一种降低丁苯橡胶硫化胶生热的方法及其产品与制备方法
阅读说明：本技术 一种降低丁苯橡胶硫化胶生热的方法及其产品与制备方法 (Method for reducing heat generation of butadiene styrene rubber vulcanized rubber, product and preparation method thereof ) 是由 罗筑 季永春 田瑶珠 于 2020-06-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种降低丁苯橡胶生热的方法及其产品与制备方法。本发明通过对大麻纤维进行天然胶乳包覆,增强了纤维与丁苯橡胶基体间的粘结强度,限制了丁苯橡胶分子链的运动,降低了生热。而且本发明制备方法工艺简单,成本低廉,十分适宜工业化生产。(The invention discloses a method for reducing the heat generation of styrene butadiene rubber, a product and a preparation method thereof. According to the invention, the hemp fiber is coated with the natural latex, so that the bonding strength between the fiber and the styrene butadiene rubber matrix is enhanced, the movement of a styrene butadiene rubber molecular chain is limited, and the heat generation is reduced. The preparation method has simple process and low cost, and is very suitable for industrial production.)
技术领域
本发明涉及高分子材料科学领域，具体地涉及一种降低丁苯橡胶硫化胶生热的方法及其产品与制备方法。
背景技术
随着现代科学技术和交通运输业的不断发展，使得汽车的车速不断加快，轮胎在汽车上的地位和作用逐渐提高，而汽车轮胎的内部温升也随之增大，对于其性能的要求也更加严格。此外，节能环保也是未来汽车产业的主要发展方向之一。
目前轮胎的损坏主要有3种形式：机械损坏、疲劳损坏和热损坏。轮胎滚动时能量的损失中，轿车热损失约占损失总能量的5％，载重汽车热损失约占10％，尤其温升造成的热氧化和抗疲劳性能下降常导致轮胎过早损坏。丁苯橡胶耐磨性好，弹性较好，加工方便，广泛应用于汽车轮胎，但其生热较高。
发明内容
本发明提供一种降低丁苯橡胶硫化胶生热的方法及其产品与制备方法，它所获得的产品生热明显降低。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：降低丁苯橡胶硫化胶生热的方法，将***纤维经清洗烘干后，用碱溶液进行浸泡处理，将碱溶液处理后的***纤维清洗烘干后，用天然胶乳浸润包覆，再进行干燥，获得改性***纤维，将该改性的***纤维与丁苯橡胶进行混炼，以降低丁苯橡胶硫化胶的生热。
所述用碱溶液进行浸泡处理是指，用质量百分比浓度为1％-10％的NaOH溶液浸泡20-60min。
用天然胶乳浸润包覆具体是指，天然胶乳的固含量为20％-60％，每10g***纤维中加入20-200g上述的天然胶乳，即固液比2-20；将***纤维在加入的天然胶乳溶液中充分分散，并使***纤维完全浸没在天然胶乳中，再进行干燥，获得改性***纤维。
按质量份数计算，包括100份丁苯橡胶、20-60份炭黑、纤维净含量为1.5-5份改性***纤维为制备材料。
按上述的质量份数取各组分，将丁苯橡胶、炭黑与改性***纤维投入110-150℃的密炼机中混炼5-8分钟，然后在60～80℃的双辊开炼机上混炼，加入硫磺硫化体系及配合剂，薄通3～5次，得到混炼胶；然后将混炼胶按照硫化仪测定的正硫化时间进行硫化，制得改性***纤维增强硫化丁苯橡胶复合材料。
