CN102585316A

CN102585316A - 耐切割斜交轮胎胎面胶料及其制备方法

Info

Publication number: CN102585316A
Application number: CN2012100320462A
Authority: CN
Inventors: 吕强; 王海; 杨世春; 程洪伟
Original assignee: GUIZHOU TYRE CO Ltd
Current assignee: GUIZHOU TYRE CO Ltd
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2032-04-20
Also published as: CN102585316B

Abstract

本发明公开了一种耐切割斜交轮胎胎面胶料及其制备方法，是由生胶和助剂制备而成，所述生胶是由高结合苯乙烯丁苯橡胶和丁苯橡胶组成，与现有技术相比，本发明采用高结合苯乙烯丁苯橡胶替代部分丁苯橡胶，通过提高胶料中苯乙烯的含量，提高了配方的弹性模量，从而使受到外力作用时的弹性储能降低，同时增加滞后损失，提高了胶料的抗撕裂能，具有很好的耐切割、耐刺扎性能，使用本发明胶料制成的轮胎可延长使用寿命。

Description

耐切割斜交轮胎胎面胶料及其制备方法

技术领域

本发明涉及轮胎胶料技术领域，特别是涉及一种耐切割斜交轮胎胎面胶料及其制备方法。

背景技术

斜交轮胎又称普通结构轮胎，使用范围很广，常作为工程机械轮胎、矿用轮胎使用。但工程机械轮胎、矿用轮胎经常是在路面粗糙、路面有较多的拐弯和坡道、泥洼、碎石遍布的恶劣路面下工作，在这样恶劣的路况下，经常会引起轮胎的打滑、刺破、损伤和剧烈磨损，因此工程机械轮胎、矿用轮胎必须具有高度的耐切割、耐刺伤性能才能保证较长的使用寿命。随着现代采矿、建筑等行业的发展，对工程机械、矿用车辆的载荷要求也越来越高，这使得对轮胎胎面的耐切割、耐刺扎等性能要求也随之提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了提高斜交轮胎胎面的耐切割、耐刺扎等性能，该发明提供一种耐切割斜交轮胎胎面胶料及其制备方法，提高胶料的耐切割、耐刺扎性能，从而提高工程机械、矿山车辆轮胎的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

本发明耐切割斜交轮胎胎面胶料，是由生胶和助剂制备而成，所述生胶是由高结合苯乙烯丁苯橡胶和丁苯橡胶组成，生胶和助剂的比例可采用现有常规的配方，制备时采用常规制备方法。

具体的，上述耐切割斜交轮胎胎面胶料，所述生胶中含有16.7～80%（质量）的高结合苯乙烯丁苯橡胶，余量为丁苯橡胶。优选的，高结合苯乙烯丁苯橡胶的含量为20～60%（质量），最佳含量为40%（质量）。

进一步的，按照质量份计算，前述耐切割斜交轮胎胎面胶料是由丁苯橡胶20-100份、高结合苯乙烯丁苯橡胶20-80份、炭黑50-80份、氧化锌2-8份、硬脂酸1-5份、防老剂1-5份、软化剂3-9份、芳烃油6-20份、硫磺1-3份、促进剂0.8-3份和防焦剂0.1-0.4份制备而成。

优选的，前述耐切割斜交轮胎胎面胶料是由丁苯橡胶40-80份、高结合苯乙烯丁苯橡胶20-60份、炭黑70-75份、氧化锌4-6份、硬脂酸1-2份、防老剂2.5-3.5份、软化剂7-8份、芳烃油10-20份、硫磺1.5-2份、促进剂1.5-2份和防焦剂0.2-0.4份制备而成。

最佳的，前述耐切割斜交轮胎胎面胶料是由丁苯橡胶60份、高结合苯乙烯丁苯橡胶40份、炭黑72.5份、氧化锌5份、硬脂酸1份、防老剂2.8份、软化剂7.5份、芳烃油15份、硫磺1.8份、促进剂1.8份和防焦剂0.3份制备而成。

