CN103483706A - 一种卤化丁基胶气密层橡胶及其混炼工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卤化丁基胶气密层橡胶，采用无硫配方，由以下重量分数的成分组成：卤化丁基胶80-200，胎面胶粉5-20，白炭黑10-15，炭黑15-25，氧化锌1-8，碳酸钙1-15，硬脂酸1-4，软化剂2-15，防老剂3-5，微晶蜡1-4，松焦油1-4，促进剂1-2，抗返原剂0.3-0.5，粘合剂3-10，硅烷偶联剂1-3，两段混炼工艺。该橡胶空气透过率低，轮胎的气密性能越好。采用卤化丁基橡胶能起到保压和保护胎体免受空气中的氧和水分的侵蚀作用。

Description

一种卤化丁基胶气密层橡胶及其混炼工艺
技术领域
本发明涉及高分子复合材料及橡胶技术领域，具体涉及一种卤化丁基胶气密层橡胶及其混炼工艺。 
背景技术
随着汽车工业的飞速发展，轮胎大部分趋于无内胎化，对轮胎气密性的要求也越来越高。胎压不足容易导致轮胎磨损严重，油耗升高，严重的甚至会引发交通事故。有效的气密性能可以长时间保持正常胎压，延长轮胎使用寿命并且减少油耗。气密层胶料性能是影响无内胎轮胎气密性能的重要因素。 
发明内容
本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种卤化丁基胶气密层橡胶及其混炼工艺。
本发明的一种卤化丁基胶气密层橡胶及其混炼工艺技术方案为，该卤化丁基胶气密层橡胶由以下重量分数的成分组成：卤化丁基胶 80-200，胎面胶粉 5-20，白炭黑10-15（SiO2??nH2O），炭黑 15-25，氧化锌 1-8，碳酸钙1-15，硬脂酸 1-4，软化剂2-15，防老剂3-5，微晶蜡1-4，松焦油 1-4，促进剂1-2，抗返原剂0.3-0.5，粘合剂 3-10，硅烷偶联剂1-3。
所述卤化丁基胶为氯化丁基橡胶（CIIR）和/或溴化丁基橡胶(BIIR)。
所述炭黑为炭黑N660。
所述防老剂包括10-90%的防老剂RD、10-90%的防老剂4020、1-90%的防老剂3100。
软化剂为环烷烃油。
促进剂由1-90%的促进剂DM和1-90%的促进剂CZ组成。
抗返原剂为PK900。
所述粘合剂为碳氢树脂混合物。
采用两段混炼，步骤为：
一段混炼：将卤化丁基胶在烘胶房烘至温度30℃至40℃，粉碎成胶块，与胎面胶粉、碳酸钙、硬脂酸、防老剂、微晶蜡、软化剂、粘合剂、硅烷偶联剂混炼时间25秒-35秒，温度110-120℃，再加入白炭黑和炭黑，混炼80-100秒温度120-130℃，然后加入松焦油混炼温度135-145℃，时间80-100秒，排胶得母炼胶；
终炼：将母炼胶与氧化锌、促进剂、抗返原剂进行混炼，混炼温度100-110度，时间100-120秒，排胶。
所述的卤化丁基胶气密层橡胶的混炼工艺，一段混炼的转子转速50rpm，排胶温度不高于140℃；母炼胶完全冷却到室温后进行终炼，终炼转子转速20rpm，排胶温度为108-110℃。
本发明的一种卤化丁基胶气密层橡胶及其混炼工艺有益效果为：该橡胶空气透过率低，轮胎的气密性能越好。采用卤化丁基橡胶能起到保压和保护胎体免受空气中的氧和水分的侵蚀作用。
胎面胶粉是指用废旧轮胎胎面经物理粉碎至一定细度得到的胶粉。在胶料中掺用一定量的胎面胶粉可以改善胶料的流动性压延、压出速度快、半成品外观缺陷少，同时对胶料的疲劳强度、耐屈挠、抗龟裂、抗裂口增长有贡献。同时，加入胶粉可以相应减少材料成本。
白炭黑与炭黑相比，表面积更高，粒子更细，表面高极性，使用白炭黑可提高胶料的定伸应力、撕裂强度、减少崩花现象，改善抗屈挠疲劳性能、降低生热。同时采用炭黑N660的耐磨性能好，与白炭黑配合，提高胎面的耐磨性和抗撕裂性能。
促进剂DM 硫化速度中等、硫化平坦性好，适用于大多数通用橡胶，在浅色胶料中无污染、不褪色。促进剂CZ焦烧安性好、适用范围广，在EPDM中是活性最高的次磺酰胺促进剂。促进剂DM与促进剂CZ并用，具有诱导期长及硫化速度快的特点，诱导期长，保证胶料硫化时在模腔内能充分流动，增进粘合反应。
