一種汽車用高性能橡膠材料及其製備方法
2023-04-28 13:01:46
一種汽車用高性能橡膠材料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種汽車用高性能橡膠材料及其製備方法，其原料按重量份數包括：40-55份的天然膠、30-45份的順丁膠、15-25份的丁苯膠、1-2份的硫磺、0.8-1.2份的促進劑NS、0.5-1.2份的促進劑NOBS、0.5-1.5份的促進劑萊茵克ZBOP/S、0.1-0.5份的苯甲酸、30-45份的高耐磨炭黑、10-20份的改性白炭黑、10-15份的改性葉蠟石、5-10份的表面改性四針狀氧化鋅晶須、3-4.5份的氧化鋅、1-3份的硬脂酸、1-1.5份的橡膠均勻劑、10-18份的芳烴油、2-3.5份的防老劑4020、1-2份的防老劑V-3100、2-4份的防老劑RD、1-2份的防老劑800-A、0.5-1.8份的防老劑HS-911、1-1.5份的防老劑FR、2-3.5份的增粘樹脂E1102、1.5-2.5份的蠟類物。
【專利說明】一種汽車用高性能橡膠材料及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及橡膠【技術領域】，尤其涉及一種汽車用高性能橡膠材料及其製備方法。
【背景技術】
[0002] 輪胎是供給車輛、農業機械、工程機械行駛和飛機起落等用的圓環形彈性製品。它 是車輛、農業機械、工程機械和飛機等的主要配件，能吸收因路面不平產生的震動和外來 衝擊力，使得乘坐舒適。輪胎是橡膠工業中的主要製品，其消耗的橡膠量佔橡膠總用量的 50 % -60 %，是一種不可缺少的戰略物資。輪胎應具有良好的氣密性、耐熱性、彈性、耐老化 性及較小的永久變形的特點，可用天然橡膠製造。但是現有的用天然橡膠製造的輪胎的耐 熱性和耐刺扎性能不佳。
【發明內容】
[0003] 為了解決【背景技術】中存在的技術問題，本發明提出了一種汽車用高性能橡膠材 料，其具有良好的的氣密性、耐熱性和彈性性能，得到了綜合性能好的汽車用高性能橡膠材 料。
[0004] 本發明提出了一種汽車用高性能橡膠材料，其原料按重量份數包括：40-55份 的天然膠、30-45份的順丁膠、15-25份的丁苯膠、1-2份的硫磺、0. 8-1. 2份的促進劑NS、 0. 5-1. 2份的促進劑N0BS、0. 5-1. 5份的促進劑萊茵克ZB0P/S、0. 1-0. 5份的苯甲酸、30-45 份的高耐磨炭黑、10-20份的改性白炭黑、10-15份的改性葉蠟石、5-10份的表面改性四針 狀氧化鋅晶須、3-4. 5份的氧化鋅、1-3份的硬脂酸、1-1. 5份的橡膠均勻劑、10-18份的芳 烴油、2-3. 5份的防老劑4020、1-2份的防老劑V-3100、2-4份的防老劑RD、1-2份的防老 劑800-A、0. 5-1. 8份的防老劑HS-91U1-1. 5份的防老劑FR、2-3. 5份的增粘樹脂E1102、 1. 5-2. 5份的蠟類物；
[0005] 所述改性四針狀氧化鋅晶須採用如下工藝進行改性：將100份的矽烷偶聯劑加入 到200-300ml水-有機溶劑的溶液中，用酸溶液調節pH至酸性，然後將50-65份的T-ZnOw 加入其中，在65-75°C下攪拌20-40min，過濾、乾燥後在120-150°C下活化3-5h，得到所述表 面改性四針狀氧化鋅晶須；
[0006] 所述改性葉蠟石採用如下工藝進行改性：將20份的改性劑加入到裝有50-100ml 有機溶劑的燒瓶中，向燒瓶中加入50-80ml水和有機溶劑的混合溶液後，將燒瓶加熱到 70-85°C，攪拌2-4h後得到改性劑的溶液備用；將100份的葉蠟石分散在400-600ml的水溶 液中後在攪拌狀態下加入得到的改性劑的溶液，加熱到90-1KTC，保溫攪拌2-4h後離心、 乾燥後得到所述改性葉蠟石。
