CN104371266A - 一种新型轮胎气密层增进剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型轮胎气密层增进剂制备方法及其应用，该气密层增进剂的原料组分及其重量百分比组成如下：均匀树脂20～50％，润滑分散剂10～20％，气体阻隔无机材料20～40％，增粘树脂20～40％。本发明的气密层增进剂可以提高不同极性橡胶之间的相容性及气密层胶料与胎体胶料粘合力强，进而提高轮胎的保气性能和行驶安全性嫩。经过应用测试对比，添加本发明的气密层增进剂制得的轮胎在使用寿命、保压性能和行驶安全性能方面都优于市售同类产品。本发明的气密层增进剂具有增塑、增粘和硫化活性的作用，与橡胶相容性好，能够润湿并用的各种橡胶，降低橡胶的表面张力，提高炭黑和无机气体阻隔材料等在橡胶中的分散速度和均匀性，而且还具有很好的补强作用。

Description

一种新型轮胎气密层增进剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种新型轮胎气密层增进剂及其制备方法与应用，属于精细化工技术领域。 

背景技术

现代轮胎特别是子午线轮胎基本上实现了无内胎化，无内胎的轮胎对气密层作用黑丝提高轮胎的气密性，延长轮胎使用寿命，是轮胎中成本较高的一个部件。气密层部件生产采用溴化丁基橡胶或氯化丁基橡胶，由于卤化丁基橡胶价格较贵，为了降低成本也有的采用与天然橡胶、丁苯橡胶或再生胶并用。卤化丁基橡胶与天然橡胶等并用因极性问题相容性比较差，而且卤化丁基橡胶气密层胶与胎体胶的粘性也存在问题，如不改善会导致气密性、耐热性和耐氧化性变差，使渗透性增加，甚至脱层使轮胎报废。 

为了减少轮胎气密层渗透性，市场上推出一些气密层增进剂如采用由双异丙基氧化物层片炭素体与烃类树脂混合复合后，在特定条件下加入环保型软化剂和活性剂等制成的SD1517，只适用于卤化丁基橡胶，应用胶种范围较窄且价格相对较贵；还有的采用单一均匀树脂作为轮胎气密层增筋剂，这种助剂虽然能够改善气密层不同橡胶之间的相容性，但仍然没有改善气体的渗透性；气密层增进剂NM360的组分是精制低挥发性沥青和无机填料，添加这种气密性增进剂虽然也能够改善气密层的渗透性，但胶料的加工流动性较差。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种既能够减少气密层胶料的渗透性，改善保气性能，又能够改善不同胶料之间的相容性和胶料加工流动性的气密层增进剂，满足高性能子午线轮胎胎的安全行驶和舒适性能。 

本发明的技术方案如下： 

一种新型轮胎气密层用增进剂，其原料组分及其重量百分比组成如下： 

所述的均匀树脂为C5石油树脂、C9石油树脂、C5/C9共聚石油树脂、精制石油沥青树脂中的一种或两种以上混合； 

所述的增粘树脂为普通酚醛增粘树脂、苯乙烯改性酚醛增粘树脂、高苯乙烯树脂、乙炔酚醛增粘树脂、松香树脂、松香改性树脂、古马隆树脂、萜烯树脂、萜烯酚醛树脂中的一种或两种以上混合； 

所述的润滑分散剂为硬脂酸、硬脂酸盐、油酸盐、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸单乙醇酰胺、硬脂酸双乙醇酰胺、油酸单乙醇酰胺、油酸双乙醇酰胺、硬脂酸酰胺、油酸酰胺、环保型环烷油、环保型芳烃油、石蜡油中的一种或两种以上混合； 

所述的气体阻隔无机材料为云母粉、陶土、高岭土、粉煤灰、膨润土、硅藻土、蒙脱土中的一种或两种以上混合； 

各组分重量百分比之和为100％。 

本发明优选的，所述的均匀树脂为C9石油树脂与精制石油沥青树脂按质量比5：5混合的混合物。C9石油树脂与精制石油沥青树脂混合比例能够提供气密层不同橡胶之间的相容性，以及气密层胶料与胎体胶料的粘合性。 

