CN104419023A - 一种耐磨抗刺低阻力轮胎胶料及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐磨抗刺低阻力轮胎胶料及其制作方法，其特征在于，原料各组分按重量份数组成如下：天然胶SIR2040-70份、顺丁橡胶10-15份、丁苯橡胶SBR15003-5份，N234型高结构中超耐磨炉黑5-6份、白碳黑5-6份、Si-69型硅烷偶联剂1-1.5份、聚乙二醇1-1.5份、甲苯二异氰酸酯0.5-1.0份、氯化亚锡0.5-1.0份、端羟基聚丁二烯0.5-1.0份、软化增塑剂芳烃油1-1.5份、硬脂酸1-2份、防老剂2-3份、增粘剂204树脂1-1.5份、均匀剂UB40001-1.5份、氧化锌0.5-1.0份、硫磺1-1.5份、XY900型抗硫化返原剂0.5-1.0份、促进剂TBBS1-1.5份、抗疲劳剂G-1080.5-1.0份。得到的轮胎胶料相容性好，具有耐磨、抗刺、低阻力、抗疲劳、耐老化性能和抗变形能力，应用前景广阔。

Description

一种耐磨抗刺低阻力轮胎胶料及其制作方法

技术领域

本发明属于橡胶轮胎制造领域，具体涉及一种耐磨抗刺低阻力轮胎胶料及其制作方法。

背景技术

胶料是由碳黑、天然橡胶或合成橡胶、添加物等原材料混合密炼加工而成的。作为轮胎制造过程中的主要加工对象和载体，橡胶在胶料中所占的比例通常达到一半左右，为了使橡胶具有所需要的特性，还必须向其中加入诸如强化剂、粘合剂、抗老化剂等化学物质，以改变橡胶的强度、塑性、弹性、耐用性等物理性质。轮胎上的所有半成品胶部件，如胎面、胎侧和三角胶条等，都是在后续的制造工艺中以胶料为原料加工而成的。

从配方角度降低轮胎滚动阻力，要从胶种、补强剂等方面进行优化。全钢胎胎面胶普遍采用全天然胶或少量并用顺丁胶，该胶体系的生热已很低，需要着重对补强体系进行调整。目前使用炉法炭黑，如N234、N115等虽然耐磨性符合要求，但生热很高，无法满足低滚动阻力轮胎要求。目前的轮胎胶料配方在生产及使用中存在许多缺点：炭黑及小料分散不均匀，与过渡层粘合性差，贴合时易出现气泡。

将亲水性材料与弹性体合金化，形成一种具有橡胶的弹性和强度，同时具有吸水膨胀、挤压情况下可保水，达到既能适应结构变化，又具有吸水膨胀的功能材料应用越来越广泛，可用于汽车集装箱、精密仪器及食品的防水、防潮包装等。根据大量的实践和研究发现，绝大多数聚合物共混物是不相容或部分相容的。实际上，高分子共混物都是多相多组分结构的混合物，存在着相界面和相结构形态不同所产生的性能薄弱问题。高分子共混物常因相容性差，两相间界面能高，界面结合力低而导致性能下降。共混物组分之间互不相容，则润湿性和黏合性不良，但并不是相容性越大越好，而应具有适当的相容性。

目前的现有技术为了提高胎面胶的耐磨性，大比例增加配方中顺丁胶的含量，可是由于顺丁胶自补强性差、分子间作用力小、内聚能低等特点，使得胎面胶的耐刺扎性能较差。使用超耐磨炉黑( 如使用N115) 的目的是利用超耐磨炉黑对橡胶优良的补强作用来提高胎面胶的耐磨性，但是在半成品加工过程中生热高、操作困难，给生产工艺带来麻烦。由于胎面胶中使用的合成橡胶较多，使胶料的粘合能力下降，易造成胎面与胎体脱开的问题，同样会影响轮胎的使用寿命。

矿山道路状况很差，基本全是碎石路面，尤其是在雨季，尖石外露，很容易刺伤轮胎，且矿山使用的轮胎载荷大、运距短、转弯多、作业时间长，这就要求矿用轮胎胎冠胶要耐切割、耐磨耗、耐刺扎、变形小、生热低。因此，如何生产一种耐磨抗刺低阻力轮胎胶料，在改善树脂与橡胶的相容性的同时，又避免在成型过程中气泡出现，实现轮胎性能的提高，是本发明要解决的技术问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题和缺陷，提供了一种耐磨抗刺低阻力轮胎胶料及其制作方法，其特征在于，原料各组分按重量份数组成如下：天然胶SIR20 40-70份、顺丁橡胶10-15份、丁苯橡胶SBR1500 3-5份， N234 型高结构中超耐磨炉黑5-6份、白碳黑5-6份、Si-69型硅烷偶联剂1-1.5份、聚乙二醇1-1.5份、甲苯二异氰酸酯0.5-1.0份、氯化亚锡0.5-1.0份、端羟基聚丁二烯0.5-1.0份、软化增塑剂芳烃油1-1.5份、硬脂酸1-2份、防老剂2-3份、增粘剂204 树脂1-1.5份、均匀剂UB40001-1.5份、氧化锌0.5-1.0份、硫磺1-1.5份、XY900 型抗硫化返原剂0.5-1.0份、促进剂TBBS 1-1.5份、抗疲劳剂G-108 0.5-1.0份。

