CN104650402A - 一种改进的胎面胶材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种改进的胎面胶材料，是由以下质量配比的原材料制成：天然橡胶50~90，顺丁橡胶10~50，偶氮甲酰胺1～3，胎面补强剂40~55，防老剂2~3，硫化活性剂1~4，硫化促进剂1~4，防焦剂0.1~0.45，硫化剂1~3，防止胎面龟裂剂1~2。本发明还提供了上述的改进的胎面胶材料的制备方法。本发明是一种改善胎面胶耐磨性能、降低生热的新方法，偶氮甲酰胺的加入可以提高橡胶与炭黑之间的相互作用，使该轮胎胎面胶具有较好的耐磨性能和较低的压缩生热，同时该轮胎胎面制备方法工艺简单，易于工业化。

Description

一种改进的胎面胶材料及其制备方法

技术领域

本发明属于化工领域，尤其涉及一种轮胎材料，具体地说是一种改进的胎面胶材料及其制备方法。

背景技术

填料与橡胶基体的相互作用对橡胶的性能，如滞后、磨耗的提高有着十分重要的作用，胶料的动态性能将随着填料和橡胶基体间相互作用的增加而提高。炭黑，作为最常用的橡胶补强剂，可以赋予橡胶更高的模量、强度和耐磨性。但由于橡胶分子被炭黑束缚后产生的应力回复时间延长，同时炭黑网络结构的破坏与重建，将导致橡胶滞后生热相应增加。轮胎的生热，由热造成的轮胎温度的升高将导致轮胎使用性能和使用寿命的降低。所以研究低生热率的胎面材料对于提高轮胎的使用性能、延长轮胎的使用寿命有重大意义。

轮胎胎面胶作为轮胎唯一和地面接触的部件，其耐磨性能直接影响轮胎的安全性和磨耗里程，因此开展对轮胎胎面胶耐磨性能的研究具有很重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的胎面胶材料及其制备方法，所述的这种改进的胎面胶材料及其制备方法要解决现有技术中由热造成的轮胎温度的升高而导致轮胎使用性能和使用寿命的降低的技术问题

本发明供一种改进的胎面胶材料，是由以下质量配比的原材料制成：

进一步的，所述的胎面补强剂为炭黑。

进一步的，所述的硫化活性剂为氧化锌和硬脂酸的混合物；

进一步的，所述的硫化剂为硫磺。

进一步的，所述的硫化促进剂为促进剂NS，其化学名称是N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺。

进一步的，所述的防止胎面龟裂剂为橡胶防护蜡；

进一步的，所述的防老剂为防老剂RD与防老剂4020中的一种或两种的混合物。

进一步的，所述的防焦剂是N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺。

本发明还提供了上述的改进的胎面胶材料的制备方法，包括如下步骤：

1)一个一段混炼的步骤，在所述的一段混炼的步骤中，将天然橡胶、顺丁橡胶、胎面补强剂和偶氮甲酰胺加入至密炼机中混炼1～3min，升上顶栓，进行清扫，降上顶栓，继续混炼，当温度为150～165℃时，保持混炼3～5min后，排胶、下片、冷却、收片、停放至少10h，得到一段混炼胶；

2)一个二段混炼的步骤，在所述的二段混炼的步骤中，将一段混炼胶、硫化活性剂、40～60％的防老剂、防止胎面龟裂剂进行共混0.5～2min，然后升上顶栓，进行清扫，降上顶栓，继续混炼直至配合料的内部温度达到135～145℃，保持混炼1～2min后，排胶、下片、冷却、收片、停放至少8h，作为二段混炼胶；

3)一个三段混炼的步骤，在所述的三段混炼的步骤中，将二段混炼胶与硫化剂、硫化促进剂、防焦剂、剩下的防老剂进行共混0.5～3min，然后升上顶栓，进行清扫，降上顶栓，继续混炼直至配合料的内部温度达到95～105℃，排料，冷却、收片、停放至少8h，得到终炼胶；

