本发明属于橡胶助剂材料领域，具体涉及一种生物基可再生脂肪酸酯作为胎面胶增塑剂的应用。
背景技术：
橡胶增塑剂是橡胶制造业尤其是轮胎生产不可或缺的成分，其应用于轮胎胶料中能够提高胶料的加工性能，并改善物理机械性能和动态力学性能。欧盟2010年发布的reach法规使得多环芳烃(pah)含量高的传统芳烃油在轮胎配方中的使用受到限制，因此寻找一种可代替石油系芳烃油应用于轮胎胶料的增塑剂显得尤为重要。在提倡节约型能源环保型社会的大环境下，环保型的生物基可再生增塑剂是适应未来技术发展趋势、经济需求和未来市场发展的必要选择。
技术实现要素：
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种生物基可再生脂肪酸酯作为胎面胶增塑剂的应用。本发明的生物基可再生脂肪酸酯不仅具有无毒无害、成本低廉的优点，并且应用于橡胶尤其是胎面胶中能够提供较好的增塑效果，赋予橡胶胶料优异的加工性能和低温性能，同时保持良好的物理机械性能。突破了传统增塑剂使用上存在的缺陷，具有很强的实用价值。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种生物基可再生脂肪酸酯作为胎面胶增塑剂的应用，所述生物基可再生脂肪酸酯是指由脂肪酸与脂肪醇或芳香醇酯化得到的脂肪酸酯。
优选地，所述脂肪酸是指碳原子数为12～24的饱和脂肪酸或者不饱和脂肪酸。
优选地，所述脂肪醇是指碳原子数为1～8的一元醇或多元醇。
优选地，所述芳香醇是指苯甲醇、苯乙醇或二苯甲醇。
优选地，所述胎面胶的原料质量份组成如下：
优选地，所述橡胶为天然橡胶、丁苯橡胶和顺丁橡胶中的一种或两种以上的混合。更优选为75wt.％溶聚丁苯橡胶(ssbr)和25wt.％顺丁橡胶(br)的混合。
优选地，所述硅烷偶联剂为si-69(双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物)。
优选地，所述防老剂为防老剂rd和防老剂4020中的一种。
优选地，所述促进剂为促进剂cz和促进剂d中的至少一种。
优选地，所述胎面胶通过如下方法制备得到：
(1)一段混炼：室温条件下，将橡胶在开炼机上薄通2～8次，直至混炼均匀；
(2)二段混炼：110～130℃下，将一段混炼胶在密炼机中混炼20～70s，然后加入白炭黑、硅烷偶联剂和生物基可再生脂肪酸酯增塑剂密炼60～120s，再加入防老剂、氧化锌、硬脂酸混炼至温度达到140～170℃，排胶后放置12～48h；
(3)三段混炼：室温条件下，将二段混炼胶在开炼机上薄通3～6次，加入硫磺和促进剂，搓卷、打包3～7次，薄通后出片，得到所述胎面胶。
进一步地，步骤(1)中所述在开炼机上薄通的前后辊速比调节为1:(1.2～1.5)；步骤(2)中密炼机的转子转速调节为30～70r/min；步骤(3)中所述在开炼机上薄通的前后辊速比调节为1:(1.2～1.5)。
本发明的生物基可再生脂肪酸酯作为胎面胶增塑剂的应用具有如下优点及
有益效果：
本发明的生物基可再生脂肪酸酯作为胎面胶增塑剂的应用，在提供胶料良好的增塑效果的同时符合环保标准和可持续发展；使用该环保型生物基可再生橡胶增塑剂的胎面胶，胶料混合过程的能耗低、塑性好，在确保加工性能的前提下改善胎面胶低温性能，并保持良好的物理机械性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
对比例1
本对比例的一种通用轮胎胎面胶材料，其原料组分如表1所示。
表1
胶料混炼采用三段混炼工艺，具体包括如下步骤：
(1)一段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将橡胶在开炼机上薄通5次；
(2)二段混炼：调节密炼机转子转速为60r/min，混炼温度为130℃，将橡胶投入密炼室，混炼60秒；再将白炭黑、硅烷偶联剂投入密炼室，过程中加入增塑剂tdae，密炼90秒；最后将防老剂、氧化锌、硬脂酸等小料加入密炼室，混炼至温度达到160℃，排胶后放置24小时；