本发明还提供了前述耐切割斜交轮胎胎面胶料的制备方法：

母胶混炼：设置密炼机转速为70～90prm，在密炼机中加入丁苯橡胶、高结合苯乙烯丁苯橡胶，混炼60秒后加入氧化锌、硬脂酸、软化剂，混炼至120秒，加入炭黑、芳烃油，混炼至170秒，提栓，然后压栓至240秒后排料即得母胶；

终炼胶混炼：设置开炼机前辊转速22～26rpm，后辊转速16～20rpm，辊温为55～65℃，在开炼机中加入母胶、硫磺、促进剂、防老剂、防焦剂，博通6次，打三角包6次，排胶即得胶料。

优选的，上述制备方法为：

母胶混炼：设置密炼机转速为80prm，在密炼机中加入丁苯橡胶、高结合苯乙烯丁苯橡胶，混炼60秒后加入氧化锌、硬脂酸、软化剂，混炼至120秒，加入炭黑、芳烃油，混炼至170秒，提栓，然后压栓至240秒后排料即得母胶；

终炼胶混炼：设置开炼机前辊转速24rpm，后辊转速18rpm，辊温为60℃，在开炼机中加入母胶、硫磺、促进剂、防老剂、防焦剂，博通6次，打三角包6次，排胶即得胶料。

上述技术方案中各种配比的胶料和普通胶料的对比如下：

一、胶料的制备

按表1的配方采用如下方法制备胶料：

母胶混炼：设置密炼机转速为80prm，在密炼机中加入丁苯橡胶、高结合苯乙烯丁苯橡胶、塑解剂，混炼60秒后加入氧化锌、硬脂酸、软化剂，混炼至120秒，加入炭黑、芳烃油，混炼至170秒，提栓，然后压栓至240秒后排料；

表1 胶料配方（重量份）

原料	普通配方	本发明配方
			丁苯橡胶	100	80
高结合苯乙烯丁苯橡胶（结合40%苯乙烯）	-	20
			炭黑	72.5	72.5
氧化锌	5	5
			硬脂酸	1	1
防老剂	2.8	2.8
			软化剂	7.5	7.5
芳烃油	15	15
			硫磺	1.8	1.8
促进剂	1.8	1.8
			防焦剂	0.3	0.3

二、胶料性能

1、胶料应力松弛的对比

从图1我们可以看出，本发明配方中使用高结合苯乙烯丁苯橡胶部分代替丁苯橡胶后，其应力松弛速度较普通配方慢。分析认为，苯乙烯质量分数高，具有较大的空间位阻作用，使大分子在外力作用下，构象的改变困难，难以重排，表现为粘度大，流动性差。

2、胶料粘弹性能的对比

通常认为橡胶的损耗因子tanδ越大，其塑性相对越大，在挤出过程中变形较小，具有良好的加工性能。从图2可以看出，混炼胶使用结合苯乙烯含量为40%的丁苯胶，tanδ比普通配方混炼胶要小，说明实施配方混炼胶的相对弹性要大，压出时的加工性能要比普通配方的混炼胶差。这个测试结果与前面应力松弛的结果一致，丁苯胶中苯乙烯含量增加后，其配方加工性能要变差。

3、胶料储存模量与应变

储存模量G＇随着振幅的增加（即剪切应变增加），G＇曲线降低渐趋平坦。一般可以通过测量极小应变和极大应变下G＇的差值ΔG＇，来表征共混物中填料的网络化程度，ΔG＇越小，炭黑间的相互作用就小，而与橡胶的相互作用就大。从图3明显看出，随着应变的增加,本发明配方比普通配方的ΔG＇要大，可见，结合苯乙烯含量增加后，配方中炭黑的相互作用要增大，使橡胶和炭黑的作用减弱，从而影响混炼胶的物理性能，使滞后损失加大，动态性能下降。

4、硫化胶的滞后损耗

将胶料在145℃下硫化60min，滞后损耗如图4所示，配方中使用高结合苯乙烯丁苯橡胶部分代替丁苯橡胶后，随频率增加Tanδ下降。高结合苯乙烯丁苯橡胶的加入增加了配方中苯乙烯的含量，在一定量范围内使分子间作用力加大，增加分子移动的阻力，损耗加大。

