CN106750668A - 一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶料及其制备方法和轮胎 - Google Patents
一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶料及其制备方法和轮胎 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于橡胶轮胎制造领域，涉及一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶料及其制备方法和轮胎。一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶料，该轮胎胎面胶料由包括以下组分的原材料混炼制得：溶聚丁苯胶Ⅰ：50.0‑90.0份；溶聚丁苯胶Ⅱ：20.0‑40.0份；溶聚丁苯胶Ⅲ：10.0‑40.0份；高分散白炭黑：50.0‑120.0份；白炭黑分散剂：3.0‑8.0份；芳烃油：5.0‑30.0份；硅烷偶联剂Ⅰ：8.0‑15.0份；硅烷偶联剂Ⅱ：2.0‑8.0份；抓地树脂:6.0‑18.0份；促进剂TOT‑N：0.2‑1.6份。使用该低滚动阻力高湿抓性能轮胎胎面配方，轮胎滚动阻力可以达到6.5以下（A级：RRC≤6.5），湿抓性能可以达到1.55以上（A级：G≥1.55），同时胶料各项物理机械性能以及轮胎高速、耐久性能满足正常使用要求。
Description
技术领域
本发明属于橡胶轮胎制造领域，涉及一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶料及其制备方法和轮胎。
背景技术
汽车产业的发展推动着轮胎行业的不断创新与进步。轮胎的滚动阻力和湿地抓地性能，涉及轮胎的环保和安全性能，被多个国家列入了其轮胎的标签法中。如日本从2010年开始实施自愿轮胎标签制度；2011年11月14日，韩国颁布了轮胎标签法规；欧盟从2012年11月1日起实施强制性轮胎标签法规。中国轮胎的标签法制度目前也正在筹备中。
轮胎滚动阻力产生的能耗占油耗量的15%，这意味着滚动阻力降低30%，可节油4.5%左右。其中，在所有组成轮胎胶料的配方中，仅由胎面配方产生的滚动阻力占到50%左右。另一方面，对于轮胎的湿地抓地，胎面作为直接与地面接触的部分，更是起到了至关重要的作用。因此，研究超低滚动阻力，同时具备超高湿抓性能的胎面胶料是一项重要内容。
中国发明专利申请（申请号：CN201310568383.8，申请日：2013.11.15）公开了具有包含二氧化硅增强的橡胶组合物的周向橡胶胎面组合物的轮胎，所述二氧化硅增强的橡胶组合物含有与抓地树脂和植物油，特别是大豆油结合的二烯基聚合物。该专利公开了抓地树脂（traction resin）的应用，但是该专利只考虑了湿地抓地性能，而未考虑低滚动阻力性能。
中国发明专利申请（申请号：CN201510353883.9，申请日：2015.06.24）公开了一种高湿抓乘用型轮胎的胎面胶料及其制备方法，按照重量份计，包括天然橡胶13-16份、第一溶聚丁苯胶61-83份、第二溶聚丁苯胶25-40份、炭黑10-20份、白炭黑45-55份、软化剂2-7份、活性剂5-6份、防老剂3-4份、抓地增强剂1.8-2.2份、高性能抓地树脂4.5-5.5份、偶联剂7-9份和硫化剂3-3.5份。采用本发明的原料组合所产生的轮胎的抓地性能达到A级及以上的，是超高湿地抓着性能的高品质轮胎。
上述两个专利公开了抓地树脂（traction resin）的应用，但是该专利只考虑了湿地抓地性能，而未考虑低滚动阻力性能。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的第一个目的是提供一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶，本发明的第二个目的是提供上述的胎面胶的一种制备方法，本发明的第二个目的是提供上述的胎面胶的轮胎。采用上述的胎面胶的轮胎滚动阻力达到6.5以下（A级：RRC≤6.5），湿抓性能达到1.55以上（A级：G≥1.55），胶料各项物理机械性能以及轮胎高速、耐久性能满足正常使用要求。
为了实现上述第一个目的，本发明技术方案如下：
一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶料，按质量分数计该轮胎胎面胶料由包括以下组分的原材料混炼制得：
