CN106336535A - 履带车辆负重轮挂胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种履带车辆负重轮挂胶，所述挂胶以重量份计含有如下组分：烟片胶：15‑30份，丁苯橡胶：15‑30份，软质炭黑：25‑50份，高耐磨炭黑：5‑20份，白炭黑：1‑3份，硫化剂：0.5‑2份，促进剂：0.5‑2份，防老剂：0.8‑2.5份，活性剂：2‑4，抗硫化返原剂：0.5‑2.5份，分散剂：0.2‑1.2份，防焦剂：0.05‑0.3份，硅烷偶联剂，0.3‑1.6份，其中所述软质炭黑为半补强炭黑，所述高耐磨炭黑为经过表面处理的N339，所述抗硫化返原剂为1，3‑双(柠糠酰亚胺甲基)苯。本发明所提供的履带车辆负重轮挂胶具有优异的拉伸强度、扯断伸长率和撕裂强度等力学性能，且硬度高、压缩疲劳生热小、粘合强度高和耐老化性能优异等特点。

Description

履带车辆负重轮挂胶及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体是涉及一种履带车辆负重轮挂胶及其制备方法。

背景技术

目前，工程车辆主要有轮式和履带式两种车型。针对不同的地形，需要采用不同的车型进行作业。轮式车辆适用于地形较平，地表较硬的普通地面。履带式车辆适用于地表松软，地形恶劣的地面。履带轮是一种兼有轮胎和履带特点的特殊行走装置，主要用于解决车辆在滩涂、沼泽、沙漠、田地、冰雪、砾石等复杂恶劣地形中通过性不好的问题；相比整体式履带，履带轮具有更好的地形适应能力和较小的转向半径；相比普通轮胎，履带轮具有更大的接地面积和更小的接地比压的优点，且附着性、通过性、平顺性、稳定性和牵引性都有较大提升。

履带车辆负重轮是在金属轮缘上包覆一定厚度的橡胶，起着承载、支撑、传动、缓冲等作用，是履带车辆的重要部件。履带车辆负重轮使用条件苛刻，要求承受很高的载荷、周期性应变应变和复杂的使用环境，负重轮的性能直接影响履带车辆的机动性、速度和耐久可靠性能。履带车辆负重轮挂胶必须具备优良的耐高、低温、耐天候老化、臭氧老化、耐曲挠疲劳性能和金属轮体与外挂胎体材料间优良的粘合性能。

现有的履带车辆负重轮挂胶主要包含天然橡胶、高耐磨炭黑、软质炭黑、芳烃油、粘合剂、酮胺类防老剂、普通硫磺、次磺酰胺类促进剂等成分，存在着耐热性不够理想、力学性能欠佳的问题，行驶行程一般只能达到四千公里。

如公开号为CN104987549A的中国专利申请公开了一种粘结强度高的航空轮胎补强层挂胶，其用料及用料重量分配比为：1#烟片胶：80-90，丁苯橡胶1500：10-20，新工艺高结构高耐磨炭黑：30-40，白炭黑：5-10，硅烷偶联剂KH-560：1-3，粘合增进剂AIR-201:1-3，粘合增进剂AIR-1：1-5，粘合剂SL-3090:1-3，粘合剂A：1-2，氧化锌：3-6，硬脂酸：1-3，对苯二胺类防老剂4010NA：1-3，防老剂RD：1-3，防老剂BLE:1-3，不溶性硫磺：1-3，次硫磺胺类促进剂：0.5-3，防焦剂CTP：0.1-0.3。该粘结强度高的航空轮胎补强层挂胶具有初始粘合强度高、拉伸强力高、定伸应力高、生热低的性能，但是其组成成分多，成本较高，含有较多粘合剂。

