CN105801939A - 一种全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶及其制备方法 - Google Patents

一种全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶及其制备方法，各组分按重量份数计为：天然橡胶20~30份、丁苯橡胶70~80份、塑解剂0.02~0.03份、炭黑48~50份、氧化锌3.0~3.5份、硬脂酸2~3份、抗裂口树脂1~2份、防老剂1~2份、微晶蜡1~2份、硫磺1.0~1.5份、促进剂1.0~2.0份、分散流动剂WB16 0.1~0.5份、防焦剂0.1~0.3份，制备时依次经过一段混炼、第一次静置、二段混炼、第二次静置和终炼后得到丁苯橡胶胎面胶成品。本发明制备方法简单，步骤易于操作，在制备过程中明显改善丁苯橡胶胎面胶混炼时粘密炼机转子现象，丁苯橡胶胎面胶的加工工艺性能得到提高，制备得到的丁苯橡胶胎面胶磨耗性能有所提高，成品轮胎的使用寿命更长。

Description

一种全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶及其制备方法，属于轮胎制备技术领域。
背景技术
丁苯橡胶(SBR)是丁二烯和苯乙烯的共聚物，约70％用于轮胎业。丁苯橡胶的耐磨性优于NR，抗湿滑性好、滚动阻力低。SBR的综合加工性能次于NR，当胎面胶配方中添加50份以上时，混炼过程中会出现胶料粘密炼机转子现象，影响混炼效果。WB16是一种分散流动剂，主要由饱和脂肪酸钙皂及醯氨组成的混合物，可以改善胶料的流动性能及内部润滑性，降低生胶的门尼粘度，降低胶料与金属表面接触时的摩擦力，消除胶料与开炼机辊筒、密炼机转子的粘辊现象，改善胶料的加工工艺性能。
发明内容
本发明的目的是为了解决丁苯橡胶胎面胶在制备过程中粘辊现象严重性能不佳的问题，提供了一种制备方法简单的全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：一种全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶，各组分按重量份数计为：天然橡胶20～30份、丁苯橡胶70～80份、塑解剂0.02～0.03份、炭黑48～50份、氧化锌3.0～3.5份、硬脂酸2～3份、抗裂口树脂1～2份、防老剂1～2份、微晶蜡1～2份、硫磺1.0～1.5份、促进剂1.0～2.0份、分散流动剂WB160.1～0.5份、防焦剂0.1～0.3份。
进一步的，所述塑解剂为塑解剂SJ-103。
进一步的，所述炭黑为N134炭黑。
进一步的，所述抗裂口树脂为抗裂口树脂ECR8180。
进一步的，所述防老剂为防老剂4020和防老剂RD。
进一步的，所述促进剂为促进剂CZ、促进剂DPG或促进剂DM中的一种。
进一步的，所述分散流动剂为StruktolWB16。
进一步的，所述防焦剂为防焦剂CTP。
全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)一段混炼：将20～30份天然橡胶、70～80份丁苯橡胶和0.02～0.03份塑解剂在混炼室进行生胶塑炼10～30秒，接着往混炼室里投加38～40份炭黑、2.5～3.0份氧化锌、2～3份硬脂酸和1～2份抗裂口树脂，继续混炼15～35秒，混炼结束进行排胶，得到一段母胶，一段混炼时的转子转速为35～45rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0～6.0Bar，混炼室冷却回路水温设定为35～45℃，转子冷却回路水温设定为30～40℃，排胶温度为150～155℃；
(2)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却至常温；
(3)二段混炼：将一段母胶与10份炭黑、1～2份防老剂和1～2份微晶蜡一起投入密炼机，在混炼室进行混炼20～40秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼10～20秒，混炼结束进行排胶，得到二段母胶，所述二段混炼的转子转速为35～45rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0～6.0Bar，混炼室冷却回路水温设定为35～45℃，转子冷却回路水温设定为30～40℃，排胶温度为150～155℃；
(4)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却至常温；
