CN101117409A - 全钢巨型工程胎胎侧胶及使用该胎侧胶的全钢巨型工程胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有优异的抗臭氧、抗热氧老化和抗屈挠龟裂性能的将三元乙丙橡胶应用于单层的全钢巨型工程胎的胎侧胶；本发明还涉及使用这种胎侧胶的全钢巨型工程胎。本发明所述的全钢巨型工程胎胎侧胶，它包括可用硫和/或硫给体硫化的橡胶混合物，该橡胶混合物包括：a)三元乙丙橡胶10－30重量份；b)天然橡胶50－90重量份；c)顺丁橡胶和/或丁苯橡胶0－20重量份；且三元乙丙橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶和/或丁苯橡胶的合计含量为100重量份。按此配方设计制成的胎侧胶具有优异的抗臭氧、抗热氧老化和抗屈挠龟裂性能，该胎侧胶胶料硬度为55－70邵尔A，拉伸强度为15－25MPa，屈挠龟裂等级≤6级/30万次。

Description

全钢巨型工程胎胎侧胶及使用该胎侧胶的全钢巨型工程胎

(一)技术领域：

本发明涉及胎侧胶，尤其涉及全钢巨型工程胎的胎侧胶，本发明还涉及使用这种胎侧胶的全钢巨型工程胎。

(二)背景技术：

在目前各种子午胎中，轮胎的胎侧除了在胎体帘布层上设置有一至二层的尼龙帘布加强层外，没有其它的骨架材料，其余都是橡胶层，因此，胎侧是轮胎中最为薄弱的地方，而胎侧又是轮胎中最为凸出的部位，承受着最大的载荷，所以，轮胎的胎侧很容易产生龟裂，从而大大降低了轮胎的使用寿命。为了解决这一问题，科研人员经过反复研究，认为可以通过在胎侧部位设置加强层、或者是通过改进胎侧胶胶料的配方等方案来解决上述问题。三元乙丙橡胶(EPDM)是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物的ASTM命名，三元乙丙橡胶(EPDM)的主要聚合物链是完全饱和的，这个特性使得三元乙丙橡胶(EPDM)可以抵抗热、光、氧气、尤其是臭氧；同时三元乙丙橡胶三元乙丙橡胶(EPDM)本质上是无极性的，对极性溶液和化学物具有抗性，吸水率低，具有良好的绝缘特性。由于三元乙丙橡胶具有的上述特性，已有生产厂家将其应用于轮胎胎面胶的配方中，例如申请号为88103633.1，名称为《胎面组合物由三元共聚物/不饱和橡胶共混物构成的轮胎》的发明专利，公开了一种胎面组合物由下述物质的共混物组成，经硫化制成的轮胎：(A)乙烯、α-烯烃和非共轭多烯三元共聚物；(B)一种高不饱和的橡胶；以及(C)一种由硫磺和/或硫给予体化合物，有机(氢)过氧化物硫化剂和硫磺硫化促进剂组成的硫化体系；由此胎面配方经硫化制成的轮胎具有高强度、低滚动阻力、高抗滑性及良好的牵引力，但这种轮胎的耐磨性能不够理想，不被大多数消费者所接受。除此之外，也有生产厂家将三元乙丙橡胶应用于具有两层或两层以上轮胎侧壁的内层，或内、外层的配方中，例如申请号为98804856.6，名称为《用于轮胎侧壁和其它橡胶制品的组合物》的发明专利，公开了一种可用于轮胎侧壁和其它部位的组合物，其中用于胎侧外层的组合物为含有9.5到20重量％的芳族单体和0.2到1.0摩尔％的苄基溴的溴化异烯烃/对甲基苯乙烯共聚物的橡胶共混物；用于胎侧内层的是1-90重量份的三元乙丙橡胶(EPDM)。但实际上，当内层使用的三元乙丙橡胶为1重量份时，三元乙丙橡胶本身所具有的特性在整个组合物中显得微不足道，难以发挥作用，不具备实际的意义；而当内层使用的三元乙丙橡胶为90重量份时，对轮胎的成型效果有很大的负面影响，甚至不能成型，导致该配方不能实现。而且该轮胎侧壁是由多层胎侧胶粘合而成，由于轮胎在承受负荷的同时快速转动，会产生很大的热量，促使内层胶和外层胶老化，从而加速了内层胶和外层胶的脱层，降低了轮胎的使用寿命。目前还没有发现将三元乙丙橡胶应用于单层的全钢巨型工程胎胎侧胶配方中的公开报道。

