一种耐切割及耐磨性能优异的工程胎胎面胶料的制作方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种应用于工程胎胎面胶的氧化石墨烯/橡胶纳米复合材料，尤其涉 及到一种工程胎胎面胶的配方，属于工程胎胎面胶技术领域。
【背景技术】：
[0002] 胎面胶是轮胎结构中特别重要的部分，指轮胎的最外侧与路面接触的橡胶层。它 的作用是防止轮胎早期的磨损及避免机械损伤、传递牵引力及制动力，行驶时起缓冲作用。 因此胎面胶需要具有很好的耐磨性、耐切割能，抗湿滑性能和强韧性、良好的耐老化性能， 较高的拉伸强度等。工程轮胎常用于一些路况比较复杂的路面，因而工程胎的胎面胶更需 要具有良好的耐磨、耐切割及其他性能。
[0003] 作为石墨烯的衍生物，氧化石墨烯的结构结构与石墨烯基本类似，只是在边缘处 和二维平面上含有一些含氧官能团，如一0H，一C00H，一0-等。这些官能团的存在使得 氧化石墨烯的结构变得复杂。目前学界普遍认为，氧化石墨烯是在石墨烯结构的基础上，在 其表面分布着羟基和环氧基，而在其边缘含有少量的羰基和羧基。氧化石墨烯的结构如下 所示：
[0004]
[0005] 与石墨烯相比，氧化石墨烯不仅继承了石墨烯许多优异的特性，如杨氏模量达到 lTPa，拉伸强度为130GPa，比表面积达到2630m2/g。而且由于石墨烯表面含有的官能团具 有亲水性，这使得氧化石墨烯在水中能够良好的分散。
[0006]氧化石墨烯独特的结构使它具备了各种优异的性能，少量的填充就能使聚合物的 性能得到提高。吴锦荣等将经过改性的氧化石墨烯SGO与天然橡胶（NR)通过溶液共混法 制得SG0/NR纳米复合材料，加入0. 3 %的SG0,材料的拉伸强度就可以提高10 %，定伸应力 提高了 66%，气密性能以提高了 48%。蒋静等使用聚苯乙烯黄酸钠（PSS)、溴化十六烷三甲 基铵（CTAB)、十二烷基苯黄酸钠（SDS)对氧化石墨烯改性，并用水合肼还原进一步制备出 石墨烯/羧基丁睛橡胶（XNBR)纳米复合材料。发现加入石墨烯之后，材料的耐热及导热性 能有所增加，而且在改性效果方面PSS>CTAB>SDS>未改性。
【发明内容】
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[0007] 本发明的目的是提供一种力学性能、耐切割性能、耐磨性能等较为优异的工程胎 胎面胶配方，可明显提高大型工程轮胎的耐切割、耐磨性能，延长轮胎的使用寿命。本发明 采用丁苯橡胶、天然橡胶为基体，用改性的氧化石墨烯和炭黑复合填充。在双辊开炼机上 与活化剂、防老剂、软化增塑剂、促进剂和硫磺混炼，再经平板硫化机硫化得到硫化胶。该 配方的硫化胶具备较为优异的力学性能、耐切割及耐磨性能。拉伸强度在16-24.IMPa， 在I. 61km的阿克隆磨耗量在0. 441-0. 096cm3,在动态切割试验机上运行20min切割量在 1. 0165-1. 5155g
[0008] 本发明提供的一种耐切割及耐磨性能优异的工程胎胎面胶料，其特征在于，具体 组成重量份数如下（均以质量份数计）：
[0009] 丁苯橡胶：70-90
[0010] 天然橡胶：1〇_3〇
[0011] 上述丁苯橡胶和天然橡胶的总份数为100 ;
[0012] 填充补强剂中氧化石墨烯与炭黑的总质量：23-63. 2
[0013]活化剂：4-7. 5
[0014]防老剂：3-6
[0015] 软化增塑剂：6_8
[0016]促进剂：2. 2
[0017]硫磺：1.4
[0018] 其中填充补强剂是由改性氧化石墨烯与炭黑的混合物组成，其中改性氧化石墨烯 为：将氧化石墨分散于去离子水中，进行超声分散得到氧化石墨水溶胶，然后加入界面剂 继续超声分散，获得稳定的氧化石墨烯/界面剂复合乳液，然后将氧化石墨烯/界面剂复 合乳液采用离子絮凝工艺或喷雾干燥工艺得到界面改性的氧化石墨烯，其界面剂为固含 量为的羧基丁苯胶乳、丁吡胶乳、羧基丁苯吡胶乳、环氧天然胶乳、羧基氯丁胶 乳、羧基丁腈胶乳、羧基聚丁二烯等，或者是氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂KH550、Y-(甲基 丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷偶联剂KH570等硅烷偶联剂以及季铵盐，氧化石墨烯与界面 剂的质量比（0.1-20) :(0.01-100)。上述所述填充补强剂中氧化石墨烯与炭黑的总质量： 23-63. 2;优选氧化石墨烯0. 7份-4. 0份，炭黑20-60,但两者之和为23-63. 2。
[0019] 炭黑牌号为N220,粒径在29nm左右。
