CN106280043A - 轮胎气密层橡胶组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于橡胶轮胎与化工制造技术领域，涉及一种特别适用于生产半钢子午轮胎气密层橡胶组合物及其制备方法，原材料组分及各组分重量份数为：天然橡胶30～40份，溴化丁基橡胶60～70份，炭黑60～70份，强威粉30～40份，环保型芳烃油10～12份，活性剂4～6份，增粘树脂2～4份，分散剂2～4份,氧化镁0.2～0.5份，促进剂1～2份，硫磺1～1.8份；采用两段式炼胶，节省能耗，减少了生产环节的运输中转；在压出工艺过程中提高了胶料的流动性能，尤其压出部件气泡明显减少，提高了产品的一次合格率；该用于生产半钢子午轮胎气密层橡胶组合物能够满足轮胎气密层对于橡胶高耐透气性要求的同时，实现其制备的低成本高加工性。

Description

轮胎气密层橡胶组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶轮胎与化工制造技术领域，涉及一种特别适用于生产半钢子午轮胎气密层橡胶组合物及其制备方法，满足轮胎气密层对于橡胶高耐透气性要求的同时，实现其制备的低成本高加工性。
背景技术
现代无内胎充气轮胎是由多个性能各异专用部件组成并经过高度巧妙设计的产品。气密层是这些部件中的一个,其作用是密封空气,将从轮胎中扩散出的空气减至最少,有助于保持轮胎适当的充气压力,从而把轮胎欠压时的种种负作用,如提高轮胎滚动阻力、降低汽车节油性、降低轮胎的耐久性能、降低轮胎操作性能和行驶性能等减至最轻。氯化丁基橡胶或溴化丁基橡胶的低透气率和透水率、高耐热性和耐屈挠性以及能够与高不饱和橡胶共硫化的综合性能使其特别适用于气密层。现有无内胎轮胎气密层橡胶多采用氯化丁基橡胶为主要的基础橡胶，如中国专利号201310670284.0公开了一种无内胎轮胎气密层橡胶，原料中使用大份额的天然橡胶和氯化丁基橡胶；中国专利号201210209971.8公开了一种含纳米填料强威粉的轮胎气密层橡胶组合物，同样应用大份额氯化丁基橡胶，其成本高，且加工流动性能及加工安全性较差，易出现焦烧现象；介于此，在橡胶中通过添加强威粉代替部分前期使用的大份额的丁基橡胶来降低成本的做法也有应用，受原料配比、制备工艺中密炼机转子转速、压力、密炼时间的影响，容易出现胶料门尼粘度过低或过高，出现压出气泡。门尼粘度过高，胶料不易混炼均匀及挤出加工性差，其分子量高、粘度大，可塑性低；门尼粘度过低胶料易粘辊，其分子量低、粘度小，其可塑性高，但硫化后制品抗拉强度低；轮胎长期应用中，由于轮胎各结构橡胶种类的不同，还容易产生分层现象。因此，研发一种轮胎气密层橡胶组合物，采用部分强威粉替代炭黑填充补强，降低溴化丁基胶在配方组分中的用量，调整胶料门尼粘度，其分散性良好，满足轮胎气密层对于橡胶高耐透气性要求的同时，实现其制备的低成本性和高加工性，具有良好的经济价值和社会价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求一种轮胎气密层橡胶组合物及其制备方法，通过优化轮胎气密层橡胶组分和制备方法，降低胶料门尼粘度，解决现有技术中成本偏高、加工性能差和硫化粘合性能差的问题。
