一種衣康酸酯/異戊二烯共聚物型生物基彈性體胎面膠及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于輪胎技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及基于可再生資源衣康酸及生物質(zhì)醇為主要 原料的生物基工程彈性體輪胎的配方及加工工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 輪胎行業(yè)是依賴于石油化工的高污染高能耗產(chǎn)業(yè)，隨著不可再生資源的大量消耗 的和人們環(huán)保意識的逐漸提高，充分利用生物質(zhì)資源對全球經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展具有重 要意義，開發(fā)生物基產(chǎn)品是其中的重要環(huán)節(jié)。目前國內(nèi)的輪胎胎面膠大多采用天然橡膠，了 苯膠，順了膠，其中天然膠資源少，價格高，而其它合成橡膠主要來自石油基原料，能耗高， 污染嚴重。生物基工程橡膠炬io-based化gineering Elastomer)的概念正是在生物質(zhì)資 源快速發(fā)展的背景下由北京化工大學的張立群課題組提出的。生物基工程橡膠具有W下幾 個特點；所用原料不依賴于石化資源，主要通過可再生的生物資源來制備，單體容易獲得， 價格便宜；通過化學合成或者生物合成的該些彈性體具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性；合成彈性體 與傳統(tǒng)的橡膠加工成型工藝有良好的相容性，可采用傳統(tǒng)的橡膠加工工藝加工成型，例如 混合，模壓和硫化等工藝；合成彈性體應(yīng)該具有與傳統(tǒng)合成橡膠相比擬的物理機械性能，適 合于多方面的應(yīng)用。
[0003] 本申請人在"一種低溫乳液聚合制備衣康酸醋異戊二締共聚物型生物工程橡膠 的方法"（CN 102558578 B)及"一種衣康酸醋/異戊二締共聚物型生物工程橡膠及其制備 方法"（CN 102558437 A)中公布了來源于生物質(zhì)資源的衣康酸與一元醇醋化，再用乳液聚 合得到衣康酸醋/異戊二締共聚物型橡膠，該橡膠不同于聚醋型生物基彈性體，制備過程 溫度低，能耗小，可W采用輪胎膠通用的硫橫硫化體系硫化，可采用現(xiàn)有的橡膠加工設(shè)備加 工，W上工作在生物基工程彈性體的合成上取得了一定突破。作為生物基工程彈性體走向 應(yīng)用還需做大量的工作，例如選擇合適側(cè)基的衣康酸醋與異戊二締共聚得到的橡膠才適用 作胎面膠；衣康酸醋與異戊二締的共聚比對橡膠的玻璃化溫度，交聯(lián)過程，及物理機械性的 影響；衣康酸醋/異戊二締橡膠的增強，如何達到低滾動阻力，耐磨，抗?jié)窕容喬ツz的性 能要求對等。
[0004] 胎面是指輪胎最外層與地面接觸印有花紋的膠，在汽車行駛過程中提供牽引力， 緩沖行駛過程中的沖擊和擺動，防止內(nèi)部簾布層被割破和刺穿，該就需要胎面有高耐磨性、 良好的耐老化性能、耐疲勞性能，較高的拉伸強度和撕裂強度、優(yōu)異的回彈性，行駛過程中 低生熱等性能。隨著輪胎工業(yè)的發(fā)展，在輪胎行駛的各項性能中，人們強烈要求較低的滾動 阻力（節(jié)能），較高的抗?jié)窕阅埽ò踩┖洼^好的耐磨性（耐久）。1992年米其林綠色輪 胎成功問世，該輪胎用白炭黑代替部分炭黑填充到輪胎中，在不降低輪胎的抓地力和耐磨 性的前提下，降低了滾動阻力，從而降低了車輛行駛所需的能耗，有了節(jié)能和降低二氧化碳 排放的雙重優(yōu)點。衣康酸醋異戊二締共聚型橡膠具有大量的醋基團，能增強橡膠基體與白 炭黑的結(jié)合力，成為了降低滾動阻力的優(yōu)良備選橡膠基體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種低滾動阻力且其它性能均衡的衣康酸醋生物基彈性體 "綠色輪胎"胎面膠及制備。
[0006] 為達成上述目的本發(fā)明輪胎胎面用橡膠，其特征在于，包括橡膠基體和配合填充 劑，每100份橡膠基體對應(yīng)配合填充劑60~120份；其中100份橡膠基體可單獨使用衣康 酸醋/異戊二締共聚物橡膠，或100份橡膠基體中包含衣康酸醋/異戊二締共聚橡膠60-95 份、共輛二締橡膠5~40份；配合填充劑60~120份，配合填充劑中二氧化娃50份W上。 上述衣康酸醋/異戊二締共聚物橡膠側(cè)鏈中含有大量的極性醋基團，醋基團與二氧化娃具 有較強的相互作用，利于二氧化娃填料在橡膠基體中的分散，增強橡膠填料間的相互作用。 同時通過加入硅烷偶聯(lián)劑，在加工過程中熱處理。衣康酸醋優(yōu)選在衣康酸醋/異戊二締共 聚物中的含量不低于50重量份％，重均分子量40~150萬。
