CN104530498A - 一种越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料及其制备方法，按重量份数包括：100份的天然胶，0～0.3份的塑解剂，30～50的炭黑，7～18份的白炭黑，1～4份的硅烷偶联剂，3～5份的氧化锌，1～3份的硬脂酸，0.5～2份的防护蜡，0.5～3份的增塑剂A，0.5～2.5份的防老剂6PPD，0.5～2份的防老剂RD，1～2.5份的硫黄，1～3份的促进剂以及0～0.3份的防焦剂。本发明通过采用炭黑和白炭黑，能够保证胎面的耐磨性及抗撕裂性，同时兼顾低生热性；本发明的越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料具有良好的耐磨性、抗撕裂和抗刺扎性能。

Description

一种越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶领域，具体涉及一种越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料及其制备方法。

背景技术

越野全钢载重子午线轮胎不同于普通轮胎，其行驶环境多样、路况复杂，既要满足越野苛刻路况条件下的良好通过性，又要满足良好路况下的高速性能，同时还需满足高温、极寒、高原、湿热等多种气候条件，因此就要求胎面胶具有良好的耐磨性、抗撕裂和抗刺扎性能，同时还应有良好的耐疲劳性和动态性能。其使用条件的苛刻，导致当性能不足时，易出现不耐刺扎、各种老化破坏等进而使用寿命缩短。

发明内容

本发明的目的是提供了一种越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料及其制备方法，制备的胎面胶料具有良好的耐磨性、抗撕裂、耐切割和抗刺扎性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料，该胎面胶料的原料按重量份数包括：100份的天然胶，0～0.3份的塑解剂，30～50的炭黑，7～18份的白炭黑，1～4份的硅烷偶联剂，3～5份的氧化锌，1～3份的硬脂酸，0.5～2份的防护蜡，0.5～3份的增塑剂A，0.5～2.5份的防老剂6PPD，0.5～2份的防老剂RD，1～2.5份的硫黄，1～3份的促进剂以及0～0.3份的防焦剂。

该胎面胶料的原料按重量份数包括：100份的天然胶，0.1～0.3份的塑解剂，30～50的炭黑，7～18份的白炭黑，1～4的硅烷偶联剂，3～5份的氧化锌，1～3份的硬脂酸，防护蜡0.5～2，0.5～3份的增塑剂A，0.5～2.5份的防老剂6PPD，0.5～2份的防老剂RD，1～2.5份的硫黄，1～3份的促进剂以及0.1～0.3份的防焦剂。

所述的天然胶选自SMR20、STR20、SIR20、TSR-20标准颗粒橡胶原胶、烟片胶、TSR10、5号标胶中的一种或多种。

所述的炭黑为炭黑N115。

所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂Si-69。

所述的塑解剂为硫酚类塑解剂或二芳基二硫化物类塑解剂。

所述硫酚类塑解剂的型号为SJ-103或WP-10；二芳基二硫化物类塑解剂的型号为P-22或A86。

所述促进剂为N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺；防焦剂为CTP；增塑剂A型号为FS-200。

越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料的制备方法，包括以下步骤：

1)一段炭黑母胶的制备：

将天然胶、塑解剂加入到密炼机里，在密炼机转速为30～50rpm，压力为14MPa下混炼20～40秒，然后再将三分之一炭黑加入到密炼机中，在转速为30～50rpm，压力为14MPa下混炼并反复提升上顶栓至温度达到140℃～160℃时排料，得到一段炭黑母炼胶料；

2)二段母炼胶制备：

将一段炭黑母炼胶料、硅烷偶联剂、氧化锌、硬脂酸、防护蜡、增塑剂A、防老剂6PPD以及防老剂RD加入到密炼机中，在密炼机的转速为30～50rpm下混炼20～40秒，然后加入白炭黑、剩余炭黑，反复提升上顶栓至温度为150～155℃时排料，得到二段母炼胶料；

