一种汽车轮胎用橡胶纳米短纤维复合材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101885862A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CNCN101885862101885862A(43)申请公布日2010.11.17(21)申请号201010185665.6B60C1/00(2006.01)(22)申请日2010.05.28(71)申请人北京化工大学地址100029北京市朝阳区北三环东路15号(72)发明人田明殷石张立群邹华伍社毛(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人霍京华(51)Int.Cl.C08L7/00(2006.01)C08L15/00(2006.01)C08L9/06(2006.01)C08L9/00(2006.01)C08K13/06(2006.01)C08K9/06(2006.01)C08K7/10(2006.01)C08K3/04(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图1页(54)发明名称一种汽车轮胎用橡胶纳米短纤维复合材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种汽车轮胎用橡胶纳米短纤维复合材料及其制备方法，通过CO2超临界法对针状硅酸盐进行改性，在与橡胶基体的混合过程中被解离成纳米短纤维，同时添加软质炭黑，制备出的复合材料作为汽车轮胎三角胶，具有高硬度、高模量、低生热的特点，还具有优良的加工性能。CN108562ACN101885862ACCNN110188586201885863A权利要求书1/1页1.一种汽车轮胎用橡胶纳米短纤维复合材料，其组成和质量份数为：二烯系橡胶基体100份，改性针状硅酸盐30～100份，平均粒径为31～200nm的软质炭黑20～60份，石蜡油0～10份，活性剂6～10份，防老剂0.5～4份，硫化促进剂1～4份，硫黄1～6份；其中二烯系橡胶基体为天然橡胶或天然橡胶与环氧天然橡胶、丁苯橡胶或顺丁橡胶中的一种以4∶1～9∶1的质量比组成的混合胶；改性针状硅酸盐采用粒度不低于1000目的天然针状硅酸盐经CO2超临界法改性而得，具体改性方法为：将硅烷偶联剂、三乙醇胺和针状硅酸盐以质量比为3～24∶1～8∶30～100的比例，加入反应釜中，然后加入干冰，搅拌条件下，反应釜密闭加热至温度为40℃～100℃，压力10～14MPa，反应1～2小时，反应结束后，将反应釜减压到常压状态，待冷却，得到改性针状硅酸盐。2.根据权利要求1所述的汽车轮胎用橡胶纳米短纤维复合材料，其特征是：所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、γ-(2、3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。3.根据权利要求1所述的汽车轮胎用橡胶纳米短纤维复合材料，其特征是：软质炭黑选用如下牌号的产品：N539、N550、N660、N642或N770。4.一种权利要求1或2或3所述的汽车轮胎用纳米短纤维橡胶复合材料的制备方法，依次包括下列步骤：首先向密炼机加入橡胶、改性针状硅酸盐，在130～150℃进行混合10～15min，然后加入活性剂、硫化促进剂、防老剂、软质炭黑、石蜡油，最后冷却至40～50℃加入硫黄混合均匀，硫化得到橡胶复合材料。2CCNN110188586201885863A说明书1/7页一种汽车轮胎用橡胶纳米短纤维复合材料及其制备方法技术领域：[0001]本发明涉及一种汽车轮胎用橡胶纳米短纤维复合材料及其制备方法，应用于汽车轮胎的三角胶，可以明显提高三角胶的硬度和模量。背景技术：[0002]当前我国汽车轮胎，特别是轿车轮胎全部为子午线轮胎，在使用过程中所受应力颇为复杂，要求胎圈部位具有极高的强度和耐疲劳性能。三角形状芯胶(简称三角胶)是胎圈部位重要的部件，起着填充、定位、承受应力的作用，其硬度直接影响胎圈部位的刚性。三角胶位于钢丝圈上端，起填充和加强胎圈的作用，不但对改善子午线轮胎侧向刚性分布起重要作用，同时与胎侧区刚柔过渡要均匀和屈挠性好。良好的刚性(高硬度、高模量)是轮胎三角胶的必要性能要求。[0003]为了确保三角胶具有较高模量和硬度，现有技术方法是在橡胶中添加：(1)高用量的硬质炭黑和软质炭黑，(2)酚醛树脂、高苯乙烯树脂、钴盐等增硬剂，(3)短纤维，或(4)高硫黄用量来提高材料的硬度和模量。[0004]高用量使用炭黑仍然是三角胶制备领域的主流方法，然而高用量的炭黑虽然可以有效地提高三角胶的弹性模量，但也会明显提高材料的损耗角正切值，这样在汽车行驶过程中，三角胶容易发热，其热疲劳会严重影响轮胎的耐久性，减少轮胎的使用寿命。另外，炭黑提高橡胶模量的范围有限，单独使用炭黑无法满足轮胎三角胶所需要的高模量性能。又由于石油资源有限以及环境问题，石油的供给量逐年减少，价格逐年提高，那么炭黑等来自石油资源的原材料必将受到严重的限制。[0005]与炭黑补强橡胶模量较低相