一種用于輪胎的含硒橡膠材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于橡膠材料領(lǐng)域，具體涉及一種用于輪胎的含硒橡膠材料及其制備方法。所述制備方法包括以下步驟：按照配比稱(chēng)取原材料，將稱(chēng)取的材料按順序加入密煉機(jī)混煉，加料順序?yàn)椋夯w橡膠、硫化活性劑、硫化促進(jìn)劑、防老劑、填充補(bǔ)強(qiáng)劑、軟化增塑劑、配合劑、交聯(lián)劑，薄通出片，打三角包，下片，得到含硒橡膠材料；所述交聯(lián)劑為硒粉，或是硫磺粉和硒粉的混合物。本發(fā)明用硫的同族物硒部分或全部取代硫單質(zhì)，制成一種新型橡膠材料，應(yīng)用于輪胎中，這種橡膠不僅熱穩(wěn)定性良好、不會(huì)出現(xiàn)熱老化，產(chǎn)生的交聯(lián)鍵恰好彌補(bǔ)還原造成的交聯(lián)鍵損失，是一種優(yōu)良的新型輪胎用橡膠材料。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種用于輪胎的含砸橡膠材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于橡膠材料領(lǐng)域，具體涉及一種用于輪胎的含硒橡膠材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 生膠是橡膠制品制造的主體材料，橡膠制品應(yīng)用廣泛，不同的橡膠制品應(yīng)用場(chǎng)合 不同，所使用的生膠也不同。如，天然橡膠由于綜合物機(jī)性能良好，所以往往應(yīng)用于汽車(chē)輪 胎等對(duì)物理機(jī)械性能要求高的地方。但由于天然橡膠中的雙鍵較多（即不飽和度高）易于與 空氣中的氧等作用（即老化）引起性能劣化，影響使用壽命，往往多與丁苯、順丁膠并用，改 善性能，降低成本;橡膠制品若需要在耐油的環(huán)境下工作，天然橡膠在油中能產(chǎn)生溶脹而受 到損壞，只能改用丁晴橡膠等耐油性能好的橡膠;若在人體中應(yīng)用，作用與心臟瓣膜，心室 導(dǎo)管，或整容用材料，只能使用硅橡膠，硅橡膠在人體中相容性最好，不易產(chǎn)生生物排異作 用;如制造橡膠水壩，則多用耐天候老化好的氯丁、丁基或三元乙丙橡膠。
[0003] 熱老化是指在過(guò)硫化和使用過(guò)程中的高溫影響下所發(fā)生的所有負(fù)面效應(yīng)。在氧氣 的作用下，橡膠被氧化。這種氧化主要發(fā)生在二烯類(lèi)橡膠的雙鍵上并將導(dǎo)致主鏈斷裂，同時(shí) 它也會(huì)發(fā)生在交聯(lián)鍵上，改變交聯(lián)鍵并最終導(dǎo)致交聯(lián)鍵斷裂。這兩種侵襲作用都將降低橡 膠網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度。
[0004]而過(guò)硫化期間即使有氧氣存在，量也極少，此時(shí)橡膠將發(fā)生硫化返原。硫化返原現(xiàn) 象涉及在缺氧狀態(tài)下發(fā)生的多種熱效應(yīng)。這些效應(yīng)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，包括交聯(lián)鍵斷 裂、重排、環(huán)化、短化和異構(gòu)化(形成共輒雙鍵）。雖也有一些新交聯(lián)鍵形成，但無(wú)法彌補(bǔ)上述 變化所造成的損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種用于輪胎的 含硒橡膠材料。該材料具有熱穩(wěn)定性良好、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述含硒橡膠材料的制備方法。
