CN102030926A - 中长途公路运输型子午线轮胎高耐磨胎面胶及其制备方法 - Google Patents

中长途公路运输型子午线轮胎高耐磨胎面胶及其制备方法 Download PDF

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本发明涉及一种中长途公路运输型全钢子午线轮胎高耐磨胎面胶及其制备方法，包括以下工艺步骤：(1)一段混炼：向混炼室中加入天然橡胶SMR20、顺丁橡胶、丁苯橡胶和塑解剂，进行生胶塑炼；加入N234炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂、氧化锌、硬脂酸、分散剂和增塑剂进行混炼；然后加入N234炭黑混炼；排胶得到一段母胶；(2)第一次静置；(3)二段混炼：将一段母胶与N234炭黑、防老剂RD、防老剂4020和微晶蜡投入密炼机进行混炼，混炼结束进行排胶得到二段母胶；(4)第二次静置；(5)终炼：将二段母胶和硫磺、促进剂NS和防焦剂CTP投入混炼室进行混炼，排胶得到胎面胶。本发明可以大大提高中长途公路运输型胎面胶的耐磨性；提高生产工作效率而且大大节约了能源。

Description

中长途公路运输型子午线轮胎高耐磨胎面胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种轮胎用胎面胶，尤其是一种中长途公路运输型子午线轮胎高耐磨胎面胶及其制备方法。
背景技术
随着子午胎的不断发展，其产品也不断细化，出现了许多针对不同路面和不同用途的子午胎。在现有技术中，高速公路上使用的全钢载重子午胎的胎面配方中生胶体系全部用天然橡胶，该配方实际上仍基于普通路面的使用状况，因此在对耐撕裂、耐切割、牵引性方面较好；但全天然橡胶配方在适应高速路面所需求的高耐磨方面存在不足。随着高速公路网络的不断扩大，车辆在高速公路上行驶时，对轮胎的耐磨性要求非常高，它直接决定了轮胎的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种耐磨性好的中长途公路运输型子午线轮胎高耐磨胎面胶。
本发明的另一目的是提供一种中长途公路运输型子午线轮胎高耐磨胎面胶的制备方法，提高了生产工作效率而且大大节约了能源。
按照本发明提供的技术方案，所述中长途公路运输型全钢子午线轮胎高耐磨胎面胶的组成为：70～90份天然胶SMR20、10～30份顺丁橡胶、0～20份丁苯橡胶、0.1～0.2份塑解剂、35～55份N234炭黑、3～8份白炭黑、2～5份氧化锌、1～3份硬脂酸、0.5～2份分散剂、0.5～2份增塑剂、0.5～1.5份硅烷偶联剂、1～3份防老剂RD、1～3份防老剂4020、0.5～2.5份微晶蜡、0.8～1.5份硫磺、1～2.0份促进剂NS、0.1～0.3份防焦剂CTP；单位按重量份数计。
所述塑解剂为SJ-103。
所述分散剂为FS-97。
所述增塑剂为FS-200。
所述防老剂4020为N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺。
所述防老剂RD为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体。
所述促进剂NS为N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺。
所述防焦剂CTP为N-环己基硫代领苯二甲酰亚胺
一种高耐磨胎面胶制备方法，按重量份数计，包括以下工艺步骤：
(1)一段混炼：
a、生胶塑炼：向密炼机的混炼室中加入70～90份天然橡胶SMR20、10～30份顺丁橡胶、0～20份丁苯橡胶和0.1～0.2份塑解剂，通过转子旋转进行生胶塑炼，塑料时间为20～40秒；
b、混炼：向混炼室中加入12～18份N234炭黑、3～8份白炭黑、0.5～1.5份硅烷偶联剂、2～5份氧化锌、1～3份硬脂酸、0.5～2份分散剂和0.5～2份增塑剂，进行混炼20～50秒；然后加入12～18份N234炭黑混炼20～40秒；
c、排胶得到一段母胶，排胶温度为135～150℃；
所述步骤a、步骤b中转子转速为40～50转/分钟，混炼压力为17～19MPa，混炼室的温度为35～45℃，转子的温度为30～40℃；
(2)第一次静置：将一段混炼后得到的一段母胶置于空气中冷却至常温；