(5)终炼：将二段母胶和1.0～1.5份硫磺、1.0～2.0份促进剂、0.1～0.5份分散流动剂与0.1～0.3份防焦剂一起投入混炼室混炼20～40秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼140～170秒后进行排胶，即得到全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶成品；终炼的转子转速为20～30rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0～6.0Bar，混炼室冷却回路水温设定为25～40℃，转子冷却回路水温设定为25～35℃，排胶温度为90～95℃。
本发明制备方法简单，步骤易于操作，在制备过程中明显改善丁苯橡胶胎面胶混炼时粘密炼机转子现象，丁苯橡胶胎面胶的加工工艺性能得到提高，制备得到的丁苯橡胶胎面胶磨耗性能有所提高，成品轮胎的使用寿命更长。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
本发明中所使用的天然胶为烟片胶RSS#3，；丁苯橡胶为齐鲁石化有限公司生产的丁苯橡胶SBR1500；分散流动剂WB16外购于彤程化学(上海)有限公司，产品型号为StruktolWB16；N134炭黑外购于上海卡博特公司；抗裂口树脂ECR8180外购于华翔化工贸易有限公司；硫磺外购于朝阳明宇化工有限公司；防老剂4020外购于山东圣奥化工股份有限公司，商品名为防老剂4020，化学名称为N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺；防老剂RD外购于南京化工厂，商品名为防老剂RD，化学名为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体；微晶蜡外购于上海绿菱特种蜡制品厂生产，商品名称为橡胶防护蜡；氧化锌外购于江苏溧阳昆达化工有限公司；硬脂酸外购于江阴朝阳精细化工有限公司；防焦剂CTP外购于阳谷华泰化工有限公司，化学名为N-环己基硫代领苯二甲酰亚胺；塑解剂SJ-103外购于武汉径河化工有限公司；促进剂CZ外购于山东荣成化工有限公司，化学名为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺。
本发明在胎面胶配方中使用的是丁苯胶与天然胶并用配方，天然胶是所有橡胶中综合性能最好的，丁苯橡胶中有庞大的苯基侧基引入，使分子间力加大，其硫化胶比天然胶有更好的耐磨性；分散流动剂WB16，主要由饱和脂肪酸钙皂及醯氨组成的混合物，可以改善胶料的流动性能及内部润滑性，降低生胶的门尼粘度，降低胶料与金属表面接触时的摩擦力，消除胶料与开炼机辊筒、密炼机转子的粘辊现象；补强体系使用的N134炭黑属于高耐磨炭黑，可以进一步提高胎面胶的耐磨性能；配方中抗裂口树脂ECR8180可以改善轮胎胎面花纹沟的抗开裂性和抗断裂性，并且能有效提高轮胎胎面胶的抗疲劳和抗冲击能力，弥补了丁苯胶在配方中导致的不良性能；硫化体系中采用了半有效硫化体系，使硫化胶产生适当比例的低硫和多硫交联键，大大提高了抗疲劳龟裂性能；防护体系采用防老剂RD+4020+微晶蜡，4020有着优良的抗氧、抗臭氧、抗曲挠作用，RD对热氧老化效果极佳，微晶蜡能在胶料表面形成一层蜡膜，这种蜡膜溶解度较低，迁移速度慢，达到平衡厚度所需时间长，其表面形成高密度的接近无定形态的蜡膜，能够有效地阻止臭氧渗透，达到良好的防护作用；氧化锌和硬脂酸在硫磺硫化体系中组成了活化体系，活化了整个硫化体系，提高硫化胶的交联密度，提高了硫化胶的耐热老化性能；防焦剂CTP用于改善未硫化胶料在加工和储存过程中的稳定性，防止发生焦烧；塑解剂采用SJ-103，在塑炼时加入，对天然橡胶起塑解作用。
实施例一：一种全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶的制备方法：包括如下步骤：
(1)一段混炼：将70kg丁苯橡胶、30kg天然橡胶和0.03kg塑解剂SJ-103在混炼室进行生胶塑炼10秒，接着往混炼室里投加40kgN134炭黑、3.0kg氧化锌、2.0kg硬脂酸和1.3kg抗裂口树脂ECR8180，继续混炼30秒，混炼结束进行排胶，得到一段母胶；所述一段混炼时的转子转速为35rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0Bar，混炼室冷却回路水温设定为40℃，转子冷却回路水温设定为35℃，排胶温度为150～155℃；
(2)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却至常温；
(3)二段混炼：将一段母胶与10kgN134炭黑、1.8kg防老剂RD和1.3kg微晶蜡一起投入密炼机，在混炼室进行混炼20秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼10秒，混炼结束进行排胶，得到二段母胶；所述二段混炼的转子转速为35rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0Bar，混炼室冷却回路水温设定为40℃，转子冷却回路水温设定为35℃，排胶温度为150～155℃；
