CN102924762B - 一种硫黄预分散母胶粒胎面胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种硫黄预分散母胶粒胎面胶及其制备方法，涉及一种橡胶及其制备方法，橡胶 100；硬脂酸 1；ZnO 5；防老剂4010NA 1.5；古马隆 3；炭黑N220 50；白炭黑 10；芳烃油 10；Si-69 0.8；促进剂CZ 1.5；硫黄预分散母胶粒 2.5。天然橡胶(NR)、溶聚丁苯橡胶(SSBR)、乳聚丁苯橡胶(ESBR)和顺丁橡胶(BR)。该种自制硫黄预分散母胶粒是由硫黄粉、三元乙丙橡胶(EPDM-4045)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯辛烯共聚物(POE)、硬脂酸、白油等组成本发明将基体材料的硫黄预分散母胶粒应用于以不同橡胶作为胎面胶的配方中，显著提高了各项性能指标。
Description
技术领域
本发明涉及一种橡胶及其制备方法，特别是涉及一种硫黄预分散母胶粒胎面胶及其制备方法。
背景技术
预分散母胶粒是一种由单一物质或若干物质与载体配制成的物理状态混合物。制作这种改变应用形式或改变形态的预分散母胶粒旨在优化材料以适合其特殊的应用场合。
加入添加剂的预分散母胶粒能解决许多问题，包括：
①防止工人直接接触危险品；
②简化加工工艺，有利于混炼，方便工作，节省时间和能源，因此有助于降低生产成本；
③预分散母胶粒可提高活性物质的分布度，改善加工性能、避免粘着，从而确保混炼质量的重现性，降低废品率；
在橡胶工业中，对预分散母胶粒的需求日益增加，而且各种形式的品种相继开发。预分散母胶粒除了改善卫生性和安全性外，还具有经济方面的优越性，诸如当橡胶助剂从粉末状改变为预分散状后，其活性组分的实际剂量即有可能减少。其原因可能是:粉末损失减少、分散程度改善、变质速度降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硫黄预分散母胶粒胎面胶及其制备方法。本发明改善了胎面胶在混炼过程中的粉尘、混炼率的不足，将基体材料的硫黄预分散母胶粒应用于以不同橡胶作为胎面胶的配方中，显著提高了各项性能指标。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种硫黄预分散母胶粒胎面胶，所述的胎面胶由以下质量份数的材料组成：橡胶 100；硬脂酸 1；氧化锌 5；防老剂4010NA 1.5；古马隆 3；炭黑N220 50；白炭黑 10；芳烃油 10；Si-69 0.8；促进剂CZ 1.5；硫黄预分散母胶粒 2.5。
所述的一种硫黄预分散母胶粒胎面胶，所述的硫黄预分散母胶粒由以下材料按份组成：硫黄粉 80；基体材料 16；硬脂酸 1；白油 3。
所述的一种硫黄预分散母胶粒胎面胶，所述的硫黄预分散母胶粒按如下方法制作：
⑴将塑炼机加热至90℃后，调节辊距至0.5-1毫米将基体材料投入塑炼机混炼均匀后加入硬脂酸，混炼均匀后下片，降至室温待用；
⑵将⑴中所得的混合物在开炼机上按比例混入硫黄粉和白油，混炼均匀后下片、造粒即可。
一种硫黄预分散母胶粒胎面胶的制备方法，所述方法包括以下步骤：
⑴将烘好的天然橡胶在开炼机上塑炼15分钟，开炼机辊距为0.2毫米；
⑵将开炼机辊距调至0.5—1毫米，将⑴中所得塑炼完毕的天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶投入开炼机，经过2—3分钟的滚压和翻炼，用三角包法使三种橡胶混炼均匀；
⑶按上述比例，依次加入硬脂酸、氧化锌、防老剂4010NA、古马隆和促进剂CZ，采用打三角包法混炼均匀后再依次加入炭黑N220、白炭黑、Si-69和芳烃油，采用打三角包法混炼均匀后加入硫黄预分散母胶粒，采用打三角包法混炼均匀后下片；
⑷将⑶中所得的混炼胶放置24小时后，用硫化仪测定t 10、t 90；
⑸按照⑷中t 90，将⑶中所得的混炼胶用平板硫化机在10MPa，150℃下进行硫化即可。
本发明的优点与效果是：
本发明改善了胎面胶在混炼过程中的粉尘、混炼率的不足，将基体材料的硫黄预分散母胶粒应用于以不同橡胶作为胎面胶的配方中，显著提高了各项性能指标。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
本发明硫黄预分散母胶粒，基体材料选用的是EPDM 12；EVA 4（质量份，下同），该种硫黄预分散母胶粒定义为S-80A型。
本发明硫黄预分散母胶粒，基体材料或选用的是EPDM 6；EVA 4；POE 6，该种硫黄预分散母胶粒定义为S-80B型。
本发明硫黄预分散母胶粒，基体材料或选用的是EVA 4；POE 12，该种硫黄预分散母胶粒定义为S-80C型。
本发明硫黄预分散母胶粒，其基体材料或选用的是EPDM 6；EVA 4；POE 6，硫黄粉选用的是不溶性硫黄该种硫黄预分散母胶粒定义为S-80D型。
该种自制硫黄预分散母胶粒是由硫黄粉、三元乙丙橡胶(EPDM-4045)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯辛烯共聚物(POE)、硬脂酸、白油等组成。
本发明所述的由硫黄预分散母胶粒制备胎面胶的配方是由以下质量份数的组成物组成：橡胶 100；硬脂酸 1；ZnO 5；防老剂4010NA 1.5；古马隆 3；炭黑N220 50；白炭黑 10；芳烃油 10；Si-69 0.8；促进剂CZ 1.5；硫黄预分散母胶粒 2.5。其中硫黄预分散母胶粒使用的基体材料不同分为S-80A、S-80B、S-80C型。使用的橡胶为天然橡胶(NR)、溶聚丁苯橡胶(SSBR)、乳聚丁苯橡胶(ESBR)和顺丁橡胶(BR)。本发明使用不同基体材料作为硫黄的载体，分别加入到以不同橡胶作为胎面胶的配方中进行性能测试，使其各项性能达到国标水平。
预分散母胶粒是现有橡胶加工助剂，硫黄预分散母胶粒（S-80，其中硫黄含量为80%）以高聚物作载体的橡胶助剂母粒。预分散母胶粒中75%~85%是助剂，其余为载体或辅助助剂。
实施例1：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数如表1。
表1 NR/SSBR/BR并用胎面胶
| 原料名称 | phr |
| NR | 50 |
| SSBR | 40 |
| BR | 10 |
| N220 | 50 |
| 白炭黑 | 10 |