导致子午线轮胎使用过程中产生老化的主要因素有：热氧老化、臭氧老化、疲劳老化及光氧老化。本发明使用了3种化学防老剂和一种物理防老剂：6PPD又称防老剂4020，具有极好动态防护臭氧能力，即使在低浓度下抗屈挠、抗臭氧性能优良。TMQ又称防老剂RD，是常用的高效抗氧剂，对高温氧化及金属钝化有长效抑制作用。DTPD又称防老剂3100，分子量大、迁移速度较慢，防护作用时间长，与4020并用，以弥补后期防护作用不足，同时抗金属毒性比4020好，没有使用4020等防老剂轮胎外观变红的缺陷。物理防老剂选用微晶蜡，微晶蜡熔点高，迁移速度慢，结晶小而均匀，蜡膜与橡胶结合牢固，屈挠性好，成膜后防护性能优良。对静态臭氧龟裂的防护有效。与化学抗臭氧剂配合使用有协同作用，效能提高，提高了耐日光及臭氧老化性能。同时保证胶料在轮胎模腔内能充分流动，使树脂化反应与硫化同步进行，即产生共硫化，形成理想的互联网络结构。
由于采用卤化丁基橡胶制造气密层易焦烧，因此在混炼时排胶温度低，ZnO在终炼阶段加入。且胶料自粘性差，因此添加碳氢树脂混合物。卤化丁基橡胶自硫化强，所以采用了无硫配方。本发明混炼工艺分2段进行，效率高，炭黑及其他小料分散均匀，生产出的产品质量高，气密性好。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例１
该卤化丁基胶气密层橡胶由以下重量分数的成分组成：
卤化丁基胶 140         胎面胶粉 15
白炭黑15               炭黑 20
氧化锌 4               碳酸钙5
硬脂酸 3               软化剂10
防老剂4                微晶蜡3
松焦油 2               促进剂1
抗返原剂0.4            粘合剂 10
硅烷偶联剂2。
所述卤化丁基胶为氯化丁基橡胶和溴化丁基橡胶。
所述炭黑为炭黑N660。
所述防老剂包括23%的防老剂RD、46%的防老剂4020、31%的防老剂3100。
软化剂为环烷烃油。
促进剂由45%的促进剂DM和55%的促进剂CZ组成。
抗返原剂为PK900。
所述粘合剂为碳氢树脂混合物。
采用两段混炼，步骤为：
一段混炼：将卤化丁基胶在烘胶房烘至温度40℃，粉碎成胶块，与胎面胶粉、碳酸钙、硬脂酸、防老剂、微晶蜡、软化剂、粘合剂、硅烷偶联剂混炼时间30秒，温度115℃，再加入白炭黑和炭黑，混炼90秒温度125℃，然后加入松焦油混炼温度140℃，时间90秒，排胶得母炼胶；
终炼：将母炼胶与氧化锌、促进剂、抗返原剂进行混炼，混炼温度105度，时间115秒，排胶。
所述的卤化丁基胶气密层橡胶的混炼工艺，一段混炼的转子转速50rpm，排胶温度不高于140℃；母炼胶完全冷却到室温后进行终炼，终炼转子转速20rpm，排胶温度为110℃。
实施例2
该卤化丁基胶气密层橡胶由以下重量分数的成分组成：
卤化丁基胶 100          胎面胶粉 20
白炭黑10                炭黑 15
氧化锌 2               碳酸钙11
硬脂酸 4               软化剂12
防老剂5                微晶蜡4
松焦油 1                促进剂1
抗返原剂0.3            粘合剂 3
硅烷偶联剂3。
所述卤化丁基胶为氯化丁基橡胶。
所述炭黑为炭黑N660。
所述防老剂包括13%的防老剂RD、40%的防老剂4020、47%的防老剂3100。
软化剂为环烷烃油。
促进剂由15%的促进剂DM和85%的促进剂CZ组成。
抗返原剂为PK900。
所述粘合剂为碳氢树脂混合物。
采用两段混炼，步骤为：
一段混炼：将卤化丁基胶在烘胶房烘至温度30℃，粉碎成胶块，与胎面胶粉、碳酸钙、硬脂酸、防老剂、微晶蜡、软化剂、粘合剂、硅烷偶联剂混炼时间25秒，温度110℃，再加入白炭黑和炭黑，混炼80秒温度120℃，然后加入松焦油混炼温度135℃，时间80秒，排胶得母炼胶；
终炼：将母炼胶与氧化锌、促进剂、抗返原剂进行混炼，混炼温度100度，时间110秒，排胶。
所述的卤化丁基胶气密层橡胶的混炼工艺，一段混炼的转子转速50rpm，排胶温度不高于145℃；母炼胶完全冷却到室温后进行终炼，终炼转子转速20rpm，排胶温度为108℃。
实施例3