公开号为CN101333306A的中国专利申请公开了一种航空轮胎钢丝挂胶配方，该配方由下述重量份比的原料组成，天然胶：80-90，顺丁胶：10-20，粘合剂RS：4-6，防老剂：2-4，软质炭黑：100-125，硫化剂：3-5，促进剂：0.5-1，粘合剂A：1-3，粘合增进剂AIR-101：1-3，物理增粘剂：1-2，活性剂:8-10，增塑剂：5-10，其中，所述天然胶为1#烟片胶，所述活性剂为氧化锌，硫化剂为硫磺，轻质炭黑为天然气半补强炭黑，所述促进剂为N，N-二环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺，该配方胶料可使钢丝表面附胶好，挂胶与钢丝的粘合力明显提高，但是该配方胶料的力学性能欠佳，未给出生热性效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种履带车辆负重轮挂胶，以解决现有技术中的挂胶的力学性能欠佳以及已有挂胶组成成分复杂的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种履带车辆负重轮挂胶，所述挂胶以重量份计含有如下组分：

其中，所述软质炭黑为半补强炭黑，所述高耐磨炭黑为经过表面处理的N339，所述抗硫化返原剂为1，3-双(柠糠酰亚胺甲基)苯。

优选地：其中所述烟片胶为1#烟片胶，所述丁苯橡胶为丁苯橡胶SBR1500，所述硫化剂为不溶性硫磺IS-60和TS-90中的一种或两种，且所述IS-60与IS-90的质量比为1：(1-5)，所述促进剂为2、2'-二硫代二苯并噻唑(DM)和N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺(CZ)的混合物，所述防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(RD)和N-环己基-N'-苯基对苯二胺(4010)的混合物，所述活性剂为氧化锌和硬脂酸的混合物，所述分散剂为BYK-161，所述防焦剂为N-环己基硫代酞酰亚胺(CTP)，所述硅烷偶联剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物。

优选地，其中所述促进剂2、2'-二硫代二苯并噻唑和N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺的质量比为5：2。

优选地，其中所述防老剂2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和N-环己基-N'-苯基对苯二胺的质量比为1:1。

优选地，其中所述白炭黑的比表面积为200-380m2/g，pH＝4.0-6.0。

优选地，其中所述高耐磨炭黑N339的表面处理方法为：将质量比为3:2的硅烷偶联剂KH-550和硅烷偶联剂KH-560配制成质量百分比浓度为1.5％的乙醇溶液，然后把高耐磨炭黑N339加入搅拌釜中，于40-60rpm的转速下，以1kg高耐磨炭黑N339喷洒15g所述乙醇溶液，继续以40-60rpm的转速维持30-60min，最后在温度为80-120℃的温度下烘烤30-60min，即得所述经过表面处理高耐磨炭黑。

一种上述履带车辆负重轮挂胶的制备方法，将配方量的烟片胶和丁苯橡胶放入密炼机中经过15-30min密炼，然后加入配方量的促进剂、防老剂、活性剂、抗硫化返原剂、分散剂、防焦剂和硅烷偶联剂、软质炭黑、高耐磨炭黑和白炭黑，所述软质炭黑和高耐磨炭黑分3-5次加入，再密炼30-60min，取出后在开炼机上加入配方量的硫化剂，混炼均匀后下片，停放24小时，得到混合胶料，用平板硫化机在温度为120-180℃，压力为12-15MPa的条件下硫化30-50min。