| 芳烃油 | 10 |
| ZnO | 5 |
| 古马隆 | 3 |
| S-80 | 2.5 |
| 4010NA | 1.5 |
| CZ | 1.5 |
| 硬脂酸 | 1 |
| Si-69 | 0.8 |
本实例的特征是使用的硫黄预分散母胶粒为S-80A型硫黄预分散母胶粒。
本实施例的硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶制备步骤如下：
⑴将提前烘好的天然橡胶在开炼机上塑炼15分钟，开炼机辊距为0.2毫米。
⑵将开炼机辊距调至0.5—1毫米，按表1中的比例将⑴中塑炼完毕的天然橡胶、溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶投入开炼机，经过2—3分钟的滚压和翻炼，用三角包法使三种橡胶混炼均匀。
⑶按表1中所述比例，依次加入硬脂酸、氧化锌、防老剂4010NA、古马隆和促进剂CZ，采用打三角包法混炼均匀后再依次加入炭黑N220、白炭黑、Si-69和芳烃油，采用打三角包法混炼均匀后加入硫黄预分散母胶粒，采用打三角包法混炼均匀后下片。
⑷将⑶中所得的混炼胶放置24小时后，用硫化仪测定t10、t90；
⑸按照⑷中t90，将⑶中所得的混炼胶用平板硫化机进行硫化。
⑹将步骤⑸所得硫化进行性能测试。测试内容包括：拉伸性能，按GB/T528—1998执行；硬度，按GB/T531—1999执行；屈挠性能，按GB/T13934-1992执行；热空气老化性能，按GB/T3512-2001执行；耐磨性能，按GB/T1689-1998执行。
采用平衡溶胀法测定硫化胶的交联密度，选用环己烷作为溶剂，交联密度按照如下公式计算所得：
式中：ρ r ——生胶的密度；
ρ s ——溶剂的密度；
α ——配方中生胶的质量分数；
M a ——溶胀前试样质量；
M b ——溶胀后试样质量。
本实施例所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表5。
实施例2：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数同实施例1基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80B型硫黄预分散母胶粒。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1基本相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表5。
实施例3：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数同实施例1基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80C型
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1基本相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表5。
实施例4：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数同实施例3基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80D型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1基本相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表5。
实施例5：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数如表2。
表2 NR/SSBR并用体系胎面胶配方
| 原料名称 | phr |
| NR | 60 |
| SSBR | 40 |
| N220 | 50 |
| 白炭黑 | 10 |
| 芳烃油 | 10 |
| ZnO | 5 |
| 古马隆 | 3 |
| S-80 | 2.5 |
| 4010NA | 1.5 |
| CZ | 1.5 |
| 硬脂酸 | 1 |
| Si-69 | 0.8 |
本实施例所用的的S-80母胶粒与实施例1中所用的相同，此处不再赘述。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1基本相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表6。
实施例6：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数与实施例5基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80B型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1基本相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表6。
实施例7：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数与实施例5基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80C型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1基本相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表6。
实施例8：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数与实施例5基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80D型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1基本相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表6。
