CN103450523B - 一种环保胶的配方及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制作轮胎的环保胶的配方及其制备方法，包括下述原料：乳聚丁苯胶、溶聚丁苯胶、高结构炭黑、分散剂、防老剂、活性剂、硫化剂、促进剂和环保加工油，所述的溶聚丁苯胶份数与乳聚丁苯胶的份数之比至少为2：1；所述的溶聚丁苯胶份数与乳聚丁苯胶的份数之比至少为2：1；所述的高结构炭黑与环保加工油的份数之比至少约为2：1；所述的活性剂份数与高结构炭黑份数之比至少约为1：20；采用本发明的技术方案，与现有技术相比，提供一种替代高芳烃油为代用软化剂的轮胎。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制作轮胎的环保胶的配方及其制备方法。
背景技术
现有技术橡胶加工过程中普遍使用多环芳烃橡胶加工油，这种加工油含PAHS、重金属和致癌物质，不仅危害人体，还对土壤、生物产生危害，严重污染环境。为此欧盟依Directive 2005/69/EC修订Directive 76/769/EEC，“RoHS” 环保指令，此类产品必须满足美国USP（药典）和FDA以及PHEUR（欧洲药典）的安全，限制高PAHS加工油与含此类加工油的轮胎在欧盟制造、销售与进/出口，因此芳烃油替代产品的开发和应用已经势在必行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种替代高芳烃油为代用软化剂的环保胶的配方及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种环保胶的配方，包括下述原料：乳聚丁苯胶、溶聚丁苯胶、高结构炭黑、分散剂、防老剂、活性剂 、硫化剂 、促进剂和环保加工油，所述的溶聚丁苯胶份数与乳聚丁苯胶的份数之比至少为2：1；所述的溶聚丁苯胶份数与乳聚丁苯胶的份数之比至少为2：1；所述的高结构炭黑与环保加工油的份数之比至少约为2：1；所述的活性剂份数与高结构炭黑份数之比至少约为1：20。
优选的环保胶的配方各组分重量百分比为：乳聚丁苯胶30~50%、溶聚丁苯胶 10~30%、高结构炭黑 20~40%、分散剂1~2%、防老剂 1~3%、活性剂 1.5~4.5%、，硫化剂 1~3%、促进剂 0.5~1.5%和环保加工油5~10%。
溶聚丁苯胶份数与乳聚丁苯胶的份数之比至少为2：1；可改善胶料粘弹性、耐磨性及抓地力，提升胶料自粘性，拉伸强度、抗撕裂性，胶料可符合欧盟REACH法规；乳聚丁苯胶和溶聚丁苯胶的总份数与高结构炭黑的份数之比至少为2：1；可提升胶料硫化平坦性，改善耐磨性能；使用高结构炭黑，分子间的距离大，相互引力比较小，容易分散；高结构炭黑与环保加工油的份数之比至少约为2：1；可降低胶料木尼粘度，混炼温升速度，胶料可符合欧盟REACH法规。
组合物中还包括分散剂，使用量占总重量的 1~2%；所使用的分散剂为高级脂肪酸的金属盐类；分散剂可显著改善胶料流动性，提升其加工性能，减少一次返炼，木尼粘度可下降10-15单位，缩短混炼时间，提高加工效率。
乳聚丁苯胶与分散剂FS200的份数之比至少约为30：1；可降低胶料木尼粘度，改善混炼加工作业性。
防老剂包括使用量各占防老剂总量50%的化学防老剂和物理防老剂，其中物理防老剂为微晶蜡；化学防老剂为：N-苯基-N`-环己基对苯二胺、N-N`-二苯基-对苯二胺、4.4一双（2.2-二甲基苄基）二苯胺，对热、氧、臭氧、光等老化因素的防护效能优良，亦为优良的持久机械应力形成之龟裂与屈挠龟裂的抑制剂；对高能辐射和铜离子致其老化有很好的防护作用。
组合物中的活性剂为硬酯酸SA、ZnO、PEG。
促进剂为有机促进剂，包括次磺酰胺类CZ，胍类D，二硫代氨基甲酸盐类ZDMC。
活性剂份数与高分散白炭黑份数之比至少约为1：20；可显著改善胶料分散性，加速硫化，提升胶料拉伸强度10~20%。
高结构分散白炭黑
一种制备上述环保胶的生产方法，包括下述步骤制成：
第一步：投入溶聚丁苯胶、乳聚丁苯胶、防老剂、活性剂、分散剂混炼，混炼时间为20~30秒，混炼温度80~100℃，压力0.56~0.64Mpa；
第二步：再投入高结构炭黑混炼30~40秒，混炼温度90~120℃，压力0.56~0.64Mpa；