为了实现上述目的，本发明涉及的轮胎气密层橡胶组合物,原材料组分及各组分重量份数为：天然橡胶30～40份，溴化丁基橡胶60～70份，炭黑60～70份，强威粉30～40份，环保型芳烃油10～12份，活性剂4～6份，增粘树脂2～4份，分散剂2～4份,氧化镁0.2～0.5份，促进剂1～2份，硫磺1～1.8份。
作为优选，所述原材料组分及各组分重量份数为：天然橡胶32～38份，溴化丁基橡胶62～68份，炭黑62～68份，强威粉28～38份，环保型芳烃油10.2～11.8份，活性剂4.2～5.8份，增粘树脂2.2～3.8份，分散剂2.2～3.8份,氧化镁0.3～0.4份，促进剂1.2～1.8份，硫磺1.1～1.7份。
本发明所述天然橡胶包括SMR20型橡胶，溴化丁基橡胶包括BIIR-2030型橡胶，炭黑包括N660型炭黑，环保型芳烃油包括TDAE环保芳烃油，分散剂包括40MS型分散剂，活性剂包括硬脂酸和氧化锌，促进剂包括DM型促进剂和TB710型促进剂。
本发明涉及的轮胎气密层橡胶组合物的制备方法，其具体制备过程包括以下步骤：
(1)一段密炼：将天然橡胶、溴化丁基橡胶、炭黑、强威粉、增粘树脂、40MS型分散剂、DM型促进剂、硬脂酸和氧化镁送入密炼机的密炼室压下上顶栓进行密炼，密炼机转子转速设置为40～45rpm，密炼机上顶栓压力设置为0.5MPa，密炼30s后注入环保型芳烃油，继续密炼至胶料温度为120℃时，升上上顶栓静置5秒后，再次压下上顶栓将胶料密炼至温度为135℃时排出胶料，胶料通过挤出机压片，冷却至45℃以下收取叠片，得到第一段母炼胶，停放备用，停放时间为3.5小时；
(2)二段密炼：将停放4小时的第一段母炼胶、促进剂、硫磺、氧化锌送入密炼机的密炼室压下上顶栓进行密炼，密炼机转子转速设置20～25rpm，密炼机上顶栓压力设置为0.5MPa，密炼45s后升上上顶栓，静置5秒后，再次压下上顶栓将胶料密炼至温度为95℃时排出胶料，胶料通过开炼机补充翻炼后出片冷却至45℃以下收取叠片，得到终炼胶，完成制备过程。
本发明一段密炼过程中，将橡胶各组分原料分三次送入密炼机中，启动密炼机后，首先将天然橡胶、溴化丁基橡胶、40MS型分散剂和DM型促进剂送入密炼机中，再将炭黑和强威粉送入密炼机中，最后将增粘树脂、硬脂酸和氧化镁送入密炼机中；将40MS型分散剂在密炼初期加入，对其他配合剂的分散起到良好作用，胶料压型表面光滑；焦烧时间和t90延长，加工安全性提高，硫化速度变缓，助于提高耐屈挠性能和气密性；再加入硬脂酸，促进溴化丁基橡胶的硫化，防止胶料硫化时间过长。
本发明二段密炼过程中，将第一段母炼胶、TB710型促进剂、硫磺、氧化锌送入密炼机后，调宽辊距以减少的滚动堆积胶，减少胶料的空气残留。
本发明所述以上两段密炼过程中，使用双密炼机工艺，确保胶料具有稳定的质量，设置密炼机的辊温度从前之后依次增高6℃，减少密炼过程中橡胶粘冷辊，提高胶料合格率的同时，减少耗能。
本发明与原有技术相比，以天然橡胶与溴化丁基橡胶为基础橡胶，采用部分强威粉替代炭黑填充补强，减少溴化丁基胶在配方组分中的用量，降低了成本，同时保持良好的气密性，胶料门尼粘度适中，分散性良好，提高加工流动性能，配合加入的氧化镁，延长胶料的焦烧时间，防止环化，提高加工安全性，利于后续胶料的存放；炼胶段数由传统的三段减为两段，从而节省能耗，减少了生产环节的运输中转；在压出工艺过程中提高了胶料的流动性能，尤其压出部件气泡明显减少，提高了产品的一次合格率，其分散性良好，满足轮胎气密层对于橡胶高耐透气性要求的同时，实现其制备的低成本性和高加工性，制备工艺简单，应用环境好，具有良好的经济价值和社会价值。
