CN107698821A - 一种高耐磨轮胎胎面胶料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高耐磨轮胎胎面胶及其制备方法。该胶料是由天然橡胶、卤化丁基橡胶、白炭黑、煤焦油树脂、氧化锌、硬脂酸、促进剂TATD、防老剂D、硅烷偶联剂、腰果壳油、硫磺、改性助剂、邻苯二甲酸二丁酯、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物、山梨醇、硅灰石粉、甲基丙烯酸丁酯、N‑羟甲基丙烯酰胺按照一定的重量配比制成。本发明的轮胎胎面橡胶料用于制造的轮胎，其耐磨、耐刺扎和抗崩花掉块性能均较高，表面强度、抗撕裂性强、耐水性好，延长了轮胎的使用寿命，降低了损坏率，提高了安全性。

Description

一种高耐磨轮胎胎面胶料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种轮胎胎面胶，具体地说是一种高耐磨轮胎胎面胶料及其制备方法。

背景技术

随着汽车工业和交通运输业的高速发展、公路建设特别是高速公路的迅猛发展，迫切需要各种高性能的轮胎。汽车轮胎在汽车的使用中尤其重要，汽车轮胎关系到汽车的安全性能。轮胎常在复杂和苛刻的条件下使用，它在行驶时承受着各种变形、负荷、力以及高低温作用，因此必须具有较高的承载性能、牵引性能、缓冲性能。轮胎在使用过程中产生的胎面磨损与轮胎和路面之间摩擦力的大小及分布有直接联系。胎面磨损是轮胎在周向和侧向切应力作用下与路面相互滑移摩擦，胎面胶表层受到机械应力、热、氧等因素的综合作用，发生分子链与交联键断裂破坏的复杂过程。轮胎的耐磨性能取决于轮胎结构 (决定印痕面压强、面积，摩擦力分布和下沉量等因素)、胎面胶性能和使用条件 (气压、负荷、温度和车速等)。轮胎胎面胶耐磨性能优异可有效提高轮胎的使用性能和寿命，同时有利于改善车辆的操纵稳定性和行驶安全性。随着高速公路网络的不断扩大，车辆在高速公路上行驶时，对轮胎的耐磨性要求非常高，它直接决定了轮胎的使用寿命。因此，如何设计出一种具有高耐磨性能的轮胎胎面胶是汽车工业和轮胎工业高度关注的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高耐磨性轮胎胎面胶料，该胎面胶料配方科学合理，采用改性助剂与其他原料配合使用可有效提高胎面胶的耐磨性能，抗老化性能，耐腐蚀性能以及机械性能。

本发明还通了一种高耐磨性轮胎胎面胶的制备方法，该方法简单易行，制备的轮胎胎面胶各方面力学性能优异。

本发明采用以下技术方案：

一种高耐磨轮胎胎面胶料，它是由以下重量份的原料制成：天然橡胶40-60份、卤化丁基橡胶40-60份、白炭黑10-20份、煤焦油树脂1-10份、氧化锌1-10份、硬脂酸1-3份、促进剂TATD 0.2-1份、防老剂D 1-5份、硅烷偶联剂1-10份、腰果壳油10-20份、硫磺0.5-1.5份、改性助剂5-10份、邻苯二甲酸二丁酯2-4份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物1-3份、山梨醇2-4份、硅灰石粉6-8份、甲基丙烯酸丁酯3-5份、N-羟甲基丙烯酰胺2-4份。

所述改性助剂是由以下重量份的原料制成：将3-5份聚苯乙烯-聚丙烯酸嵌段共聚物完全溶解于环己酮溶剂中，然后向其中加入0.3-0.5份偶氮二异丁腈、1-2份4-巯基苯甲酸搅拌溶解完全，加热至80-85℃后保温10分钟，然后将0.5-1份高岭石、0.3-0.5纳米二氧化钛加入反应液中，保温搅拌3-5分钟，保温结束后旋转蒸发掉溶剂，产物干燥得固体物质磨成细粉，即得。