[0007] 優選地，其原料按重量份數包括：45-51份的天然膠、33-42份的順丁膠、17-23 份的丁苯膠、1. 2-1. 7份的硫磺、0. 88-1. 1份的促進劑NS、0. 59-1. 0份的促進劑NOBS、 0. 58-1. 45份的促進劑萊茵克ZB0P/S、0. 17-0. 45份的苯甲酸、37-44份的高耐磨炭黑、 12-18. 7份的改性白炭黑、10. 9-14. 5份的改性葉蠟石、5. 7-8. 9份的表面改性四針狀氧化 鋅晶須、3. 2-4. 1份的氧化鋅、1. 6-2. 3份的硬脂酸、1. 2-1. 45份的橡膠均勻劑、11-17. 8份 的芳烴油、2. 8-3. 3份的防老劑4020、1. 2-1. 82份的防老劑V-3100、2. 5-3. 84份的防老劑 RD、1. 4-1. 8份的防老劑800-A、0. 55-1. 68份的防老劑HS-911U. 1-1. 45份的防老劑FR、 2. 5-3. 45份的增粘樹脂E1102、1. 58-2. 35份的蠟類物；最優選地，其原料按重量份數包括： 50份的天然膠、41份的順丁膠、22. 5份的丁苯膠、1. 5份的硫磺、1. 0份的促進劑NS、0. 9份 的促進劑NOBS、1. 3份的促進劑萊茵克ZB0P/S、0. 3份的苯甲酸、39份的高耐磨炭黑、18份 的改性白炭黑、13份的改性葉蠟石、7份的表面改性四針狀氧化鋅晶須、3. 9份的氧化鋅、 2. 2份的硬脂酸、1. 3份的橡膠均勻劑、15份的芳烴油、3. 13份的防老劑4020、1. 4份的防老 劑V-3100、3. 1份的防老劑RD、1. 7份的防老劑800-Α、1. 5份的防老劑HS-91U1. 2份的防 老劑FR、2. 84份的增粘樹脂E1102、l. 9份的蠟類物。
[0008] 優選地，所述改性白炭黑的改性方法為化學溼法改性，所述化學溼法改性為偶 聯劑表面改性、表面活性劑改性、高分子分散劑改性；所述偶聯劑表面改性的改性劑為 KH-550、KH-560、KH-570、KH-151、KH-171、KH-602、KH-792、Si-42 中的至少一種。
[0009] 優選地，所述蠟類物為石蠟、石油蠟、地蠟、0M-U0M-7中的至少一種。
[0010] 優選地，所述矽烷偶聯劑為 KH-550、KH-560、KH-570、KH-151、KH-171、KH-602、 KH-792、Si-42中的至少一種。
[0011] 優選地，所述改性劑為 NDZ-101、NDZ-201、KH-550、KH-560、KH-570 中的任意一種 與CTAB的組合物。
[0012] 優選地，所述有機溶劑為丙酮、乙醇、甲醇、乙酸乙酯中的一種或多種的組合。
[0013] 優選地，所述酸溶液為鹽酸、磷酸、硝酸中的任意一種的水溶液，且酸的摩爾濃度 為 0·1-0. 5mol/L。
[0014] 優選地，所述的汽車用高性能橡膠材料的製備方法，包括以下步驟：
[0015] S1、開啟雙輥開煉機，設置前輥溫度為30-50°C，後輥溫度為50-55 °C，預熱 20-30min後，同時加入天然膠、順丁膠、丁苯膠後依次加入苯甲酸、高耐磨炭黑、改性白炭 黑、改性葉蠟石、表面改性四針狀氧化鋅晶須、橡膠均勻劑、增粘樹脂E1102、蠟類物、芳烴 油、氧化鋅、硬脂酸、防老劑4020、防老劑V-3100、防老劑RD、防老劑800-A、防老劑HS-911、 防老劑FR，混煉3-5min後，同時加入硫磺、促進劑NS、促進劑NOBS、促進劑萊茵克ZB0P/S， 混煉30-40min後得到混煉膠；
