CN103073754B - 低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及橡胶技术领域，具体地说是一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物，以重量份计包含：天然橡胶60～100、顺丁橡胶0～40、炭黑15～35、白炭黑0～20、硅烷偶联剂0～4.0、氧化锌2.0～5.0、硬脂酸1.0～3.0防老剂40201.0～3.0、防老剂RD0.5～2.0、防护蜡1.0～2.0、多功能加工助剂1.0～15.0、硫磺1.0～2.0、橡胶促进剂0.8～1.6、防焦剂0.2；其中所述的多功能加工助剂是一种由氨基酸类物质合成的具有1～20个重复单元的带有巯基的低聚物，其基本化学结构式为：，其中R1的结构式如下，x,y,z分别为0～10，，其中R2的结构式如下，l,m,n分别为0～10，

Description

低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，具体地说是一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物。
背景技术
众所周知，随着汽车工业的不断发展，世界石油资源的日益匮乏，如何降低轮胎的滚动阻力成为轮胎工业研究的热点。轮胎的滚动阻力主要由胶料配方和轮胎结构两方面决定，其中胎面胶配方是主要影响因素。胎面胶料在60℃下的滞后损失大小直接影响轮胎滚动阻力的高低。胎面胶料配方中的所有组分对滞后损失都有一定的影响。胎面配方中的聚合物适当的选择顺丁橡胶、集成橡胶、反式聚异戊二烯橡胶等能有效的降低胶料的滞后损失；填料适当的选用白炭黑和硅烷偶联剂替代部分炭黑能有效的降低胶料的滞后损失；选用恰当的加工助剂在一定程度上能降低胶料的滞后损失。目前降低胎面胶料滞后损失的方法主要是集中在改变聚合物和填料的种类和用量上，虽有一定效果，但是效果并不十分明显。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术的不足，提供一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物，在不降低胎面胶料耐磨性能的基础上降低胶料的滞后损失，降低轮胎的滚动阻力。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物，以重量份计包含：天然橡胶60～100、顺丁橡胶0～40、炭黑15～35、白炭黑0～20、硅烷偶联剂0～4.0、氧化锌2.0～5.0、硬脂酸1.0～3.0防老剂4020  1.0～3.0、防老剂RD  0.5～2.0、防护蜡1.0～2.0、多功能加工助剂1.0～15.0、硫磺1.0～2.0、橡胶促进剂0.8～1.6、防焦剂0.2；
其中所述的多功能加工助剂是一种由氨基酸类物质合成的具有1～20个重复单元的带有巯基的低聚物，其基本化学结构式为：
，
其中R1的结构式如下，x, y, z分别为0～10，
，
其中R2的结构式如下，l, m, n分别为0～10，
；
所述的合成该多功能加工助剂的氨基酸类物质的结构式为NH2-R1-COOH；其中其中R1的结构式为：
。
作为优选，一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物，以重量份计包含：天然橡胶70～90、顺丁橡胶10～30、炭黑20～30、白炭黑10～20、硅烷偶联剂2.0～4.0、氧化锌2.0～4.0、硬脂酸1.0～2.0、防老剂4020 1.0～2.0、防老剂RD 1.0～2.0、防护蜡1.0～2.0、多功能加工助剂3.0～10.0、硫磺1.0～1.5、橡胶促进剂0.8～1.2、防焦剂0.2；
其中所述的多功能加工助剂是一种由氨基酸类物质合成的具有2～10个重复单元的带有巯基的低聚物，其基本化学结构式为：
，
其中R1的结构式如下，x, y, z分别为0～5，
，
其中R2的结构式如下，l, m, n分别为0～5，
；
所述的合成该多功能加工助剂的氨基酸类物质的结构式为NH2-R1-COOH；其中其中R1的结构式为：
。
本发明的有益效果是，采用多功能加工助剂来降低胎面胶料的滞后损失。该多功能加工助剂是一种由氨基酸类物质合成的具有1～20个重复单元的带有巯基的低聚物，添加到胶料中可以增加胶料的物理和化学交联点，能提高硫化胶的拉伸强度，降低胶料滞后损失，同时胶料的耐磨性能不受影响，能有效的降低轮胎的滚动阻力。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述：
本发明所述的原料组分及含量按现有常规技术即可制备，具体步骤是：
第一段混炼：将天然胶、顺丁橡胶加到密炼机GK400中，压栓20秒，将炭黑、白炭黑、氧化锌、防老剂4020、防老剂RD、硅烷偶联剂、防护蜡同时加到密炼机GK400中，压栓30秒，提栓后压栓至125℃提栓，再次压栓至145℃保持30秒后排胶，开炼机上薄通两次下片。
第二段混炼：加入一段混炼胶，压栓保持35秒，提栓后再压栓35秒，提栓后压栓至145℃排胶，开炼机上薄通两次下片。
第三段混炼：加入第二段混炼胶，同时加入硫磺、促进剂、防焦剂、多功能加工助剂，压栓保持30秒，提栓后压栓至105℃排胶，开炼机上薄通两次下片。
本发明橡胶组合物以重量份计包含：天然橡胶60～100、顺丁橡胶0～40、炭黑15～35、白炭黑0～20、硅烷偶联剂0～4.0、氧化锌2.0～5.0、硬脂酸1.0～3.0防老剂4020  1.0～3.0、防老剂RD  0.5～2.0、防护蜡1.0～2.0、多功能加工助剂1.0～15.0、硫磺1.0～2.0、橡胶促进剂0.8～1.6、防焦剂0.2；
其中所述的多功能加工助剂是一种由氨基酸类物质合成的具有1～20个重复单元的带有巯基的低聚物，其基本化学结构式为：
，
其中R1的结构式如下，x, y, z分别为0～10，
，
其中R2的结构式如下，l, m, n分别为0～10，
；
所述的合成该多功能加工助剂的氨基酸类物质的结构式为NH2-R1-COOH；其中其中R1的结构式为：
。
为了证实本发明效果的可靠性，将本发明与现有技术的轮胎胎面的配方及各项性能指标进行对照，结果见表1和表2：
从表1、2中可以看出，使用本发明制备的胎面胶料相比于对比例，拉伸强度明显提高，回弹性能显著增加，滞后损失明显降低。主要体现在对比例中，硫化时间为30分钟的硫化胶拉伸强度为25.2MPa，回弹值为59，60℃下损耗因子为0.112；发明配方硫化时间为30分钟的硫化胶拉伸强度为27.7MPa，回弹值为63，60℃下损耗因子为0.075。发明配方比对比例拉伸强度增加10%，回弹性增加7%，滞后损失降低33%。由此可见，使用本发明的配方可以明显提高轮胎胎面胶料的拉伸强度，降低胶料的滞后损失，降低轮胎的滚动阻力。
表1：（各原料含量单位：重量份）
原材料 对比例 本发明
天然橡胶 100 80
顺丁橡胶   20
碳黑N234 40 25
白碳黑 10 10
氧化锌 3.0 3.0
硬脂酸 1.0 1.0
防老剂 4020 2.0 2.0
防老剂RD 1.0 1.0
硅烷偶联剂 2.0 2.0
防护蜡 1.0 1.0
硫磺 1.2 1.2
防焦剂 CTP 0.2 0.2
促进剂 NS 0.9 0.9
多功能加工助剂   8.0
表1中采用的多功能加工助剂为由丙氨酸合成的具有4个重复单元的带有巯基的低聚物，其化学式为C14H27N5O4S。
表2：物理机械性能
本发明还可按下表所示实施来实现：（各原料含量单位：重量份）
原材料 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
天然橡胶 100.0 90 60 80
顺丁橡胶 0 10 40 20
碳黑N234 15 35 30 25
白碳黑 20 0 5 10
氧化锌 2.0 4.0 5.0 3.0
硬脂酸 1.0 2.0 3.0 1.0
防老剂 4020 1.0 2.0 3.0 2.0
防老剂RD 2.0 1.0 0.5 1.0
硅烷偶联剂 4.0 0 1.0 2.0
防护蜡 1.0 1.5 2.0 1.0
硫磺 1.0 2.0 1.6 1.2
促进剂NS 1.6 0.8 1.2 0.9
防焦剂CTP 0.2 0.2 0.2 0.2
多功能加工助剂 1.0 15.0 5.0 8.0
    上述实施例中采用的多功能加工助剂为由丙氨酸合成的具有4个重复单元的带有巯基的低聚物，其化学式为C14H27N5O4S。
实施例的物理机械性能（150℃，30分钟）如下：
试验项目 实施例一 实施例二 实施例三 实施例四
邵尔A型硬度/度 61 63 62 63
拉断伸长率/% 526 535 513 536
拉伸强度/Mpa 25.5 27.5 26.4 27.6
300%定伸应力/MPa 13.8 14.7 14.3 14.6
100%定伸应力/MPa 2.8 3.0 2.9 2.9
回弹值/% 63 61 62 63
撕裂强度/(KN/m) 83 72 77 86
滚筒式磨耗 149 153 164 158
滞后损失 0.078 0.087 0.081 0.075
本发明炭黑可选用N115、N234或N375等高补强炭黑。