(3)二段混炼：将一段母胶与11～19份N234炭黑、1～3份防老剂RD、1～3份防老剂4020和0.5～2.5份微晶蜡投入密炼机在转子旋转下进行混炼20～40秒，升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续利用转子进行混炼20～40秒，混炼结束进行排胶得到二段母胶；所述转子转速为40～50转/分钟，混炼压力为17～19MPa，混炼室温度为35～45℃，转子温度为30～40℃，排胶温度为145～155℃；
(4)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却至常温；
(5)终炼：将二段母胶和0.8～1.5份硫磺、1～2.0份促进剂NS和0.1～0.3份防焦剂CTP投入混炼室利用转子旋转进行混炼，混炼140～170秒后排胶得到所述的胎面胶；所述转子转速为20～30转/分钟，混炼压力为16～18MPa，混炼室温度为25～40℃，转子温度为25～35℃，排胶温度为90～105℃。
本发明的优点为：1、可以大大提高中长途公路运输型胎面胶的耐磨性。2、顺丁胶、丁苯胶本身门尼粘度较低，在与天然橡胶并用后能降低混炼胶的门尼粘度，缩短混炼时间，因此不但提高了生产工作效率而且大大节约了能源。3、通过本发明制备得到的胎面胶性能与目前普通使用的胎面胶性能接近，可以替代现有的胎面胶。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明所述的使用的是天然橡胶、顺丁杳然胶与丁苯橡胶并用的配方，天然橡胶是所有橡胶中综合性能最好的，丁苯橡胶中有庞大的苯基侧基引入，使分子间力加大，其硫化胶比天然胶有更好的耐磨性，而顺丁胶则结构规整，无侧基，摩擦系数小，耐磨性能也特别好，因而可以改善胎面胶的整体性能。所述顺丁橡胶采用大庆石化公司生产的商品名为BR9000的顺丁橡胶；所述丁苯橡胶采用南通申华化学有限公司生产的商品名为SBR1500的丁苯橡胶。
配方中补强体系使用的N234炭黑属于高耐磨炭黑，可以进一步提高胎面胶的耐磨性能。所述炭黑N234采用上海卡博特公司生产的炭黑N234。
硫化体系中采用了低硫高促硫化体系，大大降低了混炼胶在挤出和成型时出现喷霜的几率。
配方中的白炭黑和硅烷偶联剂可改善胎面胶料的耐撕裂性能，生热低。所述白炭黑采用无锡确成硅化学有限公司生产的白炭黑。所述硅烷偶联剂采用江西宏柏化学有限公司生产的商品名为Si-69的硅烷偶联剂。
增塑体系采用了分散剂FS-97与增塑剂FS-200并用，更有利于炭黑和其他粉料在胶料中的分散，提高了胎面胶的炭黑分散等级。所述分散剂FS-97采用武汉径河化工有限公司生产的分散剂FS-97。所述增塑剂FS-200采用武汉径河化工有限公司生产的增塑剂FS-200。
防焦剂CTP用于改善未硫化胶料在加工和储存过程中的稳定性，防止发生焦烧。所述防焦剂CTP采用阳谷华泰化工有限公司生产的防焦剂CTP，化学名为N-环己基硫代领苯二甲酰亚胺。
塑解剂采用SJ-103，在塑炼时加入，对天然橡胶起塑解作用。所述塑解剂采用武汉径河化工有限公司生产的塑角剂SJ-103。
防护体系采用防老剂RD+防老剂4020+微晶蜡，防老剂4020有着优良的抗氧、抗臭氧、抗曲挠作用，防老剂RD对热氧老化效果极佳，微晶蜡能在胶料表面形成一层蜡膜，这种蜡膜溶解度较低，迁移速度慢，达到平衡厚度所需时间长，其表面形成高密度的接近无定形态的蜡膜，能够有效地阻止臭氧渗透，达到良好的防护作用。所述防老剂4020采用山东圣奥化工股份有限公司生产的防老剂4020，化学名称为N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺。所述防老剂RD采用南京化工厂生产的防老剂RD，化学名2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体。所述微晶蜡采用上海绿菱特种蜡制品厂生产的橡胶防护蜡。
氧化锌和硬脂酸在硫磺硫化体系中组成了活化体系，活化了整个硫化体系，提高硫化胶的交联密度，提高了硫化胶的耐热老化性能。所述氧化锌采用江苏溧阳昆达化工有限公司生产的氧化锌。所述硬脂酸采用江阴朝阳精细化工有限公司生产的硬脂酸。
所述促进剂NS采用淄博华梅化工有限公司生产的促进剂NS，化学名为N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺。
所述硫磺采用营口亚田化工有限公司生产的硫磺。
实施例一：一种高耐磨胎面胶制备方法，按重量份数计，包括以下工艺步骤：