第三步：再投入环保加工油混炼30~40秒，混炼温度120~140℃，压力0.51~0.59Mpa；
第四步：调整混炼温度140~165℃，压力0.51~0.59Mpa继续混炼30~40秒，制成初级胶片；
第五步：取出初级胶片放入冷却水槽，风扇冷却8h、自然冷却16h和空调冷却2h；
第六步：将冷却好的初级胶片，再加入硫化剂、促进剂继续混炼，时间70~90秒，混炼温度95~115℃，压力0.51~0.59Mpa制成成品胶片；
第七步：取出成品胶片放入冷却水槽、风扇冷却8h、自然冷却16h后再使用空调冷却2h；
第八步：将冷却好的成品胶片经挤出机制成胎面。
采用本发明的技术方案，与现有技术相比，使用先进萃取工艺生产的性能类似于高芳香烃油替代品，可满足高芳烃油优良加工性和低毒产品双重要求，使用本发明技术方案组合物胶料生产的轮胎胎面完全符合欧盟法规要求；丁苯胶、新工艺高结构炭黑、环保加工油三者反应结合，可以产生特殊的环保粘弹性体橡胶，大大提升胶料耐磨性，符合欧盟环保法规；溶聚丁苯胶可以提升制品弹性和耐屈曲性能；使用本发明的制备方法，确保各部分反应完全及相互分散彻底；颠覆传统乳聚丁苯胶和加工油作为填料的方式，以环保乳聚丁苯胶和新工艺高结构炭黑在环保加工油的参与下完全反应，产生环保粘弹性体，本发明进一步改善点是应用高效分散剂、高效活性剂对配方主体进行改善，提升各方面的性能。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式所涉及的工作原理，作进一步详细的说明。
分散剂为高级脂肪酸的金属盐类，本发明使用脂肪酸锌皂，产品名FS-200 厂商武汉径河化工有限公司；
活性剂SA，中文名称硬酯酸，a.产品名SA-800，厂商江苏中鼎化学有限公司，b. 产品名CH-110，厂商承德油脂股份有限公司，c. 产品名SA，厂商昆山正大橡塑厂。
乳聚丁苯胶SBR17、溶聚丁苯胶NS616、活性剂硬酯酸SA、ZnO、PEG为市售产品。
环保油SIS、TPE，TPR为环保无毒橡胶油 ，厂商宁波协进化工有限公司。
化学防老剂为：N-苯基-N`-环己基对苯二胺、N-N`-二苯基-对苯二胺、4.4一双（2.2-二甲基苄基）二苯胺，物理防老剂为微晶蜡。
促进剂为有机促进剂，包括次磺酰胺类CZ，胍类D，二硫代氨基甲酸盐类ZDMC，为市售产品。
高结构分散白炭黑为市售产品。
实施例1
原材料组分：90份乳聚丁苯胶、36份溶聚丁苯胶、70份高结构分散白炭黑、2.5份分散剂脂肪酸锌皂、1份化学防老剂N-苯基-N`-环己基对苯二胺和1份微晶蜡、4份活性剂为3份ZnO和1份硬酯酸SA、2份硫化剂S、2份促进剂次磺酰胺类CZ和15份环保油SIS。
制备过程在270L密炼机进行：
第一步：投入溶聚丁苯胶、乳聚丁苯胶、防老剂、活性剂、分散剂混炼，混炼时间为20~30秒，混炼温度80~100℃，压力0.56~0.64Mpa；
第二步：再投入高结构炭黑混炼30~40秒，混炼温度90~120℃，压力0.56~0.64Mpa；
第三步：再投入环保加工油混炼30~40秒，混炼温度120~140℃，压力0.51~0.59Mpa；
第四步：调整混炼温度140~165℃，压力0.51~0.59Mpa继续混炼30~40秒，制成初级胶片；
第五步：取出初级胶片放入冷却水槽，风扇冷却8h、自然冷却16h和空调冷却2h；
第六步：将冷却好的初级胶片，再加入硫化剂、促进剂继续混炼，时间70~90秒，混炼温度95~115℃，压力0.51~0.59Mpa制成成品胶片；
第七步：取出成品胶片放入冷却水槽、风扇冷却8h、自然冷却16h后再使用空调冷却2h；
第八步：将冷却好的成品胶片经挤出机制成胎面。
实施例2
原材料组分：100份乳聚丁苯胶、45份溶聚丁苯胶、60份高结构分散白炭黑、3.5份分散剂脂肪酸锌皂、1份防老剂N-N`-二苯基-对苯二胺和1份微晶蜡、2.5份活性剂份ZnO和1份硬酯酸SA、3.5份硫化剂S、1.5份促进剂胍类D和24份环保油TPE。
制备方法与实施例1同。
实施例3
原材料组分：110份乳聚丁苯胶、50份溶聚丁苯胶、75份高结构分散白炭黑、1.5份分散剂脂肪酸锌皂、1.5份防老剂4.4一双（2.2-二甲基苄基）二苯胺和1.5份的微晶蜡、4.5份活性剂ZnO和1份硬酯酸SA、3份硫化剂S、3份促进剂二硫代氨基甲酸盐类ZDMC和20份环保油TPR。
