CN103881160A - 一种轮胎翻新用缓冲胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮胎翻新用缓冲胶及其制备方法，将天然橡胶、顺丁橡胶、炭黑、氧化锌、硫磺、硬脂酸、促进剂N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌（PX）、促进剂丁基黄原酸锌（ZBX）或者异丙基黄原酸钠（SIP）、防老剂、防焦剂等材料采取两阶段混炼的方式，制得的缓冲胶将目前行业中所使用的轮胎翻新用缓冲胶的硫化温度由115-120℃降低到85-95℃。本发明以天然橡胶和顺丁橡胶为主要原料，以合适的硫化促进剂体系及其它硫化助剂，采用优化的工艺步骤，制备的轮胎翻新用缓冲胶可以实现低温快速硫化，改善高温硫化造成的缺陷，避免对轮胎胎体及其它部位产生的破坏，保证产品的尺寸稳定，提高翻新轮胎的质量和使用行程，为轮胎的多次翻新创造了条件。

Description

一种轮胎翻新用缓冲胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶的组合物技术领域，具体涉及一种用于轮胎翻新的可低温快速硫化的缓冲胶及其制备方法。

背景技术

我国是世界第一橡胶消费大国，占世界橡胶消耗量近27％，同时橡胶资源十分匮乏，70%以上需要依赖进口。2012年我国新胎产量为8.92亿条，废轮胎产生量约为1000万吨，年产生量在2.83亿条以上。目前中国的旧轮胎可翻新比例不到3%，呈逐年下降的趋势。轮胎翻新及再利用不仅可以减少资源消耗，同时还可以降低废旧轮胎对环境的影响，并对其进行有效回收利用，符合我国目前提倡的节能减排、发展循环经济的产业发展要求。

传统轮胎翻新采用热硫化翻新——热翻法，是采用未经高压成型的自炼橡胶，包覆于经打磨处理的旧轮胎表面，以合模高温硫化。由于硫化时需长时间对整个轮胎施以高达140℃的高温，对胎体损伤很大，一般一条轮胎只能热翻一次，且能源消耗大。目前“热翻新”已被俗称“冷翻新”的预硫化翻新法取代，即将预先硫化好的胎面胶与打磨过的旧胎体利用缓冲胶在较低温度下硫化粘合在一起。低温硫化可避免高温硫化时，旧轮胎中的完好胎体和帘线等受高温损伤而对胎体造成的破坏，可确保翻新的轮胎更耐用，提高每条轮胎的翻新次数，使轮胎的行驶里程更长，平衡性更好，使用也更加安全。

出于对技术、经济和环境的考虑，在实际生产中希望能采用适当的硫化体系，在较低的温度甚至是在室温条件下进行硫化处理，以达到节约能源和财力、降低污染、简化生产工艺的目的。但是，目前低温硫化（即“冷翻”）的温度，大多数厂家选择在115～120℃。就硫化温度115～120℃而言，也算不上是冷翻，实际上是以通过提高硫化温度来提高生产率，牺牲轮胎的翻新质量来获得较高的生产效率。因为天然橡胶是热的不良导体，考虑到轮胎翻新时轮胎胎面胶的传热，实际的硫化时间会延长。翻新轮胎更看重于正硫化结束后保压冷水冷却的效果，即如何以经济有效的手段使胎体迅速地降温到80℃。业内一直期待“冷翻”的正硫化温度处于水的未沸腾之前的温度，即在80-99℃这个区间内，避免翻新后需采用措施将其冷却，也避免高温硫化对胎体的破坏。

因此，有必要对现有技术进行改进。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种轮胎翻新用缓冲胶及其制备方法，将目前行业中所使用的轮胎翻新用缓冲胶的硫化温度由115-120℃降低到85-95℃。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种轮胎翻新用缓冲胶，按质量份计，包括以下组分：

优选地，上述轮胎翻新用缓冲胶，按质量份计，所述炭黑为30份，氧化锌为5份，硫磺为2.5份，硬脂酸为1份，防老剂1.5份。

优选地，所述二硫代氨基甲酸盐促进剂为N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌、即PX；所述黄原酸盐类促进剂为丁基黄原酸锌、即ZBX或者异丙基黄原酸钠、即SIP。

