本发明属于轮胎胎面胶领域，具体涉及一种轮胎胎面胶组合物。
背景技术：
现有的全钢子午线轮胎胎面胶组合物通常含有大量的羟基，由于羟基的亲水性，使得粒子之间易形成氢键、比表面积大、结构度高，从而增加了混料的难度，使得胎面胶组合物不易分散，混炼过程中生热太快，能耗高，混炼设备需要强化电机功率及转子材质的强度，会增加产品成本。
技术实现要素：
有鉴于此，实有必要提供一种轮胎胎面胶组合物，其制备工艺简单、成本低、混料过程中易分散、制得轮胎胎面胶后力学性能优异。
本发明提供一种轮胎胎面胶组合物，所述组合物包括：天然橡胶、填充剂及改性高岭土；所述天然橡胶、填充剂及改性高岭土的重量份数比为：100：(44.5-63.5)：(5-30)；所述改性高岭土由超细高岭土经偶联剂及界面调节剂改性后制得；所述偶联剂的添加量为所述改性高岭土重量的1-3wt％；所述界面调节剂的添加量为所述改性高岭土重量的0.2-1wt％。
优选地，所述超细高岭土指粒径小于2um含量为95％以上的高岭土。
优选地，所述偶联剂为硼酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
优选地，所述界面调节剂为十二烷基苯磺酸钠或苯磺酸酸钠。
优选地，所述改性高岭土具体通过以下方法制备：s101、将去离子水在恒温水浴锅中加热到第一温度，加入偶联剂及界面调节剂，在第一转速下高速搅拌，直至溶液变成均匀乳液；s102、缓慢加入超细高岭土，在第二转速下高速搅拌第一时间后，在第一转速下高速搅拌第二时间，得第一混合液；s103、取第一混合液经过高压喷雾装装置，于第二温度干燥，制得改性高岭土；所述第一转速小于所述第二转速。
优选地，所述第一温度为70-80℃；所述第二温度100-105℃；所述第一时间为10-30min；所述第二时间为5-15min；所述第一转速为8000-12000转/min；所述第二转速为16000-24000转/min。
优选地，所述填充剂包括：炭黑、硅烷偶联剂、氧化锌、硬脂酸、硫磺、n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、以及n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺。
优选地，所述填充剂包括：3-5份硅烷偶联剂；35-45份炭黑；2-5份氧化锌；1-3份硬脂酸；0.5-1.5份硫磺；0.8-1.5份n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺；
0.2-0.5份n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺。
优选地，所述天然橡胶、填充剂及改性高岭土的重量份数比为100：52.05：15；所述填充剂由38份炭黑、5份硅烷偶联剂、3.5份氧化锌、2份硬脂酸、1.0份硫磺、1.25份n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、0.3份n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺组成，以上份数均为重量份。
优选地，所述轮胎胎面胶组合物通过以下方法制备：
s201，于60℃，转子转速77r/min下，将天然橡胶加入密炼机，混炼1-3min；
s202，加入氧化锌、硬脂酸，混炼1min；
s203，加入改性高岭土、炭黑、硅烷偶联剂，混炼3min；以及
s204，加入硫磺，n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺、n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，混炼1.5min，制得所述轮胎胎面胶组合物。
与现有技术相比，本发明制得的轮胎胎面胶组合物具有以下优点：
1)制造工艺简单，制造过程较易分散，制得的胎面胶组合物分散更加均匀，质量易于控制，无废水、废气排放，安全环保。
2)本发明的组合物添加两亲性界面改性剂及硬脂酸，降低了产品的吸潮性，增加了各类填充剂与橡胶的相容性。
3)本发明的组合物具有吃料快、易分散、能耗低、混炼胶门尼粘度低、流动性好，焦烧时间长，加工安全，硫化速度快等优点。
4)本发明的组合物制得的胎面胶具有拉伸强度高、伸长率大、耐磨性变化不大、压缩生热低、滚动阻力小等优点，符合绿色环保要求。
5)本发明的组合物制得的胎面胶制造成本较低。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明作进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所指的份数若无特殊说明，均为重量份。