4)将终炼胶采用挤出机挤出，得到胎面胶。

本发明的胎面胶是以天然橡胶/顺丁橡胶为弹性体基体，并在基体中加入偶氮甲酰胺来改善炭黑与橡胶基体间的相互作用，从而提升胎面胶的耐磨性能并降低其生热。

本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明的通过添加入一定比例的偶氮甲酰胺，有效地提高了胎面胶的耐磨性能和降低使用时胎面胶表面生热程度。

具体实施方式

实施例1，所述胎面胶，按质量比例进行配比的胶料组分是：

针对以上配方内容，生产所述胎面胶的具体工艺过程如下：

(一)一段混炼

将天然橡胶(NR)、顺丁橡胶(BR)、炭黑和偶氮甲酰胺加入至密炼机中混炼2min；升上顶栓，进行清扫。降上顶栓，继续混炼，当温度为160℃时，保持混炼4.5min后，排胶、下片、冷却、收片、停放至少10h，得到一段混炼胶。

(二)二段混炼

将一段混炼胶、硬脂酸(SA)、氧化锌(ZnO)、防老剂RD、50％的防老剂4020、防护蜡进行共混1.5min，然后升上顶栓，进行清扫。降上顶栓，继续混炼直至配合料的内部温度达到145℃，保持混炼1.5min后，排胶、下片、冷却、收片、停放至少8h，作为二段混炼胶。

(三)三段混炼

将二段混炼胶与硫磺、促进剂NS、防焦剂CTP、剩下的防老剂4020进行共混0.8min，然后升上顶栓，进行清扫。降上顶栓，继续混炼直至配合料的内部温度达到103℃，排料，冷却、收片、停放至少8h，得到终炼胶。采用双复合冷喂料挤出机挤出工艺挤出，得到胎面胶。

终炼胶在150℃下按正硫化时间T90硫化，得到轮胎胎面胶的硫化橡胶样片，然后将硫化橡胶样片制成标准样条，进行各项力学测试、耐磨测试，以及压缩生热测试，其结果如表2所示。

以上配方各组分配比见表1，除了天然橡胶和顺丁橡胶重量比为80:20外，其它各组分均以天然橡胶和顺丁橡胶总重量为100重量份数计的重量份数表示。其所涉及硫化体系助剂：氧化锌、硬脂酸、防护蜡、促进剂NS、防焦剂CTP、防老剂RD、防老剂4020、硫磺、炭黑均为市售而得。

比较例1

胎面胶配方中不加偶氮甲酰胺。二段混炼胶与终炼胶的混炼工艺、硫化工艺及条件均同实施例1。一段混炼胶的混炼工艺如下：

将NR、BR、炭黑加入至密炼机中混炼2min；升上顶栓，进行清扫。降上顶栓，继续混炼，当温度为160℃时，保持混炼4.5min后，排胶、下片、冷却、收片、停放至少10h，得到一段混炼胶。

各组分配比见表1。然后将硫化橡胶样片制成标准样条，进行各项力学测试、耐磨测试，以及压缩生热测试，其结果如表2所示。

比较例2

胎面胶配方、二段混炼胶和终炼胶混炼工艺、硫化工艺及条件均同实施例1，一段混炼胶的混炼工艺如下：

将NR、BR、炭黑加入至密炼机中混炼1.5min；升上顶栓，进行清扫。降上顶栓，继续混炼，当温度为148℃时，保持混炼4.5min后，排胶、下片、冷却、收片、停放至少10h，得到一段混炼胶。

各组分配比见表1。然后将硫化橡胶样片制成标准样条，进行各项力学测试、耐磨测试，以及压缩生热测试，其结果如表2所示。

比较例3

胎面胶配方、二段混炼胶和终炼胶混炼工艺、硫化工艺及条件均同实施例1，一段混炼胶的混炼工艺如下：

将NR、BR、炭黑加入至密炼机中混炼1.5min；升上顶栓，进行清扫。降上顶栓，继续混炼，当温度为168℃时，保持混炼4.5min后，排胶、下片、冷却、收片、停放至少10h，得到一段混炼胶。