[0016] S2、將S1中所述的混煉膠加入平板硫化機，調節硫化機的溫度為150_165°C，壓力 為12-18MPa，硫化30-50min，得到所述橡膠材料。
[0017] 優選地，所述的汽車用高性能橡膠材料的製備方法，包括以下步驟：
[0018] S1、開啟雙輥開煉機，設置前輥溫度為35-45°C，後輥溫度為52-54.5?，預熱 22-28min後，同時加入天然膠、順丁膠、丁苯膠後依次加入苯甲酸、高耐磨炭黑、改性白炭 黑、改性葉蠟石、表面改性四針狀氧化鋅晶須、橡膠均勻劑、增粘樹脂E1102、蠟類物、芳烴 油、氧化鋅、硬脂酸、防老劑4020、防老劑V-3100、防老劑RD、防老劑800-A、防老劑HS-911、 防老劑FR，混煉3. 5-4. 5min後，同時加入硫磺、促進劑NS、促進劑NOBS、促進劑萊茵克 ZB0P/S，混煉33-38min後得到混煉膠；
[0019] S2、將S1中所述的混煉膠加入平板硫化機，調節硫化機的溫度為153-162?，壓力 為12. 5-17. 8MPa，硫化32-48min，得到所述橡膠材料；
[0020] 最優選地，所述的汽車用高性能橡膠材料的製備方法，包括以下步驟：
[0021] S1、開啟雙輥開煉機，設置前輥溫度為42°C，後輥溫度為53°C，預熱25min後，同時 加入天然膠、順丁膠、丁苯膠後依次加入苯甲酸、高耐磨炭黑、改性白炭黑、改性葉蠟石、表 面改性四針狀氧化鋅晶須、橡膠均勻劑、增粘樹脂E1102、蠟類物、芳烴油、氧化鋅、硬脂酸、 防老劑4020、防老劑V-3100、防老劑RD、防老劑800-A、防老劑HS-911、防老劑FR，混煉4min 後，同時加入硫磺、促進劑NS、促進劑NOBS、促進劑萊茵克ZB0P/S，混煉35min後得到混煉 膠；
[0022] S2、將S1中所述的混煉膠加入平板硫化機，調節硫化機溫度為158°C，壓力為 16MPa，硫化38min，得到所述橡膠材料。
[0023] 本發明中在天然膠和丁苯膠的基礎上增加了順丁膠為生膠，維持天然膠好的綜合 性能和丁苯膠抗刺扎性的基礎上，提高了生膠的耐磨性；在橡膠中加入橡膠均勻劑改善了 因生膠分子量、粘度、溶解度等不同造成的分散困難的問題，增加了生膠的相容性；加入了 促進劑萊茵克ZB0P/S，在硫化時使生膠具有低返原趨勢，得到的硫化膠具有高熱穩定性且 在不同極性橡膠中具有高的溶解度；加入改性白炭黑配合高耐磨炭黑作為補強劑，經改性 的白炭黑改善了其表面的物理化學性質，表面產生了親油性的矽甲基基團，降低了矽羥基 的含量，提高了吸油值，增強了疏水性，作為補強劑改善了顆粒團聚現象，增強了白炭黑與 生膠的相容性，提高了白炭黑在生膠中的分散性，提高了橡膠材料的機械強度及綜合性能； 利用改性的四針狀氧化鋅晶須作為補強劑，增加了其與橡膠的相容性，晶須的包埋效果好， 界面作用強，橡膠材料斷裂、變形時需要消耗更多的能量，提高了橡膠材料機械強度；利用 兩種有機物改性的葉蠟石作為補強劑，葉蠟石經陽離子表面活性劑CTAB的離子交換和矽 烷偶聯劑的化學鍵合作用，在其表面引入大分子疏水長鏈，使其表面性質由極性變為非極 性，對水呈現出強的非浸潤性，在油性體系中既有好的分散性，又可以浮出水面而分散於油 中，加入到橡膠中可以增大橡膠的活化指數，增加包覆程度；採用多種防老劑協同防老，使 用防老劑800-A，提高了防老劑的防護效果，同時防老劑800-A的價格低於防老劑4020,可 降低配方成本；使用防老劑FR能從根本上解決橡膠使用過程中的噴霧問題，在提高橡膠防 護性能的同時不影響半成品部件的粘性，得到綜合性能好的橡膠材料。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合具體實施例對本發明做出詳細說明，應當了解，實施例只用於說明本發 明，而不是用於對本發明進行限定，任何在本發明基礎上所做的修改、等同替換等均在本發 明的保護範圍內。