具体实施方式:
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例涉及的轮胎气密层橡胶组合物，原材料组分及各组分重量份数为：SMR20型天然橡胶30份，BIIR-2030型溴化丁基橡胶70份，N660型炭黑62份，强威粉35份，TDAE环保芳烃油10份，硬脂酸2份，氧化锌3份，增粘树脂2份，40MS型分散剂2份,氧化镁0.3份，DM型促进剂0.3份，TB710型促进剂0.7份，硫磺1.2份。
本实施例涉及的轮胎气密层橡胶组合物的制备方法，其具体制备过程包括以下步骤：
(1)一段密炼：将天然橡胶、溴化丁基橡胶、炭黑、强威粉、增粘树脂、40MS型分散剂、DM型促进剂、硬脂酸和氧化镁送入密炼机的密炼室压下上顶栓进行密炼，密炼机转子转速设置为40rpm，密炼机上顶栓压力设置为0.5MPa，密炼30s后注入工艺油，继续密炼至胶料温度为120℃时，升上上顶栓静置5秒后，再次压下上顶栓将胶料密炼至温度为135℃时排出胶料，胶料通过挤出机压片，冷却至45℃以下收取叠片，得到第一段母炼胶，停放备用，停放时间为3.5小时；
本实施例一段密炼过程中，将橡胶各组分原料分三次送入密炼机中，启动密炼机后，首先将天然橡胶、溴化丁基橡胶、40MS型分散剂和DM型促进剂送入密炼机中，再将炭黑和强威粉送入密炼机中，最后将增粘树脂、硬脂酸和氧化镁送入密炼机中；将40MS型分散剂在密炼初期加入，对其他配合剂的分散起到良好作用，胶料压型表面光滑；焦烧时间和t90延长，加工安全性提高，硫化速度变缓，助于提高耐屈挠性能和气密性；再加入硬脂酸，促进溴化丁基橡胶的硫化，防止胶料硫化时间过长；
(2)二段密炼：将停放4小时的第一段母炼胶、促进剂、硫磺、氧化锌送入密炼机的密炼室压下上顶栓进行密炼，密炼机转子转速设置20rpm，密炼机上顶栓压力设置为0.5MPa，密炼45s后升上上顶栓，静置5秒后，再次压下上顶栓将胶料密炼至温度为95℃时排出胶料，胶料通过开炼机补充翻炼后出片冷却至45℃以下收取叠片，停放4小时以上，得到终炼胶。
本实施例二段密炼过程中，将第一段母炼胶、TB710型促进剂、硫磺、氧化锌送入密炼机后，调宽辊距以减少的滚动堆积胶，减少胶料的空气残留。
本实施例所述以上两段密炼过程中，使用双密炼机工艺，确保胶料具有稳定的质量，设置密炼机的辊温度从前之后依次增高6℃，减少密炼过程中橡胶粘冷辊，提高胶料合格率的同时，减少耗能。
实施例2：
本实施例涉及的轮胎气密层橡胶组合物，原材料组分及各组分重量份数为：SMR20型天然橡胶32份，BIIR-2030型溴化丁基橡胶68份，N660型炭黑60份，强威粉38份，TDAE环保芳烃油12份，硬脂酸2份，氧化锌3.5份，增粘树脂2份，40MS型分散剂2份,氧化镁0.4份，DM型促进剂0.4份，TB710型促进剂0.7份，硫磺1.2份。
本实施例涉及的轮胎气密层橡胶组合物的制备方法同实施例1。
实施例3：