各组分配比见表1。然后将硫化橡胶样片制成标准样条，进行各项力学测试、耐磨测试，以及压缩生热测试，其结果如表2所示。

比较例4

胎面胶配方、一段混炼胶和终炼胶混炼工艺、硫化工艺及条件均同实施例1，二段混炼胶的混炼工艺如下：

将一段混炼胶、SA、ZnO、防老剂RD、防老剂4020、防护蜡进行共混1.5min，然后升上顶栓，进行清扫。降上顶栓，继续混炼直至配合料的内部温度达到132℃，保持混炼1.5min后，排胶、下片、冷却、收片、停放至少8h，作为二段混炼胶。

各组分配比见表1。然后将硫化橡胶样片制成标准样条，进行各项力学测试、耐磨测试，以及压缩生热测试，其结果如表2所示。

比较例5

胎面胶配方、一段混炼胶和终炼胶混炼工艺、硫化工艺及条件均同实施例1，二段混炼胶的混炼工艺如下：

将一段混炼胶、SA、ZnO、防老剂RD、防老剂4020、防护蜡进行共混1.5min，然后升上顶栓，进行清扫。降上顶栓，继续混炼直至配合料的内部温度达到148℃，保持混炼1.5min后，排胶、下片、冷却、收片、停放至少8h，作为二段混炼胶。

各组分配比见表1。然后将硫化橡胶样片制成标准样条，进行各项力学测试、耐磨测试，以及压缩生热测试，其结果如表2所示。

表1

表2

由表2看出，实施例1、比较例1、比较例2、比较例3、比较例4和比较例5都是以NR和BR为基体制备的胎面胶。表2表明，与比较例1相比，加入偶氮甲酰胺之后，实施例1的胎面胶磨耗和压缩生热明显降低。其中磨耗量下降10.5％，压缩生热降低3.6℃，且胎面胶同时具有较高的模量、拉伸强度和撕裂强度；分别与比较例2和比较例3、比较例4和比较例5相比，实施例1的胎面胶磨耗和生热较低，说明一段混炼温度控制在150～165℃较合理，二段混炼温度控制在135～145℃较合理。

实施例2

所述胎面胶，配方中天然橡胶和顺丁橡胶重量比调整为65:35，其余各组分配比详见表3。终炼胶混炼工艺、硫化工艺及其他条件同实施例1。将硫化橡胶样片制成标准样条，进行各项力学测试、耐磨测试，以及压缩生热测试，其结果如表4所示。

段胶具体混炼工艺过程如下：

一段混炼

将NR、BR、炭黑和偶氮甲酰胺加入至密炼机中混炼2min；升上顶栓，进行清扫。降上顶栓，继续混炼，当温度为154℃时，保持混炼4.5min后，排胶、下片、冷却、收片、停放至少10h，得到一段混炼胶。

二段混炼

将一段混炼胶、SA、ZnO、防老剂RD、防老剂4020、防护蜡进行共混1.5min，然后升上顶栓，进行清扫。降上顶栓，继续混炼直至配合料的内部温度达到142℃，保持混炼1.5min后，排胶、下片、冷却、收片、停放至少8h，作为二段混炼胶。

比较例6

胎面胶配方、终炼胶混炼工艺、硫化工艺及条件均同实施例2，混炼时无二段混炼胶。一段混炼胶混炼工艺如下：

将NR、BR、炭黑、偶氮甲酰胺、硬脂酸、氧化锌、防老剂RD、防老剂4020、防护蜡加入至密炼机中混炼2min；升上顶栓，进行清扫。降上顶栓，继续混炼，当温度达到154℃时，保持混炼4.5min后，排胶、下片、冷却、收片、停放至少10h，得到一段混炼胶。

