CN102604170A - 一种轮胎胎冠胶料及其混炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了轮胎胎冠胶料，其组成原料的重量份为：天然橡胶60～80，顺丁橡胶BR900020～40，塑解剂0～0.4，中超耐磨炭黑10～30，白炭黑25～45，硅烷偶联剂3～7，氧化锌3～5，硬脂酸1～4，防老剂6PPD1～3，防老剂RD0～2，微晶石蜡1～3，硫磺1～3，促进剂1.5～2.5，脂肪酸盐类加工助剂4～6，抗硫化返原剂0～1，环保型芳烃油TDAE2～5，辛基酚醛增粘树脂1～3，防焦剂0～0.3。混炼时，分三段混炼，按要求部分配方原料先经胶料混炼后、再加入其它配方材料进行胶料混炼即可。此胎冠胶料配方生产出的胎冠胶产品综合加工性能好，胶料具有低生热、耐老化、耐撕裂，环保的特点，可用于生产绿色全钢子午线轮胎胎冠。

Description

一种轮胎胎冠胶料及其混炼方法

技术领域

本发明涉及橡胶领域，具体涉及一种轮胎胎冠胶料及其混炼方法。

技术背景

随着汽车数量的不断增多，它所带来的负面影响也越来越大。据一些资料显示，每年由汽车排入大气的一氧化碳达2亿多吨，占总毒气量的1/3以上，成为城市大气中数量最大的毒气。另一方面，巨大的能源消耗和日益减少的石油资源之间的矛盾也日益凸现。同时消费者对汽车低油耗、高环保的要求也日益增加。 

轮胎作为汽车的关键承载部件之一，对汽车的燃油经济性及安全性和操控性等都有重要影响。轮胎的滚动阻力占轿车前进阻力的18%～30%。国外资料显示，如果发动机的能量消耗占整车能量消耗的40.6%，那么因滚动阻力而消耗的燃油大约占到14%～17%。也就是说，若滚动阻力降低30%，则降低油耗约4.5%，最多可达6%。因此，有效降低轮胎的滚动阻力，不仅可以节约燃油，对减少温室气体排放也会起到重要作用。

自20世纪90年代，米其林公司使用罗地亚公司的专利产品——高分散性白炭黑，推出了高性能的“绿色轮胎”后，“绿色轮胎”因为滚动阻力低，抗湿滑性好可以降低汽车的油耗、减少废气排放，提高驾驶安全性，因此越来越受欢迎。

欧盟No 1907/2006 REACH法规已经从2010年1月1日生效，明确禁止在轮胎中使用芳烃油，要求进入欧洲的轮胎中八种特定的多环粘稠芳烃苯并（a）芘、苯并（e）芘、苯并（a）蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[j]荧蒽、苯并[a.b]荧蒽、屈的总含量＜10.0ppm，其中苯并（a）芘含量要求＜1.0ppm。欧盟EC 1222/2009 法规要求2012年进入欧洲的轮胎必须实施贴标签，清楚表明轮胎的滚动阻力、湿路面抓着性对应的分类等级及噪声大小，滚动阻力大，抗湿滑性低的轮胎将越来越没有市场。

目前，国内全钢载重子午线轮胎胎冠胶配方主要为传统的配方体系，生胶体系主要为天然橡胶，有的并用少量合成橡胶，填充体系基本为超耐磨炭黑或中超耐磨炭黑，白炭黑用量极少，白炭黑即使在配方中有少量使用，目的也是主要是为了提高胶料的耐切割性能。因为成本的原因，配方中的软化剂油仍旧普遍采用普通芳烃油，这种配方制成的成品轮胎滚动阻力高抗湿滑性差，不符合欧盟REACH法规的要求或者在欧盟轮胎标签法规定的分级标准中处于无竞争性的级别状态。

大量研究表明，白炭黑用于胶料中，不仅可以提高胶料的耐切割性能，降低胶料的生热，而且当轮胎胎面使用白炭黑作为填料后，轮胎的滚动阻力可以得到有效降低，同时可以保证胶料具有良好的湿地抓着性能，白炭黑用量越大，滚动阻力越低。配方中添加一定量的硅烷偶联剂，可以改善胶料的加工性能，它可以使橡胶和白炭黑分子间真正形成牢固的结合，同时由于填料和橡胶间没有了相对滑移，可以获得较低的滞后性能。

