选10至70重量份。所述炭黑的比表面积为4至300m 2/g，优选30至200m2/g，所述炭黑的 吸油值为20至250ml/100g，优选25至200ml/100g，更优选30至150ml/100g。所述白炭黑 的比表面积为10至500m 2/g，优选15至300m2/g，更优选30至250m2/g，所述白炭黑的吸油 值为 20 至 350ml/100g，优选 25 至 300ml/100g，更优选 30 至 290ml/100g。
[0025] 所述硫化剂包括硫黄、硫给予体及过氧化物中的一种或多种，硫化剂的用量为0. 2 至5重量份，优选0. 5至3重量份。所述促进剂包括噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、硫代氨 基甲酸盐类、二苯胍类促进剂、六亚甲基四胺中的一种或多种，促进剂的用量为〇. 2至5重 量份，优选〇. 5至3重量份。所述油包括石油系的芳烃油或环烷油的至少一种，油的用量为 0至30重量份，优选0至20重量份，更优选3至15重量份。所述偶联剂包括双（三乙氧基 丙基娃烧）四硫化物和二硫化物、3_硫氛基丙基-二乙氧基娃烧、γ -疏丙基-二甲氧基娃 烷、锆酸酯偶联剂、酞酸酯偶联剂及硝基偶联剂中的一种或多种。
[0026] 使用此种工艺制备的轮胎基部胶，简化了胶料的混炼工艺，提高了胶料的填料分 散度，提高了填料和聚合物的相互作用，从而降低基部胶的生热性能，降低轮胎滚动阻力， 同时减少轮胎胎冠底部热积累，从而提高轮胎的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1对比例2与实施例2滚动阻力系数图；
【具体实施方式】
[0028] 下面用实施例进一步描述本发明，但是本发明的范围不受这些实施例的限制。
[0029] ( -）实施例使用以下仪器设备及测定方法测定：
[0030] 表1橡胶样品制备的仪器设备
[0031]
[0032] 表2胶料性能的测试方法及仪器
【权利要求】
1. 一种连续式制备的橡胶母炼胶在卡车胎基部胶中的应用，其包含如下步骤： a) 将炭黑添加到橡胶与溶剂形成的橡胶溶液中，经搅拌混合后连续地注入凝聚器内凝 聚，之后脱溶剂并干燥得到炭黑母胶； b) 将白炭黑、偶联剂添加到橡胶与溶剂形成的橡胶溶液中，经搅拌混合后连续地注入 凝聚器内凝聚，之后脱溶剂并干燥得到白炭黑母胶； c) 将炭黑母胶和白炭黑母胶加入到密炼机中混合均匀后，添加防老剂、活性剂和/或 油，混炼均匀后停放； d) 然后再加入硫化剂和促进剂，继续混炼均匀得到卡车胎基部胶混炼胶； e) 将卡车胎基部胶混炼胶硫化，得到卡车胎基部胶硫化胶。
2. 根据权利要求1所述的应用，其中所述橡胶溶液直接从制备溶聚橡胶生产线中获 得，或将任何类型的干胶在该橡胶的良溶剂中溶解制备而得。
3. 根据权利要求2所述的应用，其中用干胶制备橡胶溶液时，所述干胶为天然聚合物 或合成聚合物，所述天然聚合物包括天然胶、杜仲胶、银菊胶中的至少一种，所述合成聚合 物为单体在溶液中聚合所得，单体在乳液中聚合所得或单体本体进行聚合所得。
4. 根据权利要求1所述的应用，其中所述橡胶溶液中的橡胶为天然橡胶、聚丁二烯橡 胶、聚异戊二烯橡胶、聚苯乙烯-丁二烯橡胶中的一种或多种，其中步骤c)中炭黑母胶和白 炭黑母胶的混合比例为1:10-10:1，优选1:5-5:1，最优选1:1，步骤c)中的橡胶用量合计为 100重量份，其中天然橡胶不少于60wt%，合成橡胶不多于40wt%。
5. 根据权利要求2所述的应用，其中所述橡胶的溶剂包括脂肪烃溶剂、芳香烃溶剂、氯 化烃溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂和酯类溶剂中的至少一种，所述脂肪烃溶剂包括汽油、环烷 烃、取代环烷烃、正烷烃中的至少一种；所述芳香烃溶剂包括苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯中的 至少一种，所述氯化烃溶剂包括二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、氯苯、四氯乙烯、 氯甲苯中的至少一种；橡胶在溶液中的浓度范围为lwt%至60wt%，优选5wt%至40wt%, 更优选l〇wt%至30wt%。
6. 根据权利要求1所述的应用，其中所述防老剂包括胺类防老剂、喹啉类、酚类防老 齐U、防护蜡中的一种或多种，胺类防老剂包括对苯二胺类，防老剂的用量为〇. 2至11重量 份，优选1至9重量份。
7. 根据权利要求1所述的应用，其中所述活性剂包括氧化锌和硬脂酸中的至少一种， 活性剂的用量为0. 5至10重量份，优选1至7重量份。
8. 根据权利要求1所述的应用，其中步骤a)中橡胶的用量为100重量份，炭黑的用量 为10至70重量份；步骤b)中橡胶的用量为100重量份，白炭黑的用量为10至80重量份。
9. 根据权利要求1所述的应用，其中所述炭黑的比表面积为4至300m2/g，优选30 至200m2/g，所述炭黑的吸油值为20至250ml/100g，优选25至200ml/100g，更优选30至 150ml/100g。
10. 根据权利要求1所述的应用，其中所述白炭黑的比表面积为10至500m2/g，优选 15至300m2/g，更优选30至250m2/g，所述白炭黑的吸油值为20至350ml/100g，优选25至 300ml/100g，更优选 30 至 290ml/100g。
11. 根据权利要求1所述的应用，其中所述硫化剂为硫黄、硫给予体及过氧化物中的一 种或多种，硫化剂的用量为〇. 2至5重量份，优选0. 5至3重量份。
12. 根据权利要求1所述的应用，其中所述促进剂包括噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、 硫化氨基甲酸盐类、二苯胍类促进剂、六亚甲基四胺中的一种或多种，促进剂的用量为〇. 2 至5重量份，优选0. 5至3重量份。
13. 根据权利要求1所述的应用，其中所述油包括石油系的芳烃油或环烷油中的至少 一种，油的用量为〇至30重量份，优选0至20重量份，更优选3至15重量份。
14. 根据权利要求1所述的应用，其中所述偶联剂包括双（三乙氧基丙基硅烷）四硫 化物和二硫化物、3-硫氰基丙基-三乙氧基硅烷、Y _巯丙基_三甲氧基硅烷、锆酸酯偶联 齐U、酞酸酯偶联剂及硝基偶联剂中的一种或多种。
【文档编号】C08L7/00GK104371122SQ201410609749
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年11月3日
【发明者】周宏斌, 石超, 王宝金, 张元洪 申请人:怡维怡橡胶研究院有限公司