【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及橡膠復(fù)合材料，具體來講，涉及一種低滾阻胎面膠組合物及其制備方法和新能源輪胎。
技術(shù)介紹
1、低滾動(dòng)阻力的綠色輪胎主要以橡膠與白炭黑或炭黑的復(fù)合材料為主要原料，并通過硅烷化反應(yīng)來結(jié)合橡膠與填料。硅烷化反應(yīng)技術(shù)雖然增加了聚合物與填料之間的結(jié)合作用，在一定程度上改善了輪胎的滾動(dòng)阻力，但是由于輪胎的聚合物一般為復(fù)合橡膠，不同聚合物之間的界面結(jié)合力弱，從而導(dǎo)致復(fù)合橡膠的界面共交聯(lián)性能不理想，同時(shí)復(fù)合橡膠本身的松弛損耗也沒有改善。采用白炭黑作為填料時(shí)，硅烷化反應(yīng)工藝要求高，加工困難，產(chǎn)品批次均勻性差。采用炭黑作為填料時(shí)，通過改性雖然可以增加其補(bǔ)強(qiáng)作用，但是高補(bǔ)強(qiáng)炭黑粒徑小，在聚合物中分散困難，難以發(fā)揮其全部潛力，而且對炭黑進(jìn)行改性導(dǎo)致工藝復(fù)雜、成本高。
2、因此，尋找一種可有效提高聚合物與填料、聚合物與聚合物之間結(jié)合力，降低輪胎滾動(dòng)阻力和生熱的技術(shù)，對于提高新能源汽車的續(xù)航里程、促進(jìn)新能源汽車的發(fā)展而言，具有至關(guān)重要的影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述問題，提供了一種低滾阻胎面膠組合物及其制備方法和新能源輪胎，該輪胎的胎面膠中含有改性導(dǎo)熱填料和功能性助劑，二者與其他組分相配合，可有效提高聚合物與填料、聚合物與聚合物之間結(jié)合力，降低輪胎滾動(dòng)阻力和生熱，能夠提高新能源汽車的續(xù)航里程。
2、本專利技術(shù)第一方面提供了一種低滾阻胎面膠組合物，按重量份數(shù)計(jì)，所述低滾阻胎面膠組合物包括：
3、天然橡膠60-70份、乙烯基聚丁二烯橡膠50-60份、炭黑40
4、其中，功能性助劑的結(jié)構(gòu)為式ⅰ：
5、
6、其中，r1為芳香基團(tuán)，r2為環(huán)氧基團(tuán)，x和y均為整數(shù)，x選自2-10，y選自2-5。
7、對新能源汽車來講，續(xù)航能力是其最重要的性能指標(biāo)之一，這就要求輪胎具有更低的滾動(dòng)阻力，降低新能源汽車耗能，從而提升續(xù)航里程。本專利技術(shù)提供了一種低滾阻胎面膠組合物，該低滾阻胎面膠組合物以天然橡膠和乙烯基聚丁二烯橡膠為基材，能夠平衡膠料的滾阻性能，因乙烯基聚丁烯橡膠具有不飽和雙鍵，上述基材的分子鏈能夠在混煉中相互交叉、硫化交聯(lián)，可以加強(qiáng)橡膠分子鏈與填料相互作用，降低填料網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度，減少或限制橡膠分子鏈自由末端的運(yùn)動(dòng)，降低滯后損失從而降低滾動(dòng)阻力。
8、在天然橡膠和乙烯基聚丁二烯橡膠的基礎(chǔ)上，胎面膠組合物中還加入了功能性助劑，根據(jù)上述功能性助劑的結(jié)構(gòu)式可知，該功能性助劑中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的環(huán)氧基團(tuán)和氨基，能夠與天然橡膠和乙烯基聚丁二烯橡膠反應(yīng)，形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高功能性助劑的分散性，同時(shí)該功能性助劑中含有的環(huán)氧基團(tuán)能夠賦予輪胎導(dǎo)熱性，還能夠與炭黑和改性導(dǎo)熱填料協(xié)同形成導(dǎo)熱通道，降低膠料-填料及填料-填料間的生熱，提高聚合物與填料、聚合物與聚合物之間結(jié)合力和相容性，降低膠料的生熱，使制得的輪胎滾阻更低。另外，該功能性助劑中含有的苯環(huán)能夠賦予輪胎具有一定的穩(wěn)定性能。
9、可選的，功能性助劑由聚對苯二甲酰對苯二胺或聚間苯二甲酰間苯二胺與鹵代環(huán)氧基單體反應(yīng)制備得到；所述鹵代環(huán)氧基單體中環(huán)氧基團(tuán)為環(huán)氧乙基基團(tuán)。