本发明优选的，所述的硬脂酸盐为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡或硬脂酸镁。 

本发明优选的，所述的油酸盐为油酸锌、油酸钙、油酸镁或油酸钡。 

本发明优选的，所述的季戊四醇硬脂酸酯为季戊四醇三硬脂酸酯或季戊四醇四硬脂酸酯。 

本发明进一步优选的，所述的润滑分散剂为油酸锌。油酸锌既能够提供硫化活性，又能快速熔融，又能快速提供润滑分撒效果。 

根据本发明，优选的，所述的增粘树脂为松香树脂与苯乙烯改性酚醛树脂按质量比4：6混合的混合物。本发明的混合增粘树脂既可以降低成本，又能提供最优的粘合性能。 

根据本发明，优选的，所述的气体阻隔无机材料为粉煤灰。所述的粉煤灰来源于火力发电厂，是发电厂的固体废弃物，经过加工实现循环再利用，变废为宝，减少了对环境的污染，具有很好的环保效益。 

根据本发明，优选的，所述新型轮胎气密层用增进剂，原料组分及其重量百分比组成如下： 

根据本发明，优选的，所述新型轮胎气密层用增进剂，原料组分及其重量百分比组成如下： 

本发明所述的原料及原料间的配比是技术人员经过大量的实验付出创造性的劳动得出的，制得的轮胎气密层增进剂既能够减少气密层胶料的渗透性，改善保气性能，又能够改善不同胶料之间的相容性和胶料加工流动性的气密层增进剂的制备和应用，满足高性能子午线轮胎胎的安全行驶和舒适性能。 

本发明还提供上述新型轮胎气密层增进剂的制备方法，步骤如下： 

将均匀树脂、增粘树脂和润滑分散剂在130-150℃下熔融，然后在搅拌状态下缓慢加入气体阻隔无机材料，气体阻隔无机材料加完后再继续搅拌10-20min，冷却，即得新型轮胎气密层增进剂。 

本发明的气密层增进剂，用于制备轮胎气密层胶料。 

一种配合试验炼胶方法，包括如下重量份的原料： 

天然胶30份；溴化丁基胶70份；炭黑70份；硬脂酸2份；氧化锌4份；气密层增进剂10份；硫黄和硫化促进剂2.5份；芳烃操作油5份；防老剂3.0份； 

炼胶步骤如下： 

(i)一段混炼：转子转速40r.min^-1，压砣压力18MPa， 

加入天然胶、溴化丁基胶、炭黑、硬脂酸、防老剂、气密层增进剂、芳烃操作油，于120～140℃混炼70～80s，于120～130℃排胶，室温放置12h，得一段混炼胶； 

(ii)二段混炼：转子转速25r.min^-1，压砣压力18MPa， 

加入一段混炼胶、氧化锌、硫化促进剂、硫黄，于100～120℃混炼60～70s，于120～130℃排胶。 

本发明所用原料均为常规原料，均可从市场购得。 

本发明的有益效果如下： 

1、本发明的气密层增进剂可以提高不同极性橡胶之间的相容性及气密层胶料与胎体胶料粘合力强，进而提高轮胎的保气性能和行驶安全性嫩。经过应用测试对比，添加本发明的气密层增进剂制得的轮胎在使用寿命、保压性能和行驶安全性能方面都优于市售同类产品。 

2、本发明的气密层增进剂具有增塑、增粘和硫化活性的作用，与橡胶相容性好，能够润湿并用的各种橡胶，降低橡胶的的表面张力，提高炭黑和无机气体阻隔材料等在橡胶中的分散速度和均匀性，而且还具有很好的补强作用。 

3、本发明采用火电厂固体废弃物—粉煤灰作为气体阻隔材料，变废为宝实现循环利用，既可替代部分炭黑降低生产成本，又环保。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。 