优选地，所述天然橡胶为SCR5；所述顺丁橡胶为BR9000；所述炭黑为N330；所述防老剂由防老剂4020和防老剂D组成；所述防焦剂为CTP-20。

本发明还公开了上述轮胎翻新用缓冲胶的制备方法，其特征在于按如下步骤制备：

1）胶样塑炼匀化：先在开放式炼胶机上并用；顺序如下：将天然橡胶薄通塑炼至光滑，取下；将顺丁橡胶过辊1-2次，将辊距调节到0.5-1.0mm；再将两种胶样贴合，过辊薄通10次，得到NR/BR共混胶；

2）第一阶段混炼：即母炼胶制备，将NR/BR共混胶放入开放式炼胶机中，包辊，以氧化锌、硬脂酸→炭黑的加料顺序将其先后加入到NR/BR共混胶中，吃料完毕，加入芳烃油，3/4割刀3次，打卷过辊6次，调大辊距至2.5mm出片，室温停放；

3）第二阶段混炼：将开炼机辊距调至0.2mm，将母炼胶放入开放式炼胶机中，包辊，待胶样平滑后调辊距至1.8mm，将硫磺、促进剂、防老剂、防焦剂一次性加入；吃料完毕，3/4割刀3次，打卷过辊6次，调大辊距至2.5mm出片，于0℃以下停放。

本发明的有益效果在于：本发明以天然橡胶和顺丁橡胶为主要原料，以合适的硫化促进剂体系及其它硫化助剂，采用优化的工艺步骤，制备的轮胎翻新用缓冲胶，将常规的轮胎冷翻硫化温度从行业中普遍使用的115-120℃下降到85-95℃的较低温度下，硫化时间却没有延长。较低的硫化温度可以改善高温硫化造成的缺陷，避免对轮胎胎体及其它部位产生破坏，保证产品的尺寸稳定，提高翻新轮胎的质量和使用行程。此外，因为采用本发明提供的缓冲胶进行轮胎翻新时对胎体的破坏小，为轮胎的多次翻新创造了条件。本发明配方简单，原材料获取方便，制造工艺简单。

具体实施方式

具体实施例1

将70份天然橡胶SCR5、30份顺丁橡胶BR9000胶样塑炼匀化后，得到NR/BR共混胶。然后采取两阶段混炼的方式，第一阶段先把天然橡胶和顺丁橡胶的及30份高耐磨炭黑N330、5份氧化锌、1份硬脂酸、3份芳烃油制备成母炼胶；第二阶段混炼时，将开炼机辊距调至0.5-1.0mm，将母炼胶放入开放式炼胶机中，包辊，待胶样平滑后调辊距至1.8mm，将2.5份硫磺、由0.5份促进剂PX和2.0份SIP组成的复合促进剂，1.0份防老剂4020、0.5份防老剂D、防焦剂CTP-200.1份等一次性加入。吃料完毕，3/4割刀3次，打卷，过辊6次，调大辊距至2.5mm出片，于0℃以下停放。硫化前返炼，然后在平板硫化机上硫化试样,硫化条件为85℃×t₉₀。根据其无转子硫化曲线得到的t₉₀为54.35min，因此采用硫化条件为85℃×54.35min得到试样，测定试样的性能如下：拉伸强度可达22.3MPa，撕裂强度（直角形裁刀）可达58.5kN/m，拉断伸长率可达512%，300%定伸应力可达7.5Mpa，邵尔A硬度为63，粘合强度为17.6kN/m，在70℃×48h的老化条件下老化系数为0.77。

本实施例的制备方法采用包括如下具体步骤如下：

1）胶样塑炼匀化：先在开放式炼胶机上并用，顺序如下：将天然橡胶薄通塑炼至光滑，取下，将顺丁橡胶过辊1-2次，将辊距调节到0.5-1.0mm左右，再将两种胶样混合过辊薄通10次，得到NR/BR共混胶。

2）第一阶段混炼：即母炼胶制备，以氧化锌、硬脂酸→炭黑的加料顺序将其加入到NR/BR共混胶，吃料完毕后加入芳烃油，3/4割刀3次，打卷过辊6次，排胶即可得到母炼胶；

3）第二阶段混炼：将开炼机辊距调至0.2mm，将母炼胶放入开放式炼胶机中，包辊，待胶样平滑后调辊距至1.8mm，将硫磺、促进剂，防老剂、防焦剂等一次性加入。吃料完毕,3/4割刀3次,打卷,过辊6次,调大辊距至2.5mm出片，于-0℃下停放。硫化前返炼，然后在平板硫化机上硫化试样,硫化条件为（85℃,90℃,95℃）×t₉₀。