3)二段母胶返炼：

将二段母炼胶料投入密炼机，密炼机转速为30～50rpm，压力为14MPa下反复提升上顶栓当温度达到130℃～140℃时排料，得到二段返炼胶料；

4)终炼胶：将二段返炼胶料、硫黄、促进剂、防焦剂加入到密炼机里，在密炼机转速为20～25rpm，压力为4-6MPa下混炼30～40秒后反复提升上顶栓至温度到100℃～110℃时排料，得到越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

(1)本发明通过向原料中加入炭黑和白炭黑，能够保证胎面的耐磨性、耐刺扎性及抗撕裂性，同时兼顾低生热性，使胎面的抗崩花掉块能力得到提高。

(2)本发明中由于炭黑粒径小难分散，白炭黑的极性较强，在天然胶中亦难分散，所以本发明中胶料混炼时采用炭黑母胶工艺，即先将天然胶、塑解剂在密炼机中混炼，然后将炭黑的一部分加入到密炼机中得到一段炭黑母炼胶料，然后在制备二段母炼胶时，加入剩余的炭黑，由于炭黑分两次加入进行混炼，所以可以保证炭黑在胶料中均匀的分散。

(3)本发明通过在制得二段母胶后，终炼胶生产之前，对二段母胶胶料再次进行混炼，保证胶料的充分混炼，进而可以保证胶料的性能。本发明的制备方法分四段混炼，简单易行，易于投产。

(4)本发明胎面胶料的100％定伸为2.5Mpa，300％定伸为14.9，拉伸强度为28.6，扯断伸长率为533％，硬度为65，炭黑分散度为9。可见，扯断伸长率、硬度均在指标的合理范围内，拉伸强度、炭黑分散度、相对磨耗体积也均符合本行业指标。

进一步的，本发明中选用炭黑N115(Super abrasion furnace black，SAF)作为填充补强体系，炭黑N115属于炭黑N100系列，粒径小、比表面积大，补强性高。由于越野轮胎的使用路况复杂，对轮胎的胎面性能要求较为严格，所以采用N115炭黑，能够提高越野轮胎的耐磨性、抗切割性。同时在本发明中采用白炭黑，用来提高耐刺扎性。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。本发明中增塑剂A为高级脂肪酸锌皂混合物。炭黑N115为超级耐磨炉黑。二芳基二硫化物类塑解剂主要成分为2,2’-二苯甲酰胺基二苯基二硫化物；硫酚类塑解剂主要成分为五氯硫酚。本发明中增塑剂A型号为FS-200。

实施例1

一种越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料的原料按重量份数包括：烟片胶100份，塑解剂A86，炭黑N11538份、白炭黑15份、硅烷偶联剂Si-693份、氧化锌3.5份、硬脂酸2份、防护蜡1份、增塑剂A 2份、防老剂6PPD 2份、防老剂RD 1.5份、硫磺1.4份、促进剂N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(NS)1.2份以及防焦剂CTP(N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺)0.2份。

上述越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料的制备方法，包含以下步骤：

1)一段炭黑母胶的制备：

将烟片胶、塑解剂A86加入到密炼机里，在密炼机转速为30～50rpm压力为14MPa下混炼20～40秒，然后将三分之一的炭黑N115加入到密炼机中，在转速为30～50rpm，压力为14MPa下混炼并反复提升上顶栓至温度达到140℃～160℃排料，得到一段炭黑母炼胶料；

2)二段母炼胶制备：

将一段炭黑母炼胶料、硅烷偶联剂Si-69、氧化锌、硬脂酸、防护蜡、增塑剂A、防老剂6PPD、防老剂RD加入到密炼机中，在密炼机的转速为50rpm，压力为14MPa下混炼20～40秒；然后加入白炭黑和剩余炭黑N115，反复提升上顶栓至温度为150～155℃，得到二段母炼胶料；

3)二段母胶返炼：

将二段母炼胶料投入密炼机，在密炼机转速为50rpm，压力为14MPa反复提升上顶栓至温度达到130℃～140℃时排料，得到二段返炼胶料；

4)终炼胶：

将二段母胶返炼胶料、硫黄、促进剂NS、防焦剂CTP加入到密炼机里，在密炼机转速为20～25rpm下混炼30～40秒，然后反复提升上顶栓至温度达到95℃～105℃时排料，混炼结束，得到越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料。

