CN104311893A - 港口地区使用的工程轮胎胎面橡胶组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及橡胶技术领域，具体地说是港口地区使用的工程轮胎胎面橡胶组合物。其特征在于，以100重量份的橡胶组合物为基准，以重量份计还包含,40～80phr炭黑N220或N234，1.0～10phr的橡胶加工软化剂，1.0～2.5phr的防老剂RD,1.0～4.5phr的防老剂4020,0.5～2.0phr的促进剂，1.0～3.0phr的硫磺；其中所述橡胶组合物包含50份天然橡胶和50份聚丁二烯橡胶，聚丁二烯橡胶为钕系丁二烯橡胶，其中的顺式丁二烯结构cis的质量%应该大于95%。本发明的有益效果是，使用钕催化的聚丁二烯在磨耗、回弹、滚动阻力等方面具有优异的性能，所制备的港口工程轮胎的耐磨耗性能表现突出，同时使用该类配方的港口轮胎生热低，有效的减少肩空脱层等问题，其滚动阻力降低，节油性能可以得到有效的改善。

Description

港口地区使用的工程轮胎胎面橡胶组合物

技术领域

本发明涉及橡胶技术领域，具体地说是一种港口地区使用的工程轮胎胎面橡胶组合物。

 

背景技术

众所周知，近年来，随着经济的发展，港口建设得到了快速发展，港口胎主要配套于港口码头作业的正面吊、堆高车等港口机械，根据机械在港口码头的作业特点：车辆作业距离短，但轮胎承载负荷大，胎圈扭转力矩大，轮胎容易出现趾口爆、肩空脱层等问题。从结构设计方面，技术人员借鉴现有的大型机械轮胎设计和使用过程中的各种经验，设计轮胎行驶面较宽，花纹沟比例较小，以增加接地面积，提高耐磨能力；从配方设计方面，港口胎胎面胶采用低生热、高耐磨的胎面胶，使轮胎具有优异的耐磨、耐热、耐切割、抗刺扎性能，从而提高轮胎的使用寿命。港口胎主要装配在堆高机上，作业路况为水泥路面，主要进行叉运集装箱作业，每天连续作业时间可达15小时以上。这就需要胎面胶具有高耐磨、低生热等特点，同时基本物理机械性能要好。以适应其承受载荷大、生热大、使用时间长的等要求。

 

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术的不足，提供一种港口地区使用的工程轮胎胎面橡胶组合物,其耐磨耗性能表现突出，同时该类配方的滚动阻力降低，节油性能可以得到有效的改善，其生热低，有效的减少肩空脱层等问题。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种港口地区使用的工程轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，

以100重量份的橡胶组合物为基准，以重量份计还包含,

40～80phr炭黑N220或N234，

1.0～10phr的橡胶加工软化剂，

1.0～2.5phr的防老剂RD,

1.0～4.5phr的防老剂4020,

0.5～2.0phr的促进剂，

1.0～3.0phr的硫磺；

其中所述橡胶组合物包含50份天然橡胶和50份聚丁二烯橡胶，聚丁二烯橡胶为钕系丁二烯橡胶，其中的顺式丁二烯结构cis的质量%应该大于95%。

本发明的有益效果是，使用钕催化的聚丁二烯在磨耗、回弹、滚动阻力等方面具有优异的性能，所制备的港口工程轮胎的耐磨耗性能表现突出，同时使用该类配方的港口轮胎生热低，有效的减少肩空脱层等问题，其滚动阻力降低，节油性能可以得到有效的改善。

 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述：

1.     天然橡胶：从自然中得到的橡胶，化学名为聚异戊二烯。

2.  发明中涉及的聚丁二烯橡胶BR，其中的顺式丁二烯结构cis的质量%应该大于95%，如购自中国石油化工有限公司、韩国锦湖石化公司的镍系BR9000、购自朗盛化工公司的Buna CB24。

3.聚丁二烯橡胶BR的用量优选为不低于20phr，当BR的用量低于20phr时，不易获得较高的耐磨性能和低的滚动阻力性能；此外，BR的用量优选为不超过60phr，当BR的用量超过60phr时，对港口地区使用的工程机械轮胎的湿路面抓地性能将产生不利影响。

4.由于镍系的高顺式聚丁二烯橡胶BR的性能特殊性，当其使用量较高时将导致胶料物理机械性能的部分损失，为弥补其不足，本发明建议使用一定量的钕系顺丁进行替代通用的镍系顺丁。

5.上述钕系丁二烯橡胶与钴系丁二烯橡胶(Co-BR) 或镍系丁二烯橡胶(Ni-BR)相比，分子量分布窄，分子结构为线形(Linear)，因此有橡胶的滞后损失小、磨耗性能优异的优点。

6.本发明中的涉及高顺式聚丁二烯橡胶BR的其它重要物理性能推荐指标详见附件表一。

7.对配方中涉及的炭黑，本发明允许使用轮胎工业中通用的高耐磨（HAF）及中超耐磨（ISAF）的补强炭黑，本发明推荐优选为中超耐磨的补强炉黑（ISAF）。

8.炭黑的用量优选为不小于40phr，当炭黑的用量低于40phr时，不易获得好的胶料物理机械性能和好的半成品稳定性；此外，炭黑的用量优选为不超过80phr，进一步优选为不超过70phr，当其用量超过70phr时，将导致胶料弹性降低，这直接影响专用轮胎的生热增加，耐久性能下降。

9.本发明中涉及的补强炭黑，可以购自卡博特炭黑公司的高结构的N234或N220、哥伦比亚炭黑公司的ISAF系列的炭黑、国内的有大光明炭黑有限公司的ISAF系列的炭黑。