以上实施方案所述的天然橡胶、顺丁橡胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸、硫磺、促进剂、防老剂，配方如下（按照质量份计，下同）：

天然橡胶：70份；顺丁橡胶，30份；炭黑：20-50份；氧化锌：4.0-6.0份；硫磺：2.0-3.5份；硬脂酸：1.0-2.0份；防焦剂CTP-20：0.1-0.3份；防老剂4020：1.0份；防老剂D；0.5份；芳烃油，3.0份；由黄原酸盐和二硫代氨基甲酸盐组成的复合促进剂，其中黄原酸盐类促进剂SIP在0.5-2.0份之间，二硫代氨基甲酸盐促进剂在0.5-2.5份之间。

本发明所述的炭黑，可选常用的中超耐磨炭黑N220、高补强型炉法炭黑N330（高耐磨炭黑)，优选高耐磨炭黑N330。

本发明所述的天然橡胶，为SCR5；顺丁橡胶，为BR9000；硫磺、氧化锌、硬脂酸等均为橡胶行业常规使用的市售工业级产品。

本发明所述的防焦剂，是防止橡胶胶料在加工过程中产生早期硫化现象的物质。常用的有有机防焦剂如草酸、琥珀酸、乳酸、邻苯二甲酸酐、水杨酸、苯甲酸、油酸等，或亚硝基类防焦剂N-亚硝基二苯胺，或近年来出现的新型防焦剂N-环己基硫代邻苯二甲酰胺（CTP）、防焦剂APR、防焦剂E等，优选CPT-20。

本发明所述的防老剂，可选防老剂4020，防老剂4010NA，防老剂MB，防老剂RD或抗氧剂1010，防老剂D等常规工业用防老剂，优选防老剂4020和防老剂D。

本发明所述的促进剂，为二硫代氨基甲酸盐与黄原酸盐类促进剂复合促进剂体系。二硫代氨基甲酸盐可选二甲基二硫代氨基甲酸锌(PZ)、二乙基二硫代氨基甲酸锌（ZDC）、二正丁基二硫代氨基甲酸锌（BZ）\N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌(PX)。黄原酸盐类促进剂可选异丙基黄原酸钠(SIP)、异丙基黄原酸锌(ZIP)和正丁基黄原酸锌(ZBX)。优选N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌（PX）与丁基黄原酸锌（ZBX），但ZBX由于原料不易购买及保存的高要求，因此也可以选择异丙基黄原酸钠（SIP）。以下实施例中的异丙基黄原酸钠（SIP）也可以用丁基黄原酸锌（ZBX）替代。

上述薄通塑炼法是将生橡胶胶料在辊距为O.5-1.0mm的工艺条件下通过双辊间缝隙，不进行胶料包辊的操作，直接落在料盘上，按照工艺要求重复操作即可。包辊即是胶样在开放式炼胶机上包住辊筒，一般是前辊。

具体实施例2

本实施例的特点是：

将70份天然橡胶SCR5、30份顺丁橡胶BR9000胶样塑炼匀化后，得到NR/BR共混胶。然后采取两阶段混炼的方式，第一阶段先把天然橡胶和顺丁橡胶的及30份高耐磨炭黑N330、5份氧化锌、1份硬脂酸、3份芳烃油制备成母炼胶；第二阶段混炼时，将开炼机辊距调至0.5-1.0mm，将母炼胶放入开放式炼胶机中，包辊，待胶样平滑后调辊距至1.8mm，将2.5份硫磺、由1.0促进剂PX和1.5份SIP组成的复合促进剂，1.0份防老剂4020、0.5份防老剂D、防焦剂CTP-200.1份等一次性加入。吃料完毕，3/4割刀3次，打卷，过辊6次，调大辊距至2.5mm出片，于0℃以下停放。硫化前返炼，然后在平板硫化机上硫化试样，硫化条件为90℃×t₉₀。根据其硫化曲线得到的t₉₀为35.27min，因此采用硫化条件为90℃×35.27min得到试样，测定试样的性能如下：拉伸强度可达22.5MPa，撕裂强度（直角形裁刀）可达55.3kN/m以上，拉断伸长率可达503%，300%定伸应力可达7.4Mpa，邵尔A硬度为64，粘合强度为17.9kN/m，在70℃×48h的老化条件下老化系数为0.75。