(三)发明内容：

本发明将公开一种具有优异的抗臭氧、抗热氧老化和抗屈挠龟裂性能的将三元乙丙橡胶应用于单层的全钢巨型工程胎的胎侧胶；本发明还将公开使用这种胎侧胶的全钢巨型工程胎。

本发明所述的全钢巨型工程胎胎侧胶，它包括可用硫和/或硫给体硫化的橡胶混合物，该橡胶混合物包括：

a)三元乙丙橡胶10-30重量份；

b)天然橡胶50-90重量份；

c)顺丁橡胶和/或丁苯橡胶0-20重量份；

且三元乙丙橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶和/或丁苯橡胶的合计含量为100重量份。

上述橡胶混合物中，在天然橡胶中加入一定量的三元乙丙橡胶，使橡胶混合物具有一定的抗臭氧、抗热氧老化和抗屈挠龟裂性能，申请人经反复实验发现，在50-90重量份的天然橡胶中加入10-30重量份的三元乙丙橡胶所达到的抗臭氧、抗热氧老化和抗屈挠龟裂的效果较好，为了提高橡胶混合物的弹性及耐老化、耐磨耗等性能，可在天然橡胶与三元乙丙橡胶的混合物中加入适量的顺丁橡胶和/或丁苯橡胶，一般来说，顺丁橡胶和/或丁苯橡胶加入的量为补至100重量份的余量，范围在0-20重量份。

为了使橡胶混合物的综合性能得到较大的提高，所述橡胶混合物中各组分的优选配比以重量份计如下：三元乙丙橡胶10-15份，天然橡胶60-80份，顺丁橡胶和/或丁苯橡胶5-20份。

