CN103589013B - 采用集成橡胶加工轮胎胎面胶的胶料及其混炼方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种轮胎胶料，尤其是一种包括集成胶的胶料及该胶料的混炼方法。该胶料按重量计由以下成分组成：集成橡胶10～90，丁苯橡胶90～10，炭黑10～50，白炭黑50～10，活化剂2.0～8.0，增塑剂0.5～2.5，防老剂2.0～6.0，硫化剂0.5～1.8，硫化促进剂及调节剂1.0～3.0，偶联剂5.0～1.0，其中集成橡胶与丁苯橡胶总份数是100份。本发明胶料采用集成橡胶，因此符合环保要求，并且由此胶料制成的轮胎能够提高动态性能和质量，同样也保持耐磨和高速耐久性能。

Description

采用集成橡胶加工轮胎胎面胶的胶料及其混炼方法和应用
技术领域
本发明涉及轮胎的胶料，尤其涉及一种采用集成橡胶的轮胎胎面胶的胶料和该胶料的混炼方法以及该胶料在制备轮胎上的应用。
背景技术
集成橡胶(SIBR)是一种主要用于轮胎胎面胶的新型合成橡胶，含有IR，SBR和BR的结构单元，兼顾了高性能轮胎对胎面胶滚动阻力、抗湿滑性能和耐磨性能的要求，
1984年，Nordsiek等人提出“集成橡胶”概念，为开发集高抗湿滑性和低滚动阻力于一身的胎面材料提供了理论基础，其设计思想是通过分子聚合方法把天然橡胶(NR)、顺丁橡胶（BR)、丁苯橡胶(SBR)这几种通用橡胶的结构单元集中到同一条分子链上，这样既可以综合这几种橡胶的优点，又可以克服橡胶共混的缺点，苯乙烯一异戊二烯一丁二烯橡胶(SIBR)就应运而生，SIBR也被称为第三代溶液聚合橡胶。近年来，世界各国许多科研机构和化学公司纷纷着手于此领域的研究，其中美国Goodyear公司和德国Huls公司的研究最为活跃。试验表明，SIBR橡胶能在降低轮胎滚动阻力的同时增加抗湿滑性，两种相互矛盾的性能同时得到改善，由此引起了国际橡胶界的关注。1991年，美国固特异公司立项研制，并于次年投产；俄罗斯橡胶科学研究院也在1994年完成了100L聚合釜试产；日本合成橡胶公司、普利司通、瑞翁等公司也相继开展研制。
日本住友公司在SIBRFlex2550应用方面做了很多的工作，将NR/SIBR/SBR（30/35/35）与NR/SBR（30/70）进行比较，发现前者的抗湿滑性、滚动阻力、耐磨性均优于后者；在SSBR和充油SBR中并用10份SIBRFlex2550可以提高胶料的抓着性能和耐磨性。
国外公司在集成胶的生产和应用方面已进行了二十多年的研究工作，且已完成了工业化生产，而我们在集成胶的应用方面的工作才刚刚开始，对国内外集成胶的牌号、特性都不清楚，只是收集了一些国内外应用的相关资料，差距在于国外已是成熟应用产品，已做到分子设计阶段，而我们目前还是在起步阶段。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种胎面胶料，该胶料适用于轮胎胎面胶，胶料性能可以满足指标要求，可以满足抗湿滑、低滚阻的绿色环保轮胎对胎面胶的要求。
本发明要解决的第二个技术问题是提供上述胶料的混炼方法。
本发明的要解决的第三个技术问题是提供一种采用上述胶料的轮胎。
为解决第一个技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：本发明采用集成胶的轮胎胎面胶的胶料，该胶料按重量份计由以下的成份组成：
集成橡胶10～90丁苯橡胶90～10
炭黑10～50白炭黑50～10
活化剂2.0～8.0增塑剂0.5～2.5
防老剂2.0～6.0硫化剂0.5～1.8
硫化促进剂及调节剂1.0～3.0偶联剂5.0～1.0
