本發(fā)明涉及橡膠輪胎制造，具體為一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前輪胎行業(yè)在大力開發(fā)生物基、可持續(xù)材料，尋求可以替代輪胎中傳統(tǒng)的石油化工材料。目前為止，輪胎制造過程中最常用的橡膠主要是天然橡膠、丁苯橡膠和順丁橡膠；常用的補(bǔ)強(qiáng)材料主要有炭黑、白炭黑和碳酸鈣等；常用的操作油主要是芳烴油等；常用的防老劑則主要為rd與6ppd。因此目前輪胎行業(yè)所用的原材料除了天然橡膠以外，基本都來源于石油化工產(chǎn)品，開發(fā)一款生物基可持續(xù)的輪胎膠料是必不可少的。

2、木質(zhì)素是植物界中儲(chǔ)量?jī)H次于纖維素的第二大生物質(zhì)資源，是一種典型的天然有機(jī)高分子化合物，木質(zhì)素是由聚合的芳香醇構(gòu)成的一類物質(zhì)，存在于木質(zhì)組織中，主要作用是通過形成交織網(wǎng)來硬化細(xì)胞壁，主要位于纖維素纖維之間，起到抗壓作用。而且木質(zhì)素分子中含有共軛雙鍵、芳香基、酚羥基、純羥基、羰基和羧基等不同的活性官能團(tuán)，同時(shí)還具有可再生、可降解、無毒、儲(chǔ)量大等優(yōu)點(diǎn)，因此得以在橡膠行業(yè)應(yīng)用。

3、現(xiàn)有技術(shù)中所制備的可持續(xù)輪胎，大多應(yīng)用少量的木質(zhì)素作為填充材料，或者大量的應(yīng)用天然橡膠以提高輪胎胎面膠料中生物基材料的占比，此方法制備的生物基輪胎，其配方具有局限性，輪胎的耐磨性能和疲勞性能不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法，用以解決上述提出的目前方法制備的生物基輪胎，其配方具有局限性，輪胎的耐磨性能和疲勞性能不佳的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法，按重量份數(shù)計(jì)，包含以下原材料制備而成：天然橡膠10-50phr，溶聚丁苯橡膠30-90phr，杜仲橡膠0-15phr，炭黑30-60phr，木質(zhì)素補(bǔ)強(qiáng)填料5-20phr，木質(zhì)素基防老劑0-3phr，常規(guī)防老劑1-6phr，氧化鋅3-7phr，硬脂酸0.2-2phr，促進(jìn)劑1-3phr，硫化劑1-4phr。

3、優(yōu)選的，在上述一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法中，所述的溶聚丁苯橡膠為雙末端改性溶聚丁苯橡膠，溶聚丁苯橡膠中苯乙烯含量低于6%，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于-45℃。

4、優(yōu)選的，在上述一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法中，所述杜仲橡膠為反式-聚1,4-異戊二烯，杜仲橡膠由杜仲籽殼經(jīng)水洗、粉碎、溶劑溶解、靜置等步驟提取制備得到。

5、優(yōu)選的，在上述一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法中，所述木質(zhì)素基防老劑為木質(zhì)素負(fù)載于丁苯橡膠中，制備的母膠粒產(chǎn)品，木質(zhì)素防老劑有效含量為75%。

6、優(yōu)選的，在上述一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法中，所述木質(zhì)素防老劑中的木質(zhì)素來源于桉樹樹木，包含以下基團(tuán)：

7、

8、所述基團(tuán)中基團(tuán)s的含量大于等于40%。

9、優(yōu)選的，在上述一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法中，所述炭黑為中超耐磨炭黑，粒徑在20-25nm。

10、優(yōu)選的，在上述一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法中，所述木質(zhì)素補(bǔ)強(qiáng)填料為木質(zhì)素磺酸鹽，其粒徑在10μm以內(nèi)。

11、優(yōu)選的，在上述一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法中，所述常規(guī)防老劑為防老劑rd和6ppd兩種混合。

12、優(yōu)選的，在上述一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法中，所述的生物質(zhì)填料補(bǔ)強(qiáng)的環(huán)保橡膠組合物的制備方法包含以下步驟：

13、步驟一：將杜仲橡膠置于60-90℃的烘箱中加熱，使生膠軟化，以便于在下一步的混煉中應(yīng)用；

14、步驟二：在密煉機(jī)中加入天然橡膠和步驟一所述杜仲橡膠塑煉60-100s，加入溶聚丁苯橡膠塑煉30s，再加入木質(zhì)素補(bǔ)強(qiáng)填料進(jìn)行初步混煉，得到木質(zhì)素增強(qiáng)填料母膠；

15、步驟三：在密煉機(jī)中加入步驟二制備得到的混煉膠、2/3炭黑、混煉1min后，升上頂栓加入剩余1/3炭黑，加入氧化鋅、硬脂酸、木質(zhì)素基防老劑和常規(guī)防老劑，混煉升溫至150-160℃排膠，得到二段混煉膠；混煉過程中，所述密煉機(jī)轉(zhuǎn)速為40-80轉(zhuǎn)/分鐘，壓力15-18mp；