[0007] 本發(fā)明輪胎胎面用橡膠的特征在于，每100份橡膠基體，可單獨使用衣康酸醋/異 戊二締共聚物橡膠，或100份橡膠基體中包含衣康酸醋/異戊二締共聚橡膠60-95份、共輛 二締橡膠5~40份，所述的60~120份配合填充劑中二氧化娃50份W上、硅烷偶聯(lián)劑1~ 15份、氧化鋒2~6份、硬脂酸1~3份、防老劑1~4份、促進劑1~4份、除二氧化娃W 外的其它填充劑0~30份、硫橫1~3份。
[0008] 上述衣康酸醋/異戊二締共聚物橡膠側(cè)鏈中含有大量的極性醋基團，醋基團與二 氧化娃具有較強的相互作用，利于二氧化娃填料在橡膠基體中的分散，增強橡膠填料間的 相互作用。從而使發(fā)熱性小，大幅降低胎面橡膠的滾動阻力。
[0009] 衣康酸醋包括但不限于；衣康酸二甲醋、衣康酸二己醋、衣康酸二丙醋、衣康酸二 異丙醋、衣康酸二了醋、衣康酸二異了醋、衣康酸二戊醋、衣康酸二異戊醋、衣康酸二己醋、 衣康酸二庚醋、衣康酸二辛醋。共輛二締橡膠選自了二締自聚物、苯己締-了二締共聚物、 天然橡膠、異戊橡膠或上述膠種的幾種共混物。
[0010] 作為一種衣康酸醋/異戊二締共聚物型生物基彈性體胎面膠的其它實施方式，優(yōu) 選配合天然橡膠，進一步降低滾動阻力，可將耐磨性提高到現(xiàn)有水平W上，改善抗?jié)窕浴?在本實施方案中，優(yōu)選衣康酸醋/異戊二締共聚物型橡膠與共輛二締型橡膠并用膠100份 中，其中共輛二締橡膠優(yōu)選為天然膠5~40份。可降低滾動阻力，提高操縱穩(wěn)定性和抗?jié)?滑性，改善胎面耐磨性。
[0011] 作為一種衣康酸醋/異戊二締共聚物型生物基彈性體胎面膠的其它實施方式，共 輛二締橡膠優(yōu)選配合了二締橡膠，可降低滾動阻力，將耐磨性提高到現(xiàn)有水平W上。BR種類 沒有特別的限制，如BR9000, BR1220(瑞翁株式會社生產(chǎn)）等?？紤]到減少環(huán)境負擔，所用 BR理想的是生物質(zhì)衍生化iomass-derived)BR。例如，通過作為原料的了二締獲得此種聚 了二締橡膠，其中了二締可通過催化生物己醇獲得。雖然有生物質(zhì)衍生物合成的了二締橡 膠可作為BR的一部分被混入，但是橡膠組合物種BR特別理想的是包含100重量％的生物 質(zhì)衍生物了二締橡膠。生物質(zhì)衍生物可通過識別C14的含量的方法（ASTM-D6866)來確定。 [001引 BR的順式含量理想的是80% W上，更理想的是90% W上，特別理想是95% W上。 低于80%不能提供足夠的耐磨性、抗撕裂性和滾動阻力。在100份的橡膠組分中，BR的理 想含量是5份W上，更理想的是10份W上，低于5份的含量不能提供足夠的耐磨性、抗撕裂 性和滾動阻力。在100份的橡膠組份中，BR的理想含量是40份w下，超過40份則降低了 衣康酸醋/異戊二締共聚物橡膠的含量，不能充分保證抗?jié)窕阅埽屠匣阅堋?br>[0013] 作為一種衣康酸醋/異戊二締共聚物型生物基彈性體胎面膠的其它實施方式，在 加工過程中加入一定量的硅烷偶聯(lián)劑，對橡膠、白炭黑、硅烷偶聯(lián)劑=者共混物進行熱處 理。改善填料在橡膠中的分散，降低生熱，降低硬度。本實施方案中，優(yōu)選衣康酸醋/異戊 二締共聚物型橡膠與共輛二締型橡膠并用膠100份時，加入硅烷偶聯(lián)劑1~15份。硅烷偶 聯(lián)劑含量低于1份，拉伸強度大幅下降，滾阻上升，硅烷偶聯(lián)劑超過15份，硅烷偶聯(lián)劑會自 身縮合聚合，產(chǎn)生不必要的加工性能下降和成本上升，在加工過程中釋放有害物質(zhì)。硅烷偶 聯(lián)劑為皿550、K冊80、Si69、Si747但不限于W上種類。
[0014] 作為白炭黑，優(yōu)選高分散白炭黑。通過配合高分散白炭黑，可W提高橡膠與白炭黑 的親和性，進一步降低滾動阻力，提高操縱穩(wěn)定性。通過高分散白炭黑填充帶有醋基的橡膠 基體與偶聯(lián)劑熱處理組合，可W實現(xiàn)更牢固的增強形態(tài)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)高強度，高剛性化， 提高操縱穩(wěn)定性，使抗?jié)窕院湍湍バ訵更高水平平衡化，并降低了 6(TC損耗因子，在橡膠 領(lǐng)域，普遍認為60°C損耗因子代表輪胎在滾動阻力，所W降低60°C損耗因子即降低了滾動 阻力。
[0015] 本發(fā)明的輪胎胎面用橡膠還可W配合增塑劑、加工助劑、液體聚合物、熱固性樹 月旨、祗系樹脂等輪胎胎面用橡膠組合