本发明涉及轮胎橡胶制造，具体地说，涉及一种降低炭黑使用的气密层橡胶组合物及其制备方法、轮胎。
背景技术：
1、炭黑用于橡胶轮胎补强材料已经有130年历史，2022年世界炭黑产量已经达到1400万吨产量，75%用于轮胎制造，说明炭黑是轮胎生产不可或缺的材料。随着各公司相关白炭黑在胎面中使用的专利发表，近些年白炭黑的使用量也有了快速增长，但是炭黑的使用仍然占据橡胶轮胎补强材料的绝对主力。且其中约80%以上为炉法炭黑生产，即采用油炉法通过消耗原料油和燃料油不完全燃烧产生的。橡胶轮胎的补强填充材料以炉法炭黑为主，这是由于炉法炭黑表面良好亲油性及合适聚结体形态分布与橡胶材料补强性能。
2、1992年米其林在在轮胎胎面胶中使用高份数白炭黑专利发布“绿色轮胎”专利以来，轮胎行业白炭黑使用确实有较大发展，在一定程度上减少了炭黑的使用比例。但白炭黑主要集中使用在高性能轮胎如高抗湿滑hpt轮胎或低滚阻轮胎胎面配方中。而经济型轿车轮胎产品中以长里程、耐冲击以及合适价格占比较高。经济型轮胎要求磨耗里程指数一半utgq 500以上，所以配方采用纯炭黑或一半白炭黑的“半绿”配方比较合适。胎面配方以外部件如胎体胶和基部胶偶有使用白炭黑替代部分炭黑专利：如采用湿法混炼的胎体胶专利cn201410609368.8、全钢基部胶采用白炭黑专利 cn201210281772.8 和cn200810155766.1。气密层有使用硅藻土替代炭黑专利cn201310268279.7等。可以看到在胎体胶使用白炭黑采用特殊混炼方法，基部胶使用白炭黑主要集中在全钢胎，硅藻土在内衬层中使用略微成熟。统计意义上看，目前经济型半钢子午线轮胎配方炭黑使用比例占轮胎橡胶配方27%质量比例。
3、从环保二氧化碳排放角度，已知油炉法燃烧这一过程大约每吨炭黑需要排放二氧化碳1.8吨，而从原油生产到炭黑包装全过程生产1吨炭黑要排放二氧化碳达4.5吨之多，所以炭黑属于高二氧化碳排放产品。故减少炉法炭黑使用对减少二氧化碳排放具有重要意义，所以经济型轿车的生产有必要较大幅度降低炭黑使用从而较大幅度降低二氧化碳排放。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术的不足，提供一种降低炭黑使用的气密层橡胶组合物及其制备方法、轮胎。本发明提供的气密层橡胶组合物能达到满足轮胎性能的同时减少二氧化碳的排放。
2、为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
3、一种降低炭黑使用的气密层橡胶组合物，所述橡胶组合物按100重量份生胶计包括以下组分的原料混炼制备得到：
4、天然橡胶10-30份
5、卤化丁基胶橡胶70-90份
6、炉法炭黑20-40份
7、丁基再生胶15-25份
8、裂解炭黑10-30份
9、超细硅藻土10-40份
10、环保油5-20份
11、均匀剂2-20份
12、氧化锌1-4份
13、硬脂酸1-2份
14、tmq 防老剂1-3份
15、硫磺粉0.5-1.0份
16、促进剂0.5-2份。
17、作为优选，所述橡胶组合物按100重量份生胶计包括以下组分的原料混炼制备得到：
18、天然橡胶15-25份
19、卤化丁基胶橡胶75-85份
20、炉法炭黑20-30份
21、丁基再生胶18-22份
22、裂解炭黑20-30份
23、超细硅藻土15-25份
24、环保油5-10份
25、均匀剂4-7份
26、氧化锌2-3份
27、硬脂酸1-2份
28、tmq 防老剂1-3份
29、硫磺粉0.5-1.0份
30、促进剂0.5-2份。
31、气密层配方是轮胎最里层橡胶组合物，气密层需要含有足够丁基胶提供轮胎足够保气性，丁基胶一般使用卤素改性丁基胶即卤化丁基胶，卤化丁基胶提高了硫化速度，才能与轮胎通用橡胶进行共混合共硫化。轮胎气密性一般要求月泄漏量≤3.5%,较高要求是≤2.5%。卤化丁基胶80份以上可以满足2.5%月泄漏量气密性要求，70份能保证3.5%气密性，但是要匹配合适份数的填料，气密层胶料采用试片实验室测试要求气密性指标范围1-6*10-14cm3·cm/(cm2·s·pa)。丁基再生胶由回收硫化胶囊热裂解过滤而成，对气密性有明显的提升作用，低碳配方同时含有较高比例循环再生炭黑（裂解炭黑）可降低低碳配方炭黑含量，炉法炭黑宜采用大粒径通用炭黑，如n660等，大粒径炭黑有利于气密性保持，同时片层超细硅藻土也是改善气密性的组分之一。物性指标上，气密层模量要设计为中低水平，有利于橡胶的曲挠疲劳性能。如300%定伸设计在4-6mpa之间，如果气密层定伸太低则与过渡层或胎体间模量断差太大不利于与过渡层或胎体层之间粘合。同理气密层宜采用较低硬度设计，如邵尔a硬度54-58为最优。