16、步驟四：在密煉機(jī)中加入二段混煉膠，加入促進(jìn)劑、硫化劑，轉(zhuǎn)速30-50轉(zhuǎn)/分鐘，密煉機(jī)壓力14-17mpa，30-60s升上頂栓，排膠，得到終煉膠。

17、優(yōu)選的，在上述一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法中，步驟二中所述密煉機(jī)轉(zhuǎn)速為50-90轉(zhuǎn)/分鐘，所述密煉機(jī)壓力為15-19mp，所述密煉機(jī)的混煉時(shí)間為2-3.5min，所述密煉機(jī)的排膠溫度為120-145℃。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所制備的膠料，運(yùn)用了木質(zhì)素補(bǔ)強(qiáng)填料和木質(zhì)素基防老劑替代傳統(tǒng)的炭黑填料和石油基防老劑產(chǎn)品，減少了配方體系中的石油基化學(xué)品的用量，有利于減少環(huán)境污染，減少碳排放，而且所采用的制備工藝能夠有效促進(jìn)木質(zhì)素填料的分散；本發(fā)明所制備的橡膠組合物中，應(yīng)用了杜仲橡膠，可以有效改善硫化膠的力學(xué)性能和疲勞性能。在本發(fā)明中木質(zhì)素不僅用于充當(dāng)填料，且應(yīng)用具備更好分散性能的木質(zhì)素母膠粒制品作為防老劑，同時(shí)為了改善膠料的耐磨性能引入杜仲橡膠替代部分溶聚丁苯橡膠，結(jié)果表明本發(fā)明所提供的生物基可持續(xù)輪胎胎面膠料具有低生熱、耐磨性好，且具備與傳統(tǒng)輪胎相一致的耐老化性能。

技術(shù)特征：

1.一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)，包含以下原材料制備而成：天然橡膠10-50phr，溶聚丁苯橡膠30-90phr，杜仲橡膠0-15phr，炭黑30-60phr，木質(zhì)素補(bǔ)強(qiáng)填料5-20phr，木質(zhì)素基防老劑0-3phr，常規(guī)防老劑1-6phr，氧化鋅3-7phr，硬脂酸0.2-2phr，促進(jìn)劑1-3phr，硫化劑1-4phr。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法，其特征在于，所述的溶聚丁苯橡膠為雙末端改性溶聚丁苯橡膠，溶聚丁苯橡膠中苯乙烯含量低于6%，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于-45℃。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法，其特征在于，所述杜仲橡膠為反式-聚1,4-異戊二烯，杜仲橡膠由杜仲籽殼經(jīng)水洗、粉碎、溶劑溶解、靜置等步驟提取制備得到。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法，其特征在于，所述木質(zhì)素基防老劑為木質(zhì)素負(fù)載于丁苯橡膠中，制備的母膠粒產(chǎn)品，木質(zhì)素防老劑有效含量為75%。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法，其特征在于，所述木質(zhì)素防老劑中的木質(zhì)素來源于桉樹樹木，包含以下基團(tuán)：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法，其特征在于，所述炭黑為中超耐磨炭黑，粒徑在20-25nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法，其特征在于，所述木質(zhì)素補(bǔ)強(qiáng)填料為木質(zhì)素磺酸鹽，其粒徑在10μm以內(nèi)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法，其特征在于，所述常規(guī)防老劑為防老劑rd和6ppd兩種混合。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法，其特征在于，所述的生物質(zhì)填料補(bǔ)強(qiáng)的環(huán)保橡膠組合物的制備方法包含以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法，其特征在于，步驟二中所述密煉機(jī)轉(zhuǎn)速為50-90轉(zhuǎn)/分鐘，所述密煉機(jī)壓力為15-19mp，所述密煉機(jī)的混煉時(shí)間為2-3.5min，所述密煉機(jī)的排膠溫度為120-145℃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種生物基可持續(xù)輪胎胎面橡膠組合物及其制備方法，涉及橡膠輪胎制造領(lǐng)域，按重量份數(shù)計(jì)，包含以下原材料制備而成：天然橡膠10?50phr，溶聚丁苯橡膠30?90phr，杜仲橡膠0?15phr，炭黑30?60phr，木質(zhì)素補(bǔ)強(qiáng)填料5?20phr，木質(zhì)素基防老劑0?3phr，常規(guī)防老劑1?6phr，氧化鋅3?7phr，硬脂酸0.2?2phr，促進(jìn)劑1?3phr，硫化劑1?4phr。本發(fā)明所制備的膠料，運(yùn)用了木質(zhì)素補(bǔ)強(qiáng)填料和木質(zhì)素基防老劑替代傳統(tǒng)的炭黑填料和石油基防老劑產(chǎn)品，減少了配方體系中的石油基化學(xué)品的用量，有利于減少環(huán)境污染，減少碳排放，而且所采用的制備工藝能夠有效促進(jìn)木質(zhì)素填料的分散；本發(fā)明所制備的橡膠組合物中，應(yīng)用了杜仲橡膠，可以有效改善硫化膠的力學(xué)性能和疲勞性能。

技術(shù)研發(fā)人員：王鋒,李宇石,吳晨靜,張靜,韓海光,王輝,劉璐,馬勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東玲瓏輪胎股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6