[0007] 本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] -種用于輪胎的含硒橡膠材料，按質(zhì)量份計(jì)，包括:基體橡膠(生膠）100份，交聯(lián)劑 1~50份，硫化促進(jìn)劑1~3份，硫化活性劑1~10份，防老劑1~3份，填充補(bǔ)強(qiáng)劑1~40份，軟 化增塑劑1~20份與其他配合劑0~5份;所述交聯(lián)劑為硒粉，或是硫磺粉和硒粉的混合物。
[0009] 優(yōu)選的，按質(zhì)量份計(jì)，所述用于輪胎的含硒橡膠材料包括:基體橡膠(生膠）100份， 交聯(lián)劑1~10份，硫化促進(jìn)劑1~3份，硫化活性劑1~5份，防老劑1~3份，填充補(bǔ)強(qiáng)劑20~40 份，軟化增塑劑5~10份與其他配合劑0~5份；
[0010] 更優(yōu)選的，按質(zhì)量份計(jì)，所述用于輪胎的含硒橡膠材料包括:基體橡膠(生膠）100 份，交聯(lián)劑1~5份，硫化促進(jìn)劑1~3份，硫化活性劑1~5份，防老劑1~2份，填充補(bǔ)強(qiáng)劑30~ 40份，軟化增塑劑8~10份與其他配合劑0~2份。
[0011] 所述交聯(lián)劑優(yōu)選為硫磺粉和硒粉的混合物。
[0012] 所述交聯(lián)劑優(yōu)選為硫磺粉和硒粉按質(zhì)量比1:0.25~1的混合物。
[0013] 所述交聯(lián)劑所用硫磺粉采用的是質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于95%，粒徑不小于200目的硫磺 粉末。
[0014] 所述交聯(lián)劑所用的硒粉是質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于95%，粒徑大于100目的硒粉末。
[0015] 所述基體橡膠優(yōu)選為天然橡膠NR、丁苯膠SBR、丁基橡膠IIR、順丁膠BR中的一種或 多種。
[0016] 所述硫化促進(jìn)劑優(yōu)選為促進(jìn)劑M(2-硫醇基苯并噻唑）、促進(jìn)劑DM(二硫化二苯并噻 唑）、促進(jìn)劑D(二苯胍）、促進(jìn)劑CZ(N-環(huán)己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺）、促進(jìn)劑NS(N-叔丁 基-2-苯并噻唑基次磺酰胺）中的一種或多種。
[0017] 所述硫化活性劑優(yōu)選為硬脂酸、活性氧化鋅中的一種或混合物。
[0018] 所述防老劑優(yōu)選為防老劑4010NA(N-異丙基-Ν'-苯基對(duì)苯二胺）、防老劑4010(N-環(huán)己基-Ν'-苯基對(duì)苯二胺）中的一種。
[0019] 所述填充補(bǔ)強(qiáng)劑優(yōu)選為白炭黑。
[0020] 所述軟化增塑劑優(yōu)選為液體古馬隆、石蠟、凡士林中的一種或幾種。
[0021 ]所述其他配合劑有包括偶聯(lián)劑、增粘劑等中的至少一種。
[0022] -種用于輪胎的含硒橡膠材料的制備方法，包括以下步驟：
[0023] (1)按質(zhì)量份計(jì)，稱(chēng)取原材料:基體橡膠(生膠）100份，交聯(lián)劑1~50份，硫化促進(jìn)劑 1~3份，硫化活性劑1~10份，防老劑1~3份，填充補(bǔ)強(qiáng)劑1~40份，軟化增塑劑1~20份與其 他配合劑〇~5份;所述交聯(lián)劑為硒粉，或是硫磺粉和硒粉的混合物；
[0024] (2)混煉:將步驟（1)稱(chēng)取的材料按順序加入密煉機(jī)混煉，加料順序?yàn)?基體橡膠、 硫化活性劑、硫化促進(jìn)劑、防老劑、填充補(bǔ)強(qiáng)劑、軟化增塑劑、配合劑、交聯(lián)劑，薄通出片，打 三角包，下片，得到含硒橡膠材料。
[0025] 步驟(2)中的混煉加料原則是:量少的先加，量大的后加;難分散的先加，易分散的 后加;最后加硫橫。