各组分配比见表3。将硫化橡胶样片制成标准样条，进行各项力学测试、耐磨测试，以及压缩生热测试，其结果如表4所示。

比较例7

除将炭黑放到二段混炼胶中加入外，胎面胶配方、一段混炼胶和终炼胶混炼工艺、硫化工艺及条件均同实施例2。二段混炼胶混炼工艺如下：

将一段混炼胶、炭黑、SA、ZnO、防老剂RD、防老剂4020、防护蜡进行共混1.5min，然后升上顶栓，进行清扫。降上顶栓，继续混炼直至配合料的内部温度达到142℃，保持混炼1.5min后，排胶、下片、冷却、收片、停放至少8h，作为二段混炼胶。

各组分配比见表3。将硫化橡胶样片制成标准样条，进行各项力学测试、耐磨测试，以及压缩生热测试，其结果如表4所示。

表3

表4

由表4看出，实施例2、比较例6和比较例7都是以NR和BR为基体制备的胎面胶。表4表明，与比较例6和比较例7相比，实施例2将偶氮甲酰胺与NR、BR及炭黑进行充分混炼得到一段混炼胶后，再加入其它药粉进行共混，得到的胎面胶各项性能较好。

Claims (9)

1.一种改进的胎面胶材料，其特征在于：由以下质量配比）的原材料制成：

天然橡胶         50~90，

顺丁橡胶         10~50，

偶氮甲酰胺       1～3，

胎面补强剂       40~55，

防老剂           2~3，

硫化活性剂       1~4，

硫化促进剂       1~4，

防焦剂           0.1~0.45，

硫化剂           1~3，

防止胎面龟裂剂   1~2。

2.根据权利要求1所述的改进的胎面胶材料，其特征在于：所述的胎面补强剂为炭黑。

3.根据权利要求1所述的改进的胎面胶材料，其特征在于：所述的硫化活性剂为氧化锌和硬脂酸的混合物。

4.根据权利要求1所述的改进的胎面胶材料，其特征在于：所述的硫化剂为硫磺。

5.根据权利要求1所述的改进的胎面胶材料，其特征在于：所述的硫化促进剂为促进剂NS；

6.根据权利要求1所述的改进的胎面胶材料，其特征在于：所述的防止胎面龟裂剂为橡胶防护蜡。

7.根据权利要求1所述的改进的胎面胶材料，其特征在于：所述的防老剂为防老剂RD与防老剂4020中的一种或两种的混合物。

8.根据权利要求1所述的改进的胎面胶材料，其特征在于：所述的防焦剂是N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺。

9.一种制备如权利要求1所述的改进的胎面胶材料的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）一个一段混炼的步骤，在所述的一段混炼的步骤中，将天然橡胶、顺丁橡胶、胎面补强剂和偶氮甲酰胺加入至密炼机中混炼1~3min，升上顶栓，进行清扫，降上顶栓，继续混炼，当温度为150~165℃时，保持混炼3~5min后，排胶、下片、冷却、收片、停放至少10h，得到一段混炼胶；

2）一个二段混炼的步骤，在所述的二段混炼的步骤中，将一段混炼胶、硫化活性剂、40~60%的防老剂、防止胎面龟裂剂进行共混0.5~2min，然后升上顶栓，进行清扫，降上顶栓，继续混炼直至配合料的内部温度达到135~145℃，保持混炼1~2min后，排胶、下片、冷却、收片、停放至少8h，作为二段混炼胶；

3）一个三段混炼的步骤，在所述的三段混炼的步骤中，将二段混炼胶与硫化剂、硫化促进剂、防焦剂、剩下的防老剂进行共混0.5~3min，然后升上顶栓，进行清扫，降上顶栓，继续混炼直至配合料的内部温度达到95~105℃，排料，冷却、收片、停放至少8h，得到终炼胶；

4）将终炼胶采用挤出机挤出，得到胎面胶。