[0020] 活化剂为氧化锌与硬脂酸的混合物；优选：氧化锌的质量份数为4,硬脂酸的质量 份数1。
[0021] 防老剂为防老剂4020与防老剂RD的混合物；优选质量比为1: 1。
[0022] 软化增塑剂为芳烃油与石蜡的混合物；优选：芳烃油的质量份数为5,石蜡的质量 份数为2。
[0023] 促进剂为促进剂CZ。
[0024] 制备方法：将上述配合剂在双辊开炼机上混合均匀，混炼时间30min，经盘式硫化 仪在150°C测出混炼胶硫化时间T9。，再经平板硫化机模压硫化成型得到硫化胶。在拉力机 上按照GB/T528-1998测试硫化胶的力学性能，在动态切割试验机上测试硫化胶的耐切割 性能（试样为圆柱形，直径约50mm，厚度约12mm)测试条件为切刀冲击频率2Hz、试样转速 720r/min;在阿克隆磨耗机上按照GB1689-1989测试硫化胶的耐磨性能。
【具体实施方式】：
[0025] 下面结合实施例对本发明做进一步描述，但本发明并不限于以下实施例。
[0026] 实施例1 :
[0027] 组成重量份数为：
[0029] 上述配合体系在双辊开炼机上混炼30min至混炼均匀，在150°C按照硫化时间T90 硫化成型。
[0030] 实施例2 :
[0031] 组成重量份数为：
【主权项】
1. 一种耐切割及耐磨性能优异的工程胎胎面胶料，其特征在于，具体组成重量份数如 下 丁苯橡胶：70-90 天然橡胶：10-30 上述丁苯橡胶和天然橡胶的总份数为100 ; 填充补强剂中氧化石墨烯与炭黑的总质量：23-63. 2 活化剂：4-7. 5 防老剂：3-6 软化增塑剂：6-8 促进剂：2. 2 硫磺：1. 4 ; 其中填充补强剂是由改性氧化石墨烯与炭黑的混合物组成，其中改性氧化石墨烯为： 将氧化石墨分散于去离子水中，进行超声分散得到氧化石墨水溶胶，然后加入界面剂继续 超声分散，获得稳定的氧化石墨烯/界面剂复合乳液，然后将氧化石墨烯/界面剂复合乳 液采用离子絮凝工艺或喷雾干燥工艺得到界面改性的氧化石墨烯，其界面剂为固含量为 10-啲羧基丁苯胶乳、丁批胶乳、羧基丁苯批胶乳、环氧天然胶乳、羧基氯丁胶乳、羧 基丁腈胶乳、羧基聚丁二烯等，或者是氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂KH550、Y-(甲基丙烯酰 氧）丙基三甲氧基硅烷偶联剂KH570等硅烷偶联剂以及季铵盐，氧化石墨烯与界面剂的质 量比（0? 1 - 20) : (0? 01 - 100)。2. 按照权利要求1的工程胎胎面胶料，其特征在于，所述填充补强剂中氧化石墨烯0. 7 份-4. 0份，炭黑20 - 60,但两者之和为23 - 63. 2。3. 按照权利要求1的工程胎胎面胶料，其特征在于，活化剂为氧化锌与硬脂酸的混合 物。4. 按照权利要求3的工程胎胎面胶料，其特征在于，活化剂中氧化锌的质量份数为4， 硬脂酸的质量份数1。5. 按照权利要求1的工程胎胎面胶料，其特征在于，防老剂为防老剂4020与防老剂RD 的混合物。6. 按照权利要求5的工程胎胎面胶料，其特征在于，防老剂4020与防老剂RD质量比为 1:1。7. 按照权利要求1的工程胎胎面胶料，其特征在于，软化增塑剂为芳烃油与石蜡的混 合物。8. 按照权利要求7的工程胎胎面胶料，其特征在于，软化增塑剂中芳烃油的质量份数 为5,石蜡的质量份数为2。9. 按照权利要求1的工程胎胎面胶料，其特征在于，促进剂为促进剂CZ。10. 制备权利要求1的工程胎胎面胶料的方法，其特征在于，将配合剂在双辊开炼机上 混合均匀，混炼时间30min，经盘式硫化仪在150°C测出混炼胶硫化时间T9。，再经平板硫化 机模压硫化成型得到硫化胶。
【专利摘要】一种耐切割及耐磨性能优异的工程胎胎面胶料，属于工程胎胎面胶技术领域。具体组成：丁苯橡胶：70-90，天然橡胶：10-30，填充补强剂中氧化石墨烯与炭黑的总质量：23-63.2，活化剂：4-7.5，防老剂：3-6，软化增塑剂：6-8，促进剂：2.2，硫磺：1.4；上述丁苯橡胶和天然橡胶的中份数为100。该配方的硫化胶具备较为优异的力学性能、耐切割及耐磨性能。
【IPC分类】C08K3/04, C08L9/06, C08K9/06, C08K9/04, C08K5/01, C08K3/06, C08K13/06, C08K5/09, C08K3/22, C08L7/00
【公开号】CN105086026
【申请号】CN201410213576
【发明人】刘力, 崔隽雷, 毛迎燕, 温世鹏, 张立群
【申请人】北京化工大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月20日