溶聚丁苯胶Ⅰ：50.0-90.0份；
溶聚丁苯胶Ⅱ：20.0-40.0份；
溶聚丁苯胶Ⅲ：10.0-40.0份；
高分散白炭黑：50.0-120.0份；
白炭黑分散剂：3.0-8.0份；
芳烃油：5.0-30.0份；
硅烷偶联剂Ⅰ：8.0-15.0份；
硅烷偶联剂Ⅱ：2.0-8.0份；
抓地树脂: 6.0-18.0份；
促进剂TOT-N：0.2-1.6份；
所述的溶聚丁苯胶Ⅰ中结合苯乙烯占聚合物总重的30-40%，乙烯基占丁二稀总重的35-45%；溶聚丁苯胶Ⅱ中结合苯乙烯占聚合物总重的35-45%，乙烯基占丁二稀总重的25-35%；溶聚丁苯胶Ⅲ中结合苯乙烯占聚合物总重的10-20%，乙烯基占丁二稀总重的30-40%；
所述的硅烷偶联剂Ⅰ的结构式如下：
；
硅烷偶联剂Ⅱ为正辛基三乙氧基硅烷；
所述的高分散白炭黑氮吸附比表面积（NSA）在145-200m2/g之间。
作为优选，按质量分数计该轮胎胎面胶料由包括以下组分的原材料混炼制得：
溶聚丁苯胶Ⅰ：60.0-80.0份；
溶聚丁苯胶Ⅱ：25.0-35.0份；
溶聚丁苯胶Ⅲ：15.0-35.0份；
高分散白炭黑：70.0-110.0份；
白炭黑分散剂：4.0-7.0份；
芳烃油：10.0-25.0份；
硅烷偶联剂Ⅰ：9.0-14.0份；
硅烷偶联剂Ⅱ：3.0-7.0份；
抓地树脂：7.0-17.0份；
促进剂TOT-N：0.3-1.5份。
作为再优选，按质量分数计该轮胎胎面胶料由包括以下组分的原材料混炼制得：
溶聚丁苯胶Ⅰ：65.0-75.0份；
溶聚丁苯胶Ⅱ：27.5-32.5份；
溶聚丁苯胶Ⅲ：20.0-30.0份；
高分散白炭黑：80.0-110.0份；
白炭黑分散剂：5.0-6.0份；
芳烃油：12.5-22.5份；
硅烷偶联剂Ⅰ：10.0-13.0份；
硅烷偶联剂Ⅱ：4.0-6.0份
抓地树脂：8.0-16.0份
促进剂TOT-N：0.5-1.3份。
作为优选，所述的高分散白炭黑为200MP。
作为优选，所述的抓地树脂为芳烃聚合物树脂 Ricon330和SYLVATRAXX 4401树脂中的一种或2种混合。
作为优选，所述的白炭黑分散剂包括HT207和SPA：HT207为2.5-5.0份，SPA为0.5-3.0份。
作为优选，该胎面胶料还包括橡胶活性剂2.0-8.0份，橡胶防老剂4.0-9.0份，硫磺1.0-3.0份及硫化促进剂CZ 1.5-3.0份。作为再优选，所述的橡胶活性剂包括ZnO和硬脂酸：ZnO为1.0-4.0份，硬脂酸为1.0-4.0份；橡胶防老剂采用6PPD和微晶蜡； 6PPD为1.0-4.0份，微晶蜡为1.0-3.0份。
为了实现上述第二个目的，本发明技术方案如下：
一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶料的炼胶方法，该方法采用串联式一次法密炼机，控制密炼机转子速度40-60rpm，上顶栓压力50-60N/cm2，密炼机冷却水温度30-40℃，包括以下的步骤：
一、上辅机工艺：
1）加入溶聚丁苯胶Ⅰ、溶聚丁苯胶Ⅱ、溶聚丁苯胶Ⅲ、高分散白炭黑中的60%-80%、白炭黑分散剂、硅烷偶联剂Ⅰ、硅烷偶联剂Ⅱ、抓地树脂以及其他辅料，压上顶栓保持20~40秒；
2）升上顶栓加入高分散白炭黑中的20%-40%，保持5~15秒；
3）压上顶栓使胶料升温至90~110℃；
4）升上顶栓加入芳烃油，保持5~10秒；
5）压上顶栓使胶料升温至135~140℃；
6）压上顶栓使胶料在140℃-145℃恒温混炼100~200秒；
7）将胶料排至下辅机；
二、下辅机工艺：
1）使胶料升温至135~140℃；
2）140℃-145℃恒温混炼250~350秒；
排胶至开炼机：
4）翻炼冷却胶料至90-100℃，在开炼机上加入硫磺以及硫磺促进剂分散均匀，下片冷却至室温。
为了实现上述第三个目的，本发明技术方案如下：
一种超低滚动阻力和超高湿抓轮胎，该轮胎的胎面由上述的权胎面胶料硫化制得。
采用本技术方案的有益效果是：本发明使用功能化的溶聚丁苯橡胶，能与高分散白炭黑在混炼过程中，产生化学结合，以减少由于橡胶分子链末端摩擦导致的生热，从而降低轮胎的滚阻。本发明使用高填充量的白炭黑，白炭黑能在轮胎湿地抓地时，起到刺破水膜而提高轮胎的实际接地面积，从而提高轮胎的轮胎湿抓。本发明在串联式一次法密炼机中，使用两种硅烷偶联剂并用，提高白炭黑在橡胶基体中的分散性，降低填料Payne效应和胶料滞后损失，最终得到一种低滚动阻力高湿抓性能轮胎胎面配方。