天然橡胶(nr)是一种以顺-1，4-聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，天然橡胶是应用最广的通用橡胶。本发明所述的天然橡胶，是指从橡胶树上采集的天然胶乳，经过凝固、干燥等加工工序而制成的弹性固状物，其可以是固体天然橡胶(胶片与颗粒胶)或浓缩胶乳。
高岭土是一种非金属矿产，是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩。因呈白色而又细腻，又称白云土。高岭土具有良好的可塑性和耐火性等理化性质。
本发明所述的填充剂(filler)又名填料、填加剂、填充物。加入到天然橡胶中可以改善其物理化学性能，或能增容、增重，降低物料的成本的固体物质、液体、或溶液。
本发明提供的轮胎胎面胶组合物包括：天然橡胶、填充剂及改性高岭土；所述天然橡胶、填充剂及改性高岭土的重量份数比为：100：(44.5-63.5)：(5-30)；所述改性高岭土由超细高岭土经偶联剂及界面调节剂改性后制得；所述偶联剂的添加量为所述改性高岭土重量的1-3wt％；所述界面调节剂的添加量为所述改性高岭土重量的0.2-1wt％。
其中，所述填充剂包括以下任意组合：炭黑、硅烷偶联剂、氧化锌、硬脂酸、硫磺、n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、以及n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺。
更具体地，所述填充剂包括：3-5份硅烷偶联剂；35-45份炭黑；2-5份氧化锌；1-3份硬脂酸；0.5-1.5份硫磺；0.8-1.5份n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺；0.2-0.5份n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺。
在一实施例中，填充剂由38份炭黑、5份硅烷偶联剂、3.5份氧化锌、2份硬脂酸、1.0份硫磺、1.25份n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、0.3份n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺组成。
在一实施例中，本发明的改性高岭土可以通过以下方法制备：
s101、将去离子水在恒温水浴锅中加热到第一温度，加入偶联剂及界面调节剂，在第一转速下高速搅拌，直至溶液变成均匀乳液；
s102、缓慢加入超细高岭土，在第二转速下高速搅拌第一时间后，在第一转速下高速搅拌第二时间，得第一混合液；
s103、取第一混合液经过高压喷雾装置，于第二温度干燥，制得改性高岭土；将第一混合液经过高压喷雾装置可以使偶联剂和超细高岭土在高压剪切的作用下，在极短的时间内充分偶联结合，从而增加改性高岭土的理化性能，使其在天然橡胶中混合更均匀。
其中：述第一转速小于所述第二转速。所述第一温度为70-80℃；所述第二温度100-105℃；所述第一时间为10-30min；所述第二时间为5-15min；所述第一转速为8000-12000转/min；所述第二转速为16000-24000转/min。
其中，所述超细高岭土指粒径小于2um含量为95％以上的高岭土。
其中，所述偶联剂为硼酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
其中，所述界面调节剂为十二烷基苯磺酸钠或苯磺酸酸钠。
本发明第二方面提供一种轮胎胎面胶组合物的制备方法，其包括：
s201，于60℃，转子转速77r/min下，将天然橡胶加入密炼机，混炼1-3min；
s202，加入氧化锌、硬脂酸，混炼1min；
s203，加入改性高岭土、炭黑、硅烷偶联剂，混炼3min；
s204，加入硫磺，n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺、n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，混炼1.5min，制得所述轮胎胎面胶组合物。
与现有技术相比，本发明制得的轮胎胎面胶组合物具有以下优点：1)制造工艺简单，制造过程较易分散，制得的胎面胶组合物分散更加均匀，质量易于控制，无废水、废气排放，安全环保。2)本发明的组合物添加两亲性界面改性剂及硬脂酸，降低了产品的吸潮性，增加了各类填充剂与橡胶的相容性。3)本发明的组合物具有吃料快、易分散、能耗低、混炼胶门尼粘度低、流动性好，焦烧时间长，加工安全，硫化速度快等优点。4)本发明的组合物制得的胎面胶具有拉伸强度高、伸长率大、耐磨性变化不大、压缩生热低、滚动阻力小等优点，符合绿色环保要求。5)本发明的组合物制得的胎面胶制造成本较低。