(4)第二次静置：将二段混炼得到的母胶置于空气中冷却至常温；
(5)终炼：将二段母胶和1.2kg硫磺、1.6kg促进剂、0.2kg分散流动剂WB16与0.2kg防焦剂CTP一起投入混炼室混炼20秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼140秒后进行排胶，即得到所述的胎面胶成品；所述终炼的转子转速为25rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0Bar，混炼室冷却回路水温设定为30℃，转子冷却回路水温设定为28℃，排胶温度为90～95℃。
实施例二：一种全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶的制备方法：包括如下步骤：
(1)一段混炼：将80kg丁苯橡胶、20kg天然橡胶和0.02kg塑解剂SJ-103在混炼室进行生胶塑炼30秒，接着往混炼室里投加38kgN134炭黑、2.5kg氧化锌、3.0kg硬脂酸和1kg抗裂口树脂ECR8180，继续混炼35秒，混炼结束进行排胶，得到一段母胶；所述一段混炼时的转子转速为45rmp，上顶栓对胶料的压力为6.0Bar，混炼室冷却回路水温设定为35℃，转子冷却回路水温设定为30℃，排胶温度为150～155℃；
(2)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却至常温；
(3)二段混炼：将一段母胶与10kgN134炭黑、1kg防老剂RD和1kg微晶蜡一起投入密炼机，在混炼室进行混炼25秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼15秒，混炼结束进行排胶，得到二段母胶；所述二段混炼的转子转速为40rmp，上顶栓对胶料的压力为5.5Bar，混炼室冷却回路水温设定为35℃，转子冷却回路水温设定为30℃，排胶温度为150～155℃；
(4)第二次静置：将二段混炼得到的母胶置于空气中冷却至常温；
(5)终炼：将二段母胶和1kg硫磺、1kg促进剂、0.1kg分散流动剂WB16与0.1kg防焦剂CTP一起投入混炼室混炼25秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼150秒后进行排胶，即得到所述的胎面胶成品；所述终炼的转子转速为20rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0Bar，混炼室冷却回路水温设定为25℃，转子冷却回路水温设定为25℃，排胶温度为90～95℃。
实施例三：一种全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶的制备方法：包括如下步骤：
(1)一段混炼：将75kg丁苯橡胶、25kg天然橡胶和0.025kg塑解剂SJ-103在混炼室进行生胶塑炼20秒，接着往混炼室里投加39kgN134炭黑、2.8kg氧化锌、3.0kg硬脂酸和2kg抗裂口树脂ECR8180，继续混炼15秒，混炼结束进行排胶，得到一段母胶；所述一段混炼时的转子转速为40rmp，上顶栓对胶料的压力为5.5Bar，混炼室冷却回路水温设定为45℃，转子冷却回路水温设定为40℃，排胶温度为150～155℃；
(2)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却至常温；
(3)二段混炼：将一段母胶与10kgN134炭黑、2kg防老剂RD和2kg微晶蜡一起投入密炼机，在混炼室进行混炼40秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼20秒，混炼结束进行排胶，得到二段母胶；所述二段混炼的转子转速为45rmp，上顶栓对胶料的压力为6.0Bar，混炼室冷却回路水温设定为45℃，转子冷却回路水温设定为40℃，排胶温度为150～155℃；
(4)第二次静置：将二段混炼得到的母胶置于空气中冷却至常温；
(5)终炼：将二段母胶和1.5kg硫磺、2kg促进剂、0.5kg分散流动剂WB16与0.3kg防焦剂CTP一起投入混炼室混炼40秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼170秒后进行排胶，即得到所述的胎面胶成品；所述终炼的转子转速为30rmp，上顶栓对胶料的压力为6.0Bar，混炼室冷却回路水温设定为40℃，转子冷却回路水温设定为35℃，排胶温度为90～95℃。
对比例：与实施例一的制备方法完全相同，只是未添加0.2kg分散流动剂WB16。
对实施例一和对比例制备得到的全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶进行性质检测，结果如表1所示。
表1
