CN102977418A - 矿山用巨型工程机械子午线轮胎胎面橡胶组合物 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种矿山用巨型工程机械子午线轮胎胎面橡胶组合物，该橡胶组合物有利于改善轮胎的防割裂、掉块性能。该橡胶组合物包括：天然橡胶，或者含有天然橡胶和丁苯橡胶的橡胶组份；以100重量份的前述橡胶组份为基准，含有补强炭黑15～60重量份和高分散性白炭黑8～25重量份的混合填料，或含有补强炭黑20～65重量份和高分散性白炭黑10～20重量份的混合填料；进一步包括下述以重量份计的助剂：硅烷偶联剂1～5份；活化剂3～9份；防老剂1～6份；促进剂0.5～2.5份；防焦剂0.1～0.5份；加工助剂1～2份；普通硫磺0.5～2.5份；抗撕裂助剂AD1600 1～6份；辛基酚醛树脂1～3.5份。

Description

矿山用巨型工程机械子午线轮胎胎面橡胶组合物

技术领域

本发明涉及一种矿山用巨型工程机械子午线轮胎胎面橡胶组合物，该橡胶组合物有利于改善轮胎防割裂、掉块性能，属于轮胎制造和橡胶制品制造技术领域。

背景技术

工程建设和矿业生产中所用的运输设备日趋大型化，这导致工程机械及其轮胎运载载荷及性能要求有较大的增长。由于矿山用巨型工程机械子午线轮胎使用条件及其苛刻，载荷极为巨大，转弯多，运行路面多为碎石路面，并是连续的上坡、下坡行驶，在胎面与路面的接触过程中及其容易受到锋利石块的撞击、刺扎和切割，这对矿山用巨型工程机械子午线轮胎胎面胶的物理机械性能要求很高。

目前为止，在公开文献中全钢载重子午线轮胎胎面胶配方多侧重于解决某一单方面的胶料物理性能需要，未能较好地综合平衡胎面胶料各项物理机械性能的关系。同时，目前还没有某个单一指标能够很好地表征橡胶组合物的耐切割性能。

根据现有文献报道，造成轮胎胎面胶切割损坏主要有两种表现形式：掉块，即轮胎胎面的橡胶组合物以小块的形式脱离轮胎表面；崩花，即轮胎胎面的橡胶组合物以几片大块的形式脱离轮胎表面。根据上述损伤形式提出对用于轮胎胎面的橡胶组合物耐切割性能的要求包括3个阶段性要求：初期切不进，即橡胶组合物的硬度不能太低；中期切不动，即橡胶组合物的撕裂强度大，扯断伸长率高，抗张积大；终期切不断，即橡胶组合物的扯断伸长率高。由于橡胶组合物的初期硬度与终期伸长率是反比关系，所以要提高轮胎胎面的抗切割能力要综合考虑硬度和伸长率之间的平衡关系，硬度要适度，过大过小都不好。

基于上述分析，发明人提出该橡胶组合物的设计原则是：要赋予该橡胶组合物以良好的胎面耐切割性能，需具有以下综合性能要求：⑴ 高撕裂强度，高抗张积；⑵ 高扯断伸长率；⑶ 高动态刚性E*；⑷ 低生热。

发明内容

1、发明目的：本发明目的在于设计一种耐切割性能良好的矿山用巨型工程机械子午线轮胎胎面胶组合物。

2、技术方案：

本发明中的橡胶组合物的橡胶体系选用物理性能优异的胶种；补强体系选用低结构、高比表面积炭黑并用高分散、高比表面积白炭黑，可以提高抗切割和耐割口增长性、降低生热；硫化体系选用具有高抗还原性，耐氧性，有助于硫化后的橡胶组合物获得强度高、高抗撕裂性，耐动态疲劳以及生热低等优点；防老化体系选取多种防老剂并用，有利于橡胶组合物长久保持良好的物理机械性能，以满足工程机械子午线轮胎适用于恶劣的工作环境；为防止因油类增塑剂降低胶料模量和硬度而适当控制软化剂的选用，增加可提高胶料的模量和耐磨性的助剂。

本发明中的矿山用巨型工程机械子午线轮胎胎面橡胶组合物，它包括：

1、含有天然橡胶，或者含有天然橡胶和丁苯橡胶的橡胶组份：天然橡胶70～100重量份，丁苯橡胶为0～30重量份，且天然橡胶和丁苯橡胶的合计含量为100重量份。

2、以100重量份的前述橡胶组份为基准，含有补强炭黑15～60重量份和高分散性白炭黑8～25重量份的混合填料。所述补强炭黑为N115补强炭黑，或N121补强炭黑，或N134补强炭黑，或N220补强炭黑，或N330补强炭黑，或双相炭黑，以及它们之中任意两种或两种以上的并用体系。

3、以100重量份的前述橡胶组份的橡胶组合物，进一步含有包括下述以重量份计的硫促体系和防老体系：硫促体系为普通硫磺S 0.5～2.5份；促进剂NS 0.5～2.5份；防焦剂CTP 0.1～0.5份；防老体系包括防老剂可为RD（2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉)，或4020（N-(1，3-二甲基丁基)-N-苯基对苯二胺），或微晶蜡，或它们之中任意两种或两种以上并用体系1～6份。

