CN103642084B - 一种橡胶组合物以及使用其的轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明在于提供一种橡胶组合物，其耐老化性能，耐撕裂性能以及耐磨耗性能得到了改善，另外保持了较好的湿地牵引力。该橡胶组合物，含有如下组分：100质量份的橡胶，5-100质量份的炭黑，1-50质量份的二氧化硅，1-20质量份的石油树脂，1-20质量份的松香。另外本发明还涉及使用该橡胶组合物制备的轮胎胎面制成的充气轮胎。
Description
技术领域
本发明属于橡胶组合物领域，具体涉及一种橡胶组合物以及使用该橡胶组合物的充气轮胎。
背景技术
轮胎在使用过程中，受到大气以及阳光的影响，导致其性能老化，影响了使用的寿命。由于行使过程中速度较快，容易被尖锐的石块刺破导致轮胎的报废。另外轮胎的磨损和湿地牵引力的平衡也是现在广泛关注的一个很重要的方面。
目前，关于改善轮胎耐磨性和耐破损性的研究已有很多报道。如中国发明专利申请第CN201210025963.8号中使用了聚硼酸酯短纤维和石油类增粘树脂，提高了耐磨性和抗撕裂性能。中国发明专利申请第CN200880019241.3号中使用了萜烯系树脂及松香系树脂中至少一个，具有耐久性和良好的加工性。中国发明专利申请第CN201010563356.8号中使用了萜和C9石油树脂，提高了再生用的胎面橡胶组合物的耐磨性、耐破损性和耐发热性。以上报道的内容主要是改善橡胶或轮胎的耐磨性和耐破损性，但并没考虑轮胎行驶过程中的抓地力问题，尤其是湿地牵引力性能。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述缺陷，提供一种橡胶组合物，其在耐磨性、耐撕裂性能得到改善的同时，湿地牵引力性能和耐老化性能提高。
本发明的再一个目的在于提供一种使用了上述橡胶组合物制备的胎面的充气轮胎。
具体而言，本申请提供如下技术方案以实现上述目的。
本发明提供一种橡胶组合物，它包括如下组分：
100质量份的橡胶，
5-100质量份的炭黑，
1-50质量份的二氧化硅，
1-20质量份的石油树脂，
1-20质量份的松香。
根据本发明所述的橡胶组合物，所述橡胶为二烯基橡胶，选自天然橡胶(NR)、聚丁二烯橡胶(BR)、聚苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(SBR)、聚异戊二烯橡胶中的至少一种。
以100质量份的橡胶组分为基准，炭黑的用量为5-100质量份，优选10-70质量份。
以100质量份的橡胶组分为基准，二氧化硅的用量为1-50质量份，优选1-40质量份。
根据本发明所述的橡胶组合物，所述石油树脂选自C5石油树脂、C9石油树脂、C5与C9共聚石油树脂、苯乙烯改性的C5和/或C9石油树脂、古马隆改性的C5和/或C9石油树脂、酚醛树脂改性的C5和/或C9石油树脂、加氢改性的C5和/或C9石油树脂中的至少一种。
以100质量份的橡胶组分为基准，含有1-20质量份的石油树脂，优选为1-10质量份。
本发明中的松香是指可通过加工松脂得到的以松香酸、新松香酸、棕榈酸、海松酸类树脂酸为主成分的天然产松香树脂，如脂松香、木松香和妥尔油松香。
以100质量份的橡胶组分为基准，松香用量为1-20质量份，优选为1-10质量份。
除上述基本成份外，本发明的橡胶组合物还可以含有多种轮胎常用添加剂，例如硫化剂，促进剂，多种类型的油，操作油，蜡，抗老化剂和增塑剂。
可通过本技术领域的常规方法将上述组分混合以生成其后可用于硫化的橡胶组合物。
本发明还提供了一种充气轮胎，包括由上述组合物制备的轮胎胎面。
具体实施方式
下面将用实施例进一步解释本发明，当然本发明的范围不限于这些实施例。
本发明具体实施方式中所使用的原料生产商见下表1。
表1
| 原料名称 | 生产商 |
| 丁苯橡胶SBR1721 | 申华化学工业有限公司 |
| 顺丁橡胶BR9000 | 燕山石化公司 |
| 炭黑N375 | 卡博特化工(天津)有限公司 |
| 硬脂酸 | 泰柯棕化有限公司 |
| 氧化锌 | 浙江汇千纳米科技有限公司 |
| 硫磺(OT20) | 美国富莱克斯公司 |
| 促进剂(NS) | 山东单县化工有限公司 |
| 防老剂(4020) | 南京化工厂 |
| 防护蜡(OK1987) | 百瑞美特殊材料有限公司 |
| 偶联剂(X50-S) | 德固赛岚星(日照)化学工业有限公司 |