由表1可知，与对比例生产的胶料相比，采用本发明实施例一制备的丁苯橡胶胎面胶的门尼粘度降低，未添加分散流动剂WB16制成的胶料门尼粘度为71[ML(1+4)100℃]，本发明制备出的胶料门尼粘度降低至65[ML(1+4)100℃]，ML和MH相近，本发明制备出的胶料的焦烧时间和t90均得到了一定程度的延长，拉断伸长率增大，耐磨性能提高，胶料的综合性能得到了较为明显的提高。

Claims (9)

1.一种全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶，其特征在于：各组分按重量份数计为：天然橡胶20~30份、丁苯橡胶70~80份、塑解剂0.02~0.03份、炭黑48~50份、氧化锌3.0~3.5份、硬脂酸2~3份、抗裂口树脂1~2份、防老剂1~2份、微晶蜡1~2份、硫磺1.0~1.5份、促进剂1.0~2.0份、分散流动剂WB160.1~0.5份、防焦剂0.1~0.3份。
2.如权利要求1所述的全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶，其特征在于：所述塑解剂为塑解剂SJ-103。
3.如权利要求1所述的全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶，其特征在于：所述炭黑为N134炭黑。
4.如权利要求1所述的全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶，其特征在于：所述抗裂口树脂为抗裂口树脂ECR8180。
5.如权利要求1所述的全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶，其特征在于：所述防老剂为防老剂4020和防老剂RD。
6.如权利要求1所述的全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶，其特征在于：所述促进剂为促进剂CZ、促进剂DPG或促进剂DM中的一种。
7.如权利要求1所述的全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶，其特征在于：所述分散流动剂为StruktolWB16。
8.如权利要求1所述的全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶，其特征在于：所述防焦剂为防焦剂CTP。
9.如权利要求1所述的全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）一段混炼：将20~30份天然橡胶、70~80份丁苯橡胶和0.02~0.03份塑解剂在混炼室进行生胶塑炼10~30秒，接着往混炼室里投加38~40份炭黑、2.5~3.0份氧化锌、2~3份硬脂酸和1~2份抗裂口树脂，继续混炼15~35秒，混炼结束进行排胶，得到一段母胶，一段混炼时的转子转速为35~45rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0~6.0Bar，混炼室冷却回路水温设定为35~45℃，转子冷却回路水温设定为30~40℃，排胶温度为150~155℃；
（2）第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却至常温；
（3）二段混炼：将一段母胶与10份炭黑、1~2份防老剂和1~2份微晶蜡一起投入密炼机，在混炼室进行混炼20~40秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼10~20秒，混炼结束进行排胶，得到二段母胶，所述二段混炼的转子转速为35~45rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0~6.0Bar，混炼室冷却回路水温设定为35~45℃，转子冷却回路水温设定为30~40℃，排胶温度为150~155℃；
（4）第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却至常温；
（5）终炼：将二段母胶和1.0~1.5份硫磺、1.0~2.0份促进剂、0.1~0.5份分散流动剂与0.1~0.3份防焦剂一起投入混炼室混炼20~40秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼140~170秒后进行排胶，即得到全钢载重子午线轮胎丁苯橡胶胎面胶成品；终炼的转子转速为20~30rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0~6.0Bar，混炼室冷却回路水温设定为25~40℃，转子冷却回路水温设定为25~35℃，排胶温度为90~95℃。
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