(1)一段混炼：
a、生胶塑炼：向密炼机的混炼室中加入90kg天然橡胶SMR20、10kg顺丁橡胶和0.2kg塑解剂SJ-103，通过转子旋转进行生胶塑炼，塑料时间为20秒；
b、混炼：向混炼室中加入12kg的N234炭黑、3kg白炭黑、0.5kg硅烷偶联剂、2kg氧化锌、1kg硬脂酸、0.5kg分散剂FS-97和0.5kg增塑剂FS-200，进行混炼20秒；然后加入12kg的N234炭黑混炼20秒；
c、排胶得到一段母胶，排胶温度为135℃；
所述步骤a、步骤b中转子转速为40转/分钟，混炼压力为17MPa，混炼室的温度为35℃，转子的温度为30℃；
(2)第一次静置：将一段混炼后得到的一段母胶置于空气中冷却至常温；
(3)二段混炼：将一段母胶与11kg的N234炭黑、1kg防老剂RD、1kg防老剂4020和0.5kg微晶蜡投入密炼机在转子旋转下进行混炼20秒，升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续利用转子进行混炼20秒，混炼结束进行排胶得到二段母胶；所述转子转速为40转/分钟，混炼压力为17MPa，混炼室温度为35℃，转子温度为30℃，排胶温度为145℃；
(4)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却至常温；
(5)终炼：将二段母胶和0.8kg硫磺、1kg促进剂NS和0.1kg防焦剂CTP投入混炼室利用转子旋转进行混炼，混炼140秒后排胶得到所述的胎面胶；所述转子转速为20转/分钟，混炼压力为16MPa，混炼室温度为25℃，转子温度为25℃，排胶温度为90℃。
实施例二：一种高耐磨胎面胶制备方法，按重量份数计，包括以下工艺步骤：
(1)一段混炼：
a、生胶塑炼：向密炼机的混炼室中加入70kg天然橡胶SMR20、20kg顺丁橡胶、10kg丁苯橡胶和0.1kg塑解剂SJ-103，通过转子旋转进行生胶塑炼，塑料时间为40秒；
b、混炼：向混炼室中加入16kg的N234炭黑、5kg白炭黑、1kg硅烷偶联剂、3.5kg氧化锌、2kg硬脂酸、1kg分散剂FS-97和1kg增塑剂FS-200，进行混炼50秒；然后加入16kg的N234炭黑混炼40秒；
c、排胶得到一段母胶，排胶温度为150℃；
所述步骤a、步骤b中转子转速为50转/分钟，混炼压力为19MPa，混炼室的温度为45℃，转子的温度为40℃；
(2)第一次静置：将一段混炼后得到的一段母胶置于空气中冷却至常温；
(3)二段混炼：将一段母胶与15kg的N234炭黑、2kg防老剂RD、2kg防老剂4020和1kg微晶蜡投入密炼机在转子旋转下进行混炼40秒，升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续利用转子进行混炼40秒，混炼结束进行排胶得到二段母胶；所述转子转速为50转/分钟，混炼压力为19MPa，混炼室温度为45℃，转子温度为40℃，排胶温度为155℃；
(4)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却至常温；
(5)终炼：将二段母胶和1.2kg硫磺、1.7kg促进剂NS和0.2kg防焦剂CTP投入混炼室利用转子旋转进行混炼，混炼170秒后排胶得到所述的胎面胶；所述转子转速为30转/分钟，混炼压力为18MPa，混炼室温度为40℃，转子温度为35℃，排胶温度为105℃。
实施例三：一种高耐磨胎面胶制备方法，按重量份数计，包括以下工艺步骤：
(1)一段混炼：
a、生胶塑炼：向密炼机的混炼室中加入80kg天然橡胶SMR20、10kg顺丁橡胶、10kg丁苯橡胶和0.2kg塑解剂SJ-103，通过转子旋转进行生胶塑炼，塑料时间为30秒；
b、混炼：向混炼室中加入18kg的N234炭黑、8kg白炭黑、1.5kg硅烷偶联剂、5kg氧化锌、3kg硬脂酸、2kg分散剂FS-97和2kg增塑剂FA-200，进行混炼30秒；然后加入18kg的N234炭黑混炼30秒；
c、排胶得到一段母胶，排胶温度为140℃；
所述步骤a、步骤b中转子转速为45转/分钟，混炼压力为18MPa，混炼室的温度为40℃，转子的温度为35℃；
(2)第一次静置：将一段混炼后得到的一段母胶置于空气中冷却至常温；