| 环保油(Plaxolene50) | 道达尔公司 |
| C9石油树脂(R-100) | 山东齐隆化工有限公司 |
| 脂松香 | 美维克沙县林产化工有限公司 |
| C5石油树脂(C5-100-5#) | 山东蓝盾化工有限公司 |
样品的制备
根据表2、4和6所示的各种配方，用1.6升Banbury密炼机(FARREL公司生产)，将橡胶、二氧化硅、以及硫磺和硫化促进剂以外的其它化合物，混合6分钟且升温至160℃，从而获得母炼胶，并将所述母炼胶冷却至90℃以下；然后使用XK-160开放式炼胶机(青岛鑫城一鸣橡胶机械有限公司生产)向母炼胶中混合硫化促进剂和硫磺，在50℃的温度下对上述混合物进行混炼10min，从而获得橡胶组合物；将由上述方法获得的组合物在BH-25T平板硫化机上(江都区真武镇博海试验机械厂生产)成型(硫化温度160℃，硫化时间30min)制成硫化橡胶平板或者薄片，以进行物理性能和机械性能的测试，或者将其以成型件的形式挤出。
拉伸强度
按照GB/T528-2009规定的拉伸应力应变性能测定，对比例1、3和5的拉伸强度被设定为100，拉伸性能以下面方程中的指数表示，指数越大，性能越好。
拉伸性能指数＝(每个组合物的拉伸强度值)/(比较例的拉伸强度值)×100
撕裂强度
按照GB/T529-2008规定的撕裂强度的测定，对比例1、3和5的撕裂强度被设定为100，撕裂性能以下面方程中的指数表示，指数越大，性能越好。
撕裂性能指数＝(每个组合物的撕裂强度值)/(比较例的撕裂强度值)×100
耐磨性
耐磨性按照GB/T9867-2008使用江都明珠试验机械厂MZ-4060型辊筒磨耗试验机进行测试。对比例1、3和5中的体积磨耗量被设定为100，磨耗性能以下面公式中的磨耗指数表示，磨耗指数越小，耐磨性越好。
磨耗指数＝(每个组合物的磨耗量)/(比较例的磨耗量)×100
湿地牵引力
使用MettlerToledoDMASDTA861，检测0℃时的tanδ来表征其湿地牵引力。测试条件为应力10N、位移15μm、频率11HZ，起始温度-20℃、终点温度80℃、升温速率3℃/min。湿地牵引力以下面公式中的湿地牵引力指数表示，指数越大，湿地牵引力越好。
湿地牵引力指数＝(每个组合物在0℃时的tanδ)/(比较例的tanδ)×100
表2
| 对比例1 | 对比例2 | 实施例1 | |
| 丁苯橡胶 | 85.0 | 85.0 | 85.0 |
| 顺丁橡胶 | 15.0 | 15.0 | 15.0 |
| 炭黑 | 50.0 | 50.0 | 50.0 |
| 二氧化硅 | 25.0 | 25.0 | 25.0 |
| 氧化锌 | 4.0 | 4.0 | 4.0 |
| 硬脂酸 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 防老剂 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 防护蜡 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 偶联剂 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
| 环保油 | 24.0 | 20.0 | 20.0 |
| C9石油树脂 | 4.0 | 2.0 | |
| 松香 | 2.0 | ||
| 硫磺 | 2.2 | 2.2 | 2.2 |
| 促进剂 | 1.6 | 1.6 | 1.6 |
表3
表4
| 对比例3 | 对比例4 | 实施例2 | |
| 丁苯橡胶 | 85.0 | 85.0 | 85.0 |
| 顺丁橡胶 | 15.0 | 15.0 | 15.0 |
| 炭黑 | 50.0 | 50.0 | 50.0 |
| 二氧化硅 | 35.0 | 35.0 | 35.0 |
| 氧化锌 | 4.0 | 4.0 | 4.0 |
| 硬脂酸 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 防老剂 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 防护蜡 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 偶联剂 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