优选地，其中所述混合胶料的可塑度为0.3-0.5。

本发明的有益效果在于：

本发明所提供的履带车辆负重轮挂胶，其通过采用具有高弹性高强力的1#烟片胶和具有均匀可塑度和较好耐热性的丁苯橡胶作为主体材料，补强填料采用软质炭黑、高耐磨炭黑和白炭黑，软质炭黑和高耐磨炭黑能够使挂胶具有较好的硬度和定神应力，与金属圈轮缘的刚度相匹配，加入白炭黑能够降低挂胶的生热，提高挂胶的力学性能；配方中使用不溶性硫磺可避免因硫磺喷出而造成半成品不粘、层间粘合强度不高的问题；配方中加入硅烷偶联剂双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物，能提高挂胶与金属圈轮缘的粘结强度以及可以降低补强填料与主体材料的相容性，从而进一步提高补强填料在主体材料中的百分比；配方中加入硫化剂使得主体材料的分子链产生交联，形成网状结构；配方中加入促进剂和活性剂可以调整橡胶的硫化时间；配方中加入的防老剂对热氧等老化具有优良的防护作用，延长挂胶的使用寿命；配方中加入分散剂，有利于补强填料更好地均匀分散于主体材料中，充分发挥补强填料在主体材料中的补强作用，提高挂胶的力学性能；配方中加入防焦剂有利于防止主体材料在加工过程中产生早期硫化的问题；配方中加入抗硫化返原剂有利于防止橡胶过度硫化。本发明通过采用半补强炭黑、经过表面处理的高耐磨炭黑N339和白炭黑作为填料体系，再辅以各种助剂，使得主体材料中的补强填料的占有率增大，不仅成本明显降低，通过各种助剂的使用，使得填充料大的挂胶体系在工艺中得以实现。同时，使用以上原材料的最佳配比，可使挂胶具有良好的综合性能，该挂胶附着在金属圈轮缘表面，装配在履带车辆的金属履带上随履带滚动，可使履带车辆使用性能良好，使用安全。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式，对本发明的优选实施例进行详细的描述。以下实施例中，所有的原材料：烟片胶均为1#烟片胶，丁苯橡胶为SBR1500，硫化剂为不溶性硫磺IS-60和TS-90中的一种或两种，且所述IS-60与IS-90的质量比为1：(1-5)，促进剂为2、2'-二硫代二苯并噻唑和N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺的混合物，防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和N-环己基-N'-苯基对苯二胺的混合物，活性剂为氧化锌和硬脂酸的混合物，抗硫化返原剂为1，3-双(柠糠酰亚胺甲基)苯，分散剂为BYK-161，防焦剂为CTP(N-环己基硫代酞酰亚胺)，硅烷偶联剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物，软质炭黑为半补强炭黑，高耐磨炭黑N339均来自商购。

将质量比为3:2的硅烷偶联剂KH-550和硅烷偶联剂KH-560配制成质量百分比浓度为1.5wt％的乙醇溶液，然后把高耐磨炭黑N339加入搅拌釜中，于40-60rpm的转速下，以1kg高耐磨炭黑N339喷洒15g所述乙醇溶液，继续以40-60rpm的转速维持30-60min，最后在温度为80-120℃的温度下烘烤30-60min，即得所述经过表面处理的N339。

实施例1：

一种履带车辆负重轮挂胶的制备方法，其包括以下步骤：

(1)N339的表面处理：将质量比为3:2的硅烷偶联剂KH-550和硅烷偶联剂KH-560配制成质量百分比浓度为1.5％的乙醇溶液，然后把高耐磨炭黑N339加入搅拌釜中，于40rpm的转速下，以1kg高耐磨炭黑N339喷洒15g所述乙醇溶液，继续以40rpm的转速维持30min，最后在温度为80℃的温度下烘烤30min，即得到所述经过表面处理的高耐磨炭黑；

(2)挂胶的制备：将20份1#烟片胶和15份SBR1500丁苯橡胶放入密炼机中经过15min密炼，然后加入1份促进剂、1.5份防老剂、3份活性剂、0.5份抗硫化返原剂、1份分散剂、0.2份防焦剂和1份硅烷偶联剂、40份软质炭黑、13份高耐磨炭黑和3份白炭黑，软质炭黑和高耐磨炭黑分3次加入，再密炼30min，取出后在开炼机上加入0.8份的硫化剂，混炼均匀后下片，停放24小时，得到可塑度为0.5的混合胶料，用平板硫化机在温度为120℃，压力为15MPa的条件下硫化50min；

其中，硫化剂为不溶性硫磺IS-60；促进剂为质量比为1:1的2、2'-二硫代二苯并噻唑和N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺的混合物；防老剂为质量比为2:1的2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和N-环己基-N'-苯基对苯二胺的混合物；活性剂为质量比为3:1的氧化锌和硬脂酸的混合物；抗硫化返原剂为1，3-双(柠糠酰亚胺甲基)苯；分散剂为BYK-161；防焦剂为N-环己基硫代酞酰亚胺；硅烷偶联剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物；软质炭黑为半补强炭黑；高耐磨炭黑为步骤(1)所获得的经过表面处理的高耐磨炭黑。