其制备方法同具体实施例1。

具体实施例3

本实施例的特点是：

将70份天然橡胶SCR5、30份顺丁橡胶BR9000胶样塑炼匀化后，得到NR/BR共混胶。然后采取两阶段混炼的方式，第一阶段先把天然橡胶和顺丁橡胶的及30份高耐磨炭黑N330、5份氧化锌、1份硬脂酸、3份芳烃油制备成母炼胶；第二阶段混炼时，将开炼机辊距调至0.5-1.0mm，将母炼胶放入开放式炼胶机中，包辊，待胶样平滑后调辊距至1.8mm，将2.5份硫磺、由2.5促进剂PX和0.5份SIP组成的复合促进剂，1.0份防老剂4020、0.5份防老剂D、防焦剂CTP-200.1份等一次性加入。吃料完毕，3/4割刀3次，打卷，过辊6次，调大辊距至2.5mm出片，于0℃以下停放。硫化前返炼，然后在平板硫化机上硫化试样，硫化条件为95℃×t₉₀。根据其硫化曲线得到的t₉₀为55.34min，因此采用硫化条件为95℃×55.34min得到试样，测定试样的性能如下：拉伸强度可达22.5MPa，撕裂强度（直角形裁刀）可达53.6kN/m以上，拉断伸长率可达480%，300%定伸应力可达7.0MPa，邵尔A硬度为62，粘合强度为16.5kN/m，在70℃×48h的老化条件下老化系数为0.73。

其制备方法同具体实施例1。

据上述实施例的内容可以知道，以本发明所述方法制备的轮胎翻新用缓冲胶可实现85-95℃范围内在30-80分钟内快速硫化（若考虑到轮胎翻新时胎体外部传热至内部使之达到85-95℃所需的时间60-80分钟，则2.5小时左右可完成整个轮胎翻新工艺过程，与目前行业普遍采用的115-120℃翻新的时间大致相同），拉伸强度可达20MPa以上，撕裂强度（直角形裁刀）可达50kN/m以上，拉断伸长率可达450-550%，300%定伸应力可达6.0-10.0MPa，邵尔A硬度在60以上，粘合强度≥15kN/m，在70℃×48h的老化条件下老化系数为0.72以上。除撕裂强度采用测试条件不同外，本发明提供的缓冲胶物理性能符合HG/T4124-2009《预硫化缓冲胶》对轮胎翻新用缓冲胶的要求。

Claims (4)

1.一种轮胎翻新用缓冲胶，其特征在于，按质量份计，包括以下组分： 

。

2.根据权利要求1所述一种轮胎翻新用缓冲胶，其特征在于，所述二硫代氨基甲酸盐促进剂为N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌、即PX；所述黄原酸盐类促进剂为丁基黄原酸锌、即ZBX或者异丙基黄原酸钠、即SIP。 

3.根据权利要求1所述一种轮胎翻新用缓冲胶，其特征在于，所述天然橡胶为SCR5；所述顺丁橡胶为BR9000；所述炭黑为N330；所述防老剂由防老剂4020和防老剂D组成；所述防焦剂为CTP-20。 

4.根据权利要求1所述的一种轮胎翻新用缓冲胶的制备方法，其特征在于按如下步骤制备： 

1）胶样塑炼匀化：先在开放式炼胶机上并用；顺序如下：将天然橡胶薄通塑炼至光滑，取下；将顺丁橡胶过辊1-2次，将辊距调节到0.5-1.0mm；再将两种胶样贴合，过辊薄通10次，得到NR/BR共混胶； 

2）第一阶段混炼：即母炼胶制备，将NR/BR共混胶放入开放式炼胶机中，包辊，以氧化锌、硬脂酸→炭黑的加料顺序将其先后加入到NR/BR共混胶中，吃料完毕，加入芳烃油，3/4割刀3次，打卷过辊6次，调大辊距至2.5mm出片，室温停放； 

3）第二阶段混炼：将开炼机辊距调至0.2mm，将母炼胶放入开放式炼胶机中，包辊，待胶样平滑后调辊距至1.8mm，将硫磺、促进剂、防老剂、防焦剂一次性加入；吃料完毕，3/4割刀3次，打卷过辊6次，调大辊距至2.5mm出片，于0℃以下停放。