该卤化丁基胶气密层橡胶由以下重量分数的成分组成：
卤化丁基胶200          胎面胶粉 20
白炭黑15               炭黑 25
氧化锌 8               碳酸钙15
硬脂酸 1               软化剂15
防老剂3                微晶蜡4
松焦油 1               促进剂1.5
抗返原剂0.5            粘合剂 7
硅烷偶联剂1。
所述卤化丁基胶为氯化丁基橡胶和溴化丁基橡胶。
所述炭黑为炭黑N660。
所述防老剂包括20%的防老剂RD、30%的防老剂4020、50%的防老剂3100。
软化剂为环烷烃油。
促进剂由90%的促进剂DM和10%的促进剂CZ组成。
抗返原剂为PK900。
所述粘合剂为碳氢树脂混合物。
采用两段混炼，步骤为：
一段混炼：将卤化丁基胶在烘胶房烘至温度40℃，粉碎成胶块，与胎面胶粉、碳酸钙、硬脂酸、防老剂、微晶蜡、软化剂、粘合剂、硅烷偶联剂混炼时间35秒，温度110℃，再加入白炭黑和炭黑，混炼95秒温度130℃，然后加入松焦油混炼温度140℃，时间90秒，排胶得母炼胶；
终炼：将母炼胶与氧化锌、促进剂、抗返原剂进行混炼，混炼温度105度，时间100秒，排胶。
所述的卤化丁基胶气密层橡胶的混炼工艺，一段混炼的转子转速50rpm，排胶温度不高于140℃；母炼胶完全冷却到室温后进行终炼，终炼转子转速20rpm，排胶温度为108℃。
实施例4
该卤化丁基胶气密层橡胶由以下重量分数的成分组成：
卤化丁基胶 80           胎面胶粉10
白炭黑10               炭黑 20
氧化锌 2               碳酸钙15
硬脂酸1.5              软化剂4
防老剂3                微晶蜡1.2
松焦油 2.5              促进剂1.1
抗返原剂0.3            粘合剂 8
硅烷偶联剂3。
所述卤化丁基胶为溴化丁基橡胶。
所述炭黑为炭黑N660。
所述防老剂包括10%的防老剂RD、10%的防老剂4020、80%的防老剂3100。
软化剂为环烷烃油。
促进剂由80%的促进剂DM和20%的促进剂CZ组成。
抗返原剂为PK900。
所述粘合剂为碳氢树脂混合物。
采用两段混炼，步骤为：
一段混炼：将卤化丁基胶在烘胶房烘至温度40℃，粉碎成胶块，与胎面胶粉、碳酸钙、硬脂酸、防老剂、微晶蜡、软化剂、粘合剂、硅烷偶联剂混炼时间25秒，温度120℃，再加入白炭黑和炭黑，混炼80秒温度130℃，然后加入松焦油混炼温度145℃，时间80秒，排胶得母炼胶；
终炼：将母炼胶与氧化锌、促进剂、抗返原剂进行混炼，混炼温度105度，时间100秒，排胶。
所述的卤化丁基胶气密层橡胶的混炼工艺，一段混炼的转子转速50rpm，排胶温度不高于140℃；母炼胶完全冷却到室温后进行终炼，终炼转子转速20rpm，排胶温度为110℃。
实施例5
该卤化丁基胶气密层橡胶由以下重量分数的成分组成：
卤化丁基胶160       胎面胶粉 5
白炭黑13             炭黑 17
氧化锌 8              碳酸钙15
硬脂酸 4              软化剂14
防老剂5              微晶蜡3
松焦油4              促进剂1.6
抗返原剂0.4          粘合剂 5
硅烷偶联剂3。
所述卤化丁基胶为氯化丁基橡胶和溴化丁基橡胶。
所述炭黑为炭黑N660。
所述防老剂包括30%的防老剂RD、30%的防老剂4020、40%的防老剂3100。
软化剂为环烷烃油。
促进剂由60%的促进剂DM和40%的促进剂CZ组成。
抗返原剂为PK900。
所述粘合剂为碳氢树脂混合物。
采用两段混炼，步骤为：
一段混炼：将卤化丁基胶在烘胶房烘至温度35℃，粉碎成胶块，与胎面胶粉、碳酸钙、硬脂酸、防老剂、微晶蜡、软化剂、粘合剂、硅烷偶联剂混炼时间25秒，温度120℃，再加入白炭黑和炭黑，混炼100秒温度120℃，然后加入松焦油混炼温度140℃，时间90秒，排胶得母炼胶；
终炼：将母炼胶与氧化锌、促进剂、抗返原剂进行混炼，混炼温度110度，时间110秒，排胶。