实施例中所用原料均为常规原料，市购产品。其中：苯乙烯改性酚醛增粘树脂和粉煤灰，山东阳谷华泰化工股份有限公司；C9石油树脂，濮阳中德石油树脂有限公司；精制石油沥青树脂，中海沥青股份有限公司；油酸锌，河间市天河助剂有限公司；松香树脂，江西上饶思楠树脂有限公司。 

F370密炼机和GK270密炼机，大连橡胶塑料机械股份有限公司 

实施例1： 

按如下组成称取原料，配制成本发明气密层增进剂100克 

制备步骤如下： 

将松香树脂、精制沥青树脂、C9石油树脂、苯乙烯改性酚醛树脂和油酸锌在145℃下熔融，然后在搅拌状态下缓慢加入粉煤灰，粉煤灰加完后再继续搅拌15min，最后倒出冷却即 得新型轮胎气密层增进剂。 

实施例2： 

按如下组成称取原料，配制成本发明气密层增进剂100克 

制备方法同实施例1。 

实施例3： 

按如下组成称取原料，配制成本发明气密层增进剂100克 

制备方法同实施例1。 

实施例4： 

按如下组成称取原料，配制成本发明气密层增进剂100克 

制备方法同实施例1。 

实施例5： 

按如下组成称取原料，配制成本发明气密层增进剂100克 

制备方法同实施例1。 

实施例6： 

一种利用实施例1的气密层增进剂配合试验炼胶方法，包括如下重量份原料组成： 

天然胶30；溴化丁基胶70；炭黑70份；硬脂酸2份；氧化锌4份；气密层增进剂(变品种)10份；硫黄和硫化促进剂2.5份；芳烃操作油5份；防老剂3.0份； 

炼胶步骤如下： 

(i)一段混炼：F370密炼机，转子转速40r.min^-1，压砣压力18MPa： 

加入天然胶、溴化丁基胶、炭黑、硬脂酸、防老剂、气密层增进剂、芳烃操作油，于120～140℃混炼70～80s，于120～130℃排胶，室温放置12h，得一段混炼胶； 

(ii)二段混炼：GK270密炼机，转子转速25r.min^-1，压砣压力18MPa， 

加入一段混炼胶、氧化锌、硫化促进剂、硫黄，于100～120℃混炼60～70s，于120～130℃排胶。 

效果例 

将实施例1制得的气密层增进剂和市售同类产品在橡胶中进行对比应用试验，各项性能按照相应国家标准进行测定。测试结果如下： 

1#胶料：为未添加气密层增进剂制得的胶料； 

2#胶料：在空白胶料试验材料的基础上增加实施例1制得的气密层增进剂样品制得的胶料。 

3#胶料：在空白胶料试验材料的基础上增加市售同类气密层增进剂样品制得的胶料，为气密性增进剂SD151，普通市售产品。 

1#胶料、2#胶料、3#胶料的制备，实验条件、其它试验材料均相同，均按实施例6制备得到。 

配合试验硫化特性测试对比结果 

表1    混炼胶硫化特性数据表 

结论：从表1可以看出，添加本发明气密层增进剂对胶料的加工安全性能没有影响，但能稍微加快硫化速度，而且能够提高胶料的交联密度，各项性能且优于市场同类产品的性能。 

配合试验物理性能测试对比结果 

表2    硫化胶物理性能数据表 

结论：从表2可以看出，添加本发明气密层增进剂能提高胶料抗撕裂性能、回弹性、拉伸强度及气密性等性能，且都比市售同类产品要好。 

成品轮胎气密性试验结果 

采用试验配方与生产配方试制了一批10-16.5RG400成品轮胎(试验轮胎和生产轮胎所用的气密性增进剂除外，其余配料一致)，分别随机各抽取两条轮胎分别进行静态充气测试和动态充气测试。 