[0026]步驟(2)中的混煉工藝：混煉初期用較大的輥距，盡快把配合劑混入膠中，當(dāng)全部 配合劑混入膠料后，采用最小輥距，促進(jìn)配合劑分散(輥距大，容納膠量多，但剪切效果差； 輥距小，則剪切效果好，對(duì)促進(jìn)配合劑分散有利）；輥溫為50°C。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0028] 本發(fā)明用硫的同族物硒部分或全部取代硫單質(zhì)，制成一種新型橡膠材料，應(yīng)用于 輪胎中，這種橡膠不僅熱穩(wěn)定性良好、不會(huì)出現(xiàn)熱老化，產(chǎn)生的交聯(lián)鍵恰好彌補(bǔ)還原造成的 交聯(lián)鍵損失，是一種優(yōu)良的新型輪胎用橡膠材料。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1為本發(fā)明制備方法的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。
[0031] 實(shí)施例和對(duì)比例中橡膠材料熱老化性能測(cè)試:采用GB/T 3512-2001測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 測(cè)試，使用熱空氣加速老化條件為100°c X72h。
[0032] 實(shí)施例1
[0033] (1)按質(zhì)量份計(jì)，稱(chēng)取原材料:天然橡膠NR100份，交聯(lián)劑3份，促進(jìn)劑CZ(N-環(huán)己基- 2-苯并噻唑基次磺酰胺）1份，活性氧化鋅5份，防老劑4010(N-環(huán)己基-Ν'-苯基對(duì)苯二胺）1 份，白炭黑30份，液體古馬隆10份，鈦酸酯1份;所述交聯(lián)劑為硫磺粉(硫質(zhì)量含量95%)與硒 粉(硒質(zhì)量含量95%，市場(chǎng)直接購(gòu)買(mǎi)，100目）按質(zhì)量比為1:0.25混合；
[0034] ⑵混煉:將步驟（1)稱(chēng)取的材料按順序加入密煉機(jī)混煉，輯溫為50 °C，加料順序如 圖1所示，具體為:天然橡膠、活性氧化鋅、促進(jìn)劑CZ、防老劑4010、白炭黑、液體古馬隆、鈦酸 酯、硒粉、硫磺粉，薄通出片，打三角包，下片，得到含硒橡膠材料。
[0035] 實(shí)施例2
[0036] (1)按質(zhì)量份計(jì)，稱(chēng)取原材料:天然橡膠NR100份，交聯(lián)劑2份，促進(jìn)劑CZ(N-環(huán)己基- 2-苯并噻唑基次磺酰胺）1份，活性氧化鋅5份，防老劑4010(N-環(huán)己基-Ν'-苯基對(duì)苯二胺） 1.5份，白炭黑35份，液體古馬隆8份;所述交聯(lián)劑為硫磺粉(硫質(zhì)量含量95%)與硒粉(硒質(zhì) 量含量95 %，市場(chǎng)直接購(gòu)買(mǎi)，100目）按質(zhì)量比為1:1混合；
[0037] (2)混煉：將步驟（1)稱(chēng)取的材料按順序加入密煉機(jī)混煉，輥溫為50 °C，加料順序 為:天然橡膠、活性氧化鋅、促進(jìn)劑CZ、防老劑4010、白炭黑、液體古馬隆、硒粉、硫磺粉，薄通 出片，打三角包，下片，得到含硒橡膠材料。
[0038] 實(shí)施例3
[0039] 本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于交聯(lián)劑中不含硫磺粉，全部為硒粉，制得的含硒橡 膠材料記為S e (硒粉），熱老化性能測(cè)試如表1所示。
[0040] 對(duì)比例
[0041] 本對(duì)比例與實(shí)施例1的區(qū)別在于交聯(lián)劑中不含硒粉，全部為硫磺粉，制得的橡膠材 料記為S (硫磺），熱老化性能測(cè)試如表1所示。
[0042 ]表1普通橡膠用硫磺硫化和用硒硫化的性能對(duì)比
[0043]
[0044] 對(duì)比表1中橡膠老化前后的數(shù)據(jù)可以看出，硒取代硫磺硫化后的橡膠材料老化后 拉伸強(qiáng)度降低了 20.0%，撕裂強(qiáng)度降低了 13.3%;而純硫磺硫化的橡膠材料老化后拉伸強(qiáng) 度降低32.2%，撕裂強(qiáng)度降低15.9%。因此硒取代硫磺硫化后的橡膠材料對(duì)老化性能有較 好的改善。