使用该低滚动阻力高湿抓性能轮胎胎面配方，轮胎滚动阻力可以达到6.5以下（A级： RRC≤6.5），湿抓性能可以达到1.55以上（A级：G≥1.55），同时胶料各项物理机械性能以及轮胎高速、耐久性能满足正常使用要求。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清查、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。给予本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
原材料组成：52份溶聚丁苯胶Ⅰ,26份溶聚丁苯胶Ⅱ，22份溶聚丁苯胶Ⅲ，90份高分散白炭黑200MP，12份硅烷偶联剂Ⅰ，5份硅烷偶联剂Ⅱ，10份抓地树脂RICON330，35份高芳烃油，3.0份防老剂6PPD，2份微晶蜡，3份氧化锌，1.5份硬脂酸，2.5份硫磺，2.0份促进剂CZ,1.0份促进剂TOT-N。
其中，溶聚丁苯胶Ⅰ：结合苯乙烯占聚合物总重的36%，乙烯基占丁二稀总重的41%；溶聚丁苯胶Ⅱ：结合苯乙烯占聚合物总重的42%，乙烯基占丁二稀总重的30%；溶聚丁苯胶Ⅲ：结合苯乙烯占聚合物总重的15%，乙烯基占丁二稀总重的35%；
制备方法：（本过程使用串联式一次法密炼机）
控制密炼机转子速度50rpm，上顶栓压力55N/cm2，密炼机冷却水温度30-40℃。
上辅机工艺：
①加入橡胶、炭黑、白炭黑(60%-80%)、白炭黑分散剂、硅烷偶联剂、氧化锌、硬脂酸、防老剂6PPD、微晶蜡、Ricon330树脂，压上顶栓保持30秒；
②升上顶栓加入白炭黑（20%-40%），保持10秒；
③压上顶栓使胶料升温至100℃；
④升上顶栓加入芳烃油，保持5秒；
⑤压上顶栓使胶料升温至140℃；
⑥压上顶栓使胶料在140℃-145℃恒温混炼120秒；
⑦将胶料排至下辅机。
下辅机工艺：
①使胶料升温至140℃；
②140℃-145℃恒温混炼300秒；
③排胶至开炼机；
翻炼冷却胶料至90-100℃，在开炼机上加入硫磺、促进剂CZ、促进剂TOT-N分散均匀，下片冷却至室温。
实施例2.
原材料组成：57份溶聚丁苯胶Ⅰ，23份溶聚丁苯胶Ⅱ，20份溶聚丁苯胶Ⅲ，100份高分散白炭黑200MP，14份硅烷偶联剂Ⅰ，4份硅烷偶联剂Ⅱ，12份抓地树脂RICON330，40份高芳烃油，4份防老剂6PPD，2份微晶蜡，3份氧化锌，1.5份硬脂酸，3.0份硫磺，2.3份促进剂CZ，0.5份促进剂TOT-N。
其中，溶聚丁苯胶Ⅰ、溶聚丁苯胶Ⅱ和溶聚丁苯胶Ⅲ与实施例1中相同；制备方法同实施例1。
实施例3.
原材料组成：61份溶聚丁苯胶Ⅰ,23.5份溶聚丁苯胶Ⅱ，15.5溶聚丁苯胶Ⅲ，95份高分散白炭黑，13份硅烷偶联剂Ⅰ，3份硅烷偶联剂Ⅱ，8份抓地树脂RICON330，37.5份高芳烃油，2份防老剂RD，4份防老剂6PPD，2份微晶蜡，3份氧化锌，1.5份硬脂酸，3.5份硫磺，1.9份促进剂CZ, 0.7份促进剂TOT-N。
其中，溶聚丁苯胶Ⅰ、溶聚丁苯胶Ⅱ和溶聚丁苯胶Ⅲ与实施例1中相同；制备方法同实施例1。
由此获得的超低滚阻轮胎胎面胶料相关参数见表1，轮胎性能参数见表2。
表1 实施例和对比例胶料相关参数
上述的实施例和对比例轮胎机床参数结果如表2所示。
表2 实施例和对比例轮胎机床参数（轮胎规格205/65R15 94H）
以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶料，其特征在于按质量分数计该轮胎胎面胶料由包括以下组分的原材料混炼制得：
溶聚丁苯胶Ⅰ：50.0-90.0份；
溶聚丁苯胶Ⅱ：20.0-40.0份；
溶聚丁苯胶Ⅲ：10.0-40.0份；
高分散白炭黑：50.0-120.0份；
白炭黑分散剂：3.0-8.0份；
芳烃油：5.0-30.0份；
硅烷偶联剂Ⅰ：8.0-15.0份；
硅烷偶联剂Ⅱ：2.0-8.0份；
抓地树脂: 6.0-18.0份；
促进剂TOT-N：0.2-1.6份；
所述的溶聚丁苯胶Ⅰ中结合苯乙烯占聚合物总重的30-40%，乙烯基占丁二稀总重的35-45%；溶聚丁苯胶Ⅱ中结合苯乙烯占聚合物总重的35-45%，乙烯基占丁二稀总重的25-35%；溶聚丁苯胶Ⅲ中结合苯乙烯占聚合物总重的10-20%，乙烯基占丁二稀总重的30-40%；
所述的硅烷偶联剂Ⅰ的结构式如下：
硅烷偶联剂Ⅱ为正辛基三乙氧基硅烷；
所述的高分散白炭黑氮吸附比表面积（NSA）在145-200m2/g之间。
