本發(fā)明專利技術(shù)提供一種橡膠組合物及由其制備的富勒烯改性輪胎胎面。所述橡膠組合物包括橡膠、二氧化硅、炭黑以及富勒烯或富勒烯衍生物，其中基于橡膠組合物的總重量，二氧化硅的含量為10~60重量%，炭黑的含量小于30重量%，以及富勒烯或富勒烯衍生物的含量為0.1~30重量%。由本發(fā)明專利技術(shù)的橡膠組合物制備的輪胎胎面同時具有優(yōu)良的力學(xué)和電學(xué)性能。與沒有經(jīng)富勒烯或富勒烯衍生物改性的輪胎胎面相比，由根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)的富勒烯或富勒烯衍生物改性的橡膠組合物制備的輪胎胎面的抗拉強度提高了20%以上，甚至提高最高至67.2%，且其體積電阻率保持為103Ω·cm以下。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及改性的橡膠
，更具體地，涉及一種富勒烯或富勒烯衍生物改性的橡膠組合物以及由其制備的具有優(yōu)良的機械性能和電學(xué)性能的輪胎胎面。
技術(shù)介紹
汽車輪胎通常要求滾動阻力小，燃油經(jīng)濟性好，發(fā)熱少，而且自身還應(yīng)該具有較高的耐熱性。為了提高輪胎的這些性質(zhì)，需要調(diào)整構(gòu)成輪胎胎面的橡膠組合物的組成成分及其含量。例如，本
常見通過減少炭黑的量或使用較高比表面積的炭黑，同時提高二氧化硅的含量，可降低輪胎構(gòu)件的物理回彈性質(zhì)。且炭黑表面有一層鱗片，橡膠吸附在鱗片上，輪胎滾動時，它們之間就會產(chǎn)生滑移，增加摩擦阻力。然而，橡膠輪胎構(gòu)件的炭黑含量顯著降低，無論是通過簡單減少炭黑或用二氧化硅增強代替部分的炭黑，均引起相應(yīng)輪胎構(gòu) 件增加電阻或體積電阻率，這可能顯著增加輪胎胎圈區(qū)域和胎面運行表面之間靜電通過的電阻。此外，目前有研究人員通過使用碳納米管來部分替代碳黑，可起到降低電導(dǎo)率的作用。但是，由于碳納米管的長徑比較大，混入橡膠組合物中的碳納米管極易產(chǎn)生團聚，特別是當碳納米管的含量較大時，對力學(xué)性能和導(dǎo)電率等性能的改進作用將不會有進一步提聞。因此，目前需要一種具有降低的炭黑含量，以使輪胎的滾動阻力小、燃油經(jīng)濟性好、發(fā)熱少；而且具有足夠低的體積電阻率的橡膠組合物，由此制備出具有優(yōu)良力學(xué)和電學(xué)性能的輪胎胎面以及包含該輪胎胎面的輪胎。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的專利技術(shù)人驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過在輪胎橡膠中添加富勒烯C6tl或富勒烯衍生物，例如，懸掛有C6tl的聚苯乙烯或聚苯胺可以實現(xiàn)上述技術(shù)目的。根據(jù)本專利技術(shù)的一種實施方式，本專利技術(shù)提供一種橡膠組合物，其包括橡膠、二氧化硅、炭黑以及富勒烯或富勒烯衍生物，其中，基于橡膠組合物的總重量，二氧化硅的含量為1(Γ60重量％，炭黑的量小于30重量％，以及富勒烯或富勒烯衍生物的含量為O.廣30重量％。根據(jù)本專利技術(shù)的另一個實施方式，本專利技術(shù)提供一種輪胎胎面，其是由根據(jù)本專利技術(shù)的橡膠組合物制成的。根據(jù)本專利技術(shù)的再一個實施方式，本專利技術(shù)提供一種汽車輪胎，其包括根據(jù)本專利技術(shù)的輪胎胎面。根據(jù)本專利技術(shù)的再一個實施方式，本專利技術(shù)提供制備汽車輪胎的方法，包括混合包括橡膠、二氧化硅、炭黑以及富勒烯或富勒烯衍生物的原料以制備根據(jù)本專利技術(shù)的橡膠組合物；由所述橡膠組合物形成輪胎胎面；以及將所述輪胎胎面包含于輪胎中，其中，所述輪胎胎面的體積電阻率通過國標GB2439測試為小于1Χ103Ω · cm ;抗拉強度按照國標GB/T2611-2007測試為22MPa以上。與未經(jīng)富勒烯或富勒烯衍生物改性的輪胎胎面相比，根據(jù)本專利技術(shù)的橡膠組合物所制成的輪胎胎面具有更為優(yōu)異的機械性能和電學(xué)性能，特別是在抗拉強度和體積電阻率方面。例如，與未經(jīng)富勒烯或富勒烯衍生物改性的輪胎胎面相比，本專利技術(shù)所制備的輪胎胎面的抗拉強度提高了 20%以上，達到22MPa以上。根據(jù)GB2439標準測定的體積電阻率明顯保持在103Ω · cm以下。因此，由根據(jù)本專利技術(shù)的橡膠組合物可以制備出機械性能和電學(xué)性能，特別是抗拉強度和體積電阻率都較為優(yōu)異的輪胎胎面。附圖說明圖I是富勒烯以及富勒烯衍生物的結(jié)構(gòu)圖，其中(a)富勒烯；(b)懸掛有C6tl的聚苯乙烯；以及(C)懸掛有C6tl的聚苯胺； 圖2是富勒烯C6tl增強的橡膠長鏈的狀態(tài)圖，其中(a)是在無受力時的狀態(tài)圖；(b)是在受力時的狀態(tài)圖；圖3是懸掛有C6tl的聚苯乙烯、懸掛有C6tl的聚苯胺增強的橡膠長鏈的示意圖，其中(a)是在無受力時的狀態(tài)圖；(b)是在受力時的狀態(tài)圖。