本发明提供了一个低滚动阻力全钢载重子午线轮胎胎冠胶配方及混炼工艺，具有节能环保绿色的典型特征。

发明内容

本发明提供了一种轮胎胎冠胶料，本发明的配方用材料符合REACH法规的要求，具有降低轮胎的滚动阻力的性能，起到节能环保的作用，用于生产绿色全钢子午线轮胎胎冠。

本发明还提供了本配方胶料的混炼方法。

为实现上述目的本发明采用的技术方案如下：

一种全钢载重子午线轮胎胎冠胶料，其特征在于其组成原料的重量份为：

天然橡胶60～80,顺丁橡胶BR9000 20～40,塑解剂 0～0.4，中超耐磨炭黑N234 10～30,白炭黑25～45，硅烷偶联剂3～7, 氧化锌3～5,硬脂酸1～4,防老剂6PPD1～3，防老剂RD 0～2，微晶石蜡1～3，硫磺1～3，促进剂 1.5～2.5，脂肪酸盐类加工助剂 4～6，抗硫化返原剂 0～1，环保型芳烃油TDAE 2～5，辛基酚醛增粘树脂1～3，防焦剂 0～0.3。

所述的全钢载重子午线轮胎胎冠胶料，其特征在于：所述的天然生胶选自SMR20、STR20、SIR20及其它相同级别的进口TSR-20标准颗粒橡胶原胶及其添加少量炭黑、硬脂酸制成的的复合橡胶、 烟片胶、TSR10胶、SCR5 天然橡胶中的一种或多种。

所述的全钢载重子午线轮胎胎冠胶料，其特征在于：所述的塑解剂为主要成分为2,2^，-二苯甲酰胺基二苯基二硫化物（DBO）的环保塑解剂。

所述的全钢载重子午线轮胎胎冠胶料，其特征在于：所述的的中超耐磨炭黑选自N220、N234中的一种；所述的白炭黑为高分散性白炭黑。

所述的全钢载重子午线轮胎胎冠胶料，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为由N330和Si69各占50%的硅烷偶联剂TESPT。

所述的全钢载重子午线轮胎胎冠胶料，其特征在于：所述的抗硫化返原剂为抗硫化返原剂PK900或抗硫化返原剂WK901。

所述的全钢载重子午线轮胎胎冠胶料，其特征在于：所述的防焦剂为防焦剂CTP；所述的促进剂为促进剂CBS或NS。

所述的全钢载重子午线轮胎胎冠胶料，其特征在于：所述的脂肪酸盐类加工助剂为增塑剂a或作用类似的材料

所述的全钢载重子午线轮胎胎冠胶料的混炼方法， 包括三段混炼工艺，具体步骤如下： 

1、一段母炼：在密炼机里混炼，密炼机转速35～50转/分，混炼步骤为：

（1）将生胶、塑解剂加入到密炼机里，混炼20～40秒；

（2）再将1/2炭黑、1/2白炭黑、硅烷偶联剂、加工助剂混炼到125℃～135℃,提上顶栓0～5秒；

（3）反复提升上顶栓再加压混炼胶，当温度达到150℃～155℃排料，得到一段母炼胶料；

2、二段母炼：在密炼机里混炼，密炼机转速35～50转/分，混炼步骤为：

（1）将一段混炼好的母炼胶料加入密炼机混炼20-40秒，然后将剩下的1/2炭黑、1/2白炭黑、氧化锌、硬脂酸、抗硫化返原剂、辛基酚醛增粘树脂、防老剂6PPD、防老剂RD、微晶石蜡加入密炼机继续混炼；

（2）当混炼胶料的温度达到120℃～135℃时将环保型芳烃油加入其中，继续混炼，当温度达到145℃～155℃停止混炼，开始排料，得到二段母炼胶料；

3、终炼胶：在密炼机里混炼，密炼机转速20～25转/分，混炼步骤为：

（1）将二段母炼胶、硫黄、促进剂、防焦剂加入密炼机混炼30～40秒后，提升上顶栓0～5秒后，继续加压混炼；

（2）重复提升上顶栓-加压混炼，当混炼胶的温度达到95℃～105℃停止混炼，开始排料，达到最终的混炼胶料。

本发明的主要特点：

 1、胶料的耐磨性能高

 配方生胶体系采用天然橡胶和顺丁胶并用，天然橡胶具有优异的物理机械性能和良好的工艺性能，顺丁胶具有弹性好、滞后损失性小，耐磨性好的优点，可以提高胶料的耐磨性能。二者并用既可以保证胶料具有良好的综合物理机械性能还可以提高胶料的耐磨性。

