CN103450508B - 一种低滚动阻力轮胎胎面配方及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低滚动阻力轮胎胎面配方及其制备方法，所述低滚动阻力轮胎胎面配方包括如下组分，天然胶10-20%、顺丁胶10-20%、溶聚丁苯胶20-40%、高分散白碳黑20-40%、塑解剂A-80.5-1%、化学防老剂6PPD1-2%、物理防老剂微晶蜡1-2%、活性剂ZNO1-3%、活性剂SA1-3%、聚乙二醇PEG1-3%、硫化剂S-3251-3%、促进剂NS1-3%、特殊促进剂CTP0.1-0.8%和偶联剂SI694-8%。采用本技术方案的有益效果是：轮胎滚动阻力低，可以达到A级或B级，各项物理机械性能与非低滚动阻力轮胎基本一致，保留了轮胎在湿地及干地抓地力方面的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种轮胎胎面配方及其制备方法，具体涉及一种低滚动阻力轮胎胎面配方及其制备方法。
背景技术
轮胎的滚动阻力(英文简称：RRC)导致的油耗占总油耗的15%，若RRC降低30%，则降低油耗4.5%，因此有效降低轮胎的RRC，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。
欧盟EC661、EC1222法规规定轮胎能耗分级：以轿车为例，A级RRC≤5.5，B级5.6≤RRC≤6.7 ，C级6.8≤RRC≤8.0 ，D级Empty，E级8.1≤RRC≤9.2 ，F级9.3≤RRC≤10.5，G级10.6≤RRC。
普通轮胎滚动阻力较高一般处于F级左右，浪费燃油，当法规逐步推行，RRC等级将作为消费者考量指标，可以预见：普通轮胎逐渐失去竞争优势。因此低滚动阻力轮胎产品的开发和应用已经势在必行。粘弹性体引起的滞后作用是滚动损失最大的影响因素，占总损耗的85%-95%。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种低滚动阻力轮胎胎面配方及其制备方法，轮胎滚动阻力低，可以达到A级或B级，各项物理机械性能与非低滚动阻力轮胎基本一致，保留了轮胎在湿地及干地抓地力方面的优点。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种低滚动阻力轮胎胎面配方，所述低滚动阻力轮胎胎面配方包括如下组分，天然胶10-20%、顺丁胶10-20%、溶聚丁苯胶20-40%、高分散白碳黑20-40%、塑解剂A-8 0.5-1%、化学防老剂6PPD 1-2%、物理防老剂微晶蜡1-2%、活性剂ZnO 1-3%、活性剂SA 1-3%、聚乙二醇PEG 1-3%、硫化剂S-325 1-3%、促进剂NS 1-3%、特殊促进剂CTP 0.1-0.8%和偶联剂Si69 4-8%。
优选的，所述低滚动阻力轮胎胎面配方包括如下组分，天然胶12-18%、顺丁胶12-18%、溶聚丁苯胶23-38%、高分散白碳黑23-38%、塑解剂A-8 0.6-0.9%、化学防老剂6PPD 1.2-1.8%、物理防老剂微晶蜡1.2-1.8%、活性剂ZnO 1.3-2.7%、活性剂SA 1.3-2.7%、聚乙二醇PEG 1.3-2.7%、硫化剂S-325 1.3-2.7%、促进剂NS 1.3-2.7%、特殊促进剂CTP 0.3-0.7%和偶联剂Si69 5-7%。
优选的，所述低滚动阻力轮胎胎面配方包括如下组分，天然胶14-16%、顺丁胶14-16%、溶聚丁苯胶26-34%、高分散白碳黑26-34%、塑解剂A-8 0.7-0.8%、化学防老剂6PPD 1.4-1.6%、物理防老剂微晶蜡1.4-1.6%、活性剂ZnO 1.8-2.2%、活性剂SA 1.8-2.2%、聚乙二醇PEG 1.8-2.2%、硫化剂S-325 1.8-2.2%、促进剂NS 1.8-2.2%、特殊促进剂CTP 0.4-0.5%和偶联剂Si69 5.5-6.5%。