其中，圖2-3中的符號1表示橡膠長鏈；2表示富勒烯C60 ；3表示富勒烯衍生物。具體實施例方式根據(jù)本專利技術(shù)的一個實施方式，本專利技術(shù)提供一種橡膠組合物，其中，該橡膠組合物包括橡膠、二氧化硅、炭黑以及富勒烯或富勒烯衍生物，并且基于橡膠組合物的總重量，二氧化硅的含量為10飛0重量％，炭黑的量小于30重量％，以及富勒烯或富勒烯衍生物的含量為O.f 30重量％。根據(jù)本專利技術(shù)的橡膠組合物可以制備出機械性能和電學(xué)性能，特別是抗拉強度和體積電阻率都較為優(yōu)異的輪胎胎面或汽車輪胎。富勒烯是60個碳原子以C-C鍵相連，由12個五元環(huán)和20個六元環(huán)組成的32面體空心籠狀結(jié)構(gòu)的分子，具體如圖I (a)所示。富勒烯的形狀獨特，為球形且表面光滑，與橡膠之間化學(xué)結(jié)合，具有滋潤性。在包含富勒烯的輪胎滾動時，能夠?qū)⒛Σ磷枇抵磷畹汀８焕障┚哂歇毺氐碾妼W(xué)、高抗壓能力、高的顯微硬度以及良好的熱穩(wěn)定性等。美國Sun等人(SunY-P, Liu B, Mo ton K, Chem. Commun. , 1996 年,2699)對 C60 共價鍵合成聚合物進行了研究，成功地得到了可溶性懸掛有C6tl的聚苯乙烯衍生物，如圖I (b)所示。此外，他們還合成了懸掛有C6tl的聚苯胺,如圖I (C)所示(參見SunY-P, Liu B, Mo ton K. Chem.Commun.，1996，2699)。本專利技術(shù)的專利技術(shù)人驚奇地發(fā)現(xiàn)在制備輪胎的橡膠組合物中添加上述的富勒烯或者富勒烯的衍生物，例如，富勒烯分子懸掛聚苯乙烯分子或者懸掛有C6tl的聚苯胺分子，來部分替代炭黑，可以改進所制備輪胎的橡膠材料的力學(xué)和電學(xué)性能。不局限于理論上的約束，本專利技術(shù)人認為本專利技術(shù)是通過以下機制來改進橡膠組合物的機械和電學(xué)性能在無受力狀態(tài)時，富勒烯在橡膠長鏈中的狀態(tài)如圖2 (a)所示，長的橡膠長鏈中分布著球狀的富勒烯分子。在受力情況下，橡膠長鏈被拉長，富勒烯受縱向壓力和橫向的拉力，發(fā)生一定的變形，并產(chǎn)生反向的彈力，如圖2 (b)所示。經(jīng)富勒烯改性的輪胎胎面的抗拉強度提高超過20%，體積電阻率顯著降低，小于IO3 Ω · cm。進一步地，在無受力狀態(tài)時，懸掛有聚苯乙烯分子或聚苯胺分子的富勒烯在橡膠長鏈中的狀態(tài)如圖3 (a)所示，長的橡膠長鏈中分布著球狀的富勒烯分子。在受力情況下，橡膠長鏈被拉長，富勒烯同其懸掛的聚合物分子一起受縱向壓力和橫向的拉力，發(fā)生變形，富勒烯產(chǎn)生反向的彈力，如圖3 (b)所示。在富勒烯上懸掛聚合物分子，再與橡膠長鏈混合，有利于富勒烯和橡膠之間均勻分散，避免或減少富勒烯分子的團聚，并增強復(fù)合物和富勒烯之間的結(jié)合力。經(jīng)富勒烯衍生物改性的輪胎胎面的抗拉強度提高了 60%以上，體積電阻率顯著降低，小于約8X IO2 Ω .cm。根據(jù)本專利技術(shù)的另一種實施方式，提供一種橡膠組合物，其包括橡膠、二氧化硅、炭黑以及富勒烯或富勒烯衍生物，其中，基于橡膠組合物的總重量，二氧化硅的含量為1(Γ60重量％，炭黑的量小于30重量％，以及富勒烯或富勒烯衍生物的含量為O. f 30重量％。進一步優(yōu)選地,該橡膠組合物中配合有3重量％以下的氧化鋅、2重量％以下的加工油、I重量％以下的促進劑等配合劑。 根據(jù)本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方式，提供一種橡膠組合物，其包括橡膠、二氧化硅、炭黑以及富勒烯或富勒烯衍生物，其中，基于橡膠組合物的總重量，二氧化硅的含量為10飛0重量％，炭黑的量小于30重量％，以及富勒烯或富勒烯衍生物的含量為O. Γ30重量％。進一步優(yōu)選地，二氧化硅的含量為15 25重量％，例如，二氧化硅的含量為16重量％、18重量％、20重量％、21重量％、23重量％、或24重量％。甚至進一步優(yōu)選炭黑的量小于20重量％，甚至優(yōu)選小于15重量％,例如，小于12重量％或者小于8重量％。進一本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種橡膠組合物，其包括橡膠、二氧化硅、炭黑以及富勒烯或富勒烯衍生物，其中，基于橡膠組合物的總重量，二氧化硅的含量為10~60重量%，炭黑的量小于30重量%，以及富勒烯或富勒烯衍生物的含量為0.1~30重量%。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王鳳英，吳利軍，
申請(專利權(quán))人：北京汽車股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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