2.根据权利要求1所述的一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶料，其特征在于按质量分数计该轮胎胎面胶料由包括以下组分的原材料混炼制得：
溶聚丁苯胶Ⅰ：60.0-80.0份；
溶聚丁苯胶Ⅱ：25.0-35.0份；
溶聚丁苯胶Ⅲ：15.0-35.0份；
高分散白炭黑：70.0-110.0份；
白炭黑分散剂：4.0-7.0份；
芳烃油：10.0-25.0份；
硅烷偶联剂Ⅰ：9.0-14.0份；
硅烷偶联剂Ⅱ：3.0-7.0份；
抓地树脂：7.0-17.0份；
促进剂TOT-N：0.3-1.5份。
3.根据权利要求1所述的所述的一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶料，其特征在于按质量分数计该轮胎胎面胶料由包括以下组分的原材料混炼制得：
溶聚丁苯胶Ⅰ：65.0-75.0份；
溶聚丁苯胶Ⅱ：27.5-32.5份；
溶聚丁苯胶Ⅲ：20.0-30.0份；
高分散白炭黑：80.0-110.0份；
白炭黑分散剂：5.0-6.0份；
芳烃油：12.5-22.5份；
硅烷偶联剂Ⅰ：10.0-13.0份；
硅烷偶联剂Ⅱ：4.0-6.0份
抓地树脂：8.0-16.0份
促进剂TOT-N：0.5-1.3份。
4.根据权利要求1~3任意一项权利要求所述的一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶料，其特征在于：所述的高分散白炭黑为200MP。
5.根据权利要求1~3任意一项权利要求所述的一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶料，其特征在于：所述的抓地树脂为芳烃聚合物树脂 Ricon330和SYLVATRAXX 4401树脂中的一种或2种混合。
6.根据权利要求1~3任意一项权利要求所述的一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶料，其特征在于：所述的白炭黑分散剂包括HT207和SPA：HT207为2.5-5.0份，SPA为0.5-3.0份。
7.根据权利要求1~3任意一项权利要求所述的一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶料，其特征在于：该胎面胶料还包括橡胶活性剂2.0-8.0份，橡胶防老剂4.0-9.0份，硫磺1.0-3.0份及硫化促进剂CZ 1.5-3.0份。
8.根据权利要求7所述的一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶料，其特征在于：所述的橡胶活性剂包括ZnO和硬脂酸：ZnO为1.0-4.0份，硬脂酸为1.0-4.0份；橡胶防老剂采用6PPD和微晶蜡； 6PPD为1.0-4.0份，微晶蜡为1.0-3.0份。
9.根据权利要求1~8任意一项权利要求所述的一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶料的炼胶方法，该方法采用串联式一次法密炼机，控制密炼机转子速度40-60rpm，上顶栓压力50-60N/cm2，密炼机冷却水温度30-40℃，包括以下的步骤：
一、上辅机工艺：
1）加入溶聚丁苯胶Ⅰ、溶聚丁苯胶Ⅱ、溶聚丁苯胶Ⅲ、高分散白炭黑中的60%-80%、白炭黑分散剂、硅烷偶联剂Ⅰ、硅烷偶联剂Ⅱ、抓地树脂以及其他辅料，压上顶栓保持20~40秒；
2）升上顶栓加入高分散白炭黑中的20%-40%，保持5~15秒；
3）压上顶栓使胶料升温至90~110℃；
4）升上顶栓加入芳烃油，保持5~10秒；
5）压上顶栓使胶料升温至135~140℃；
6）压上顶栓使胶料在140℃-145℃恒温混炼100~200秒；
7）将胶料排至下辅机；
二、下辅机工艺：
1）使胶料升温至135~140℃；
2）140℃-145℃恒温混炼250~350秒；
排胶至开炼机：
4）翻炼冷却胶料至90-100℃，在开炼机上加入硫磺以及硫磺促进剂分散均匀，下片冷却至室温。
10.一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎，其特征在于该轮胎的胎面由权利要求1~8任意一项权利要求所述的胎面胶料硫化制得。
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