以下通过实施例1-4具体描述本发明改性高岭土的制备方法，以下实施例仅为了更好的理解本发明，本发明的改性高岭土的制备方法并不限于实施例所描述的配比、工艺条件、步骤。
实施例1改性高岭土的制备
一种改性高岭土的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
称取100重量份的超细高岭土，2重量份的硼酸酯偶联剂，0.5重量份的十二烷基苯磺酸钠；
将去离子水在恒温水浴锅中加热到75℃，加入硼酸酯偶联剂及十二烷基苯磺酸钠，打开高速分散机，转速为10000转/min，搅拌15min，直至硼酸酯偶联剂乳化成均匀的乳液；
缓慢加入超细高岭土，提高转速至20000转/min，继续搅拌一段时间，在减速搅拌10min后停机，得第一混合液；
取第一混合液经过高压雾喷装置，然后在102℃干燥制得改性高岭土。
实施例2改性高岭土的制备
一种改性高岭土的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
称取100重量份的超细高岭土，1重量份的钛酸酯偶联剂，1重量份的苯磺酸钠；
将去离子水在恒温水浴锅中加热到70℃，加入硼酸酯偶联剂及十二烷基苯磺酸钠，打开高速分散机，转速为8000转/min，搅拌10min，直至硼酸酯偶联剂乳化成均匀的乳液；
缓慢加入超细高岭土，提高转速至24000转/min，继续搅拌一段时间，在减速搅拌15min后停机，得第一混合液；
取第一混合液经过高压雾喷装置，然后在100℃干燥制得改性高岭土。
实施例3改性高岭土的制备
一种改性高岭土的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
称取100重量份的超细高岭土，3重量份的硅烷偶联剂，0.2重量份的十二烷基苯磺酸钠；
将去离子水在恒温水浴锅中加热到80℃，加入硼酸酯偶联剂及十二烷基苯磺酸钠，打开高速分散机，转速为12000转/min，搅拌30min，直至硼酸酯偶联剂乳化成均匀的乳液；
缓慢加入超细高岭土，提高转速至16000转/min，继续搅拌一段时间，在减速搅拌5min后停机，得第一混合液；
取第一混合液经过高压雾喷装置，然后在105℃干燥制得改性高岭土。
实施例4改性高岭土的制备
一种改性高岭土的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
称取100重量份的超细高岭土，1.5重量份的硼酸酯硅烷剂，0.8重量份的十二烷基苯磺酸钠；
将去离子水在恒温水浴锅中加热到78℃，加入硼酸酯偶联剂及十二烷基苯磺酸钠，打开高速分散机，转速为11000转/min，搅拌20min，直至硼酸酯偶联剂乳化成均匀的乳液；
缓慢加入超细高岭土，提高转速至18000转/min，继续搅拌一段时间，在减速搅拌12min后停机，得第一混合液；
取第一混合液经过高压雾喷装置，然后在102℃干燥制得改性高岭土。
以下通过具体实施例来描述本发明轮胎胎面胶组合物的制备方法。
实施例5一种轮胎胎面胶组合物的制备方法
一种轮胎胎面胶组合物的制备方法，其包括：
1)称取以下重量份的组分：100份天然橡胶、15份实施例1制得的改性高岭土、38份炭黑、4份硅烷偶联剂、3.5份氧化锌、2份硬脂酸、1.0份硫磺、1.25份n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、0.3份n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺；
2)于60℃，转子转速77r/min下，将天然橡胶加入密炼机，混炼1-3min；
3)加入氧化锌、硬脂酸，混炼1min；
4)加入改性高岭土、炭黑、硅烷偶联剂，混炼3min；以及
5)加入硫磺，n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺、n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，混炼1.5min，制得所述轮胎胎面胶组合物。
测试样品的制备
拉伸、撕裂试样制备条件：硫化温度：151℃；硫化时间：tc90+2min；硫化压力：20mpa；样品尺寸为：25cm×2cm×2cm。
硬度测试制备条件：硫化温度：151℃；硫化时间：tc90+5min；硫化压力：10mpa，样品尺寸为：40cm×35cm×2cm。