对实施例1制得的越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料进行了测试，试验数据如下：

注：(1)上述拉伸数据根据国家标准GB/T528-2009进行硫化橡胶的拉伸试验，本实验中拉伸速度为500mm/min，测试温度为室温；

(2)磨耗性能根据国标GB/T9867-2008进行测试；

(3)炭黑分散测试使用高铁科技股份有限公司的检测设备炭黑分散仪进行检测判级。

从上表可以看出，本发明制得的越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料的100％、300％定伸性能、扯断伸长率、硬度均在指标的合理范围内，拉伸强度、炭黑分散度、相对磨耗体积也均符合指标。

实施例2

一种越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料的原料按重量份数包括：天然胶100份，塑解剂SJ-1030.1份，炭黑N11545份、白炭黑8份、硅烷偶联剂Si-692份、氧化锌3份、硬脂酸1份、防护蜡1.5份、增塑剂A(型号为FS-200)3份、防老剂6PPD 0.5份、防老剂RD 2份、硫磺2份以及促进剂N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(NS)1份；其中天然胶为TSR10胶与国产5号标胶任意比例的混合物。

上述越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料的制备方法，包含以下步骤：

1)一段炭黑母胶的制备：

将TSR10胶与国产5号标胶任意比例的混合物、塑解剂SJ-103加入到密炼机里，密炼机转速为30rpm，压力为14MPa下混炼40秒，然后再将三分之一炭黑N115加入到密炼机中；反复提升上顶栓至温度达到150℃时排料，得到一段炭黑母炼胶料；

2)二段母炼胶制备：

将一段炭黑母炼胶料、硅烷偶联剂Si-69、氧化锌、硬脂酸、防护蜡、增塑剂A、防老剂6PPD、防老剂RD加入到密炼机中，在密炼机的转速为50rpm，压力为14MPa下混炼20秒，然后加入白炭黑、剩余炭黑N115，反复提升上顶栓至温度为150℃时排料，得到二段母炼胶料；

3)二段母胶返炼：

将二段母炼胶料投入密炼机，在密炼机的转速为50rpm，压力为14MPa下反复提升上顶栓至温度达到140℃时排料，得到二段返炼胶料；

4)终炼胶：

将二段母胶返炼胶料、硫黄、促进剂NS加入到密炼机里，在密炼机转速为20rpm，压力为5MPa下混炼40秒；然后反复提升上顶栓至温度达到95℃时排料，混炼结束，得到越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料。

实施例3

一种越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料的原料按重量份数包括：天然胶100份、塑解剂WP-100.3份，炭黑N11530份、白炭黑15份、硅烷偶联剂Si-693份、氧化锌3份、硬脂酸1份、防护蜡0.5份、增塑剂A 0.5份、防老剂6PPD 1.5份、防老剂RD 0.5份、硫磺2.5份、促进剂N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(NS)1份以及防焦剂CTP 0.1份。其中，天然胶为SMR20、STR20、SIR20、TSR-20标准颗粒橡胶原胶任意比例的混合物。

上述越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料的制备方法，包含以下步骤：

1)一段炭黑母胶的制备：

将SMR20、STR20、SIR20、TSR-20标准颗粒橡胶原胶任意比例的混合物、塑解剂WP-10加入到密炼机里，在密炼机转速为50rpm，压力为14MPa下混炼30秒，然后将炭黑N115的三分之一加入到密炼机中；并反复提升上顶栓至温度达到160℃时排料，得到一段炭黑母炼胶料；

2)二段母炼胶制备：

将一段炭黑母炼胶料、硅烷偶联剂Si-69、氧化锌、硬脂酸、防护蜡、增塑剂A、防老剂6PPD、防老剂RD加入到密炼机中，在转速为30rpm，压力为14MPa下混炼40秒，然后加入白炭黑和剩余炭黑N115，反复提升上顶栓再加压混炼胶，排料温度≤150℃，得到二段母炼胶料；