试验轮胎配方：添加本发明气密层增进剂 

生产轮胎配方：某厂生产配方 

(1)静态充气试验 

表3   成品轮胎静态充气保压试验测试数据 

结论：从表3可以看出，试验配方轮胎的气压下降幅度要比生产配方轮胎小，说明其静态保压性能要好。 

(2)动态充气试验 

表4   成品轮胎动态充气保压测试数据 

结论：从表4中数据可以看出，在试验47小时时，试验配方轮胎气压变化率为5.7％，生产配方轮胎气压变化率为3.8％，说明试验配方轮胎的保压性能也就是气密性能由于生产配方轮胎。 

Claims (10)

1.一种新型轮胎气密层用增进剂，其原料组分及其重量百分比组成如下：

所述的均匀树脂为C5石油树脂、C9石油树脂、C5/C9共聚石油树脂、精制石油沥青树脂中的一种或两种以上混合；

所述的增粘树脂为普通酚醛增粘树脂、苯乙烯改性酚醛增粘树脂、高苯乙烯树脂、乙炔酚醛增粘树脂、松香树脂、松香改性树脂、古马隆树脂、萜烯树脂、萜烯酚醛树脂中的一种或两种以上混合；

所述的润滑分散剂为硬脂酸、硬脂酸盐、油酸盐、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸单乙醇酰胺、硬脂酸双乙醇酰胺、油酸单乙醇酰胺、油酸双乙醇酰胺、硬脂酸酰胺、油酸酰胺、环保型环烷油、环保型芳烃油、石蜡油中的一种或两种以上混合；

所述的气体阻隔无机材料为云母粉、陶土、高岭土、粉煤灰、膨润土、硅藻土、蒙脱土中的一种或两种以上混合；

各组分重量百分比之和为100％。

2.根据权利要求1所述的新型轮胎气密层用增进剂，其特征在于，所述的均匀树脂为C9石油树脂与精制石油沥青树脂按质量比5：5混合的混合物。

3.根据权利要求1所述的新型轮胎气密层用增进剂，其特征在于，所述的硬脂酸盐为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡或硬脂酸镁，所述的油酸盐为油酸锌、油酸钙、油酸镁或油酸钡。所述的季戊四醇硬脂酸酯为季戊四醇三硬脂酸酯或季戊四醇四硬脂酸酯。

4.根据权利要求1所述的新型轮胎气密层用增进剂，其特征在于，所述的润滑分散剂为油酸锌。

5.根据权利要求1所述的新型轮胎气密层用增进剂，其特征在于，所述的增粘树脂为松香树脂与苯乙烯改性酚醛树脂按质量比4：6混合的混合物。

6.根据权利要求1所述的新型轮胎气密层用增进剂，其特征在于，所述的气体阻隔无机材料为粉煤灰。

7.根据权利要求1所述的新型轮胎气密层用增进剂，其特征在于，原料组分及其重量百分比组成如下：

各组分重量百分比之和为100％。

8.根据权利要求1所述的新型轮胎气密层用增进剂，其特征在于，原料组分及其重量百分比组成如下：

9.一种权利要求1所述的新型轮胎气密层增进剂的制备方法，步骤如下：

将均匀树脂、增粘树脂和润滑分散剂在130-150℃下熔融，然后在搅拌状态下缓慢加入气体阻隔无机材料，气体阻隔无机材料加完后再继续搅拌10-20min，冷却，即得新型轮胎气密层增进剂。

10.一种利用权利要求1所述的气密层增进剂配合试验炼胶方法，包括如下重量份的原料：

天然胶30份；溴化丁基胶70份；炭黑70份；硬脂酸2份；氧化锌4份；气密层增进剂10份；硫黄和硫化促进剂2.5份；芳烃操作油5份；防老剂3.0份；

炼胶步骤如下：

(i)一段混炼：转子转速40r.min^-1，压砣压力18MPa，

加入天然胶、溴化丁基胶、炭黑、硬脂酸、防老剂、气密层增进剂、芳烃操作油，于120～140℃混炼70～80s，于120～130℃排胶，室温放置12h，得一段混炼胶；

(ii)二段混炼：转子转速25r.min^-1，压砣压力18MPa，

加入一段混炼胶、氧化锌、硫化促进剂、硫黄，于100～120℃混炼60～70s，于120～130℃排胶。