Claims (2)

1.一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物，以重量份计包含：天然橡胶60～100、顺丁橡胶0～40、炭黑15～35、白炭黑0～20、硅烷偶联剂0～4.0、氧化锌2.0～5.0、硬脂酸1.0～3.0防老剂4020  1.0～3.0、防老剂RD  0.5～2.0、防护蜡1.0～2.0、多功能加工助剂1.0～15.0、硫磺1.0～2.0、橡胶促进剂0.8～1.6、防焦剂0.2；
其中所述的多功能加工助剂是一种由氨基酸类物质合成的具有1～20个重复单元的带有巯基的低聚物，其基本化学结构式为：
，
其中R1的结构式如下，x, y, z分别为0～10，
，
其中R2的结构式如下，l, m, n分别为0～10，
；
所述的合成该多功能加工助剂的氨基酸类物质的结构式为NH2-R1-COOH；其中R1的结构式如下，x, y, z分别为0～10，
。
2.根据权利要求1所述一种低滚动阻力轮胎胎面橡胶组合物，其特征是以重量份计包含：天然橡胶70～90、顺丁橡胶10～30、炭黑20～30、白炭黑10～20、硅烷偶联剂2.0～4.0、氧化锌2.0～4.0、硬脂酸1.0～2.0、防老剂4020 1.0～2.0、防老剂RD 1.0～2.0、防护蜡1.0～2.0、多功能加工助剂3.0～10.0、硫磺1.0～1.5、橡胶促进剂0.8～1.2、防焦剂0.2；
其中所述的多功能加工助剂是一种由氨基酸类物质合成的具有2～10个重复单元的带有巯基的低聚物，其基本化学结构式为：
，
其中R1的结构式如下，x, y, z分别为0～5，
，
其中R2的结构式如下，l, m, n分别为0～5，
；
所述的合成该多功能加工助剂的氨基酸类物质的结构式为NH2-R1-COOH；其中R1的结构式如下，x, y, z分别为0～5，
。
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