(3)二段混炼：将一段母胶与19kg的N234炭黑、3kg防老剂RD、3kg防老剂4020和2.5kg微晶蜡投入密炼机在转子旋转下进行混炼30秒，升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续利用转子进行混炼30秒，混炼结束进行排胶得到二段母胶；所述转子转速为45转/分钟，混炼压力为18MPa，混炼室温度为40℃，转子温度为35℃，排胶温度为150℃；
(4)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却至常温；
(5)终炼：将二段母胶和1.5kg硫磺、2kg促进剂NS和0.3kg防焦剂CTP投入混炼室利用转子旋转进行混炼，混炼150秒后排胶得到所述的胎面胶；所述转子转速为25转/分钟，混炼压力为17MPa，混炼室温度为30℃，转子温度为30℃，排胶温度为100℃。
本发明得到的胎面胶的物理性能如表1所示。
表1

Claims (9)

1.一种中长途公路运输型全钢子午线轮胎高耐磨胎面胶，其特征是，按重量份数计，所述胎面胶的组成为：70～90份天然胶SMR20、10～30份顺丁橡胶、0～20份丁苯橡胶、0.1～0.2份塑解剂、35～55份N234炭黑、3～8份白炭黑、2～5份氧化锌、1～3份硬脂酸、0.5～2份分散剂、0.5～2份增塑剂、0.5～1.5份硅烷偶联剂、1～3份防老剂RD、1～3份防老剂4020、0.5～2.5份微晶蜡、0.8～1.5份硫磺、1～2.0份促进剂NS、0.1～0.3份防焦剂CTP。
2.如权利要求1所述的胎面胶，其特征是，所述塑解剂为SJ-103。
3.如权利要求1所述的胎面胶，其特征是，所述分散剂为FS-97。
4.如权利要求1所述的胎面胶，其特征是，所述增塑剂为FS-200。
5.如权利要求1所述的胎面胶，其特征是，所述防老剂4020为N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺。
6.如权利要求1所述的胎面胶，其特征是，所述防老剂RD为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体。
7.如权利要求1所述的胎面胶，其特征是，所述促进剂NS为N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺。
8.如权利要求1所述的胎面胶，其特征是，所述防焦剂CTP为N-环己基硫代领苯二甲酰亚胺。
9.一种如权利要求1～8任一项所述的高耐磨胎面胶制备方法，其特征是，按重量份数计，包括以下工艺步骤：
(1)一段混炼：
a、生胶塑炼：向密炼机的混炼室中加入70～90份天然橡胶SMR20、10～30份顺丁橡胶、0～20份丁苯橡胶和0.1～0.2份塑解剂，通过转子旋转进行生胶塑炼，塑料时间为20～40秒；
b、混炼：向混炼室中加入12～18份N234炭黑、3～8份白炭黑、0.5～1.5份硅烷偶联剂、2～5份氧化锌、1～3份硬脂酸、0.5～2份分散剂和0.5～2份增塑剂，进行混炼20～50秒；然后加入12～18份N234炭黑混炼20～40秒；
c、排胶得到一段母胶，排胶温度为135～150℃；
所述步骤a、步骤b中转子转速为40～50转/分钟，混炼压力为17～19MPa，混炼室的温度为35～45℃，转子的温度为30～40℃；
(2)第一次静置：将一段混炼后得到的一段母胶置于空气中冷却至常温；
(3)二段混炼：将一段母胶与11～19份N234炭黑、1～3份防老剂RD、1～3份防老剂4020和0.5～2.5份微晶蜡投入密炼机在转子旋转下进行混炼20～40秒，升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续利用转子进行混炼20～40秒，混炼结束进行排胶得到二段母胶；所述转子转速为40～50转/分钟，混炼压力为17～19MPa，混炼室温度为35～45℃，转子温度为30～40℃，排胶温度为145～155℃；
(4)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却至常温；
(5)终炼：将二段母胶和0.8～1.5份硫磺、1～2.0份促进剂NS和0.1～0.3份防焦剂CTP投入混炼室利用转子旋转进行混炼，混炼140～170秒后排胶得到所述的胎面胶；所述转子转速为20～30转/分钟，混炼压力为16～18MPa，混炼室温度为25～40℃，转子温度为25～35℃，排胶温度为90～105℃。
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