所述全钢巨型工程胎胎侧胶，基于100重量份的橡胶混合物，进一步包括下述以重量份计的辅剂：

补强炭黑40-70份；   橡胶软化剂5-15份；  活化剂3-8份；

防老剂3-6份；       硫磺1.0-3.0份；     促进剂0.6-2.0份；

防焦剂0.1-0.4份。

其优选配比以重量份计如下：

补强炭黑45-60份；橡胶软化剂8-15份；活化剂5-7份；

防老剂3-4份；    硫磺1.0-2.5份；   促进剂0.8-1.8份；

防焦剂0.1-0.25份。

其中，所述补强炭黑可为N330补强炭黑，或N375补强炭黑，或N550补强炭黑，或它们之中任意两种或两种以上的并用体系，用以提高胶料硬度、撕裂强度和抗拉强度；所述橡胶软化剂可为芳烃油或机油，加入适量的软化剂可使胶料分散更均匀，调节胶料硬度，增加挤出性能；所述活化剂可为氧化锌，或硬脂酸，或纳米氧化锌，或活性氧化锌，或它们之中任意两种或两种以上的并用体系，活化剂用以加快硫化速度，提高胶料交联度；所述防老剂可为防老剂A(N-苯基-α-萘胺)，或防老剂4010NA(N-异丙基-N-苯基对苯二胺)，或防老剂RD(2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉)，或防老剂4020[N-(1，3-二甲基丁基)-N-苯基对苯二胺]，或防老剂BLE(丙酮与二苯胺高温缩合物)，或微晶蜡，或它们之中任意两种或两种以上的并用体系；其中用几种防老剂混合作为防护体系使用的效果较理想，例如采用防老剂4010NA+BLE+微晶蜡的组合，由于防老剂4010NA有着优良的抗氧、抗臭氧、抗屈挠作用，防老剂BLE对抗热氧老化效果极佳，而微晶蜡能在胎侧胶上形成一层保护膜，并且在轮胎使用的整个周期内不断迁出保护胎侧，因此采用这种防护体系在生产中起到的防护效果较好；所述促进剂可为促进剂DZ(N，N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺)，或促进剂DM(二硫化二苯并噻唑)，或促进剂NS(N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺)，或促进剂CZ(N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺)，或促进剂NOBS(N-氧联二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺)，或它们之中任意两种或两种以上的并用体系；上述促进剂可促进各原料间的相互作用，使各原料在生产过程中充分发挥本身的作用，以提高胶料成品的综合性能；所述防焦剂可为防焦剂CTP(N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺)，或防焦剂NA(N-亚硝基二苯胺)；添加少量的上述防焦剂可显著提高加工安全性，有助于加快橡胶制品的某些加工过程，防止未硫化胶料在贮存及使用过程中发生自然硫化，对已经经受高热或具有焦烧的胶料具有再生复原作用。

各原料在上述配比范围内都能制造出很好的全钢巨型工程胎胎侧胶，也可根据实际生产情况，适当调整各原料的配比范围，以达到不同要求的全钢巨型工程胎胎侧胶，满足不同的用户需求。

本发明全钢巨型工程胎胎侧胶可用现有的各种可行的制造方法进行制造，优选地，可采用下述制造方法，其步骤如下：

1)将三元乙丙橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶和/或丁苯橡胶的混合物、补强炭黑、活化剂、防老剂、橡胶软化剂投入橡胶密炼机进行混炼得到混炼胶A；对于混炼的时间、温度、转速可根据现有的工艺确定，也可根据实际生产需要确定，一般来说，在150-165℃下以40转/分的转速混炼3-5分钟为宜；

2)将硫磺、促进剂、防焦剂与混炼胶A混和，在橡胶密炼机内混炼即制得本发明含三元乙丙橡胶的全钢巨型工程胎胎侧胶；对于混炼的时间、温度、转速可根据现有的工艺确定，也可根据实际生产需要确定，一般来说，在105℃下以15-20转/分的转速混炼3-5分钟为宜。

本发明还包括使用这种胎侧胶的全钢巨型工程胎，全钢巨型工程胎其它部位的胶料可以按现有的配方或其它可以实现的配方进行制造，只是胎侧胶的设计是采用本发明所述的全钢巨型工程胎胎侧胶的配方，它包括可用硫和/或硫给体硫化的橡胶混合物，该橡胶混合物包括：a)三元乙丙橡胶10-30重量份；b)天然橡胶50-90重量份；c)顺丁橡胶和/或丁苯橡胶0-20重量份；且三元乙丙橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶和/或丁苯橡胶的合计含量为100重量份；基于100重量份的橡胶混合物，所述胎侧胶进一步包括下述以重量份计的辅剂：

补强炭黑40-70份； 橡胶软化剂5-15份；活化剂3-8份；

防老剂3-6份；     硫磺1.0-3.0份；   促进剂0.6-2.0份；

防焦剂0.1-0.4份。

本发明将三元乙丙橡胶应用于单层的全钢巨型工程胎胎侧胶中，使其具有优异的抗臭氧、抗热氧老化和抗屈挠龟裂性能，采用此配方制成的胎侧胶胶料硬度为55-65邵尔A，拉伸强度为15-25MPa，屈挠龟裂等级≤6级/30万次，非常适用于制造各种大、中型矿山机械工程车所用的全钢巨型工程胎，同时也适用于制造像平板拖车等需要低中速、高负荷行驶或行驶条件苛刻的工业车辆所用的全钢巨型工程胎。