所述的卤化丁基胶气密层橡胶的混炼工艺，一段混炼的转子转速50rpm，排胶温度不高于140℃；母炼胶完全冷却到室温后进行终炼，终炼转子转速20rpm，排胶温度为110℃。
实施例6
该卤化丁基胶气密层橡胶由以下重量分数的成分组成：
卤化丁基胶 120       胎面胶粉 5
白炭黑14             炭黑 15
氧化锌 3              碳酸钙10
硬脂酸 3              软化剂10
防老剂3               微晶蜡2
松焦油 2              促进剂2
抗返原剂0.5          粘合剂 4
硅烷偶联剂1。
所述卤化丁基胶为氯化丁基橡胶。
所述炭黑为炭黑N660。
所述防老剂包括50%的防老剂RD、10%的防老剂4020、40%的防老剂3100。
软化剂为环烷烃油。
促进剂由70%的促进剂DM和30%的促进剂CZ组成。
抗返原剂为PK900。
所述粘合剂为碳氢树脂混合物。
采用两段混炼，步骤为：
一段混炼：将卤化丁基胶在烘胶房烘至温度40℃，粉碎成胶块，与胎面胶粉、碳酸钙、硬脂酸、防老剂、微晶蜡、软化剂、粘合剂、硅烷偶联剂混炼时间30秒，温度115℃，再加入白炭黑和炭黑，混炼90秒温度125℃，然后加入松焦油混炼温度140℃，时间90秒，排胶得母炼胶；
终炼：将母炼胶与氧化锌、促进剂、抗返原剂进行混炼，混炼温度105度，时间115秒，排胶。
所述的卤化丁基胶气密层橡胶的混炼工艺，一段混炼的转子转速50rpm，排胶温度不高于140℃；母炼胶完全冷却到室温后进行终炼，终炼转子转速20rpm，排胶温度为110℃。
实施例7
将实施例1-6得到的每种橡胶组合物制备试验片，各项物理性能均按照相应的国家标准进行测试，其性能参数请见表1
表1
。
该橡胶空气透过率低，轮胎的气密性能越好。采用卤化丁基橡胶能起到保压和保护胎体免受空气中的氧和水分的侵蚀作用。 

Claims (10)

1.一种卤化丁基胶气密层橡胶，其特征在于，由以下重量分数的成分组成：卤化丁基胶 80-200，胎面胶粉 5-20，白炭黑10-15，炭黑 15-25，氧化锌 1-8，碳酸钙1-15，硬脂酸 1-4，软化剂2-15，防老剂3-5，微晶蜡1-4，松焦油 1-4，促进剂1-2，抗返原剂0.3-0.5，粘合剂 3-10，硅烷偶联剂1-3。
2. 根据权利要求1所述的一种卤化丁基胶气密层橡胶，其特征在于，所述卤化丁基胶为氯化丁基橡胶和/或溴化丁基橡胶。
3. 根据权利要求1所述的一种卤化丁基胶气密层橡胶，其特征在于，所述炭黑为炭黑N660。
4. 根据权利要求1所述的一种卤化丁基胶气密层橡胶，其特征在于，所述防老剂包括10-90%的防老剂RD、10-90%的防老剂4020、1-90%的防老剂3100。
5. 根据权利要求1所述的一种卤化丁基胶气密层橡胶，其特征在于，软化剂为环烷烃油。
6. 根据权利要求1所述的一种卤化丁基胶气密层橡胶，其特征在于，促进剂由1-90%的促进剂DM和1-90%的促进剂CZ组成。
7. 根据权利要求1所述的一种卤化丁基胶气密层橡胶，其特征在于，抗返原剂为PK900。
8. 根据权利要求1所述的一种卤化丁基胶气密层橡胶，其特征在于，所述粘合剂为碳氢树脂混合物。
9. 如权利要求1所述的卤化丁基胶气密层橡胶的混炼工艺，其特征在于，采用两段混炼，步骤为：
一段混炼：将卤化丁基胶在烘胶房烘至温度30℃至40℃，粉碎成胶块，与胎面胶粉、碳酸钙、硬脂酸、防老剂、微晶蜡、软化剂、粘合剂、硅烷偶联剂混炼时间25秒-35秒，温度110-120℃，再加入白炭黑和炭黑，混炼80-100秒温度120-130℃，然后加入松焦油混炼温度135-145℃，时间80-100秒，排胶得母炼胶；
终炼：将母炼胶与氧化锌、促进剂、抗返原剂进行混炼，混炼温度100-110度，时间100-120秒，排胶。
10.根据权利要求9所述的卤化丁基胶气密层橡胶的混炼工艺，其特征在于，一段混炼的转子转速50rpm，排胶温度不高于140℃；母炼胶完全冷却到室温后进行终炼，终炼转子转速20rpm，排胶温度为108-110℃。
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