优选的，所述天然胶份数与所述顺丁胶份数之比大于等于1：1。
优选的，所述溶聚丁苯胶份数与所述天然胶份数之比大于等于2：1。
优选的，所述溶聚丁苯胶份数与所述高分散白碳黑份数之比大于等于1：1。
优选的，所述偶联剂Si69与所述高分散白碳黑份数之比大于等于1：8。
优选的，所述聚乙二醇PEG份数与所述高分散白碳黑份数之比大于等于1：15。
优选的，所述特殊促进剂CTP份数与所述促进剂NS份数之比大于等于1：10。
一种低滚动阻力轮胎胎面配方的制备方法，所述低滚动阻力轮胎胎面配方如上述一种低滚动阻力轮胎胎面配方，其合成步骤如下：
（1）.投入天然胶、顺丁胶、溶聚丁苯胶、塑解剂A-8、化学防老剂6PPD、物理防老剂微晶蜡、活性剂ZnO、活性剂SA、聚乙二醇PEG、，混炼30-40秒，混炼温度80-100℃，压力0.56-0.64MPa。
（2）.投入1/2高分散白碳黑和偶联剂Si69混炼30-40秒，混炼温度90-110℃，压力0.56-0.64MPa。
（3）.投入另外1/2高分散白碳黑混炼40-50秒，混炼温度100-125℃，压力0.51-0.59MPa。
（4）.投入操作油调整混炼条件，混炼150-200秒，混炼温度120-145℃，压力0.51-0.59MPa。
（5）.出片经过冷却水槽冷却方式：风扇冷却8h，自然冷却16h，空调冷却2h。
（6）.投入冷却好胶片、硫化剂S-325、促进剂NS、特殊促进剂CTP混炼80-100秒，混炼温度95-115℃，压力0.51-0.59MPa。
（7）.出片经过冷却水槽冷却方式：风扇冷却8h，自然冷却16h，和空调冷却2h。
（8）.将冷却好胶片经过挤出机制成胎面。
采用本技术方案的有益效果是：由于粘弹性体引起的滞后作用是滚动损失最大的影响因素，因此改善轮胎材料的粘弹性是降低滚动阻力的有效途径，本发明针对弹性体配方进行研究改善，轮胎滚动阻力低，可以达到A级或B级，各项物理机械性能与非低滚动阻力轮胎基本一致，保留了轮胎在湿地及干地抓地力方面的优点。
溶聚丁苯胶、高分散白碳黑、偶联剂三者反应结合可以产生特殊的粘弹性体橡胶，大大减少滞后损失，降低滚动阻力及提高抓地力。天然胶和顺丁胶可以提升制品力学性能，在机械性能方面进行改善。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一种低滚动阻力轮胎胎面配方，所述低滚动阻力轮胎胎面配方包括如下组分，天然胶10-20%、顺丁胶10-20%、溶聚丁苯胶20-40%、高分散白碳黑20-40%、塑解剂A-8 0.5-1%、化学防老剂6PPD 1-2%、物理防老剂微晶蜡1-2%、活性剂ZnO 1-3%、活性剂SA 1-3%、聚乙二醇PEG 1-3%、硫化剂S-325 1-3%、促进剂NS 1-3%、特殊促进剂CTP 0.1-0.8%和偶联剂Si69 4-8%。
天然胶份数与顺丁胶份数之比大于等于1：1，可提升胶料弹性，机械强度，耐屈挠，屈挠次数可达20万次以上，优良耐磨性能，胶料磨耗体积可达到0.168 cm 3 /1.61km。
溶聚丁苯胶份数与天然胶份数之比大于等于2：1，可提升胶料弹性，弹性模量为2-4MPa，回弹率可达90%以上，拉伸强度可以提高到25-35MPa，降低滚动阻力和优良抗湿滑性能。
溶聚丁苯胶份数与高分散白碳黑份数之比大于等于1：1，可降低胶料滚动阻力，RRC可达到A级，提高胎面抗湿滑性能。
偶联剂Si69与高分散白碳黑份数之比大于等于1：8，可降低胶料木尼粘度，表面改性提高白碳黑补强效果，硬度提高2-3个单位，拉伸强度提高10-20%，300%定伸应力提高5-10%。
在低滚动阻力轮胎胎面配方的基础上，为了达到更优的效果需添加塑解剂A-8，可显著改善加工性能，降低混炼温度5-10℃，减少一次返炼，木尼粘度可下降10-15单位。