(四)具体实施方式：

实施例1

在全钢巨型工程胎的实际生产过程中，其它工序可按现有的或其它可实现的方法进行，只是在制造胎侧胶时采用本发明提供的配方及方法，其步骤如下：

1)将12Kg三元乙丙橡胶、108Kg天然橡胶、60Kg N330补强炭黑、14Kg芳烃油、3.6Kg氧化锌、3.0Kg硬脂酸、1.8Kg防老剂4020、1.8Kg防老剂RD、2.4Kg微晶蜡投入容积为270立升、转子转速为20-40转/分的橡胶密炼机，在155-165℃下以40转/分的转速混炼3.5-4分钟得到混炼胶A；

2)将1.2Kg硫磺、1.4Kg促进剂NOBS、0.2Kg N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺防焦剂与混炼胶A混和，在橡胶密炼机内在105℃下以20转/分的转速混炼4分钟即制得本发明含三元乙丙橡胶的全钢巨型工程胎胎侧胶。

依照本方法生产出的胎侧胶胶料硬度为58-62邵尔A，拉伸强度为17.0MPa，屈挠龟裂等级≤6级/30万次。

实施例2

在全钢巨型工程胎的实际生产过程中，其它工序可按现有的或其它可实现的方法进行，只是在制造胎侧胶时采用本发明提供的配方及方法，其步骤如下：

1)将14Kg三元乙丙橡胶、12Kg顺丁橡胶、12Kg丁苯橡胶、82Kg天然橡胶、60Kg N550补强炭黑、12Kg机油、4.8Kg氧化锌、2.4Kg硬脂酸、1.8Kg防老剂4010Na、1.8Kg防老剂RD、2.5Kg微晶蜡投入容积为270立升、转子转速为20-40转/分的橡胶密炼机，在155-165℃下以40转/分的转速经过4分钟混炼得到混炼胶A；

2)将1.2Kg硫磺、1.6Kg促进剂NOBS、0.25Kg N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺防焦剂与混炼胶A混和，在橡胶密炼机内在105℃下以20转/分的转速混炼4.5分钟即制得本发明含三元乙丙橡胶的全钢巨型工程胎胎侧胶。

依照本方法生产出的胎侧胶胶料硬度为55-60邵尔A，拉伸强度为16MPa，屈挠龟裂等级≤6级/30万次。

实施例3

在全钢巨型工程胎的实际生产过程中，其它工序可按现有的或其它可实现的方法进行，只是在制造胎侧胶时采用本发明提供的配方及方法，其步骤如下：

1)将12Kg三元乙丙橡胶、96.0Kg天然橡胶、12Kg顺丁橡胶、63KgN375补强炭黑、16Kg芳烃油、4.2Kg氧化锌、2.4Kg硬脂酸、2.4Kg防老剂4020、1.8Kg防老剂RD、2.8Kg微晶蜡投入容积为270立升、转子转速为20-40转/分的橡胶密炼机，在155-165℃下以40转/分的转速混炼4.5分钟得到混炼胶A；

2)将1.38Kg硫磺、1.4Kg促进剂NS、0.3Kg N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺防焦剂与混炼胶A混和，在橡胶密炼机内在105℃下以20转/分的转速混炼4.5分钟即制得本发明含三元乙丙橡胶的全钢巨型工程胎胎侧胶。

依照本方法生产出的胎侧胶胶料硬度为58-64邵尔A，拉伸强度为16MPa，屈挠龟裂等级≤6级/30万次。

实施例4

在全钢巨型工程胎的实际生产过程中，其它工序可按现有的或其它可实现的方法进行，只是在制造胎侧胶时采用本发明提供的配方及方法，其步骤如下：

1)将10.8Kg三元乙丙橡胶、96Kg天然橡胶、13.2Kg丁苯橡胶、58KgN330补强炭黑、13Kg机油、4.2Kg活性氧化锌、2.4Kg硬脂酸、2.4Kg防老剂4020、1.8Kg防老剂RD、2.4Kg微晶蜡投入容积为270立升、转子转速为20-40转/分的橡胶密炼机，在150-165℃下以40转/分的转速混炼4分钟得到混炼胶A；