***纤维来源于可再生资源，原料易得，污染小，具有较高模量与强度，质轻价廉等优点，十分适合应用于轮胎产业，作为补强材料可替代部分炭黑，降低生热。在***纤维中，半纤维素是***纤维中非纤维素聚糖的总称，分子中往往带有数量不等的链或支链的复合聚糖，易于吸水。木质素是具有三维空间网状结构的芳香族高聚物，其性能不稳定，遇酸、碱、温度、光照等作用容易发生缩合。使得***纤维有较好的亲水性和极性，而这会导致***纤维与聚合物基体之间的相容性差，因此本发明通过对其进行碱处理后，可将半纤维素、木质素、果胶、表面蜡质等杂质除去。
天然胶乳是天然橡胶粒子分布在水介质中的一种稳定的胶体分散体系，主要成分是橡胶烃，绝大多数是顺式-1,4-聚异戊二烯，具有较大的伸长率，较小的蠕变，自身生热低等优异的性能。经过发明人研究发现，经与改性后的***纤维包覆，形成柔性界面层，不仅通过共同硫化提高纤维与基体橡胶的相容性，提高纤维的增强效果，更为重要的是交变应变下由于纤维与橡胶模量的较大差异产生应力集中，导致天然橡胶柔性界面层分担的变形量高于基体橡胶，而天然橡胶的生热远小于丁苯橡胶，因此降低了该丁苯橡胶复合材料的生热。
本发明通过对***纤维进行天然胶乳包覆，增强了纤维与丁苯橡胶基体间的粘结强度，限制了丁苯橡胶分子链的运动，降低了生热。而且本发明制备方法工艺简单，成本低廉，十分适宜工业化生产。
具体实施方式
下面通过实施例来详述本发明,但本发明的保护范围并不局限于这些实施例。
本发明的实施例1：将***纤维清洗烘干后，用质量百分比浓度为5％的NaOH溶液对4g***纤维浸泡30min，清洗后烘箱烘干，用该改性***纤维、丁苯橡胶和炭黑与配合剂制备硫化丁苯橡胶材料，将该改性***纤维与丁苯橡胶(兰州石化，1500)和炭黑混合，其中，丁苯橡胶为200g、炭黑为100g，改性***纤维的纤维净含量为4g；将物料投入130℃的密炼机中混炼7分钟，然后在60℃的双辊开炼机上混炼，加入氧化锌10g、硬脂酸8g、促进剂D1g、促进剂M 4.42g、促进剂DM 3.92g、促进剂TMTD 0.64g、防老剂SPC 3g、硫磺3.42g。薄通4-6次，得到混炼胶；将混炼胶按照无转子硫化仪测定的正硫化时间tc90进行硫化，制备***纤维增强硫化丁苯橡胶复合材料。
本发明的实施例2：将***纤维清洗烘干后，用5％的NaOH溶液对4g***纤维浸泡30min，清洗后烘箱烘干，得到碱处理***纤维。用固含量60％的天然胶乳液浸润，且***纤维与天然胶乳的固液比为1：5，再使用烘箱烘干，获得改性***纤维。将改性***纤维、丁苯橡胶和炭黑与配合剂制备硫化丁苯橡胶材料，将改性***纤维与丁苯橡胶(兰州石化，1500)和炭黑混合，其中，丁苯橡胶为200g、炭黑为100g，改性***纤维的纤维净含量为4g；将物料投入130℃的密炼机中混炼7分钟，然后在60℃的双辊开炼机上混炼，加入氧化锌10g、硬脂酸8g、促进剂D1g、促进剂M 4.42g、促进剂DM 3.92g、促进剂TMTD 0.64g、防老剂SPC 3g、硫磺3.42g。薄通4-6次，得到混炼胶；将混炼胶按照无转子硫化仪测定的正硫化时间tc90进行硫化，制备***纤维增强硫化天然橡胶复合材料。
本发明的实施例3：***纤维的改性方法，将***纤维清洗烘干后，用8％的NaOH溶液对8g***纤维浸泡15min，清洗后烘箱烘干；用固含量20％的天然胶乳溶液浸润，且***纤维与天然胶乳的固液比为1：10，再使用烘箱烘干，获得改性***纤维。将上述改性***纤维与丁苯橡胶(兰州石化，1500)和炭黑混合，其中，丁苯橡胶为200g、炭黑为100g，改性***纤维的纤维净含量为8g；将物料投入130℃的密炼机中混炼7分钟，然后在60℃的双辊开炼机上混炼，加入氧化锌10g、硬脂酸8g、促进剂D1g、促进剂M 4.42g、促进剂DM 3.92g、促进剂TMTD 0.64g、防老剂SPC 3g、硫磺3.42g。薄通4-6次，得到混炼胶；将混炼胶按照无转子硫化仪测定的正硫化时间tc90进行硫化，制备改性***纤维增强硫化天然橡胶复合材料。
空白对照的制备：丁苯橡胶(兰州石化，1500)为200g、炭黑为100g；将混合物料投入130℃的密炼机中混炼7分钟，然后在60℃的双辊开炼机上混炼，加入氧化锌10g、硬脂酸8g、促进剂D1g、促进剂M 4.42g、促进剂DM 3.92g、促进剂TMTD 0.64g、防老剂SPC 3g、硫磺3.42g。薄通4-6次，得到混炼胶；将混炼胶按照无转子硫化仪测定的正硫化时间tc90进行硫化，制备丁苯橡胶复合材料。
不同实验方案的硫化天然橡胶复合材料生热性能检测结果见表1(GB1687-93)。
表1硫化后的复合材料的生热性能结果
由试验结果，未进行天然胶乳包覆的***纤维无降低生热作用，天然胶乳包覆的***纤维有明显的降低生热作用。表明本专利工艺方法制备的改性***纤维并应用于丁苯橡胶/炭黑，可明显降低生热，体现了本专利方法的有效性。