实施例9：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数如表3。
表3 SSBR/BR并用胎面胶配方
| 原料名称 | phr |
| SSBR | 60 |
| BR | 40 |
| N220 | 50 |
| 白炭黑 | 10 |
| 芳烃油 | 10 |
| ZnO | 5 |
| 古马隆 | 3 |
| S-80 | 2.5 |
| 4010NA | 1.5 |
| CZ | 1.5 |
| 硬脂酸 | 1 |
| Si-69 | 0.8 |
本实施例所用的的S-80母胶粒与实施例1中所用的相同，此处不再赘述。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1基本相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表7。
实施例10：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数与实施例9基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80B型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1基本相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表7。
实施例11：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数与实施例9基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80C型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1基本相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表7。
实施例12：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数与实施例9基本相同，区别使用的硫黄预分散母胶粒为S-80D型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1基本相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表7。
实施例13：
本实施例所述的硫黄预分散母胶粒的胎面胶的组成物及其质量份数同实施例1基本相同，区别在于使用的橡胶中SSBR改为ESBR。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1基本相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表8。
实施例14：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数同实施例13基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80B型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1基本相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表8。
实施例15：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数同实施例13基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80C型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表8。
实施例16：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数与实施例13基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80D型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表8。
实施例17：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数同实施例5基本相同，区别在于使用的橡胶中SSBR改为ESBR。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1基本相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表9。
实施例18：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数同实施例17基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80B型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表9。
实施例19：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数同实施例17基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80C型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表9。
实施例20：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数与实施例17基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80D型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表9。
实施例21：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数同实施例9基本相同，区别在于使用的橡胶中SSBR改为ESBR。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1基本相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表10。