| 环保油 | 10.0 | 10.0 | 10.0 |
| C9石油树脂 | 2.2 | ||
| 松香 | 4.5 | 2.2 | |
| 硫磺 | 2.2 | 2.2 | 2.2 |
| 促进剂 | 1.6 | 1.6 | 1.6 |
表5
表6
| 对比例5 | 对比例6 | 实施例3 | |
| 天然橡胶 | 50.0 | 50.0 | 50.0 |
| 丁苯橡胶 | 20.0 | 20.0 | 20.0 |
| 顺丁橡胶 | 30.0 | 30.0 | 30.0 |
| 炭黑 | 60.0 | 60.0 | 60.0 |
| 氧化锌 | 3.5 | 3.5 | 3.5 |
| 硬脂酸 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 防老剂 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 防老剂 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 防护蜡 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 环保油 | 10.0 | 8.0 | 8.0 |
| C9石油树脂 | 2.0 | ||
| 松香 | 2.0 | ||
| C5石油树脂 | 4.0 | ||
| 硫磺 | 1.2 | 1.2 | 1.2 |
| 促进剂 | 1.7 | 1.7 | 1.7 |
表7
表2～表7的数据表明，胶料中添加了C9石油树脂、松香或C5石油树脂以后，胶料的拉伸强度、撕裂强度提高，耐老化性能提高，耐磨性和湿地牵引性能都得到改善，这表明C9石油树脂、松香和C5石油能够改善胶料的力学性能、耐磨性和湿地牵引力性能。
表2～表7的数据还表明，与单独添加C9石油树脂、松香或C5石油树脂的胶料比较，将石油树脂和松香同时添加到橡胶组合物中，胶料耐磨性和湿地牵引力性能得到了明显的改善，也就是说将松香和石油树脂同时添加到胶料中，在改善胶料的耐磨性和湿地牵引力性能方面起到了协同效果。
由此得知，通过本发明的橡胶组合物制得的充气轮胎，其耐老化性能，耐撕裂性能以及耐磨耗性能得到了改善，同时还保持了较好的湿地牵引力性能。
Claims (9)
1.一种轮胎胎面，包括一种橡胶组合物，其特征在于：所述橡胶组合物包括如下组分：
100质量份的橡胶，
5-100质量份的炭黑，
1-50质量份的二氧化硅，
1-20质量份的石油树脂，
1-20质量份的松香。
2.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其特征在于：所述的橡胶成分为天然橡胶、聚丁二烯橡胶、聚丁二烯-苯乙烯橡胶和聚异戊二烯橡胶中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其特征在于：所述石油树脂选自C5石油树脂、C9石油树脂、C5与C9共聚石油树脂、苯乙烯改性的C5和/或C9石油树脂、古马隆改性的C5和/或C9石油树脂、酚醛树脂改性的C5和/或C9石油树脂、加氢改性的C5和/或C9石油树脂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其特征在于：所述的松香是以树脂酸为主成分的天然产松香树脂。
5.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其特征在于：所述的松香选自脂松香、木松香和妥尔油松香中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其特征在于：所述的炭黑的用量为10-70质量份；所述的二氧化硅的用量为1-40质量份。
7.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其特征在于：所述的石油树脂的用量为1-10质量份。
8.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其特征在于：所述的松香用量为1-10质量份。
9.一种充气轮胎，包含根据权利要求1-8任一项所述的轮胎胎面。
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