2、胶料配方环保

配方中使用的少量塑解剂主要成分为2,2^，-二苯甲酰胺基二苯基二硫化物（DBO）的环保塑解剂，既可达到大幅降低胶料门尼粘度的效果，又无毒，由于传统五氯硫酚类塑解剂SJ103等在国际上被疑为有毒产品，国外早已停止生产和使用 。

3、胶料的具有很好的综合加工性能好，所得的胶料具有低生热、耐老化、耐撕裂的特点：

配方填充体系采用接近绿色轿车/轻卡子午线轮胎配方的填充体系，大量使用白炭黑，以降低胶料的滚动阻力，降低胶料的生热，同时并用中超耐磨炭黑，以保证胶料的耐磨性。白炭黑由于比表面积大，表面的硅烷和硅醇化学官能团作用性强的原因，白炭黑粒子之间具有强烈的相互作用，因此在橡胶中的分散性能差，胶料加工困难，而且白炭黑用量越大胶料加工性越差。添加一定量的硅烷偶联剂可以减弱白炭黑粒子间的相互作用，改善胶料的加工性能。为了进一步改善胶料的加工性能，比如挤出性能，配方中的脂肪酸盐类加工助剂用量较大。为了改善胶料的耐热老化性能，配方中添加适量抗硫化返原剂。

具体实施方式

实施例1

一种全钢载重子午线轮胎胎冠胶料，其组成原料的重量份为：天然橡胶60～80,顺丁橡胶BR9000 30,塑解剂a 0～0.4，中超耐磨炭黑10～30,白炭黑25～45，硅烷偶联剂3～7, 氧化锌3～5,硬脂酸1～4,防老剂6PPD1～3，防老剂RD 0～2，微晶石蜡1～3，硫磺1～3， 促进剂1.5～2.5，脂肪酸盐类加工助剂 4～6，抗硫化返原剂 0～1，环保型芳烃油TDAE 2～5，辛基酚醛增粘树脂1～3，防焦剂 0～0.3。

实施例2

一种全钢载重子午线轮胎胎冠胶料，其组成原料的重量份为：天然橡胶70,顺丁橡胶BR9000 30,塑解剂a  0.3，中超耐磨炭黑N234 20,高分散性白炭黑25～45，硅烷偶联剂5, 氧化锌4,硬脂酸2,防老剂6PPD3，防老剂RD 1，微晶石蜡3，硫磺2，促进剂CBS 2，脂肪酸盐类加工助剂 5，抗硫化返原剂PK900  1，环保型芳烃油TDAE 3，辛基酚醛增粘树脂3，防焦剂CTP 0.1。

具体混炼工艺如下：

1、一段母炼：在密炼机里混炼，密炼机转速35～50转/分，混炼步骤为：

（1）将生胶、塑解剂加入到密炼机里，混炼20～40秒；

（2）再将1/2炭黑、1/2白炭黑、硅烷偶联剂、加工助剂混炼到125℃～135℃,提上顶栓0～5秒；

（3）反复提升上顶栓再加压混炼胶，当温度达到150℃～155℃排料，得到一段母炼胶料；

2、二段母炼：在密炼机里混炼，密炼机转速35～50转/分，混炼步骤为：

（1）将一段混炼好的母炼胶料加入密炼机混炼20-40秒，然后将剩下的1/2炭黑、1/2白炭黑、氧化锌、硬脂酸、抗硫化返原剂、辛基酚醛增粘树脂、防老剂6PPD、防老剂RD、微晶石蜡加入密炼机继续混炼；