(3)三段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将二段混炼胶在开炼机上薄通5次，加入硫磺和促进剂，搓卷、打包3次，薄通后出片。
实施例1
本实施例的一种含生物基可再生脂肪酸酯增塑剂的轮胎胎面胶材料，其原料组分如表2所示。
表2
胶料混炼采用三段混炼工艺，具体包括如下步骤：
(1)一段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将橡胶在开炼机上薄通5次；
(2)二段混炼：调节密炼机转子转速为60r/min，混炼温度为130℃，将橡胶投入密炼室，混炼60秒；再将白炭黑、硅烷偶联剂投入密炼室，过程中加入增塑剂月桂酸苄基酯，密炼90秒；最后将防老剂、氧化锌、硬脂酸等小料加入密炼室，混炼至温度达到160℃，排胶后放置24小时；
(3)三段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将二段混炼胶在开炼机上薄通5次，加入硫磺和促进剂，搓卷、打包3次，薄通后出片。
实施例2
本实施例的一种含生物基可再生脂肪酸酯增塑剂的轮胎胎面胶材料，其原料组分如表3所示。
表3
胶料混炼采用三段混炼工艺，具体包括如下步骤：
(1)一段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将橡胶在开炼机上薄通5次；
(2)二段混炼：调节密炼机转子转速为60r/min，混炼温度为130℃，将橡胶投入密炼室，混炼60秒；再将白炭黑、硅烷偶联剂投入密炼室，过程中加入增塑剂十四酸苄基酯，密炼90秒；最后将防老剂、氧化锌、硬脂酸等小料加入密炼室，混炼至温度达到160℃，排胶后放置24小时；
(3)三段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将二段混炼胶在开炼机上薄通5次，加入硫磺和促进剂，搓卷、打包3次，薄通后出片。
实施例3
本实施例的一种含生物基可再生脂肪酸酯增塑剂的轮胎胎面胶材料，其原料组分如表4所示。
表4
胶料混炼采用三段混炼工艺，具体包括如下步骤：
(1)一段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将橡胶在开炼机上薄通5次；
(2)二段混炼：调节密炼机转子转速为60r/min，混炼温度为130℃，将橡胶投入密炼室，混炼60秒；再将白炭黑、硅烷偶联剂投入密炼室，过程中加入增塑剂油酸苄基酯，密炼90秒；最后将防老剂、氧化锌、硬脂酸等小料加入密炼室，混炼至温度达到160℃，排胶后放置24小时；
(3)三段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将二段混炼胶在开炼机上薄通5次，加入硫磺和促进剂，搓卷、打包3次，薄通后出片。
将以上实施例1～3以及对比例1制备的轮胎胎面胶材料进行门尼粘度测试，测试条件为大转子，100℃预热1分钟，加热4分钟。再于160℃下进行模压硫化制备硫化胶后，进行耐磨性测试、力学性能和动态力学性能测试。其中，力学性能按照按gb/t528-2009进行测试，动态力学性能测试条件为采用拉伸模式，设置温度范围为-80℃～100℃，温升速率为3℃/min，频率为10hz。测试结果如表5所示。
表5
从表5结果可以看出，实施例配方与对比例配方相比：混炼能耗降低，门尼粘度降低，硫化胶的玻璃化转变温度向低温移动，这反映出本发明的生物基可再生脂肪酸酯增塑剂具有较好的增塑作用，使用该增塑剂使得胶料的加工性能有所改善。实施例1和实施例2的扯断伸长率、拉伸强度和300％定伸应力与对比例1相当，实施例3表现出比对比例1更高的断裂伸长率和更低300％定伸应力。表明使用本发明的生物基可再生脂肪酸酯增塑剂的胎面胶的加工性能得到了提高，并且保持较好的物理机械性能。
对比例2
本对比例的一种通用轮胎胎面胶材料，其原料组分如表6所示。
表6
胶料混炼采用三段混炼工艺，具体包括如下步骤：
(1)一段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将橡胶在开炼机上薄通5次；