5、硫化胶的弹性模量比较

将胶料在145℃下硫化60min，硫化胶的弹性模量如图5所示，配方中使用高结合苯乙烯丁苯橡胶部分代替丁苯橡胶后，弹性模量有升高。分析认为，弹性模量增加可以降低外力作用下的弹性储能，因此高结合苯乙烯丁苯橡胶部分代替丁苯橡胶后有利于提高耐切割性能。

6、物理性能对比

各配方的物理性能如表2所示。配方中使用高结合苯乙烯丁苯橡胶部分代替丁苯橡胶后，定伸应力和硬度都增加；伸长率和拉伸强度下降；切割深度减小；焦烧时间延长。以上数据说明，在丁苯橡胶中，苯乙烯含量对物理机械性能影响较大。主要是由于苯基的极性虽小，但其体积大，位阻大，使单键不易内旋转，使丁苯橡胶的刚性较大，引起硬度和定伸应力增加。同时由于苯基极性小，位阻大，在分子间内聚能的影响是一个矛盾的平衡，超过一定量时，空间位阻作用大，减低材料内聚能，从而是材料强度下降。

表2 硫化胶的物理性能对比

与现有技术相比，本发明采用高结合苯乙烯丁苯橡胶替代部分丁苯橡胶，通过提高胶料中苯乙烯的含量，提高了配方的弹性模量，从而使受到外力作用时的弹性储能降低，同时增加滞后损失，提高了胶料的抗撕裂能，具有很好的耐切割、耐刺扎性能，使用本发明胶料制成的轮胎可延长使用寿命。

附图说明

图1是胶料的应力松弛性能对比；

图2是胶料粘弹性能对比；

图3是胶料储存模量与应变性能；

图4是硫化胶的滞后损耗；

图5是硫化胶的弹性模量比较。

具体实施方式

实施例1：原料：丁苯橡胶(SBR1500)60kg、高结合苯乙烯丁苯橡胶（SBR1516）40 kg、炭黑72.5 kg、氧化锌5 kg、硬脂酸1 kg、防老剂（对苯二胺类）2.8 kg、软化剂（石油系）7.5 kg、芳烃油15 kg、硫磺1.8 kg、促进剂（次磺酰胺类）1.8 kg、防焦剂（CTP(PVI)）0.3 kg，生胶中高结合苯乙烯丁苯橡胶的含量为40%。

制备方法：母胶混炼：设置密炼机转速为80prm，在密炼机中加入丁苯橡胶、高结合苯乙烯丁苯橡胶、塑解剂，混炼60秒后加入氧化锌、硬脂酸、软化剂，混炼120秒，加入炭黑、芳烃油，混炼170秒，提栓，然后压栓240秒后排料；

实施例2：原料：丁苯橡胶(SBR1500)50kg、高结合苯乙烯丁苯橡胶（SBR1516）30 kg、炭黑70 kg、氧化锌7kg、硬脂酸3kg、防老剂（对苯二胺类）3 kg、软化剂（石油系）6kg、芳烃油12kg、硫磺2kg、促进剂（次磺酰胺类）1.5kg、防焦剂（CTP(PVI)）0.4kg，生胶中高结合苯乙烯丁苯橡胶的含量为37.5%。

制备方法：母胶混炼：设置密炼机转速为85prm，在密炼机中加入丁苯橡胶、高结合苯乙烯丁苯橡胶、塑解剂，混炼60秒后加入氧化锌、硬脂酸、软化剂，混炼120秒，加入炭黑、芳烃油，混炼170秒，提栓，然后压栓240秒后排料；

终炼胶混炼：设置开炼机前辊转速26rpm，后辊转速20rpm，辊温为55℃，在开炼机中加入母胶、硫磺、促进剂、防老剂、防焦剂，博通6次，打三角包6次，排胶即得胶料。

实施例3：原料：丁苯橡胶(SBR1500)70kg、高结合苯乙烯丁苯橡胶（SBR1516）55kg、炭黑50kg、氧化锌6kg、硬脂酸5kg、防老剂（对苯二胺类）1.5kg、软化剂（石油系）9kg、芳烃油20kg、硫磺1kg、促进剂（次磺酰胺类）2kg、防焦剂（CTP(PVI)）0.3kg，生胶中高结合苯乙烯丁苯橡胶的含量为44%。