上述一种耐磨抗刺低阻力轮胎胶料及其制作方法，其特征在于，所述防老剂采用防老剂6PPD：防老剂RD：防护蜡=1:2:1的混合物。

上述一种耐磨抗刺低阻力轮胎胶料的制作方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

a、将聚乙二醇在105-115℃真空脱水后，加入甲苯二异氰酸酯和氯化亚锡，缓慢升温至75-80℃，搅拌20-25min，然后再加入端羟基聚丁二烯，升温至110-120℃反应35-45min；

b、先控制密炼机转子速度60 rpm，上顶拴风压7公斤/CM³，混炼压力为23MPa，混炼室温度为37℃，转子温度为35℃，排胶温度为150℃，然后称量天然胶SIR20、顺丁橡胶、丁苯橡胶SBR1500，在混炼室利用转子转动进行天然橡胶塑炼45秒，密炼机冷却水温度30℃；

c、然后开始按顺序加料，提栓投N234 型高结构中超耐磨炉黑、白碳黑、Si-69型硅烷偶联剂N234炭黑、白碳黑、硅烷偶联剂X50S以及步骤（1）制得的两亲性聚氨酯压栓炼75秒；提栓清扫后投软化增塑剂芳烃油、硬脂酸、防老剂、增粘剂204 树脂、均匀剂UB4000防护蜡压75秒，胶料温度达到165℃卸出胶料到23英寸开炼机；

d、最后翻炼冷却胶料到110-90℃，在开炼机上加氧化锌、硫磺、XY900 型抗硫化返原剂、促进剂TBBS、抗疲劳剂G-108混炼均匀，下片冷却至室温完成胎面胶的制作。

发明的有益效果：

本发明通过将传统轮胎的胎面填充物碳黑用白炭黑予以部分取代，适当减少炭黑的用量，在炼胶过程中Si-69 对白炭黑进行了改性，在提高胎面胶定伸应力的同时减少胎面胶的生热。使用增粘剂为204 树脂与天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶SBR1500并用，提高了层胶之间的粘合性能，使胎面胶具有耐磨性，同时加入了抗疲劳剂G-108，采用半有效硫化体系，有效提高了胶料的抗刺扎性能和动态疲劳性能。采用两亲性聚氨酯作为增容剂提高了橡胶材料的强度，防护体系采用防老剂4020、防老剂RD与防护蜡的协同作用，阻止或延缓橡胶老化反应继续进行，同时对热氧老化效果极佳。抗硫化返原剂XY-900可以减少轮胎硫化过程中，胎面胶在模具中长时间硫化条件下而产生的硫化交联键断裂，能有效提高制品的耐老化性能和抗变形能力。得到的轮胎胶料可满足工程材料的要求，应用前景广阔。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

一种耐磨抗刺低阻力轮胎胶料及其制作方法，其特征在于，原料各组分按重量份数组成如下：天然胶SIR20 40-70份、顺丁橡胶10-15份、丁苯橡胶SBR1500 3-5份， N234 型高结构中超耐磨炉黑5-6份、白碳黑5-6份、Si-69型硅烷偶联剂1-1.5份、聚乙二醇1-1.5份、甲苯二异氰酸酯0.5-1.0份、氯化亚锡0.5-1.0份、端羟基聚丁二烯0.5-1.0份、软化增塑剂芳烃油1-1.5份、硬脂酸1-2份、防老剂2-3份、增粘剂204 树脂1-1.5份、均匀剂UB40001-1.5份、氧化锌0.5-1.0份、硫磺1-1.5份、XY900 型抗硫化返原剂0.5-1.0份、促进剂TBBS 1-1.5份、抗疲劳剂G-108 0.5-1.0份。

所述防老剂采用防老剂6PPD：防老剂RD：防护蜡=1:2:1的混合物。

本发明可按下表所列实施例来实现

序号	组分	实施例1	实施例2	实施例3
					1	天然胶	64	57	47
2	顺丁橡胶	10	12	15
					3	丁苯橡胶SBR1500	3	4	5
4	N23型高结构中超耐磨炉黑	5	5.5	6
					5	白炭黑	5	5.5	6
6	Si-69型硅烷偶联剂	1	1.4	1.5
					7	聚乙二醇份	1	1.4	1.5
8	甲苯二异氰酸酯	0.5	0.6	1.0
					9	氯化亚锡	0.5	0.6	1.0
10	端羟基聚丁二烯	0.5	0.6	1.0
					11	软化增塑剂芳烃油	1	1	1.5
12	硬脂酸	1	1	2
					13	防老剂	2	2.4	3
14	增粘剂204 树脂	1	1.4	1.5
					15	均匀剂UB4000	1	1	1.5
16	氧化锌	0.5	0.6	1.0
					17	硫磺	1	1.4	1.5
18	XY900 型抗硫化返原剂	0.5	0.6	1.0
					19	促进剂TBBS	1	1.4	1.5
20	抗疲劳剂G-108	0.5	0.6	0.5