10.本发明中涉及的橡胶软化剂，优选为环烷油（Napthtenic）和MES中度抽提油(石蜡基馏分油缓和萃取中间物Medium Extracted Solvate )，有购自壳牌石油有限公司的Catenex SNR、美国尼纳斯公司的Nytex 4700等。

11.对硫磺粉末没有特别的规定，可以使用已用于轮胎工业中的硫磺粉末。

12.对硫磺粉末的使用量，以100phr合成胶为基础的体系，硫磺粉末的使用量不超过3.0phr，优选为不超过2.5phr，当粉末超过3.0phr时，容易导致使用该配方的材料喷硫；使用量不低于1.0phr，优选为不低于1.5phr，当粉末低于1.5phr时，硫化程度进行的不够充分，将严重影响胶料的物理强度性能。

13.上述硫化剂以上述原料橡胶100 重量份为基准时含有1.0 ～ 3.0重量份。当上述硫化剂的含量在上述范围内时，可以形成适当的交联密度，由此具有下述优点，即，制动性能和耐磨损性能、旋转阻力可达到最佳的均衡。

14.硫化促进剂可供选择的化学物质种类较多，其中使用次磺酰胺类促进剂可以赋予胶料好的加工安全性能及硫化速度。

15.本发明中使用的次磺酰胺类促进剂有N-叔丁基-2苯并噻唑次磺酰胺（促进剂NS）、N-氧二乙撑-2-苯骈噻唑次磺酰胺（促进剂NOBS）、N，N-二环已基苯骈噻唑次磺酰胺（促进剂DZ）、N,N’-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺（促进剂CZ），考虑对环境的友好性及硫化速度的要求，优选促进剂NS。

16.发明中以100phr合成胶为基础体系使用的次磺酰胺类促进剂的量不超过2phr，优选为不超过1.5phr，当粉末超过1.5phr时，容易导致胶料加工初期的安全性能降低；促进剂的最低用量不低于0.5phr，优选为不低于0.8phr，当促进剂用量低于0.8phr时，硫化速度将降低，交联键密度降低，影响胶料物理机械性能，同时影响成品轮胎的硫化效率。

此外，本发明中使用的其余化学物质为轮胎业内通用的橡胶小料。

除以上组分外，还可根据需要适当的混入已用于轮胎工业的橡胶用各种配合剂，例如氧化锌、硬脂酸、防老剂、粘附性树脂、增粘体系等。

天然橡胶：SMR20#

丁二烯橡胶：BR9000 中石化燕山分公司、朗盛CB24

炭黑：江西黑猫炭黑股份有限公司的N234

橡胶软化剂：尼纳斯公司的Nytex 4700

氧化锌：山东兴亚新材料股份有限公司的纳米氧化锌

防老剂RD：亚特曼公司的RD

防老剂4020：亚特曼公司的4020

增粘树脂：Sky chemical holding group Ltd.的TYC-0411ST

硫化促进剂：莱茵化学公司的NS-80

硫磺：荣成化工厂的硫磺粉S

1-14实例及物理性能分析

1-14成品轮胎性能分析

表1：高顺式聚丁二烯BR9000、CB24的物理指标

表二：发明组合物配合表

材料名称	对照例	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
								天然橡胶	100	85	70	60	50	50	40
BR9000					50
								CB24		15	30	40		50	60
炭黑N220	50
								炭黑N234		50	50	55	55	55	55
橡胶软化剂	4	4	4	4	4	4	4
								氧化锌	3	3	3	3	3	3	3
硬脂酸	2	2	2	2	2	2	2
								防老剂RD	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
防老剂4020	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
								增粘树脂	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0
硫化促进剂	0.8	0.8	1.0	1.2	1.2	1.2	1.4
								硫磺粉	1.8	1.8	1.6	1.5	1.5	1.5	1.4
防焦剂CTP	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
								其它	4	4	4	4	4	4	4

根据表2将除硫磺粉、促进剂外的配合剂与橡胶在密炼机中分一段或几段进行混炼，混炼3min左右，待橡胶组合物温度达到160℃左右排胶，然后将硫磺粉、促进剂加入到密炼机中，混炼3min左右，待温度到达90℃-100℃之间排胶。

将对照例与实施例橡胶组合物在148℃条件下，分别进行30min、40min、60min硫化，硫化试样进行以下测试，测试标准如下：

根据国家标准GB/ T 531 - 1999 进行绍尔A测试，按照国家标准GB/ T 528- 1998进行拉伸性能测试。

表三：配方物理性能表

表三的结果可看出实施例使用钕系顺丁替代普通顺丁后，胶料的耐磨性能、拉伸强度、回弹都有所提高，胶料的滚动阻力降低。

将上面所示的对照例橡胶组合物与实施例橡胶组合物用于18.00-25-40PR规格港口胎的胎面胶并选择特定的港口进行路试测试，相应的路试测试结果如下：

表4

轮胎的平均使用时间提高了12%，可见对轮胎的使用性能改善效果明显。

Claims (1)

1.一种港口地区使用的工程轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，

以100重量份的橡胶组合物为基准，以重量份计还包含,

40～80phr炭黑N220或N234，

1.0～10phr的橡胶加工软化剂，

1.0～2.5phr的防老剂RD,

1.0～4.5phr的防老剂4020,

0.5～2.0phr的促进剂，

1.0～3.0phr的硫磺；

其中所述橡胶组合物包含50份天然橡胶和50份聚丁二烯橡胶，聚丁二烯橡胶为钕系丁二烯橡胶，其中的顺式丁二烯结构cis的质量%应该大于95%。