其中，所述的集成橡胶和丁苯橡胶的总份数为100份。
作为优选，该胶料按重量份计由以下的成份组成：
集成橡胶10～40丁苯橡胶90～60
炭黑15～50白炭黑50～15
活化剂3.0～7.0增塑剂0.5～2.5
防老剂2.0～6.0硫化剂0.5～1.8
硫化促进剂及调节剂1.0～3.0偶联剂5.0～1.0
其中，所述的集成橡胶和丁苯橡胶的总份数为100份。
作为优选，上述的活化剂采用硬脂酸和间接法氧化锌，其中硬脂酸为1.00～4.00份，间接法氧化锌为2.00～4.00份。
作为优选，上述的防老剂采用防老剂RD或防老剂4020。
作为优选，上述的硫化剂采用不溶性硫磺，硫化促进剂采用促进剂NS。
为解决第二个技术问题，本发明提供一种上述胶料的混炼方法，该方法包括以下的步骤：
①一段混炼：在密炼机中加入生胶、部分炭黑和白炭黑、偶联剂、活化剂和增塑剂，压上顶栓30～60秒，提砣10～20秒，压上顶栓至155℃±3℃排胶；
②二段混炼：在密炼机中加入一段混炼胶和剩余炭黑和白炭黑、偶联剂和防老剂，压上顶栓30～60秒，提砣10～20秒，压上顶栓至155℃±3℃排胶；
③加硫工艺：二段混炼胶加入硫化剂、硫化促进剂和硫化调节剂，压上顶栓30～40秒，提砣10～20秒，压上顶栓至100℃±3℃排胶；
作为优选，上述一段混炼时加入炭黑和白炭黑总量的1/2～3/4。混炼工序在采用GK400密炼机，加硫工序采用F270密炼机。
为解决第三个技术问题，本发明还提供一种轮胎，该轮胎胎面采用上述的各个技术方案所述的轮胎胎面胶胶料硫化制得。
与现有技术相比，本发明具有如下技术优点：本发明采用集成橡胶与丁苯橡胶并用，由于集成橡胶是绿色环保轮胎源料的新材料，因此本发明的胶料及所该胶料制成的轮胎符合当前环保轮胎的要求。另外本发明采用的集成橡胶对白炭黑胶料硫化速度的影响，且配方中采用炭黑和白炭黑并用的体系，增塑剂、硫化剂、偶联剂及硫化调节剂需要通过调整使性能达到最佳。并且采用集成胶在改善轮胎质量的前提下，提高了轮胎的动态性能，而且本发明胎面胶的胶料应用于轮胎，耐磨、高速耐久性能也同样符合目前对轮胎要求。
具体实施方式：
本发明采用集成胶加工轮胎胎面胶，其中胶料的配方如下所示，胶料按重量份计，并且集成橡胶和丁苯橡胶的总份数为100份：
集成橡胶10～90丁苯橡胶90～10
炭黑10～50白炭黑50～10
活化剂2.0～8.0增塑剂0.5～2.5
防老剂2.0～6.0硫化剂0.5～1.8
硫化促进剂及调节剂1.0～3.0偶联剂5.0～1.0
作为进一步的限定，胶料按重量份计，集成橡胶和丁苯橡胶的总份数为100份，集成橡胶和丁苯橡胶所占比例如下面所示：
集成橡胶10～40丁苯橡胶90～60
炭黑15～50白炭黑50～15
活化剂3.0～7.0增塑剂0.5～2.5
防老剂2.0～6.0硫化剂0.5～1.8
硫化促进剂及调节剂1.0～3.0偶联剂5.0～1.0
下面对本发明较佳的具体实施方式分别进行描述。
实施例1
采用集成橡胶加工的轮胎胎面胶，胶料按重量份计由以下的成份组成，集成橡胶和丁苯橡胶的总份数为100份：
集成橡胶30丁苯橡胶70
炭黑40白炭黑40
硬脂酸2间接法氧化锌2
增塑剂A2防老剂RD2
防老剂40202硅烷偶联剂3
不溶性硫磺1.5促进剂NS1.2
促进剂D0.7
实施例2：
采用集成橡胶加工的轮胎胎面胶，胶料按重量份计由以下的成份组成，集成橡胶和丁苯橡胶的总份数为100份：
集成橡胶50丁苯橡胶50
炭黑40白炭黑40
硬脂酸2间接法氧化锌2
增塑剂A2防老剂RD2
防老剂40202硅烷偶联剂3
不溶性硫磺1.5促进剂NS1.1
促进剂D0.5