3)二段母胶返炼：

将二段母炼胶料投入密炼机，在密炼机转速为50rpm，压力为14MPa下反复提升上顶栓至温度达到130℃时排料，得到二段返炼胶料；

4)终炼胶：

将二段母胶返炼胶料、硫黄、促进剂NS、防焦剂CTP加入到密炼机里，在密炼机转速为25rpm，压力为5MPa下混炼35秒，然后反复提升上顶栓至温度达到100℃时排料，混炼结束，得到越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料。

实施例4

一种越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料的原料按重量份数包括：烟片胶100份，塑解剂P-220.3份、炭黑N11550份、白炭黑18份、硅烷偶联剂Si-694份、氧化锌5份、硬脂酸3份、防护蜡2份、增塑剂A 1份、防老剂6PPD 1份、防老剂RD 1份、硫磺1份、促进剂N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(NS)3份以及防焦剂CTP 0.3份。

上述越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料的制备方法，包含以下步骤：

1)一段炭黑母胶的制备：

将烟片胶、塑解剂P-22加入到密炼机里，在密炼机转速为40rpm，压力为14MPa下混炼20秒，然后将炭黑N115的三分之一加入到密炼机中，并反复提升上顶栓至温度达到140℃时排料，得到一段炭黑母炼胶料；

2)二段母炼胶制备：

将一段炭黑母炼胶料、硅烷偶联剂Si-69、氧化锌、硬脂酸、防护蜡、增塑剂A、防老剂6PPD、防老剂RD加入到密炼机中，在密炼机的转速为40rpm，压力为14MPa下混炼30秒，然后加入白炭黑和剩余炭黑N115，反复提升上顶栓至温度为150℃时排料得到二段母炼胶料；

3)二段母胶返炼：

将二段母炼胶料投入密炼机，在密炼机的转速为50rpm，压力为14MPa下反复提升上顶栓至温度达到135℃时排料，得到二段返炼胶料；

4)终炼胶：

将二段母胶返炼胶料、硫黄、促进剂NS、防焦剂CTP加入到密炼机里，在密炼机转速为20rpm，压力为5MPa下混炼30秒；然后反复提升上顶栓至温度达到105℃时排料，混炼结束，得到越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料。

实施例5

一种越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料的原料按重量份数包括：烟片胶100份，炭黑N11550份、白炭黑7份、硅烷偶联剂Si-691份、氧化锌4份、硬脂酸1.5份、防护蜡2份、增塑剂A 2.5份、防老剂6PPD2.5份、防老剂RD 0.8份、硫磺2.2份以及促进剂N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(NS)2份。

上述越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料的制备方法，包含以下步骤：

1)一段炭黑母胶的制备：

将烟片胶加入到密炼机里，在密炼机转速为40rpm，压力为14MPa下混炼20秒，然后将炭黑N115的三分之一加入到密炼机中，并反复提升上顶栓至温度达到140℃时排料，得到一段炭黑母炼胶料；

2)二段母炼胶制备：

将一段炭黑母炼胶料、硅烷偶联剂Si-69、氧化锌、硬脂酸、防护蜡、增塑剂A、防老剂6PPD、防老剂RD加入到密炼机中，在密炼机的转速为40rpm，压力为14MPa下混炼30秒，然后加入白炭黑和剩余炭黑N115，反复提升上顶栓至温度为150℃时排料得到二段母炼胶料；

3)二段母胶返炼：

将二段母炼胶料投入密炼机，在密炼机的转速为50rpm，压力为14MPa下反复提升上顶栓至温度达到135℃时排料，得到二段返炼胶料；

4)终炼胶：

将二段母胶返炼胶料、硫黄、促进剂NS加入到密炼机里，在密炼机转速为20rpm，压力为5MPa下混炼30秒；然后反复提升上顶栓至温度达到105℃时排料，混炼结束，得到越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料。

本发明中越野全钢载重子午线轮胎胎面配方填充体系选用炭黑与白炭黑并用，保证胶料的抗撕裂性能。在工艺上进行炭黑母胶生产，保证炭黑的分散，提高耐磨性，同时降低胶料的生热，使胎面的抗崩花掉块能力得到提高。