聚乙二醇PEG份数与高分散白碳黑份数之比大于等于1：15，可改善胶料物理性能，减少白碳黑对促进剂的吸附，防止迟缓硫化，在低滚动阻力轮胎胎面配方的基础上，为了达到更优的效果需添加活性剂PEG，中文名称聚乙二醇，可显著改善白碳黑胶料分散性，加速硫化，提升胶料拉伸强度10-20%，300%定伸应力提高5-10%，撕裂强度提高10-15%。
特殊促进剂CTP份数与所述促进剂NS份数之比大于等于1：10，可改善胶料加工安全性，防止早期硫化，减少报废成本。在低滚动阻力轮胎胎面配方的基础上，为了达到更优的效果需添加特殊促进剂CTP，中文名称防焦剂，可显著提升硫化延迟性，延长焦烧时间10-20%。
一种低滚动阻力轮胎胎面配方的制备方法，所述低滚动阻力轮胎胎面配方如上述一种低滚动阻力轮胎胎面配方，其合成步骤如下：
（1）.投入天然胶、顺丁胶、溶聚丁苯胶、塑解剂A-8、化学防老剂6PPD、物理防老剂微晶蜡、活性剂ZnO、活性剂SA、聚乙二醇PEG、，混炼30-40秒，混炼温度80-100℃，压力0.56-0.64MPa。
（2）.投入1/2高分散白碳黑和偶联剂Si69混炼30-40秒，混炼温度90-110℃，压力0.56-0.64MPa。
（3）.投入另外1/2高分散白碳黑混炼40-50秒，混炼温度100-125℃，压力0.51-0.59MPa。
（4）.投入操作油调整混炼条件，混炼150-200秒，混炼温度120-145℃，压力0.51-0.59MPa。
（5）.出片经过冷却水槽冷却方式：风扇冷却8h，自然冷却16h，空调冷却2h。
（6）.投入冷却好胶片、硫化剂S-325、促进剂NS、特殊促进剂CTP混炼80-100秒，混炼温度95-115℃，压力0.51-0.59MPa。
（7）.出片经过冷却水槽冷却方式：风扇冷却8h，自然冷却16h，和空调冷却2h。
（8）.将冷却好胶片经过挤出机制成胎面。
主要技术指标：表一
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 普通轮胎 |
| Tanδ 50℃(滚动阻力) | 0.142104 | 0.0994273 | 0.295609 |
| Tanδ 0℃(湿抓地力) | 0.34755 | 0.951412 | 0.530979 |
| Tanδ 25℃(干抓地力) | 0.207451 | 0.225791 | 0.362452 |
| Tg ℃ | -31 | -3.8 | -25 |
| RRC | 6.56 | 5.11 | 11.06 |
实施例1
原材料组分：20份天然胶、20份顺丁胶、60份溶聚丁苯胶、60份高分散白碳黑、10份偶联剂Si69、1份塑解剂A-8、4份防老剂(2份6PPD、2份微晶蜡)、6份活性剂（2份ZnO、2份SA、2份PEG）、3份硫化剂S-325、3份促进剂(2份NS、1份CTP)和10份操作油。
制备过程在密炼机中进行：
（1）.投入天然胶、顺丁胶、溶聚丁苯胶、防老剂、活性剂、塑解剂，混炼30-40秒，混炼温度80-100℃，压力0.56-0.64MPa。
（2）.投入1/2高分散白碳黑和偶联剂混炼30-40秒，混炼温度90-110℃，压力0.56-0.64MPa。
（3）.投入另外1/2高分散白碳黑混炼40-50秒，混炼温度100-125℃，压力0.51-0.59MPa。
（4）.投入操作油调整混炼条件混炼150-200秒，混炼温度120-145℃，压力0.51-0.59MPa。
（5）.出片经过冷却水槽冷却方式：风扇冷却8h，自然冷却16h，空调冷却2h。
（6）.投入冷却好胶片、硫化剂、促进剂混炼80-100秒，混炼温度95-115℃，压力0.51-0.59MPa。
（7）.出片经过冷却水槽冷却方式：风扇冷却8h，自然冷却16h，和空调冷却2h。