本实施例涉及的轮胎气密层橡胶组合物，原材料组分及各组分重量份数为：SMR20型天然橡胶25份，BIIR-2030型溴化丁基橡胶75份，N660型炭黑60份，强威粉35份，TDAE环保芳烃油12份，硬脂酸2份，氧化锌3份，增粘树脂2份，40MS型分散剂2份,氧化镁0.3份，DM型促进剂0.4份，TB710型促进剂0.7份，硫磺1.1份。
本实施例涉及的轮胎气密层橡胶组合物的制备方法同实施例1。
按有关国家标准对轮胎气密层橡胶组合物进行性能测试，测试数据如表1所示。
表1：

Claims (6)

1.一种轮胎气密层橡胶组合物,其特征在于原材料组分及各组分重量份数为：天然橡胶30～40份，溴化丁基橡胶60～70份，炭黑60～70份，强威粉30～40份，环保型芳烃油10～12份，活性剂4～6份，增粘树脂2～4份，分散剂2～4份,氧化镁0.2～0.5份，促进剂1～2份，硫磺1～1.8份。
2.根据权利要求1所述的轮胎气密层橡胶组合物，其特征在于原材料组分及各组分重量份数为：天然橡胶32～38份，溴化丁基橡胶62～68份，炭黑62～68份，强威粉28～38份，环保型芳烃油10.2～11.8份，活性剂4.2～5.8份，增粘树脂2.2～3.8份，分散剂2.2～3.8份,氧化镁0.3～0.4份，促进剂1.2～1.8份，硫磺1.1～1.7份。
3.根据权利要求1所述的轮胎气密层橡胶组合物，其特征在于：所述天然橡胶包括SMR20型橡胶，溴化丁基橡胶包括BIIR-2030型橡胶，炭黑包括N660型炭黑，环保型芳烃油包括TDAE环保芳烃油，分散剂包括40MS型分散剂，活性剂包括硬脂酸和氧化锌，促进剂包括DM型促进剂和TB710型促进剂。
4.一种权利要求1或3所述的轮胎气密层橡胶组合物的制备方法，其特征在于其具体制备过程包括以下步骤：
(1)一段密炼：将天然橡胶、溴化丁基橡胶、炭黑、强威粉、增粘树脂、40MS型分散剂、DM型促进剂、硬脂酸和氧化镁送入密炼机的密炼室压下上顶栓进行密炼，密炼机转子转速设置为40～45rpm，密炼机上顶栓压力设置为0.5MPa，密炼30s后注入环保型芳烃油，继续密炼至胶料温度为120℃时，升上上顶栓静置5秒后，再次压下上顶栓将胶料密炼至温度为135℃时排出胶料，胶料通过挤出机压片，冷却至45℃以下收取叠片，得到第一段母炼胶，停放备用；
(2)二段密炼：将停放4小时的第一段母炼胶、促进剂、硫磺、氧化锌送入密炼机的密炼室压下上顶栓进行密炼，密炼机转子转速设置20～25rpm，密炼机上顶栓压力设置为0.5MPa，密炼45s后升上上顶栓，静置5秒后，再次压下上顶栓将胶料密炼至温度为95℃时排出胶料，胶料通过开炼机补充翻炼后出片冷却至45℃以下收取叠片，得到终炼胶，完成制备过程。
5.根据权利要求4所述的轮胎气密层橡胶组合物的制备方法，其特征在于所述一段密炼过程中，将橡胶各组分原料分三次送入密炼机中，启动密炼机后，首先将天然橡胶、溴化丁基橡胶、40MS型分散剂和DM型促进剂送入密炼机中，再将炭黑和强威粉送入密炼机中，最后将增粘树脂、硬脂酸和氧化镁送入密炼机中。
6.根据权利要求4或5所述的轮胎气密层橡胶组合物的制备方法，其特征在于所述二段密炼过程中，将第一段母炼胶、TB710型促进剂、硫磺、氧化锌送入密炼机后，调宽辊距以减少的滚动堆积胶。
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