(2)二段混炼：调节密炼机转子转速为60r/min，混炼温度为130℃，将橡胶投入密炼室，混炼60秒；再将白炭黑、硅烷偶联剂投入密炼室，过程中加入增塑剂tdea，密炼90秒；最后将防老剂、氧化锌、硬脂酸等小料加入密炼室，混炼至温度达到160℃，排胶后放置24小时；
(3)三段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将二段混炼胶在开炼机上薄通5次，加入硫磺和促进剂，搓卷、打包3次，薄通后出片。
实施例4
本实施例的一种含生物基可再生脂肪酸酯增塑剂的轮胎胎面胶材料，其原料组分如表7所示。
表7
胶料混炼采用三段混炼工艺，具体包括如下步骤：
(1)一段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将橡胶在开炼机上薄通5次；
(2)二段混炼：调节密炼机转子转速为60r/min，混炼温度为130℃，将橡胶投入密炼室，混炼60秒；再将白炭黑、硅烷偶联剂投入密炼室，过程中加入增塑剂月桂酸苄基酯，密炼90秒；最后将防老剂、氧化锌、硬脂酸等小料加入密炼室，混炼至温度达到160℃，排胶后放置24小时；
(3)三段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将二段混炼胶在开炼机上薄通5次，加入硫磺和促进剂，搓卷、打包3次，薄通后出片。
实施例5
本实施例的一种含生物基可再生脂肪酸酯增塑剂的轮胎胎面胶材料，其原料组分如表8所示。
表8
胶料混炼采用三段混炼工艺，具体包括如下步骤：
(1)一段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将橡胶在开炼机上薄通5次；
(2)二段混炼：调节密炼机转子转速为60r/min，混炼温度为130℃，将橡胶投入密炼室，混炼60秒；再将白炭黑、硅烷偶联剂投入密炼室，过程中加入增塑剂十四酸苄基酯，密炼90秒；最后将防老剂、氧化锌、硬脂酸等小料加入密炼室，混炼至温度达到160℃，排胶后放置24小时；
(3)三段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将二段混炼胶在开炼机上薄通5次，加入硫磺和促进剂，搓卷、打包3次，薄通后出片。
实施例6
本实施例的一种含生物基可再生脂肪酸酯增塑剂的轮胎胎面胶材料，其原料组分如表9所示。
表9
胶料混炼采用三段混炼工艺，具体包括如下步骤：
(1)一段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将橡胶在开炼机上薄通5次；
(2)二段混炼：调节密炼机转子转速为60r/min，混炼温度为130℃，将橡胶投入密炼室，混炼60秒；再将白炭黑、硅烷偶联剂投入密炼室，过程中加入增塑剂油酸苄基酯，密炼90秒；最后将防老剂、氧化锌、硬脂酸等小料加入密炼室，混炼至温度达到160℃，排胶后放置24小时；
(3)三段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将二段混炼胶在开炼机上薄通5次，加入硫磺和促进剂，搓卷、打包3次，薄通后出片。
将以上实施例4～6以及对比例2制备的轮胎胎面胶材料进行门尼粘度测试，测试条件为大转子，100℃预热1分钟，加热4分钟。再于160℃下进行模压硫化制备硫化胶后，进行耐磨性测试、力学性能和动态力学性能测试。其中，力学性能按照按gb/t528-2009进行测试，动态力学性能测试条件为采用拉伸模式，设置温度范围为-80℃～100℃，温升速率为3℃/min，频率为10hz。测试结果如表10所示。
表10
从表10结果可以看出，实施例配方与对比例配方相比：混炼能耗降低，门尼粘度降低，硫化胶的玻璃化转变温度相近，这反映出本发明的生物基可再生脂肪酸酯增塑剂具有与tdae相似或更优的增塑作用，使用该增塑剂使得胶料的加工性能有所改善，并且能保持良好的物理机械性能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。