性能测试
门尼粘度采用gt-7080-s2型门尼粘度仪按gb/t1232.1-2000测定，温度100℃；拉伸强度按gb/t528-1998，撕裂强度按gb/t529-1999测定，拉伸速度500mm/min(是的)；硬度按gb/t531-1999测定。
对本实施例制得的样品进行性能测试，测试结果如下：
实施例6一种轮胎胎面胶组合物的制备方法
一种轮胎胎面胶组合物的制备方法，其包括：
称取以下重量份的组分：100份天然橡胶、30份实施例1的改性高岭土、35份炭黑、5份硅烷偶联剂、2份氧化锌、1份硬脂酸、0.5份硫磺、0.8份n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、0.2份n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺；
s201，于60℃，转子转速77r/min下，将天然橡胶加入密炼机，混炼1-3min；
s202，加入氧化锌、硬脂酸，混炼1min；
s203，加入改性高岭土、炭黑、硅烷偶联剂，混炼3min；以及
s204，加入硫磺、n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺、n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，混炼1.5min，制得所述轮胎胎面胶组合物。
测试样品的制备
拉伸、撕裂试样制备条件：硫化温度：151℃；硫化时间：tc90+2min；硫化压力：20mpa；样品尺寸为：25cm×2cm×2cm。
硬度测试制备条件：硫化温度：151℃；硫化时间：tc90+5min；硫化压力：10mpa，样品尺寸为：40cm×35cm×2cm。
性能测试
门尼粘度采用gt-7080-s2型门尼粘度仪按gb/t1232.1-2000测定，温度100℃；拉伸强度按gb/t528-1998，撕裂强度按gb/t529-1999测定，拉伸速度500mm/min(是的)；硬度按gb/t531-1999测定。
对本实施例制得的样品进行性能测试，测试结果如下：
实施例7一种轮胎胎面胶组合物的制备方法
一种轮胎胎面胶组合物的制备方法，其包括：
称取以下重量份的组分：100份天然橡胶、5份实施例1的改性高岭土、45份炭黑、5份硅烷偶联剂、5份氧化锌、3份硬脂酸、1.5份硫磺、1.5份n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、0.5份n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺；
s201，于60℃，转子转速77r/min下，将天然橡胶加入密炼机，混炼1-3min；
s202，加入氧化锌、硬脂酸，混炼1min；
s203，加入改性高岭土、炭黑、硅烷偶联剂，混炼3min；以及
s204，加入硫磺、n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺、n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，混炼1.5min，制得所述轮胎胎面胶组合物。
测试样品的制备
拉伸、撕裂试样制备条件：硫化温度：151℃；硫化时间：tc90+2min；硫化压力：20mpa；样品尺寸为：25cm×2cm×2cm。
硬度测试制备条件：硫化温度：151℃；硫化时间：tc90+5min；硫化压力：10mpa，样品尺寸为：40cm×35cm×2cm。
性能测试
门尼粘度采用gt-7080-s2型门尼粘度仪按gb/t1232.1-2000测定，温度100℃；拉伸强度按gb/t528-1998，撕裂强度按gb/t529-1999测定，拉伸速度500mm/min(是的)；硬度按gb/t531-1999测定。
对本实施例制得的样品进行性能测试，测试结果如下：
实施例8一种轮胎胎面胶组合物的制备方法
一种轮胎胎面胶组合物的制备方法，其包括：
称取以下重量份的组分：100份天然橡胶、20份实施例1的改性高岭土、40份炭黑、3.5份硅烷偶联剂、4份氧化锌、1.5份硬脂酸、1.2份硫磺、1份n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、0.3份n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺；
s201，于60℃，转子转速77r/min下，将天然橡胶加入密炼机，混炼1-3min；
s202，加入氧化锌、硬脂酸，混炼1min；
s203，加入改性高岭土、炭黑、硅烷偶联剂，混炼3min；以及