实施例2：

一种履带车辆负重轮挂胶的制备方法，其包括以下步骤：

(1)N339的表面处理：将质量比为3:2的硅烷偶联剂KH-550和硅烷偶联剂KH-560配制成质量百分比浓度为1.5％的乙醇溶液，然后把高耐磨炭黑N339加入搅拌釜中，于50rpm的转速下，以1kg高耐磨炭黑N339喷洒15g所述乙醇溶液，继续以50rpm的转速维持45min，最后在温度为100℃的温度下烘烤45min，即得到所述经过表面处理的高耐磨炭黑；

(2)挂胶的制备：将23份1#烟片胶和22份SBR1500丁苯橡胶放入密炼机中经过15-30min密炼，然后加入0.9份促进剂、1份防老剂、2份活性剂、1.7份抗硫化返原剂、0.8份分散剂、0.1份防焦剂和0.8份硅烷偶联剂、27份软质炭黑、18份高耐磨炭黑和1.5份白炭黑，软质炭黑和高耐磨炭黑分4次加入，再密炼30-60min，取出后在开炼机上加入1.2份的硫化剂，混炼均匀后下片，停放24小时，得到可塑度为0.3的混合胶料，用平板硫化机在温度为150℃，压力为13MPa，硫化时间为45min。

其中，硫化剂为不溶性硫磺TS-90；促进剂为质量比为3:2的2、2'-二硫代二苯并噻唑和N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺的混合物；防老剂为质量比为1:1的2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和N-环己基-N'-苯基对苯二胺的混合物；活性剂为质量比为2:1的氧化锌和硬脂酸的混合物；抗硫化返原剂为1，3-双(柠糠酰亚胺甲基)苯；分散剂为BYK-161；防焦剂为N-环己基硫代酞酰亚胺；硅烷偶联剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物；软质炭黑为半补强炭黑；高耐磨炭黑为步骤(1)所获得的经过表面处理的高耐磨炭黑。

实施例3：

一种履带车辆负重轮挂胶的制备方法，其包括以下步骤：

(1)N339的表面处理：将质量比为3:2的硅烷偶联剂KH-550和硅烷偶联剂KH-560配制成质量百分比浓度为1.5％的乙醇溶液，然后把高耐磨炭黑N339加入搅拌釜中，于60rpm的转速下，以1kg高耐磨炭黑N339喷洒15g所述乙醇溶液，继续以60rpm的转速维持60min，最后在温度为120℃的温度下烘烤60min，即得所述经过表面处理的高耐磨炭黑；

(2)挂胶的制备：将30份1#烟片胶和25份SBR1500丁苯橡胶放入密炼机中经过15-30min密炼，然后加入0.6份促进剂、0.8份防老剂、2份活性剂、0.8份抗硫化返原剂、0.5份分散剂、0.2份防焦剂和0.5份硅烷偶联剂、30份软质炭黑、8份高耐磨炭黑和1份白炭黑，软质炭黑和高耐磨炭黑分5次加入，再密炼60min，取出后在开炼机上加入0.6份的硫化剂，混炼均匀后下片，停放24小时，得到可塑度为0.4的混合胶料，用平板硫化机在温度为180℃，压力为12MPa的条件下硫化30min。

其中，硫化剂为质量比为1:2的不溶性硫磺IS-60与TS-90的混合物；促进剂为质量比为1:2的2、2'-二硫代二苯并噻唑和N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺的混合物；防老剂为质量比为2:3的2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和N-环己基-N'-苯基对苯二胺的混合物；活性剂为质量比为1:1的氧化锌和硬脂酸的混合物；抗硫化返原剂为1，3-双(柠糠酰亚胺甲基)苯；分散剂为BYK-161；防焦剂为N-环己基硫代酞酰亚胺；硅烷偶联剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物；软质炭黑为半补强炭黑；高耐磨炭黑为步骤(1)所获得的经过表面处理的高耐磨炭黑。