[0025] 本發明所公開的汽車用高性能橡膠材料，各實施例中組分的重量份數如表1所 /_J、1 〇
[0026] 表1本發明中所述汽車用高性能橡膠材料的組成中各組分的重量份數
[0027]
【權利要求】
1. 一種汽車用高性能橡膠材料，其特徵在於，其原料按重量份數包括：40-55份的天然 膠、30-45份的順丁膠、15-25份的丁苯膠、1-2份的硫磺、0. 8-1. 2份的促進劑NS、0. 5-1. 2 份的促進劑N0BS、0. 5-1. 5份的促進劑萊茵克ZB0P/S、0. 1-0. 5份的苯甲酸、30-45份的高 耐磨炭黑、10-20份的改性白炭黑、10-15份的改性葉蠟石、5-10份的表面改性四針狀氧化 鋅晶須、3-4. 5份的氧化鋅、1-3份的硬脂酸、1-1. 5份的橡膠均勻劑、10-18份的芳烴油、 2-3. 5份的防老劑4020、1-2份的防老劑V-3100、2-4份的防老劑RD、1-2份的防老劑800-A、 0. 5-1. 8份的防老劑HS-91U1-1. 5份的防老劑FR、2-3. 5份的增粘樹脂E1102、l. 5-2. 5份 的蠟類物； 所述改性四針狀氧化鋅晶須採用如下工藝進行改性：將100份的矽烷偶聯劑加入到 200-300ml水-有機溶劑的溶液中，用酸溶液調節pH至酸性，然後將50-65份的T-ZnOw加 入其中，在65-75°C下攪拌20-40min，過濾、乾燥後在120-150°C下活化3-5h，得到所述表面 改性四針狀氧化鋅晶須； 所述改性葉蠟石採用如下工藝進行改性：將20份的改性劑加入到裝有50-100ml 有機溶劑的燒瓶中，向燒瓶中加入50-80ml水和有機溶劑的混合溶液後，將燒瓶加熱到 70-85°C，攪拌2-4h後得到改性劑的溶液備用；將100份的葉蠟石分散在400-600ml的水溶 液中後在攪拌狀態下加入得到的改性劑的溶液，加熱到90-1KTC，保溫攪拌2-4h後離心、 乾燥後得到所述改性葉蠟石。
2. 根據權利要求1所述的汽車用高性能橡膠材料，其特徵在於，其原料按重量份 數包括：45-51份的天然膠、33-42份的順丁膠、17-23份的丁苯膠、1. 2-1. 7份的硫磺、 0. 88-1. 1份的促進劑NS、0. 59-1. 0份的促進劑N0BS、0. 58-1. 45份的促進劑萊茵克ZB0P/ S、0. 17-0. 45份的苯甲酸、37-44份的高耐磨炭黑、12-18. 7份的改性白炭黑、10. 9-14. 5份 的改性葉蠟石、5. 7-8. 9份的表面改性四針狀氧化鋅晶須、3. 2-4. 1份的氧化鋅、1. 6-2. 3 份的硬脂酸、1. 2-1. 45份的橡膠均勻劑、11-17. 8份的芳烴油、2. 8-3. 3份的防老劑4020、 1. 2-1. 82份的防老劑V-3100、2. 5-3. 84份的防老劑RD、1. 4-1. 8份的防老劑800-A、 0. 55-1. 68份的防老劑HS-911U. 1-1. 45份的防老劑FR、2. 5-3. 45份的增粘樹脂E1102、 1. 58-2. 35份的蠟類物；優選地，其原料按重量份數包括：50份的天然膠、41份的順丁膠、 22. 5份的丁苯膠、1. 5份的硫磺、1. 0份的促進劑NS、0. 9份的促進劑NOBS、1. 3份的促進劑 萊茵克ZB0P/S、0. 3份的苯甲酸、39份的高耐磨炭黑、18份的改性白炭黑、13份的改性葉蠟 石、7份的表面改性四針狀氧化鋅晶須、3. 9份的氧化鋅、2. 2份的硬脂酸、1. 3份的橡膠均勻 齊M5份的芳烴油、3. 13份的防老劑4020、1. 4份的防老劑V-3100、3. 1份的防老劑RD、1. 7 份的防老劑800-Α、1. 5份的防老劑HS-911、1. 2份的防老劑FR、2. 84份的增粘樹脂E1102、 1.9份的蠟類物。
