使用充填植物油溶聚丁苯橡胶的轮胎胎面橡胶组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明公开了一种使用充填植物油溶聚下苯橡胶的轮胎胎面橡胶组合物。该橡胶 组合物使用充填绿色环保型生物油品的溶聚下苯橡胶，替代了传统型的充填石油系矿物质 油的溶聚下苯橡胶。同时该橡胶组合物所使用的操作油也是环保性能的。该橡胶组合物具 有优异的环保性能和良好的物理机械性能。本发明属于橡胶与轮胎制造技术领域。
【背景技术】
[0002] 轮胎工业大量使用下苯橡胶。为了改善加工性能并降低生产成本，一些品种的下 苯橡胶在生产时填充大量的石油系矿物油，形成充油型下苯橡胶。充油型下苯橡胶的传统 填充油为高芳姪油，高芳姪油与下苯橡胶相容性好，充油后的下苯橡胶性能优良。常见充填 油的填充份数为100质量份的白胶填充37. 5份油品。
[0003]高芳姪油虽然具有上述优点，但是该品种油品具有对环境的负面影响，已经是不 争的事实。为此，欧盟针对轮胎等橡胶消费品制定了REACH法规，其中对橡胶用的填充油 品中的多环芳姪含量（PCA)提出严格的限制，要求符合环保条件的轮胎制品中PCA在油品 中的含量不得高于3%。为了响应REACH法规的要求，轮胎生产厂家纷纷研究用环保型油品 替代传统的高芳姪油。常见的环保油品有环保型芳姪油（TDAE)、浅抽油（MES)、重环焼油 (HNAP)、残余芳香精油（RAE)等等。
[0004] 环保油品都是普通油品经过精处理得到。由于收率问题W及加工程序的增加，价 格一般均较普通芳姪油有大幅上涨。因此，W其它低价可再生的增塑剂代替不可再生的石 油系矿物油引起橡胶业内的重视。在选择填充油品方面，溶聚下苯橡胶（SSBR)相对于乳聚 下苯橡胶（ESBR)具有一个优势，就是其生产过程中为溶液体系，与加入的油品一般极性相 近，生产用溶剂体系可W很好的溶解填充油品，甚至填充油无需溶解就可W直接加入。而 ESBR填充油首先需要乳化，乳化剂都为强极性物质，所W如取得长时间保持稳定的乳液，填 充油应该具有一定的极性，即其中的芳姪结构含量不能过低。因此乳聚下苯橡胶（ESBR)对 普通芳姪油的依赖比较大。溶聚下苯橡胶（SSBR)基本不含极性成分，所W不论是从生产过 程还是对于成品来讲，其对于油品包容性更强。通俗的讲即溶聚下苯橡胶（SSBR)相对于乳 聚下苯橡胶（ESBR)对填充油品的适应性好。因此，在溶聚下苯橡胶（SSBR)填充环保性能优 异的植物油具备技术上的可能性。填充橡胶用的植物油与石油系矿物油相比，属于可再生 的生物资源，完全没有普通芳姪油对环境的负面影响，且在产品价格上与普通芳姪油相当。
[0005]本发明所涉及使用填充植物油的溶聚下苯橡胶制备半钢子午线轮胎胎面的橡胶 组合物，尚未见相关的专利与技术报道。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于使用填充植物油的溶聚下苯橡胶制备一种绿色环保高性能的 轮胎胎面橡胶组合物。该橡胶组合物完全符合欧盟绿色轮胎的环保要求。
[0007] 技术方案 本发明通过w下技术方案实现；在一种为制备轮胎胎面而设计的橡胶组合物配方（w下称该橡胶组合物）中，W百分比计，橡胶生胶部分或全部使用植物油填充的溶液聚合法合 成的苯己帰-下二帰橡胶即填充植物油的溶聚下苯橡胶。具体使用的比例为全部生胶的 409T100% ;根据需要部分并用了顺下橡胶，具体并用比例为全部生胶的(T60%。