4、基于100重量份的橡胶组份，进一步包括下述辅剂：抗撕裂助剂AD1600为主体为带功能基团的烃类树脂，AD1600 1～6份；硅烷偶联剂1～5份；分散剂1～2份；辛基酚醛树脂1～3.5份。

3、有益效果：

本发明中的橡胶组合物中所选用的橡胶体系、补强体系以及硫化体系，可以提高抗切割和耐割口增长性，有助于硫化后的橡胶组合物获得强度高、高抗撕裂性，耐动态疲劳以及生热低等优点。满足矿山用巨型工程机械子午线轮胎适用于恶劣的工作环境。

 

具体实施例

下面通过实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于这些实施例。以下实施例中所述份数均为重量份。

矿山用巨型工程机械子午线轮胎胎面橡胶组合物由表1组份构成：

表1

实施例	1	2	3
				天然橡胶NR	100	85	70
丁苯橡胶SBR1502		15	30
				炭黑N115			43
炭黑N220		30
				炭黑N234	42
炭黑N330		20
				白炭黑175Gr	15
白炭黑9000Gr			12
				硅烷偶联剂（50%）	3		2.4
硫化活性剂	5.5	7	7
				增塑剂A	1		1
防老剂RD	1	1	1
				防老剂4020	2	2	2
莱茵防护蜡	1.5	1	1
				抗撕裂助剂AD1600			2.5
芳烃油		4.5
				分散剂FS-97	1
硫促	2.35	2.15	2.6
				抗硫化返原剂WK901			0.5
防焦剂CTP	0.3	0.3	0.3

矿山用巨型工程机械子午线轮胎胎面橡胶工艺如下：

1、     母炼胶混炼工艺（密炼机）如表2：

表2

2、终炼胶混炼工艺（开炼机）

（1）调开炼机辊距2mm，将密炼机排下的母胶过辊3次，使胶温降至100℃以下；

（2）包辊后加硫促体系；

（3）硫促体系混合均匀并清扫干净后，调至最小辊距，薄通打三角包3次；

（4）调开炼机辊距2mm,打卷3次，2mm厚度下片。

依照本方法生产出的矿山用巨型工程机械子午线轮胎胎面橡胶的物理性能（硫化条件143℃×50min，其中阿克隆磨耗硫化条件143℃×120min）如下表3所示：

表3

	1	2	3
				撕裂强度(kN/m)	26	21.7	36.8
硬度    HA	70	64	71
				100%定伸应力(MPa)	2.9	1.65	2.06
300%定伸应力(MPa)	15.2	9.84	9.75
				拉伸强度(MPa)	24.87	23.81	23.69
扯断伸长率%	479.3	598.4	607.4
				阿克隆磨耗体积	0.275	0.289	0.283
耐切割性能 (失重%)	8.37	9.36	7.5
				抗张积Ts×Eb	11180.08	14247.9	14389.31

由实施例可知，随着在配方中加入带有滞后效应吸能基团的丁苯橡胶的增加，橡胶组合物获得高的伸长率，有利于抗张积增大，有助于提高耐切割性能；高比表面积和低结构的填充剂可增加橡胶组合物的耐磨性能，同样有助于提高耐切割性能；更高比较面积的白炭黑9000Gr相对于175Gr，耐切割性能以及撕裂强度明显提高。 

本领域技术人员可以理解，本发明可用于矿山用巨型工程机械子午线轮胎的制造。

Claims (5)

1.矿山用巨型工程机械子午线轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于：该组合物是由以下重量份的材料组成:

橡胶组分            100份；

补强体系            50～60份；

防老体系            1～6份；

硫促体系            1～5份；

辅助助剂            1～6份。

2.根据权利要求1所述的矿山用巨型工程机械子午线轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于所述的橡胶组份中，含有天然橡胶70～100重量份，丁苯橡胶为0～30重量份，且天然橡胶和丁苯橡胶的合计含量为100重量份。

3.根据权利要求1所述的矿山用巨型工程机械子午线轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于所述的补强体系中，含有补强炭黑20～60重量份和高分散性白炭黑10～20重量份的混合填料；所述补强炭黑为N115补强炭黑，或N121补强炭黑，或N134补强炭黑，或N220补强炭黑，或N330补强炭黑，或双相炭黑，以及它们之中任意两种或两种以上的并用体系。

4.根据权利1所述的矿山用巨型工程机械子午线轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于所述的硫促体系为普通硫磺S 0.5～2.5份；促进剂NS 0.5～2.5份；防焦剂CTP 0.1～0.5份；防老体系包括防老剂可为RD（2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉)，或4020（N-(1，3-二甲基丁基)-N-苯基对苯二胺），或微晶蜡，或它们之中任意两种或两种以上并用体系1～6份。

5.根据权利1所述的矿山用巨型工程机械子午线轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于所述的辅助助剂，其特征在于进一步包括下述辅剂：抗撕裂助剂AD1600为主体为带功能基团的烃类树脂，AD1600 1～6份；硅烷偶联剂1～5份；活化剂3～9份；分散剂1～2份；辛基酚醛树脂1～3.5份。