3. 根據權利要求1-2中任一項所述的汽車用高性能橡膠材料，其特徵在於，所述改性 白炭黑的改性方法為化學溼法改性，所述化學溼法改性為偶聯劑表面改性、表面活性劑改 性、高分子分散劑改性；所述偶聯劑表面改性的改性劑為KH-550、KH-560、KH-570、KH-151、 KH-171、KH-602、KH-792、Si-42 中的至少一種。
4. 根據權利要求1-3中任一項所述的汽車用高性能橡膠材料，其特徵在於，所述蠟類 物為石蠟、石油蠟、地蠟、0M-U0M-7中的至少一種。
5. 根據權利要求1-4中任一項所述的汽車用高性能橡膠材料，其特徵在於，所述矽烷 偶聯劑為 KH-550、KH-560、KH-570、KH-151、KH-171、KH-602、KH-792、Si-42 中的至少一種。
6. 根據權利要求1-5中任一項所述的汽車用高性能橡膠材料，其特徵在於，所述改性 劑為 NDZ-101、NDZ-201、KH-550、KH-560、KH-570 中的任意一種與 CTAB 的組合物。
7. 根據權利要求1-6中任一項所述的汽車用高性能橡膠材料，其特徵在於，所述有機 溶劑為丙酮、乙醇、甲醇、乙酸乙酯中的一種或多種的組合。
8. 根據權利要求1-7中任一項所述的汽車用高性能橡膠材料，其特徵在於，所述酸溶 液為鹽酸、磷酸、硝酸中的任意一種的水溶液，且酸的摩爾濃度為〇. 1-0. 5mol/L。
9. 一種根據權利要求1-8中任一項所述的汽車用高性能橡膠材料的製備方法，其特徵 在於，包括以下步驟： 51、 開啟雙輥開煉機，設置前輥溫度為30-50°C，後輥溫度為50-55°C，預熱20-30min 後，同時加入天然膠、順丁膠、丁苯膠後依次加入苯甲酸、高耐磨炭黑、改性白炭黑、改性 葉蠟石、表面改性四針狀氧化鋅晶須、橡膠均勻劑、增粘樹脂E1102、蠟類物、芳烴油、氧化 鋅、硬脂酸、防老劑4020、防老劑V-3100、防老劑RD、防老劑800-A、防老劑HS-911、防老 劑FR，混煉3-5min後，同時加入硫磺、促進劑NS、促進劑NOBS、促進劑萊茵克ZBOP/S，混煉 30-40min後得到混煉膠； 52、 將S1中所述的混煉膠加入平板硫化機，調節硫化機的溫度為150-165°C，壓力為 12-18MPa，硫化30-50min，得到所述橡膠材料。
10. 根據權利要求9所述的汽車用高性能橡膠材料的製備方法，其特徵在於，包括以下 步驟： 51、 開啟雙輥開煉機，設置前輥溫度為35-45°C，後輥溫度為52-54. 5°C，預熱22-28min 後，同時加入天然膠、順丁膠、丁苯膠後依次加入苯甲酸、高耐磨炭黑、改性白炭黑、改性葉 蠟石、表面改性四針狀氧化鋅晶須、橡膠均勻劑、增粘樹脂E1102、蠟類物、芳烴油、氧化鋅、 硬脂酸、防老劑4020、防老劑V-3100、防老劑RD、防老劑800-A、防老劑HS-911、防老劑FR， 混煉3. 5-4. 5min後，同時加入硫磺、促進劑NS、促進劑NOBS、促進劑萊茵克ZB0P/S，混煉 33-38min後得到混煉膠； 52、 將S1中所述的混煉膠加入平板硫化機，調節硫化機的溫度為153-162?，壓力為 12. 5-17. 8MPa，硫化32-48min，得到所述橡膠材料。
【文檔編號】C08K3/04GK104086822SQ201410314876
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月2日 優先權日:2014年7月2日
【發明者】楊存俊 申請人:安徽寧國尚鼎橡塑製品有限公司