[0008] 所使用的溶聚下苯橡胶的结合苯己帰含量为25%±10%，结合1,2-下二帰含量为 35〇/〇 ~65〇/〇。
[0009] 该填充植物油的溶聚下苯橡胶所填充植物油有W下特征：运动黏度@10(TC不高 于20mm2/s，6(rC不高于60mm2/s ;粘重常数VGC在0. 8(T1. 00之间。在此，油品的运动黏度 不能过高，否则难W在生产或输送过程中进行相关的操作。该填充植物油的PCA含量低于 3. 0%，满足欧盟REACH法规提出的环保要求。
[0010] 在该橡胶组合物中，使用了高比例的白炭黑，W质量份数计，每100份橡胶，不低 于40份白炭黑，每100份橡胶白炭黑最高使用份数不高于125份。提高白炭黑质量份数的 同时相应减少炭黑用量。
[0011] 在该橡胶组合物中，尚需要加入一定数量的操作油。为响应欧盟REACH法规，所 使用的亦是环保型操作油，W确保橡胶组合物具备绿色环保的性能要求。该环保型操作油 类型包括与填充植物油的溶聚下苯橡胶所填充油相同的植物油、环保芳姪油TDAE、浅抽油 MES或者重环焼油HNAP。该些操作油可W单独使用，也可W两种或两种W上混合使用。W 100份橡胶为基准，操作油的添加总量为：T50份。
[0012] 在该橡胶组合物中，除了所述方案特别指出的，对所使用的其它橡胶配合剂的品 种和数量不作规定，可W根据橡胶组合物的性能和工艺要求进行适当的设计。该橡胶组合 物抗湿滑性能优异、滚动阻力值较低，符合绿色环保轮胎要求。
[0013]
【具体实施方式】 为清楚的理解本发明，W下举出实施例对本发明作进一步的说明，本发明并不受实施 方式内容的限制。在实施例中所涉及的份数概念均指的是在橡胶组合物中某一组分的质量 份数，如不做特别说明橡胶生胶的质量份数为100。
[0014] 本发明的实施例中的轮胎胎面橡胶组合物包含有：橡胶组分、环保型操作油植物 油。在实施例中还用到白炭黑、炭黑、活性剂、交联剂、促进剂、娃焼偶联剂、防老剂等橡胶常 用配合剂，如未作说明均不在本发明的限制范围。
[0015] 橡胶组分为409T100%的填充植物油的溶聚下苯橡胶，其余部分为顺下橡胶。该溶 聚下苯橡胶的微观结构为；结合苯己帰含量25%± 10%，结合1，2-下二帰含量在359T65%。
[0016] 本发明实施例中使用的植物型操作油与填充植物油的溶聚下苯橡中的填充油为 同一种油品。在其它实际运用的实施例中也加入了其它环保型的操作油，如；环保芳姪油 TDAE、浅抽油MES或者环焼油NAP等环保油品。W100份橡胶质量份为基准，加入量为：T50 份之间。加入量太少，对橡胶塑化效果欠佳，也不利于填料分散。加入量过高，加工性能变 差，甚至可能从橡胶组合物中渗出。
[0017] 白炭黑可W是干法或湿法制备的沉淀白炭黑，并没有特别的限制。其氮吸附比表 面积（NsSA)在100mVg^300mVg之间为宜，W使得该白炭黑既有好的补强效果，又不至于分 散度降低而使橡胶组合物的生热升高，不利于该橡胶组合物的性能。
[0018]W100份质量份的橡胶组分为基准，加入白炭黑的量至少为40质量份，而白炭黑 的添加量至多为125份。含量太少低发热性和抗湿滑性能不能充分体现，加入量太多加工 性能和可使用性变差。