[0045] 考慮到硒粉昂貴，加上分散效果不理想且?guī)в幸欢ǖ沫h(huán)境污染，因此在實(shí)施例中 取代硫磺時(shí)采取的是少量取代。
[0046]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于輪胎的含硒橡膠材料，其特征在于，按質(zhì)量份計(jì)，所述用于輪胎的含硒橡膠 材料包括:基體橡膠100份，交聯(lián)劑1~50份，硫化促進(jìn)劑1~3份，硫化活性劑1~10份，防老 劑1~3份，填充補(bǔ)強(qiáng)劑1~40份，軟化增塑劑1~20份與其他配合劑0~5份;所述交聯(lián)劑為硒 粉，或是硫磺粉和硒粉的混合物。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于輪胎的含硒橡膠材料，其特征在于，所述交聯(lián)劑為硫 磺粉和硒粉的混合物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于輪胎的含硒橡膠材料，其特征在于，所述交聯(lián)劑為硫 磺粉和硒粉按質(zhì)量比1:0.25~1的混合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于輪胎的含硒橡膠材料，其特征在于，所述硫磺粉的質(zhì) 量含量不低于95%，粒徑不小于200目； 所述硒粉的質(zhì)量含量不低于95%，粒徑大于100目。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于輪胎的含硒橡膠材料，其特征在于，所述基體橡膠為 天然橡膠、丁苯膠、丁基橡膠和順丁膠中的至少一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于輪胎的含硒橡膠材料，其特征在于，所述硫化促進(jìn)劑 為促進(jìn)劑NS、促進(jìn)劑M、促進(jìn)劑DM、促進(jìn)劑D和促進(jìn)劑CZ中的至少一種。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于輪胎的含硒橡膠材料，其特征在于，所述硫化活性劑 為硬脂酸和活性氧化鋅中的至少一種。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于輪胎的含硒橡膠材料，其特征在于，所述防老劑為防 老劑4010NA和防老劑4010中的一種； 所述填充補(bǔ)強(qiáng)劑為白炭黑； 所述軟化增塑劑為液體古馬隆、石蠟和凡士林中的至少一種； 所述其他配合劑包括偶聯(lián)劑和增粘劑中的至少一種。9. 權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的用于輪胎的含硒橡膠材料的制備方法，其特征在于，包 括以下步驟： (1) 按質(zhì)量份計(jì)，稱(chēng)取原材料:基體橡膠100份，交聯(lián)劑1~50份，硫化促進(jìn)劑1~3份，硫 化活性劑1~10份，防老劑1~3份，填充補(bǔ)強(qiáng)劑1~40份，軟化增塑劑1~20份與其他配合劑0 ~5份;所述交聯(lián)劑為硒粉，或是硫磺粉和硒粉的混合物； (2) 混煉:將步驟（1)稱(chēng)取的材料按順序加入密煉機(jī)混煉，加料順序?yàn)?基體橡膠、硫化 活性劑、硫化促進(jìn)劑、防老劑、填充補(bǔ)強(qiáng)劑、軟化增塑劑、配合劑、交聯(lián)劑，薄通出片，打三角 包，下片，得到含硒橡膠材料。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于輪胎的含硒橡膠材料的制備方法，其特征在于，所述混 煉工藝中輥溫為50°C。
【文檔編號(hào)】C08K3/02GK106084326SQ201610524399
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月4日
【發(fā)明人】朱立新, 石川, 郭寶春
【申請(qǐng)人】華南協(xié)同創(chuàng)新研究院