s204，加入硫磺，n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺、n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，混炼1.5min，制得所述轮胎胎面胶组合物。
测试样品的制备
拉伸、撕裂试样制备条件：硫化温度：151℃；硫化时间：tc90+2min；硫化压力：20mpa；样品尺寸为：25cm×2cm×2cm。
硬度测试制备条件：硫化温度：151℃；硫化时间：tc90+5min；硫化压力：10mpa，样品尺寸为：40cm×35cm×2cm。
性能测试
门尼粘度采用gt-7080-s2型门尼粘度仪按gb/t1232.1-2000测定，温度100℃；拉伸强度按gb/t528-1998，撕裂强度按gb/t529-1999测定，拉伸速度500mm/min(是的)；硬度按gb/t531-1999测定。
对本实施例制得的样品进行性能测试，测试结果如下：
实施例9一种轮胎胎面胶组合物的制备方法
一种轮胎胎面胶组合物的制备方法，其包括：
称取以下重量份的组分：100份天然橡胶、12份实施例1的改性高岭土、42份炭黑、4.5份硅烷偶联剂、3.5份氧化锌、2.5份硬脂酸、0.8份硫磺、1.3份n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、0.35份n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺；
s201，于60℃，转子转速77r/min下，将天然橡胶加入密炼机，混炼1-3min；
s202，加入氧化锌、硬脂酸，混炼1min；
s203，加入改性高岭土、炭黑、硅烷偶联剂，混炼3min；以及
s204，加入硫磺，n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺、n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，混炼1.5min，制得所述轮胎胎面胶组合物。
测试样品的制备
拉伸、撕裂试样制备条件：硫化温度：151℃；硫化时间：tc90+2min；硫化压力：20mpa；样品尺寸为：25cm×2cm×2cm。
硬度测试制备条件：硫化温度：151℃；硫化时间：tc90+5min；硫化压力：10mpa，样品尺寸为：40cm×35cm×2cm。
性能测试
门尼粘度采用gt-7080-s2型门尼粘度仪按gb/t1232.1-2000测定，温度100℃；拉伸强度按gb/t528-1998，撕裂强度按gb/t529-1999测定，拉伸速度500mm/min(是的)；硬度按gb/t531-1999测定。
对本实施例制得的样品进行性能测试，测试结果如下：
实施例10一种轮胎胎面胶组合物的制备方法
一种轮胎胎面胶组合物的制备方法，其包括：
称取以下重量份的组分：100份天然橡胶、25份实施例1的改性高岭土、36份炭黑、3份硅烷偶联剂、4.2份氧化锌、1.8份硬脂酸、0.9份硫磺、1.4份n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、0.45份n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺；
s201，于60℃，转子转速77r/min下，将天然橡胶加入密炼机，混炼1-3min；
s202，加入氧化锌、硬脂酸，混炼1min；
s203，加入改性高岭土、炭黑、硅烷偶联剂，混炼3min；以及
s204，加入硫磺，n-环己基硫代邻苯二甲酸亚胺、n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，混炼1.5min，制得所述轮胎胎面胶组合物。
测试样品的制备
拉伸、撕裂试样制备条件：硫化温度：151℃；硫化时间：tc90+2min；硫化压力：20mpa；样品尺寸为：25cm×2cm×2cm。
硬度测试制备条件：硫化温度：151℃；硫化时间：tc90+5min；硫化压力：10mpa，样品尺寸为：40cm×35cm×2cm。
性能测试
门尼粘度采用gt-7080-s2型门尼粘度仪按gb/t1232.1-2000测定，温度100℃；拉伸强度按gb/t528-1998，撕裂强度按gb/t529-1999测定，拉伸速度500mm/min(是的)；硬度按gb/t531-1999测定。
对本实施例制得的样品进行性能测试，测试结果如下：
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。