制备方法：母胶混炼：设置密炼机转速为70prm，在密炼机中加入丁苯橡胶、高结合苯乙烯丁苯橡胶、塑解剂，混炼60秒后加入氧化锌、硬脂酸、软化剂，混炼120秒，加入炭黑、芳烃油，混炼170秒，提栓，然后压栓240秒后排料；

终炼胶混炼：设置开炼机前辊转速22rpm，后辊转速16rpm，辊温为65℃，在开炼机中加入母胶、硫磺、促进剂、防老剂、防焦剂，博通6次，打三角包6次，排胶即得胶料。

实施例4：原料：丁苯橡胶(SBR1500)25kg、高结合苯乙烯丁苯橡胶（SBR1516）20kg、炭黑80kg、氧化锌4kg、硬脂酸2kg、防老剂4kg、软化剂8kg、芳烃油6kg、硫磺1.5kg、促进剂3kg、防焦剂0.1kg，生胶中高结合苯乙烯丁苯橡胶的含量为36.36%。

采用实施例1的方法制备胶料。

实施例5：原料：丁苯橡胶(SBR1500)90kg、高结合苯乙烯丁苯橡胶（SBR1516）75kg、炭黑60kg、氧化锌3kg、硬脂酸4kg、防老剂2.5kg、软化剂4kg、芳烃油10kg、硫磺3kg、促进剂1kg、防焦剂0.2kg，生胶中高结合苯乙烯丁苯橡胶的含量为45.45%。

采用实施例1的方法制备胶料。

Claims

1.一种耐切割斜交轮胎胎面胶料，是由生胶和助剂制备而成，其特征在于：所述生胶是由高结合苯乙烯丁苯橡胶和丁苯橡胶组成。

2.按照权利要求1所述耐切割斜交轮胎胎面胶料，其特征在于：所述生胶中含有16.7～80%（质量）的高结合苯乙烯丁苯橡胶，余量为丁苯橡胶。

3.按照权利要求2所述耐切割斜交轮胎胎面胶料，其特征在于：所述生胶中含有20～60%（质量）的高结合苯乙烯丁苯橡胶，余量为丁苯橡胶。

4.按照权利要求3所述耐切割斜交轮胎胎面胶料，其特征在于：所述生胶中含有40%（质量）的高结合苯乙烯丁苯橡胶，余量为丁苯橡胶。

5.按照权利要求2所述耐切割斜交轮胎胎面胶料，其特征在于：按照质量份计算，它是由丁苯橡胶20-100份、高结合苯乙烯丁苯橡胶20-80份、炭黑50-80份、氧化锌2-8份、硬脂酸1-5份、防老剂1-5份、软化剂3-9份、芳烃油6-20份、硫磺1-3份、促进剂0.8-3份和防焦剂0.1-0.4份制备而成。

6.按照权利要求3或5所述耐切割斜交轮胎胎面胶料，其特征在于：它是由丁苯橡胶40-80份、高结合苯乙烯丁苯橡胶20-60份、炭黑70-75份、氧化锌4-6份、硬脂酸1-2份、防老剂2.5-3.5份、软化剂7-8份、芳烃油10-20份、硫磺1.5-2份、促进剂1.5-2份和防焦剂0.2-0.4份制备而成。

7.按照权利要求4所述耐切割斜交轮胎胎面胶料，其特征在于：它是由丁苯橡胶60份、高结合苯乙烯丁苯橡胶40份、炭黑72.5份、氧化锌5份、硬脂酸1份、防老剂2.8份、软化剂7.5份、芳烃油15份、硫磺1.8份、促进剂1.8份和防焦剂0.3份制备而成。

8.按照权利要求6所述耐切割斜交轮胎胎面胶料，其特征在于：它是由丁苯橡胶60份、高结合苯乙烯丁苯橡胶40份、炭黑72.5份、氧化锌5份、硬脂酸1份、防老剂2.8份、软化剂7.5份、芳烃油15份、硫磺1.8份、促进剂1.8份和防焦剂0.3份制备而成。

9.权利要求1至8任一项所述耐切割斜交轮胎胎面胶料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

10.按照权利要求9所述耐切割斜交轮胎胎面胶料的制备方法，其特征在于：