10、可選的，所述功能性助劑的制備方法包括以下步驟：將聚對苯二甲酰對苯二胺或聚間苯二甲酰間苯二胺與和鹵代環(huán)氧烷單體按摩爾比1:1溶于乙醇溶液中，在50-70℃下反應(yīng)2-5h得到。其中，鹵代環(huán)氧烷單體為氯代環(huán)氧烷。
11、可選的，改性導(dǎo)熱填料和功能性助劑的質(zhì)量比為1：(1-1.5)。雖然改性導(dǎo)熱填料和功能性助劑的添加能夠提高輪胎導(dǎo)熱性，但是若改性導(dǎo)熱填料添加量過多，可能會(huì)降低橡膠分子鏈與填料的相互作用，導(dǎo)致輪胎的滾動(dòng)阻力提高。
12、可選的，改性導(dǎo)熱填料為聚多巴胺/碳納米管/石墨烯復(fù)合材料。
13、可選的，聚多巴胺/碳納米管/石墨烯復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：
14、(1)將多壁碳納米管進(jìn)行羥基化處理，得到羥基化多壁碳納米管；
15、(2)在氧化石墨烯中加入多巴胺，然后加入聚苯乙烯磺酸鈉，在溫度60-70℃反應(yīng)，得到聚多巴胺/石墨烯復(fù)合水溶液；
16、(3)向聚多巴胺/石墨烯復(fù)合水溶液中加入羥基化多壁碳納米管，然后加入聚乙二醇辛基苯基醚，在100-120℃下反應(yīng)，經(jīng)離心、洗滌、干燥，得到聚多巴胺/碳納米管/石墨烯復(fù)合材料；
17、其中，氧化石墨烯、多巴胺、聚苯乙烯磺酸鈉的質(zhì)量比為1:(10-40)：(2-7)；羥基化多壁碳納米管的質(zhì)量為氧化石墨烯質(zhì)量的1-2倍；
18、聚乙二醇辛基苯基醚在聚多巴胺/石墨烯復(fù)合水溶液中的濃度為0.2wt％-0.4wt％。
19、本專利技術(shù)中，采用一種簡單的自組裝方式合成改性導(dǎo)熱填料，將多巴胺和氧化石墨烯進(jìn)行混合反應(yīng)，兩者之間的反應(yīng)導(dǎo)致氧化石墨烯的部分氨基化和多巴胺的低聚合，能夠提高與橡膠的相容性，提高與炭黑的配合與分散效果，提高炭黑和改性導(dǎo)熱填料自身的分散性，從而降低膠料生熱，降低滾阻。此外，添加羥基化多壁碳納米管作為第二碳骨架組分，一方面可以進(jìn)一步提高輪胎的導(dǎo)熱性；另一方面羥基化的多壁碳納米管能夠與部分氨基化的氧化石墨烯表面的官能團(tuán)進(jìn)行化學(xué)作用，起到隔離的作用，減少團(tuán)聚；同時(shí)能夠提高與功能性助劑的相容性，便于其沿功能性助劑的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行均勻分散，與功能性助劑協(xié)同增強(qiáng)輪胎的導(dǎo)熱性和降低輪胎滾阻性能。
20、可選的，羥基化多壁碳納米管的制備方法包括以下步驟：
21、將多壁碳納米管與氫氧化鉀和氫氧化鈉的混合物進(jìn)行反應(yīng)，在180-200℃下反應(yīng)，依次用鹽酸和去離子水進(jìn)行清洗；然后用透析袋透析混合溶液，直到ph值達(dá)到中性，獲得中性透析液，再將所述中性透析液進(jìn)行真空冷凍干燥后得到羥基化多壁碳納米管。
22、可選的，氫氧化鉀與氫氧化納的質(zhì)量比為(3-4)：1，氫氧化鉀和氫氧化鈉為多壁碳納米管羥基化改性提供堿性環(huán)境，能夠提高改性導(dǎo)熱填料與橡膠的相容性，同時(shí)促進(jìn)與氧化石墨烯更好的枝接，形成導(dǎo)熱通路，降低輪胎滾阻。
23、可選的，多壁碳納米管的比表面積為800-900m2/g，管徑分布在300-500nm范圍內(nèi)，長度分布在600-2000nm范圍內(nèi)；
24、和/或氧化石墨烯的粒徑為100-300nm。上述管徑和長度的多壁碳納米管能夠更好的進(jìn)行均勻分散，同時(shí)該長度下多壁碳納米管能夠更好的與橡膠配合，提高相容性，起到增強(qiáng)體作用；與功能性助劑配合，提高導(dǎo)熱性。若是多壁碳納米管的長度過長，雖然利于分散，但在一定程度上會(huì)導(dǎo)致輪胎的穩(wěn)定性能下降。
25、可選的，軟化劑為重質(zhì)環(huán)烷油；
26、和/或活性劑為氧化鋅和硬脂酸；