2)将1.6Kg硫磺、1.7Kg促进剂DZ、0.26Kg N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺防焦剂与混炼胶A混和，在橡胶密炼机内在105℃下以20转/分的转速混炼4.5分钟即制得本发明含三元乙丙橡胶的全钢巨型工程胎胎侧胶。

依照本方法生产出的胎侧胶胶料硬度为56-62邵尔A，拉伸强度为17MPa，屈挠龟裂等级≤6级/30万次。

Claims (10)

1.全钢巨型工程胎胎侧胶，其特征在于它包括可用硫和/或硫给体硫化的橡胶混合物，该橡胶混合物包括：

a)三元乙丙橡胶10-30重量份；

b)天然橡胶50-90重量份；

c)顺丁橡胶和/或丁苯橡胶0-20重量份；

且三元乙丙橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶和/或丁苯橡胶的合计含量为100重量份。

2.根据权利要求1所述的全钢巨型工程胎胎侧胶，其特征在于橡胶混合物中各组份的含量以重量份计为：三元乙丙橡胶10-15份，天然橡胶60-80份，顺丁橡胶和/或丁苯橡胶5-20份。

3.据权利要求1或2所述的全钢巨型工程胎胎侧胶，其特征在于：基于100重量份的橡胶混合物，进一步包括下述以重量份计的辅剂：

补强炭黑40-70份；    橡胶软化剂5-15份；     活化剂3-8份；

防老剂3-6份；        硫磺1.0-3.0份；        促进剂0.6-2.0份；

防焦剂0.1-0.4份。

4.根据权利要求3所述的全钢巨型工程胎胎侧胶，其特征在于各辅剂的配比以重量份计为：

补强炭黑45-60份；    橡胶软化剂8-15份；    活化剂5-7份；

防老剂3-4份；        硫磺1.0-2.5份；       促进剂0.8-1.8份；

防焦剂0.1-0.25份。

5.根据权利要求3所述的全钢巨型工程胎胎侧胶，其特征在于：所述补强炭黑为N330补强炭黑，或N375补强炭黑，或N550补强炭黑，或它们之中任意两种或两种以上的并用体系。

6.根据权利要求3或4所述的全钢巨型工程胎胎侧胶，其特征在于：所述活化剂为氧化锌，或硬脂酸，或纳米氧化锌，或活性氧化锌，或它们之中任意两种或两种以上的并用体系。

7.根据权利要求3或4所述的全钢巨型工程胎胎侧胶，其特征在于：所述防老剂所述防老剂可为N-苯基-α-萘胺，或N-异丙基-N-苯基对苯二胺，或2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉，或N-(1，3-二甲基丁基)-N-苯基对苯二胺，或丙酮与二苯胺高温缩合物，或微晶蜡，或它们之中任意两种或两种以上的并用体系。

8.根据权利要求3或4所述的全钢巨型工程胎胎侧胶，其特征在于：所述促进剂为N，N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，或二硫化二苯并噻唑，或N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，或N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，或N-氧联二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺，或它们之中任意两种或两种以上的并用体系。

9.全钢巨型工程胎，包括胎侧胶，其特征在于：所述胎侧胶包括可用硫和/或硫给体硫化的橡胶混合物，该橡胶混合物包括：

a)三元乙丙橡胶10-30重量份；

b)天然橡胶50-90重量份；

c)顺丁橡胶和/或丁苯橡胶0-20重量份；

且三元乙丙橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶和/或丁苯橡胶的合计含量为100重量份。

10.根据权利要求9所述的全钢巨型工程胎，其特征在于：基于100重量份的橡胶混合物，所述胎侧胶进一步包括下述以重量份计的辅剂：

补强炭黑40-70份；    橡胶软化剂5-15份；    活化剂3-8份；

防老剂3-6份；        硫磺1.0-3.0份；       促进剂0.6-2.0份；

防焦剂0.1-0.4份。