混炼时，为了保证炭黑及白炭黑的充分分散，分四段混炼，先进行炭黑母胶制备，之后按要求部分配方原料先经混炼后、进行一次返炼，再加入其它原料进行胶料混炼得终炼胶。

本发明中选用炭黑N115(Super abrasion furnace black，SAF)作为填充补强体系，炭黑N115属于炭黑N100系列，粒径小、比表面积大，补强性高。由于越野轮胎的使用路况复杂，对轮胎的胎面性能要求较为严格，所以采用N115炭黑，能够提高越野轮胎的耐磨性、抗切割性。同时在本发明中采用白炭黑，用来提高耐刺扎性。

Claims (9)

1.一种越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料，其特征在于，该胎面胶料的原料按重量份数包括：100份的天然胶，0～0.3份的塑解剂，30～50的炭黑，7～18份的白炭黑，1～4份的硅烷偶联剂，3～5份的氧化锌，1～3份的硬脂酸，0.5～2份的防护蜡，0.5～3份的增塑剂A，0.5～2.5份的防老剂6PPD，0.5～2份的防老剂RD，1～2.5份的硫黄，1～3份的促进剂以及0～0.3份的防焦剂。

2.根据权利要求1所述的越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料，其特征在于，该胎面胶料的原料按重量份数包括：100份的天然胶，0.1～0.3份的塑解剂，30～50的炭黑，7～18份的白炭黑，1～4的硅烷偶联剂，3～5份的氧化锌，1～3份的硬脂酸，防护蜡0.5～2，0.5～3份的增塑剂A，0.5～2.5份的防老剂6PPD，0.5～2份的防老剂RD，1～2.5份的硫黄，1～3份的促进剂以及0.1～0.3份的防焦剂。

3.根据权利要求1或2所述的越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料，其特征在于，所述的天然胶选自SMR20、STR20、SIR20、TSR-20标准颗粒橡胶原胶、烟片胶、TSR10、5号标胶中的一种或多种。

4.根据权利要求1或2所述的越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料，其特征在于：所述的炭黑为炭黑N115。

5.根据权利要求1或2所述的越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂Si-69。

6.根据权利要求1或2所述的越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料，其特征在于：所述的塑解剂为硫酚类塑解剂或二芳基二硫化物类塑解剂。

7.根据权利要求6所述的越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料，其特征在于：所述硫酚类塑解剂的型号为SJ-103或WP-10；二芳基二硫化物类塑解剂的型号为P-22或A86。

8.根据权利要求1或2所述的越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料，其特征在于：所述促进剂为N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺；防焦剂为CTP；增塑剂A型号为FS-200。

9.如权利要求1所述的越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)一段炭黑母胶的制备：

将天然胶、塑解剂加入到密炼机里，在密炼机转速为30～50rpm，压力为14MPa下混炼20～40秒，然后再将三分之一炭黑加入到密炼机中，在转速为30～50rpm，压力为14MPa下混炼并反复提升上顶栓至温度达到140℃～160℃时排料，得到一段炭黑母炼胶料；

2)二段母炼胶制备：

将一段炭黑母炼胶料、硅烷偶联剂、氧化锌、硬脂酸、防护蜡、增塑剂A、防老剂6PPD以及防老剂RD加入到密炼机中，在密炼机的转速为30～50rpm下混炼20～40秒，然后加入白炭黑、剩余炭黑，反复提升上顶栓至温度为150～155℃时排料，得到二段母炼胶料；

3)二段母胶返炼：

将二段母炼胶料投入密炼机，密炼机转速为30～50rpm，压力为14MPa下反复提升上顶栓当温度达到130℃～140℃时排料，得到二段返炼胶料；

4)终炼胶：将二段返炼胶料、硫黄、促进剂、防焦剂加入到密炼机里，在密炼机转速为20～25rpm，压力为4-6MPa下混炼30～40秒后反复提升上顶栓至温度到100℃～110℃时排料，得到越野全钢载重子午线轮胎胎面胶料。