具体的制备方法包括如下步骤：

a、将聚乙二醇在105-115℃真空脱水后，加入甲苯二异氰酸酯和氯化亚锡，缓慢升温至75-80℃，搅拌20-25min，然后再加入端羟基聚丁二烯，升温至110-120℃反应35-45min；

b、先控制密炼机转子速度60 rpm，上顶拴风压7公斤/CM³，混炼压力为23MPa，混炼室温度为37℃，转子温度为35℃，排胶温度为150℃，然后称量天然胶SIR20、顺丁橡胶、丁苯橡胶SBR1500，在混炼室利用转子转动进行天然橡胶塑炼45秒，密炼机冷却水温度30℃；

c、然后开始按顺序加料，提栓投N234 型高结构中超耐磨炉黑、白碳黑、Si-69型硅烷偶联剂N234炭黑、白碳黑、硅烷偶联剂X50S以及步骤（1）制得的两亲性聚氨酯压栓炼75秒；提栓清扫后投软化增塑剂芳烃油、硬脂酸、防老剂、增粘剂204 树脂、均匀剂UB4000防护蜡压75秒，胶料温度达到165℃卸出胶料到23英寸开炼机；

d、最后翻炼冷却胶料到110-90℃，在开炼机上加氧化锌、硫磺、XY900 型抗硫化返原剂、促进剂TBBS、抗疲劳剂G-108混炼均匀，下片冷却至室温完成胎面胶的制作。

如上述制备方法制成的低滚动阻力轮胎胎面胶料与普通胎面胶做如下性能对比：

Claims (3)

1.一种耐磨抗刺低阻力轮胎胶料及其制作方法，其特征在于，原料各组分按重量份数组成如下：天然胶SIR20 40-70份、顺丁橡胶10-15份、丁苯橡胶SBR1500 3-5份， N234 型高结构中超耐磨炉黑5-6份、白碳黑5-6份、Si-69型硅烷偶联剂1-1.5份、聚乙二醇1-1.5份、甲苯二异氰酸酯0.5-1.0份、氯化亚锡0.5-1.0份、端羟基聚丁二烯0.5-1.0份、软化增塑剂芳烃油1-1.5份、硬脂酸1-2份、防老剂2-3份、增粘剂204 树脂1-1.5份、均匀剂UB40001-1.5份、氧化锌0.5-1.0份、硫磺1-1.5份、XY900 型抗硫化返原剂0.5-1.0份、促进剂TBBS 1-1.5份、抗疲劳剂G-108 0.5-1.0份。

2.根据权利要求1所述一种耐磨抗刺低阻力轮胎胶料及其制作方法，其特征在于，所述防老剂采用防老剂6PPD：防老剂RD：防护蜡=1:2:1的混合物。

3.根据权利要求1所述一种耐磨抗刺低阻力轮胎胶料的制作方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

a、将聚乙二醇在105-115℃真空脱水后，加入甲苯二异氰酸酯和氯化亚锡，缓慢升温至75-80℃，搅拌20-25min，然后再加入端羟基聚丁二烯，升温至110-120℃反应35-45min；

b、先控制密炼机转子速度60 rpm，上顶拴风压7公斤/CM³，混炼压力为23MPa，混炼室温度为37℃，转子温度为35℃，排胶温度为150℃，然后称量天然胶SIR20、顺丁橡胶、丁苯橡胶SBR1500，在混炼室利用转子转动进行天然橡胶塑炼45秒，密炼机冷却水温度30℃；

c、然后开始按顺序加料，提栓投N234 型高结构中超耐磨炉黑、白碳黑、Si-69型硅烷偶联剂N234炭黑、白碳黑、硅烷偶联剂X50S以及步骤（1）制得的两亲性聚氨酯压栓炼75秒；提栓清扫后投软化增塑剂芳烃油、硬脂酸、防老剂、增粘剂204 树脂、均匀剂UB4000防护蜡压75秒，胶料温度达到165℃卸出胶料到23英寸开炼机；

d、最后翻炼冷却胶料到110-90℃，在开炼机上加氧化锌、硫磺、XY900 型抗硫化返原剂、促进剂TBBS、抗疲劳剂G-108混炼均匀，下片冷却至室温完成胎面胶的制作。