（8）.将冷却好胶片经过挤出机制成胎面。
本实施例为最优实施例，由此获得低滚动阻力轮胎胎面胶料，最终轮胎制品RRC达到A级。
实施例2
原材料组分：25份天然胶、75份溶聚丁苯胶、60份高分散白碳黑、8份偶联剂Si69、1份塑解剂A-8、4份防老剂(2份6PPD、2份微晶蜡)、8份活性剂（3份ZnO、2份SA、3份PEG）、3份硫化剂S-325、3份促进剂(2份NS、1份CTP)和5份操作油。
制备过程在密炼机中进行：
（1）.投入天然胶、溶聚丁苯胶、防老剂、活性剂、塑解剂，混炼30-40秒，混炼温度80-100℃，压力0.56-0.64MPa。
（2）.投入1/2白碳黑和偶联剂混炼30-40秒，混炼温度90-110℃，压力0.56-0.64MPa。
（3）.投入1/2白碳黑混炼40-50秒，混炼温度100-125℃，压力0.51-0.59MPa。
（4）.投入操作油调整混炼条件混炼150-200秒，混炼温度120-145℃，压力0.51-0.59MPa。
（5）.出片经过冷却水槽冷却方式：风扇冷却8h，自然冷却16h，空调冷却2h。
（6）.投入冷却好胶片、硫化剂、促进剂混炼80-100秒，混炼温度95-115℃，压力0.51-0.59MPa。
（7）.出片经过冷却水槽冷却方式：风扇冷却8h，自然冷却16h，和空调冷却2h。
本实施例为较优实施例，由此获得低滚动阻力轮胎胎面胶料，最终轮胎制品RRC达到B级。
实施例3
低滚动阻力轮胎胎面配方包括如下组分，天然胶10%、顺丁胶10%、溶聚丁苯胶30%、高分散白碳黑30%、塑解剂A-8 0.5%、化学防老剂6PPD 2%、物理防老剂微晶蜡2%、活性剂ZnO 1%、活性剂SA 1%、聚乙二醇PEG 3%、硫化剂S-325 1%、促进剂NS 1%、特殊促进剂CTP 0.5%和偶联剂Si69 8%。
实施例4
低滚动阻力轮胎胎面配方包括如下组分，天然胶12%、顺丁胶12%、溶聚丁苯胶28%、高分散白碳黑28%、塑解剂A-8 0.6%、化学防老剂6PPD 1.8%、物理防老剂微晶蜡1.8%、活性剂ZnO 2.7%、活性剂SA 2.7%、聚乙二醇PEG 1.7%、硫化剂S-325 1.7%、促进剂NS 1.7%、特殊促进剂CTP 0.3%和偶联剂Si69 5%。
实施例5
低滚动阻力轮胎胎面配方包括如下组分，天然胶14%、顺丁胶14%、溶聚丁苯胶28%、高分散白碳黑28%、塑解剂A-8 0.5%、化学防老剂6PPD 1%、物理防老剂微晶蜡1%、活性剂ZnO 1%、活性剂SA 1%、聚乙二醇PEG 1%、硫化剂S-325 1%、促进剂NS 1%、特殊促进剂CTP 0.5%和偶联剂Si69 8%。
实施例6
低滚动阻力轮胎胎面配方包括如下组分，天然胶13%、顺丁胶13%、溶聚丁苯胶30%、高分散白碳黑30%、塑解剂A-8 0.5%、化学防老剂6PPD 1%、物理防老剂微晶蜡1%、活性剂ZnO 1%、活性剂SA 1%、聚乙二醇PEG 2%、硫化剂S-325 1%、促进剂NS 1%、特殊促进剂CTP 0.5%和偶联剂Si69 5%。
采用本技术方案的有益效果是：由于粘弹性体引起的滞后作用是滚动损失最大的影响因素，因此改善轮胎材料的粘弹性是降低滚动阻力的有效途径，本发明针对弹性体配方进行研究改善，轮胎滚动阻力低，可以达到A级或B级，各项物理机械性能与非低滚动阻力轮胎基本一致，保留了轮胎在湿地及干地抓地力方面的优点。
溶聚丁苯胶、高分散白碳黑、偶联剂三者反应结合可以产生特殊的粘弹性体橡胶，大大减少滞后损失，降低滚动阻力及提高抓地力。天然胶和顺丁胶可以提升制品力学性能，在机械性能方面进行改善。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种低滚动阻力轮胎胎面，其特征在于，所述低滚动阻力轮胎胎面包括如下组分，天然胶10-20%、顺丁胶10-20%、溶聚丁苯胶20-40%、高分散白碳黑20-40%、塑解剂A-8 0.5-1%、化学防老剂6PPD 1-2%、物理防老剂微晶蜡1-2%、活性剂ZnO 1-3%、活性剂SA1-3%、聚乙二醇PEG 1-3%、硫化剂S-325 1-3%、促进剂NS 1-3%、特殊促进剂CTP 0.1-0.8%和偶联剂Si69 4-8%；所述天然胶份数与所述顺丁胶份数之比大于等于1 ：1。