对本发明实施例1-3得到的履带车辆负重轮挂胶的性能进行测试，同时选用公开号为CN101333306A的中国专利申请制备的挂胶作为对比组，结果如表1所示：

表1本发明实施例1-3得到的履带车辆负重轮挂胶与对比组的性能测试结果

项目	对比组	实施例1	实施例2	实施例3	测试标准
						拉伸强度(MPa)	9.4	15	15.5	18	GB/T528-2009
扯断伸长率(％)	150	180	240	300	GB/T528-2009
						撕裂强度(KN/m)	32	34	38	40	GB/T529-2008
压缩疲劳生热(℃/25min)	----	12	12.4	12.7	GB/T1687-1993
						耐老化性能	0.65	0.68	0.67	0.72	GB/T3512-2001
硬度(邵氏A)	81	90	87	88	GB/T531.1-2008
						粘合强度(KN/m)	13.8	17.5	18.1	18	GJB1259A-98

由表1可知，相比于对比组的挂胶，本发明实施例1-3所提供的履带车辆负重轮挂胶具有优异的拉伸强度、扯断伸长率和撕裂强度等力学性能，且硬度高、压缩疲劳生热小、粘合强度高和耐老化性能优异等特点，具体使用时，挂胶附着在金属圈轮缘表面，装配在履带车辆的金属履带上随履带滚动，起到支撑车体和减震作用，可使履带车辆使用性能良好，使用安全。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种履带车辆负重轮挂胶，其特征在于，所述挂胶以重量份计含有如下组分：

其中，所述软质炭黑为半补强炭黑，所述高耐磨炭黑为经过表面处理的N339，所述抗硫化返原剂为1，3-双(柠糠酰亚胺甲基)苯。

2.根据权利要求1所述的履带车辆负重轮挂胶，其特征在于：所述烟片胶为1#烟片胶，所述丁苯橡胶为丁苯橡胶SBR1500，所述硫化剂为不溶性硫磺IS-60和TS-90中的一种或两种，且所述IS-60与IS-90的质量比为1：(1-5)，所述促进剂为2、2'-二硫代二苯并噻唑和N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺的混合物，所述防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和N-环己基-N'-苯基对苯二胺的混合物，所述活性剂为氧化锌和硬脂酸的混合物，所述分散剂为BYK-161，所述防焦剂为N-环己基硫代酞酰亚胺，所述硅烷偶联剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物。

3.根据权利要求2所述的履带车辆负重轮挂胶，其特征在于：所述促进剂DM(2、2'-二硫代二苯并噻唑)和CZ(N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺)的质量比为5：2。

4.根据权利要求3所述的履带车辆负重轮挂胶，其特征在于：所述防老剂RD(2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体)和4010(N-环己基-N'-苯基对苯二胺)的质量比为1:1。

5.根据权利要求1所述的履带车辆负重轮挂胶，其特征在于：所述白炭黑的比表面积为200-380m²/g，pH＝4.0-6.0。

6.根据权利要求1所述的履带车辆负重轮挂胶，其特征在于：所述高耐磨炭黑N339的表面处理方法为：将质量比为3:2的硅烷偶联剂KH-550和硅烷偶联剂KH-560配制成质量百分比浓度为1.5％的乙醇溶液，然后把高耐磨炭黑N339加入搅拌釜中，于40-60rpm的转速下，以1kg高耐磨炭黑N339喷洒15g所述乙醇溶液，继续以40-60rpm的转速维持30-60min，最后在温度为80-120℃的温度下烘烤30-60min，即得所述经过表面处理的高耐磨炭黑。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述的履带车辆负重轮挂胶的制备方法，其特征在于：将配方量的烟片胶和丁苯橡胶放入密炼机中经过15-30min密炼，然后加入配方量的促进剂、防老剂、活性剂、抗硫化返原剂、分散剂、防焦剂和硅烷偶联剂、软质炭黑、高耐磨炭黑和白炭黑，所述软质炭黑和高耐磨炭黑分3-5次加入，再密炼30-60min，取出后在开炼机上加入配方量的硫化剂，混炼均匀后下片，停放24小时，得到混合胶料，用平板硫化机在温度为120-180℃，压力为12-15MPa的条件下硫化30-50min。

8.根据权利要求7所述的履带车辆负重轮挂胶的制备方法，其特征在于：所述混合胶料的可塑度为0.3-0.5。