[0019] 本发明实施例中使用了娃焼偶联剂。适用的娃焼偶联剂是任何可W和白炭黑一起 使用的传统娃焼偶联剂。如双-[y-(二己氧基娃）丙基]四硫化物（Si-69)、双-(3-二己 氧基娃焼丙基）-二硫化物（Si-75、Z-6920或A1589)等等。W100质量份白炭黑为基准， 娃焼偶联剂加入量在白炭黑量的59T20%。加入量太少，白炭黑的分散效果欠佳，加入量过 多，成本过高，并且对强力性能和耐磨耗性能有损。
[0020] 本发明实施例中还用到炭黑、活性剂、交联剂、促进剂、防老剂等橡胶常用配合剂。 [00 21] 实施例 1 将各物料按照表1所示配方进行混炼并制备橡胶试样。硫化试样在16(TC下硫化 20min。并按照相关标准进行各性能测试。
[0022] 本实施例1用到的填充植物油的溶聚下苯橡胶（SSBR*)，其微观结构为：结合苯己 帰含量为25. 8% ;1，2- 了二帰量为59. 5%。每100质量份白胶填充植物油份数25质量份。 对比例1中SSBR是通用型充油溶聚了苯橡胶，所填充的是环保芳姪油TDAE;每100质量份 白胶填充TDAE37. 5份。
[0023] W实施例1与对比例1中橡胶组合物进行比较分析，其物理性能和动态力学性能 均可W较好地满足高性能绿色轮胎对胎面胶的基本要求。
[0024] 本领域技术人员可W理解，本发明可实际用于使用充填植物油溶聚下苯橡胶制作 轮胎胎面橡胶组合物。
[00巧]表1
【主权项】
1. 一种使用充填植物油溶聚丁苯橡胶的橡胶组合物，其特征在于：该橡胶组合物所使 用的生胶部分或全部是充填植物油溶聚丁苯橡胶。
2. 根据权利要求1所述的使用充填植物油溶聚丁苯橡胶的橡胶组合物，其特征在于该 充填植物油溶聚型丁苯橡胶所充填的植物油符合以下要求： A. 运动黏度OlOCTC不高于20mm2/s，60°C不高于60mm2/s; B. 粘重常数VGC在0. 80~1. 00之间； C. 多环芳烃PCA含量不高于3. 0% ; D. 所填充的份数在1(T75质量份之间。
3. 根据权利要求1权利所述的使用充填植物油溶聚丁苯橡胶的橡胶组合物，其特征在 于：以100份橡胶为基准，单独或者合并使用了总量为:T50份的包括下列品种的环保型操 作油： A. 与充填植物油溶聚丁苯橡胶填充油相同的植物油； B. 环保芳烃油TDAE; C. 浅抽油MES; D. 残余芳香精油RAE; E. 重环烷油HNAP。
4. 根据权利要求1权利所述的使用充填植物油溶聚丁苯橡胶的橡胶组合物，其特征在 于：以100份橡胶为基准，使用白炭黑的比例不低于40份，不高于125份。
5. 根据权利要求1权利所述的使用充填植物油溶聚丁苯橡胶的橡胶组合物，其特征在 于：该橡胶组合物的用途是制备轮胎的胎面。
【专利摘要】本发明公开了一种使用充填植物油溶聚丁苯橡胶的轮胎胎面橡胶组合物。该橡胶组合物所使用的生胶部分或全部是充填绿色环保型植物油品的溶聚丁苯橡胶，替代了传统型的充填石油系矿物质芳烃油的溶聚丁苯橡胶。同时该橡胶组合物所使用的操作油也是具备环保性能的。该橡胶组合物具有优异的环保性能，其组成完全符合欧盟REACH法规对绿色轮胎的环保要求。该橡胶组合物同时具备良好的物理机械性能，可以满足制作轮胎胎面的性能要求。
【IPC分类】C08K5-101, B60C1-00, C08K13-02, C08K3-36, C08K5-01, C08L9-06
【公开号】CN104725685
【申请号】CN201310710626
【发明人】张新军, 林汉京, 李花婷
【申请人】北京橡胶工业研究设计院
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月21日