32、作为优选，所述卤化丁基胶为氯化丁基胶或溴化丁基胶，氯化丁基胶的氯含量为1.0-1.4%，溴化丁基胶的溴含量为0.9-1.2%。
33、作为优选，环保丁基再生胶采用废旧回收丁基胶囊或丁基胶囊热处理制备获得，为了减少杂质，必须经过100目滤网过滤杂质，压片获得。
34、作为优选，所述超细硅藻土是一种片层结构填料，平均片层直径＜500nm，厚度＜100nm, 中值粒径d50≤10μm；所述超细硅藻土采用水磨法得到。
35、作为优选，所述炉法炭黑采用大粒径通用炭黑，包括但不限于n660；所述促进剂为噻唑类促进剂或次磺酰胺促进剂，次磺酰胺促进剂适用于不容易控制焦烧的工艺中，噻唑类促进剂优选促进剂dm，次磺酰胺促进剂优选促进剂cz。
36、进一步，本发明还公开了所述的橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
37、1）一段混炼：采用切线性密炼机，加入生胶塑炼20-50秒，然后加入炭黑、丁基再生胶、裂解炭黑、超细硅藻土、环保油、均匀剂、氧化锌、硬脂酸和防老剂，加压到温度100-110℃，提砣清扫，然后加压到温度125-145℃排胶，得到的母胶停放4-8小时；
38、2）终炼混炼：采用切线性密炼机，加入母胶、硫磺和促进剂，加压混合20-35秒，提砣清扫，加压到100-110℃排胶，得到橡胶组合物。
39、作为优选，所述卤化丁基胶为氯化丁基胶，提砣清扫后加压到温度135-145℃排胶。
40、作为优选，所述卤化丁基胶为溴化丁基胶，提砣清扫后加压到温度125-130℃排胶。
41、更进一步，本发明还公开了一种轮胎，该轮胎的气密层采用所述的橡胶组合物硫化制备得到。
42、本发明的有益效果为：本发明气密层橡胶组合物应用于经济型半钢子午线轮胎，通过再生胶、炭黑和无机材料等补强互换和配方重新设计优化从而大幅度降低炭黑的使用，譬如添加丁基再生胶、裂解炭黑和超细硅藻土，炉法炭黑、丁基再生胶、裂解炭黑和超细硅藻土协同作用，并且调整天然橡胶、卤化丁基胶橡胶、硫磺、促进剂等成分的比例，如此便能达到满足轮胎性能的同时减少二氧化碳排放的目的。
1.一种降低炭黑使用的气密层橡胶组合物，其特征在于，所述橡胶组合物按100重量份生胶计包括以下组分的原料混炼制备得到：
2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述橡胶组合物按100重量份生胶计包括以下组分的原料混炼制备得到：
3.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其特征在于，所述卤化丁基胶为氯化丁基胶或溴化丁基胶，氯化丁基胶的氯含量为1.0-1.4%，溴化丁基胶的溴含量为0.9-1.2%。
4.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其特征在于，所述丁基再生胶采用废旧回收丁基胶囊或丁基胶囊热处理制备，经过100目滤网过滤杂质，压片获得。
5.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其特征在于，所述超细硅藻土是一种片层结构填料，平均片层直径＜500nm，厚度＜100nm, 中值粒径d50≤10μm；所述超细硅藻土采用水磨法得到。
6.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其特征在于，所述炉法炭黑采用大粒径通用炭黑，包括但不限于n660；所述促进剂为噻唑类促进剂或次磺酰胺促进剂，噻唑类促进剂优选促进剂dm，次磺酰胺促进剂优选促进剂cz。
7.根据权利要求1-6任意一项权利要求所述的橡胶组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的橡胶组合物的制备方法，其特征在于，所述卤化丁基胶为氯化丁基胶，提砣清扫后加压到温度135-145℃排胶。
9.根据权利要求7所述的橡胶组合物的制备方法，其特征在于，所述卤化丁基胶为溴化丁基胶，提砣清扫后加压到温度125-130℃排胶。
10.一种轮胎，其特征在于，该轮胎的气密层采用权利要求1-6任意一项权利要求所述的橡胶组合物硫化制备得到。
