白炭黑補強半鋼輪胎胎面用橡膠組合物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種白炭黑補強半鋼輪胎胎面用橡膠組合物，屬于輪胎和橡膠加工技 術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著輪胎工業(yè)的發(fā)展，在輪胎的各種性能中，人們追求低的滾動阻力（節(jié)約能 源）、高的抗?jié)窕裕ㄐ旭偘踩┖秃玫幕貜椥裕ǔ俗孢m性）。因此，對車用輪胎就提出 了高性能化，即具有安全、節(jié)能、耐用、環(huán)保功能型輪胎的強烈要求。為了尋求開發(fā)能夠滿足 這種性能要求的輪胎用橡膠，國內外做了大量的科研工作，并取得了長足進步，其中高乙烯 基聚丁二烯橡膠（HVPBR)就是其中一例。HVPBR由于分子鏈含有大量乙烯基側基（乙烯基 結構含量> 70% )，主鏈飽和度較高，因此具有優(yōu)異的抗?jié)窕阅芎洼^好的耐老化性、耐磨 性，生熱性也較低。因此，與其它膠種相比，HVPBR可以在具有高的抗?jié)窕缘耐瑫r具有低 的滾動阻力和動態(tài)生熱，是一種新型的高性能輪胎材料。而鑰系催化制備的含支化結構的 結構改性高乙烯基聚丁二烯橡膠在以上性能特點的基礎上，具有好的加工性，是現(xiàn)代綠色 輪胎的優(yōu)異橡膠材料之一。
[0003] 已有研究資料表明，對一輛行駛速度為100km/h的汽車而言，消耗于克服輪胎滾 動阻力（主要是橡膠的滯后損失造成的）所需的燃油要占汽車總油耗的20%左右，其中胎 面膠的滾動阻力又占到了整個輪胎滾動阻力的一半之多。因此，改善胎面膠料性能是制造 高性能輪胎的重要環(huán)節(jié)之一。胎面膠的性能最重要的就是所謂的三大行駛性能，即滾動阻 力（生熱性）、牽引性能（特別是濕路面牽引力或抗?jié)窕阅埽┖湍湍バ阅?。眾所周知，?低膠料的滾動阻力與提高抗?jié)窕阅苁且粚﹄y以雙全的矛盾。但是作為高性能輪胎，不僅 要求輪胎的滾動阻力要低，還要求在干濕路面及冰雪路面上均有良好的抓著力和牽引力， 而且輪胎的磨耗性能、高速行駛性能、轉彎穩(wěn)定性等都不能因此而受到影響，這在以前被認 為是不可能做到的。近年來，國外科學家借助數理統(tǒng)計方法分析輪胎及其膠料的室內外試 驗結果發(fā)現(xiàn)，輪胎各種行駛性能與彈性體材料在不同變形頻率下鏈段的運動性，即不同溫 度下動態(tài)粘彈譜上的損耗角正切tanδ值有關。例如，好的耐磨性要求在低于-60°C以下有 高的tanδ值，高的抗冰雪滑性能要求在-60-0°C間有高的tanδ值，高的抗?jié)窕阅芤?在0-30°C間有高的tanδ值，而低的滾動阻力則要求在30-70°C之間有低的tanδ值，低的 生熱表現(xiàn)在70°C以上有低的tanδ值。由此構成一條高性能輪胎胎面膠使用彈性體的理 想tanδ-Τ曲線，即在低于30°C以下具有高而寬的tanδ值，而30°C以上具有盡可能低的 tanS值。然而，就目前輪胎業(yè)所使用的橡膠材料看，還沒有一種橡膠，包括綜合性能最好 的天然橡膠NR在內，能同時滿足這些要求。目前橡膠輪胎界的通常做法是從以下兩方面著 手：一是從合成的角度，通過分子設計的手段，合成出特殊或集成結構的新型橡膠，如SIBR 集成橡膠，星形SSBR等；另一方面，就是從共混的角度，通過適當選取不同Tg、不同結構與 性能的橡膠共混、共硫化，控制交聯(lián)鍵結構和密度，形成接近理想tanδ-T的疊加譜，制備 出所謂的"集團化橡膠"。就目前而言，后一方面可能更具現(xiàn)實性。