27、和/或硫化劑為過氧化二苯甲酰、二硫化四甲基秋蘭姆、過氧化鋇、過氧化鎘、過氧化鎂、過氧化鋅、過氧化雙(2,4-二氯基甲酰)、過氧化二叔丁基、1,4-雙叔丁基過氧異丙基苯、過氧本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種低滾阻胎面膠組合物，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)，所述低滾阻胎面膠組合物包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低滾阻胎面膠組合物，其特征在于，功能性助劑由聚對苯二甲酰對苯二胺或聚間苯二甲酰間苯二胺與鹵代環(huán)氧基單體反應(yīng)制備得到；所述鹵代環(huán)氧基單體中環(huán)氧基團(tuán)為環(huán)氧乙基基團(tuán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低滾阻胎面膠組合物，其特征在于，改性導(dǎo)熱填料和功能性助劑的質(zhì)量比為1：(1-1.5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低滾阻胎面膠組合物，其特征在于，改性導(dǎo)熱填料為聚多巴胺/碳納米管/石墨烯復(fù)合材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低滾阻胎面膠組合物，其特征在于，聚多巴胺/碳納米管/石墨烯復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低滾阻胎面膠組合物，其特征在于，羥基化多壁碳納米管的制備方法包括以下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低滾阻胎面膠組合物，其特征在于，多壁碳納米管的比表面積為800-900m2/g，管徑分布在300-500nm范圍內(nèi)，長度分布在600-2000nm范圍內(nèi)；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的
9.一種如權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述低滾阻胎面膠組合物的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
10.一種新能源輪胎，其特征在于，包括胎面、緩沖層、簾布層和胎圈，所述胎面采用如權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)低滾阻胎面膠組合物。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種低滾阻胎面膠組合物，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)，所述低滾阻胎面膠組合物包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低滾阻胎面膠組合物，其特征在于，功能性助劑由聚對苯二甲酰對苯二胺或聚間苯二甲酰間苯二胺與鹵代環(huán)氧基單體反應(yīng)制備得到；所述鹵代環(huán)氧基單體中環(huán)氧基團(tuán)為環(huán)氧乙基基團(tuán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低滾阻胎面膠組合物，其特征在于，改性導(dǎo)熱填料和功能性助劑的質(zhì)量比為1：(1-1.5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低滾阻胎面膠組合物，其特征在于，改性導(dǎo)熱填料為聚多巴胺/碳納米管/石墨烯復(fù)合材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低滾阻胎面膠組合物，其特征在于，聚多巴胺/碳納米管/石墨烯復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張玉亮，趙瑞青，陳建軍，王玲，
申請(專利權(quán))人：山東華盛橡膠有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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