2.根据权利要求1 所述的一种低滚动阻力轮胎胎面，其特征在于，所述低滚动阻力轮胎胎面包括如下组分，天然胶12-18%、顺丁胶12-18%、溶聚丁苯胶23-38%、高分散白碳黑23-38%、塑解剂A-8 0.6-0.9%、化学防老剂6PPD 1.2-1.8%、物理防老剂微晶蜡1.2-1.8%、活性剂ZnO 1.3-2.7%、活性剂SA 1.3-2.7%、聚乙二醇PEG 1.3-2.7%、硫化剂S-325 1.3-2.7%、促进剂NS 1.3-2.7%、特殊促进剂CTP 0.3 -0.7% 和偶联剂Si69 5-7%。
3.根据权利要求1 或2 所述的一种低滚动阻力轮胎胎面，其特征在于，所述低滚动阻力轮胎胎面包括如下组分，天然胶14-16%、顺丁胶14-16%、溶聚丁苯胶26-34%、高分散白碳黑26-34%、塑解剂A-8 0.7-0.8%、化学防老剂6PPD 1.4-1.6%、物理防老剂微晶蜡1.4-1.6%、活性剂ZnO 1.8-2.2%、活性剂SA 1.8-2.2%、聚乙二醇PEG 1.8-2.2%、硫化剂S-325 1.8-2.2%、促进剂NS 1.8-2.2%、特殊促进剂CTP 0.4-0.5% 和偶联剂Si69 5.5-6.5%，各组分含量之和为100%。
4.根据权利要求1 所述的一种低滚动阻力轮胎胎面，其特征在于，所述溶聚丁苯胶份数与所述天然胶份数之比大于等于2 ：1。
5.根据权利要求4 所述的一种低滚动阻力轮胎胎面，其特征在于，所述溶聚丁苯胶份数与所述高分散白碳黑份数之比大于等于1 ：1。
6.根据权利要求5 所述的一种低滚动阻力轮胎胎面，其特征在于，所述偶联剂Si69 与所述高分散白碳黑份数之比大于等于1 ：8。
7.根据权利要求6 所述的一种低滚动阻力轮胎胎面，其特征在于，所述聚乙二醇PEG 份数与所述高分散白碳黑份数之比大于等于1 ：15。
8.根据权利要求7所述的一种低滚动阻力轮胎胎面，其特征在于，所述特殊促进剂CTP 份数与所述促进剂NS 份数之比大于等于1 ：10。
9.一种低滚动阻力轮胎胎面的制备方法，其特征在于，所述低滚动阻力轮胎胎面如权利要求1 所述的一种低滚动阻力轮胎胎面，其合成步骤如下：
（1）. 投入天然胶、顺丁胶、溶聚丁苯胶、塑解剂A-8、化学防老剂6PPD、物理防老剂微晶蜡、活性剂ZnO、活性剂SA、聚乙二醇PEG，混炼30-40 秒，混炼温度80-100℃，压力0.56-0.64MPa ；
（2）. 投入1/2 高分散白碳黑和偶联剂Si 69 混炼30-40 秒，混炼温度90-110℃，压力0.56-0.64MPa ；
（3）. 投入另外1/2 高分散白碳黑混炼40-50 秒，混炼温度100-125 ℃，压力0.51-0.59MPa ；
（4）. 投入操作油调整混炼条件，混炼150-200 秒，混炼温度120-145 ℃，压力0.51-0.59MP a ；
（5）. 出片经过冷却水槽冷却方式：风扇冷却8h，自然冷却16h，空调冷却2h ；
（6）. 投入冷却好胶片、硫化剂S-325、促进剂NS、特殊促进剂CTP 混炼80-100 秒，混炼温度95-115℃，压力0.51-0.59MPa ；
（7）. 出片经过冷却水槽冷却方式：风扇冷却8h ，自然冷却16h，和空调冷却2h ；
（8）. 将冷却好胶片经过挤出机制成胎面。
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