上述实施例1、实施例2试验结果数据和标准要求的数据如下表所示：
实施例1 实施例2 参比本配方
硫变特性（151℃×60min）
MH 31.14 31.58 30.51
ML 12.58 13.91 12.66
起硫时间T10/s 0.68 0.65 0.82
正硫化时间T90/ s 1.61 1.55 3.45
室温下物性（硫化条件151℃×30min）
邵A硬度/度 61 64 63
100%定伸 2.5 2.4 2.2
300%定伸 8.7 9.1 8.9
扯断强度 20.6 18.5 17.1
扯断伸长率 489 456 465
抗撕裂强度/( 52 56 50
阿克隆磨耗/（cm3/1.61km） 0.17 0.15 0.14
0℃tanσ 0.55 0.51 0.55
60℃tanσ 0.19 0.19 0.20
从上表可以看出实施例1和实施例2的配方可以满足绿色轮胎胎面胶胶料性能的要求。
本发明所述胶料的混炼方法包括以下几个步骤：
①一段混炼：在F370密炼机中加入集成橡胶SIBR、丁苯橡胶SBR、部分炭黑和白炭黑、偶联剂、硬脂酸、氧化锌和增塑剂A，压上顶栓30～60秒，提砣10～20秒，压上顶栓至155℃±3℃排胶；
②二段混炼：在F370密炼机中加入一段混炼胶和剩余炭黑和白炭黑、偶联剂和防老剂RD和防老剂4020，压上顶栓30～60秒，提砣10～20秒，压上顶栓至155℃±3℃排胶；
③加硫工艺：在F270密炼机中加入二段混炼胶、不溶性硫磺S和促进剂NS，压上顶栓30～40秒，提砣10～20秒，压上顶栓至100℃±3℃排胶。
本发明的所述的胶料可以用于制备轮胎，尤其用实施1、实施例2得到的混炼胶可以作为轮胎胎面胶料来制备轮胎。
虽然本发明描述了较佳的实施例，但是本领域技术员清楚，该实施例并不能限定本发明的保护范围，在不脱离本领域的要求保护的范围可以对本发明做出改变。

Claims (4)

1.一种采用集成橡胶的轮胎胎面胶的胶料，其特征在于：该胶料按重量份计由以下的成份组成：
集成橡胶10～40丁苯橡胶90～60
炭黑15～30白炭黑40～15
活化剂3.0～7.0增塑剂0.5～2.5
防老剂2.0～6.0硫化剂0.5～1.8
硫化促进剂及调节剂1.0～3.0偶联剂5.0～1.0
其中，所述的集成橡胶和丁苯橡胶的总份数为100份；
所述的胶料的混炼方法，包括以下的步骤：
一段混炼：在密炼机中加入生胶、活化剂、增塑剂、部分炭黑和白炭黑、偶联剂，压上顶栓30～60秒，提砣10～20秒，压上顶栓至155℃±3℃排胶；
二段混炼：在密炼机中加入一段混炼胶和防老剂、剩余炭黑和白炭黑、偶联剂，压上顶栓30～60秒，提砣10～20秒，压上顶栓至155℃±3℃排胶；
加硫工艺：二段混炼胶加入硫化剂、硫化促进剂和硫化调节剂，压上顶栓30～40秒，提砣10～20秒，压上顶栓至100℃±3℃排胶；
一段混炼时加入炭黑和白炭黑总量的1/2～3/4；
混炼工序采用GK400密炼机，加硫工序采用密炼机。
2.根据权利要求1所述的采用集成橡胶的轮胎胎面胶的胶料，其特征在于：活化剂采用硬脂酸和间接法氧化锌，其中硬脂酸为1.00～4.00份，间接法氧化锌为2.00～4.00份。
3.根据权利要求1所述的采用集成橡胶的轮胎胎面胶的胶料，其特征在于：防老剂采用防老剂RD、防老剂4020，硫化剂采用不溶性硫磺，硫化促进剂采用促进剂NS。
4.一种采用集成橡胶的轮胎，其特征在于：该轮胎的胎面胶采用如权利要求1或权利要求2所述的轮胎胎面胶胶料经过硫化制得。
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