实施例22：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数同实施例21基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80B型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表10。
实施例23：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数同实施例21基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80C型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表10。
实施例24：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数与实施例21基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80D型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表10。
实施例25：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数如表4
表4 NR/BR并用胎面胶配方
| 原料组成 | Phr |
| NR | 80 |
| BR | 20 |
| CZ | 1.5 |
| 4010NA | 1.5 |
| ZnO | 5 |
| S-80 | 2.5 |
| 硬脂酸 | 1 |
| N220 | 50 |
| 芳烃油 | 10 |
| 古马隆 | 3 |
| 白炭黑 | 10 |
| Si-69 | 0.8 |
本实例的特征是使用的硫黄预分散母胶粒母胶粒为S-80A型硫黄预分散母胶粒。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表11。
实施例26：
本实施例所述的硫黄预分散母胶粒的胎面胶的组成物及其质量份数同实施例25基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80B型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表11。
实施例27：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数同实施例25基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80C型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表11。
实施例28：
本实施例所述的由硫黄预分散母胶粒制备的胎面胶的组成物及其质量份数与实施例25基本相同，区别在于使用的硫黄预分散母胶粒为S-80D型。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。所得的由S-80制备的胎面胶性能测试结果见表11。
表5
表6
表7
表8
表9
表10
表11
Claims (2)
1.一种硫黄预分散母胶粒胎面胶，其特征在于，所述的胎面胶由以下质量份数的材料组成：橡胶 100；硬脂酸 1；氧化锌 5；防老剂4010NA 1.5；古马隆 3；炭黑N220 50；白炭黑 10；芳烃油 10；Si-69 0.8；促进剂CZ 1.5；硫黄预分散母胶粒 2.5；
所述的硫黄预分散母胶粒由以下材料按份组成：硫黄粉 80；基体材料 16；硬脂酸 1；白油 3；
按质量份计算，所述基体材料选用的是EPDM 12和EVA 4；EPDM 6、EVA 4和POE 6；EVA 4和POE 12；或EPDM 6、EVA 4和POE 6；
所述EPDM为EPDM-4045，所述EVA为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，所述POE为乙烯辛烯共聚物；
所述的硫黄预分散母胶粒按如下方法制作：
⑴将塑炼机加热至90℃后，调节辊距至0.5-1毫米将基体材料投入塑炼机混炼均匀后加入硬脂酸，混炼均匀后下片，降至室温待用；
⑵将⑴中所得的混合物在开炼机上按比例混入硫黄粉和白油，混炼均匀后下片、造粒即可。
2.一种硫黄预分散母胶粒胎面胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
⑴将烘好的天然橡胶在开炼机上塑炼15分钟，开炼机辊距为0.2毫米；
⑵将开炼机辊距调至0.5—1毫米，将⑴中所得塑炼完毕的天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶投入开炼机，经过2—3分钟的滚压和翻炼，用三角包法使三种橡胶混炼均匀；
⑶橡胶 100；硬脂酸 1；氧化锌 5；防老剂4010NA 1.5；古马隆 3；炭黑N220 50；白炭黑 10；芳烃油 10；Si-69 0.8；促进剂CZ 1.5；硫黄预分散母胶粒 2.5，按上述比例，依次加入硬脂酸、氧化锌、防老剂4010NA、古马隆和促进剂CZ，采用打三角包法混炼均匀后再依次加入炭黑N220、白炭黑、Si-69和芳烃油，采用打三角包法混炼均匀后加入硫黄预分散母胶粒，采用打三角包法混炼均匀后下片；
所述的硫黄预分散母胶粒由以下材料按份组成：硫黄粉 80；基体材料 16；硬脂酸 1；白油 3；
按质量份计算，所述基体材料选用的是EPDM 12和EVA 4；EPDM 6、EVA 4和POE 6；EVA 4和POE 12；或EPDM 6、EVA 4和POE 6；
所述EPDM为EPDM-4045，所述EVA为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，所述POE为乙烯辛烯共聚物；
⑷将⑶中所得的混炼胶放置24小时后，用硫化仪测定t 10、t 90；
⑸按照⑷中t 90，将⑶中所得的混炼胶用平板硫化机在10MPa，150℃下进行硫化即可。
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