[0004] 高乙烯基聚丁二烯橡膠具有優(yōu)異的低滾動阻力、低生熱、高抗?jié)窕阅艿葍?yōu)點，這 在目前輪胎常用橡膠中是很少見的，進一步將HVPBR與天然橡膠NR、溶聚丁苯SSBR、順丁橡 膠BR以及NR/SSBR/BR共混、共硫化，膠料的滾動阻力和生熱均隨著HVPBR用量增加獲得不 同程度的下降（見中國發(fā)明專利：201110187323. 2)，這對于制造節(jié)能環(huán)保型輪胎（綠色輪 胎），確實是一個很好的信息。因此，HVPBR與BR或SBR并用，甚至代替部分的BR和SBR， 應用于橡膠制品生產中，既可以在保持原有制品基本性能的基礎上，增加其優(yōu)異性能，又可 以降低成本，在橡膠行業(yè)中備受關注。
[0005] 白炭黑是橡膠工業(yè)中僅次于炭黑的補強材料。白炭黑由于其粒子細，比表面積大， 具有較強的吸附性，因而可以增加橡膠制品的強度和抗老化性等性能。在輪胎中加入白炭 黑，并與偶聯(lián)劑Si-69-起使用，可降低膠料的生熱和滯后性，提高抗撕裂性能、黏合性，并 且降低輪胎的滾動阻力，節(jié)約燃料，減少汽車廢氣排放，增加輪胎的翻新次數，是生產綠色 輪胎的理想材料。據國外文獻報道，以白炭黑為補強體系的輪胎大約能減少6%的C02排 放。在國外，白炭黑目前主要用于子午線轎車輪胎胎面，其中用量較多的輪胎其滾動阻力較 低；其次是用于子午線載重輪胎胎面以提高胎面的抗刺扎性和抗崩花性，其用量較少一般 為10~15份。在國內輪胎生產中白炭黑用量還不多，在全鋼絲載重子午線輪胎的胎面膠 中一般配用白炭黑12~15份；在半鋼絲子午線輪胎或輕卡輪胎的胎面膠中，除有的外資輪 胎企業(yè)在生產高、中檔轎車的原配輪胎時使用外，一般不用白炭黑；在部分載重斜交輪胎的 胎面膠中，開始配用5~12份白炭黑。
[0006] 目前國內在輪胎胎面膠中應用白炭黑主要是為了提高胎面的耐切割和刺扎性能， 還沒有把降低滾動阻力放在主導地位。但是隨著汽車產量和保有量的迅速發(fā)展，以及石油 消費量的增加和石油價格的上漲，特別是國內已經開始大力提倡對能源和資源的節(jié)約，對 降低輪胎滾動阻力、降低油耗的需求也將隨之增加。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種白炭黑補強半鋼輪胎胎面用橡膠組合物，該組合物具 有高抗?jié)窕⒌蜕鸁?、低滾動阻力、綜合性能良好的特點。
[0008] 本發(fā)明所述的白炭黑補強半鋼輪胎胎面用橡膠組合物，以質量份數計，包括如下 組分：
[0009] HVPBR:50-60質量份，優(yōu)選55質量份
[0010] NR :40-50質量份，優(yōu)選45質量份
[0011] 白炭黑：50-70質量份，優(yōu)選70質量份
[0012] 加工助劑、填料按常規(guī)胎面膠性能要求配合加入。
[0013] 其中：HVPBR采用鑰系催化劑制備，其乙烯基結構含量> 80%，為無定形彈性體； 門尼黏度ML_1+4為40-80 ;含支化結構，支化因子<0. 95。
[0014] 含有支化結構的高乙烯基聚丁二烯橡膠（HVPBR)，按照中國專利CN102372831B- 種結構改性1，2聚丁二烯橡膠的制備方法所述方法合成。
[0015] 現(xiàn)有技術中，單獨使用白炭黑的輪胎耐磨性和抗靜電性能不好，目前在生產低滾 動阻力的輪胎時多采用炭黑和白炭黑并用的配方，以取得最佳的性能/成本效果。而本發(fā) 明只使用白炭黑，利用白炭黑補強體系具有低滾動阻力、低生熱、高抗撕裂性能、高粘結性 的特點。
[0016] 另外，白炭黑與橡膠材料的共混性差，共混工藝相對復雜，