制备方法与实施例1同。
检测标准：
主要技术指标：
根据欧盟REACh 法规（1907/2006/EC）附件XVII 第50 项要求，2010 年1 月1 日以后生产的全新胎各部位或翻新胎的胎面所含填充油中氢的贝质子含量不应超过0.35%
检验依据：ISO 21461:2009(E)
对实施例得到的产品抽检数据
对比例：
胶料性能测试数据
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 普通轮胎配方 |
| Tanδ 50℃(滚动阻力) | 0.322 | 0.334 | 0.329 | 0.312 |
| Tanδ 0℃(湿抓地力) | 0.432 | 0.441 | 0.438 | 0.401 |
| Tanδ 25℃(干抓地力) | 0.489 | 0.511 | 0.498 | 0.500 |
| Tg ℃ | -19.0 | -18.9 | -18.8 | -19.2 |
| 硬度(Shore A) | 68 | 67.8 | 68.3 | 69 |
| M300(Kgf/cm2) | 108 | 107 | 108 | 115 |
| 抗拉強度(Kgf/cm2) | 202 | 205 | 206 | 195 |
| 伸长率(%) | 519 | 521 | 522 | 480 |
| 抗撕裂(Kgf/cm) | 104 | 106 | 106 | 95 |
由此获得环保胶的配方，制作的轮胎制品符合欧盟REACH法规。
上面对本进行了示例性描述，显然本发明并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种环保胶，包括下述原料：乳聚丁苯胶、溶聚丁苯胶、高结构炭黑、分散剂、防老剂、活性剂、硫化剂、促进剂和环保加工油，其特征在于：所述的环保胶各组分重量百分比为：乳聚丁苯胶30～50％、溶聚丁苯胶10～30％、高结构炭黑20～40％、分散剂1～2％、防老剂1～3％、活性剂1.5～4.5％、硫化剂1～3％、促进剂0.5～1.5％和环保加工油5～10％；
所述的溶聚丁苯胶份数与乳聚丁苯胶的份数之比至少为2：1；所述的高结构炭黑与环保加工油的份数之比至少为2：1；所述的活性剂份数与高结构炭黑份数之比至少为1：20。
2.根据权利要求1所述的环保胶，其特征在于：所述的乳聚丁苯胶与分散剂的份数之比至少为30：1。
3.根据权利要求1所述的环保胶，其特征在于：所述的分散剂为高级脂肪酸的金属盐类。
4.根据权利要求1所述的环保胶，其特征在于：所述的防老剂包括使用量各占防老剂总量50％的化学防老剂和物理防老剂，其中物理防老剂为微晶蜡；化学防老剂为：N-苯基-N`-环己基对苯二胺、N-N`-二苯基-对苯二胺、4.4一双(2.2-二甲基苄基)二苯胺。
5.根据权利要求1所述的环保胶，其特征在于：所述活性剂为硬酯酸SA、ZnO、PEG。
6.根据权利要求1所述的环保胶，其特征在于：所述的促进剂为次磺酰胺类CZ，胍类D，二硫代氨基甲酸盐类ZDMC。
7.根据权利要求1所述的环保胶，其特征在于：所述的高结构炭黑为高结构分散白炭黑。
8.一种制备权利要求1所述的环保胶的生产方法，其特征在于：包括下述步骤制成：
第一步：投入溶聚丁苯胶、乳聚丁苯胶、防老剂、活性剂、分散剂混炼，混炼时间为20～30秒，混炼温度80～100℃，压力0.56～0.64Mpa；
第二步：再投入高结构炭黑混炼30～40秒，混炼温度90～120℃，压力0.56～0.64Mpa；
第三步：再投入环保加工油混炼30～40秒，混炼温度120～140℃，压力0.51～0.59Mpa；
第四步：调整混炼温度140～165℃，压力0.51～0.59Mpa继续混炼30～40秒，制成初级胶片；
第五步：取出初级胶片放入冷却水槽，风扇冷却8h、自然冷却16h和空调冷却2h；
第六步：将冷却好的初级胶片，再加入硫化剂、促进剂继续混炼，时间70～90秒，混炼温度95～115℃，压力0.51～0.59Mpa制成成品胶片；
第七步：取出成品胶片放入冷却水槽、风扇冷却8h、自然冷却16h后再使用空调冷却2h；
第八步：将冷却好的成品胶片经挤出机制成胎面。
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