（2）当混炼胶料的温度达到120℃～135℃时将环保型芳烃油加入其中，继续混炼，当温度达到145℃～155℃停止混炼，开始排料，得到二段母炼胶料；

3、终炼胶：在密炼机里混炼，密炼机转速20～25转/分，混炼步骤为：

（1）将二段母炼胶、硫黄、促进剂、防焦剂加入密炼机混炼30～40秒后，提升上顶栓0～5秒后，继续加压混炼；

（2）重复提升上顶栓-加压混炼，当混炼胶的温度达到95℃～105℃停止混炼，开始排料，达到最终的混炼胶料。

试验数据

用本发明的轮胎胎冠胶料与普通胎冠胶料物理性能对比如下表1。

表1

从表1可以看出用本发明的胎冠胶料硫化出的轮胎胎冠胶，综合性能比较好，其中热老化性能比普通胎冠胶提高很多，弹性明显增加。

Claims (9)

1.一种全钢载重子午线轮胎胎冠胶料，其特征在于其组成原料的重量份为：

天然橡胶60～80,顺丁橡胶BR9000 20～40,塑解剂 0～0.4，中超耐磨炭黑10～30，白炭黑25～45，硅烷偶联剂3～7, 氧化锌3～5,硬脂酸1～4,防老剂6PPD1～3，防老剂RD 0～2，微晶石蜡1～3，硫磺1～3， 促进剂 1.5～2.5，脂肪酸盐类加工助剂 4～6，抗硫化返原剂 0～1，环保型芳烃油TDAE 2～5，辛基酚醛增粘树脂1～3，防焦剂 0～0.3。

2.根据权利要求1所述的全钢载重子午线轮胎胎冠胶料，其特征在于：所述的天然生胶选自SMR20、STR20、SIR20及其它相同级别的进口TSR-20标准颗粒橡胶原胶及其添加少量炭黑、硬脂酸制成的的复合橡胶、 烟片胶、TSR10胶、SCR5 天然橡胶中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的全钢载重子午线轮胎胎冠胶料，其特征在于：所述的塑解剂为主要成分为2,2^，-二苯甲酰胺基二苯基二硫化物（DBO）的环保塑解剂。

4.根据权利要求1所述的全钢载重子午线轮胎胎冠胶料，其特征在于：所述的的中超耐磨炭黑选自N220、N234中的一种；所述的白炭黑为高分散性白炭黑。

5.根据权利要求1所述的全钢载重子午线轮胎胎冠胶料，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为由N330和Si69各占50%的硅烷偶联剂TESPT。

6.根据权利要求1所述的全钢载重子午线轮胎胎冠胶料，其特征在于：所述的抗硫化返原剂为抗硫化返原剂PK900或抗硫化返原剂WK901。

7.根据权利要求1所述的全钢载重子午线轮胎胎冠胶料，其特征在于：所述的防焦剂为防焦剂CTP，所述的促进剂为促进剂CBS或NS。

8.根据权利要求1所述的全钢载重子午线轮胎胎冠胶料，其特征在于：所述的脂肪酸盐类加工助剂为增塑剂a及作用类似的材料。

9.如权利要求1所述的全钢载重子午线轮胎胎冠胶料的混炼方法，其特征在于包括三段混炼工艺，具体步骤如下： 

1、一段母炼：在密炼机里混炼，密炼机转速35～50转/分，混炼步骤为：

（1）将生胶、塑解剂加入到密炼机里，混炼20～40秒；

（2）再将1/2炭黑、1/2白炭黑、硅烷偶联剂、加工助剂混炼到125℃～135℃,提上顶栓0～5秒；

（3）反复提升上顶栓再加压混炼胶，当温度达到150℃～155℃排料，得到一段母炼胶料；

2、二段母炼：在密炼机里混炼，密炼机转速35～50转/分，混炼步骤为：

（1）将一段混炼好的母炼胶料加入密炼机混炼20-40秒，然后将剩下的1/2炭黑、1/2白炭黑、氧化锌、硬脂酸、抗硫化返原剂、辛基酚醛增粘树脂、防老剂6PPD、防老剂RD、微晶石蜡加入密炼机继续混炼；

（2）当混炼胶料的温度达到120℃～135℃时将环保型芳烃油加入其中，继续混炼，当温度达到145℃～155℃停止混炼，开始排料，得到二段母炼胶料；

3、终炼胶：在密炼机里混炼，密炼机转速20～25转/分，混炼步骤为：

（1）将二段母炼胶、硫黄、促进剂、防焦剂加入密炼机混炼30～40秒后，提升上顶栓0～5秒后，继续加压混炼；

（2）重复提升上顶栓-加压混炼，当混炼胶的温度达到95℃～105℃停止混炼，开始排料，达到最终的混炼胶料。