所述纳米二氧化钛粒径为20-50nm。

优选的，所述的高耐磨轮胎胎面胶料，它是由以下重量份的原料制成：天然橡胶50份、卤化丁基橡胶50份、白炭黑15份、煤焦油树脂5份、氧化锌5份、硬脂酸2份、促进剂TATD0.6份、防老剂D 3份、硅烷偶联剂5份、腰果壳油15份、硫磺1份、改性助剂7份、邻苯二甲酸二丁酯3份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物2份、山梨醇3份、硅灰石粉7份、甲基丙烯酸丁酯4份、N-羟甲基丙烯酰胺3份。

一种高耐磨轮胎胎面胶料的制备方法，它包括以下步骤：

1）将3-5份聚苯乙烯-聚丙烯酸嵌段共聚物完全溶解于环己酮溶剂中，然后向其中加入0.3-0.5份偶氮二异丁腈、1-2份4-巯基苯甲酸搅拌溶解完全，加热至80-85℃后保温10分钟，然后将0.5-1份高岭石、0.3-0.5纳米二氧化钛加入反应液中，保温搅拌3-5分钟，保温结束后旋转蒸发掉溶剂，产物干燥得固体物质磨成细粉，得到改性助剂备用；

2）将天然橡胶、卤化丁基橡胶、煤焦油树脂、白炭黑、氧化锌、硬脂酸、硅烷偶联剂按照配方量准确称取并加入到密炼机中，在130-150℃下混炼90-110秒，混炼完毕后卸下胶料，得到一段混炼胶；

3）将步骤2）中得到的一段混炼胶、促进剂TATD、防老剂D、改性助剂、甲基丙烯酸丁酯、山梨醇、腰果壳油按照重量配比准确称取加入到密炼机中，在150-160℃条件下混炼150-160秒，混炼完毕后卸下胶料，得到二段混炼胶；

4）将二段混炼胶、硫磺、邻苯二甲酸二丁酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、硅灰石粉、N-羟甲基丙烯酰胺按照重量配比加入到密炼机中，在100-120℃下混炼200-220秒，混炼完毕后卸下胶料，即得。

本发明的有益效果是：本发明的轮胎胎面橡胶料用于制造的轮胎，其耐磨、耐刺扎和抗崩花掉块性能均较高，表面强度、抗撕裂性强、耐水性好，延长了轮胎的使用寿命，降低了损坏率，提高了安全性。本发明的改性助剂中将聚苯乙烯-聚丙烯酸嵌段共聚物、高岭石、纳米二氧化钛与4-巯基苯甲酸混合改性，有效的提高了成品的力学性能，增强耐磨性和机械强度。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

实施例1

一种高耐磨轮胎胎面胶料，它是由以下重量份的原料制成：天然橡胶40份、卤化丁基橡胶40份、白炭黑10份、煤焦油树脂1份、氧化锌1份、硬脂酸1份、促进剂TATD 0.2份、防老剂D1份、硅烷偶联剂1份、腰果壳油10份、硫磺0.5份、改性助剂5份、邻苯二甲酸二丁酯2份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物1份、山梨醇2份、硅灰石粉6份、甲基丙烯酸丁酯3份、N-羟甲基丙烯酰胺2份。

上述轮胎胎面胶料的制备方法，它包括以下步骤：

1）将3-5份聚苯乙烯-聚丙烯酸嵌段共聚物完全溶解于环己酮溶剂中，然后向其中加入0.3-0.5份偶氮二异丁腈、1-2份4-巯基苯甲酸搅拌溶解完全，加热至80-85℃后保温10分钟，然后将0.5-1份高岭石、0.3-0.5纳米二氧化钛加入反应液中，保温搅拌3-5分钟，保温结束后旋转蒸发掉溶剂，产物干燥得固体物质磨成细粉，得到改性助剂备用；

2）将天然橡胶、卤化丁基橡胶、煤焦油树脂、白炭黑、氧化锌、硬脂酸、硅烷偶联剂按照配方量准确称取并加入到密炼机中，在130-150℃下混炼90-110秒，混炼完毕后卸下胶料，得到一段混炼胶；

3）将步骤2）中得到的一段混炼胶、促进剂TATD、防老剂D、改性助剂、甲基丙烯酸丁酯、山梨醇、腰果壳油按照重量配比准确称取加入到密炼机中，在150-160℃条件下混炼150-160秒，混炼完毕后卸下胶料，得到二段混炼胶；

4）将二段混炼胶、硫磺、邻苯二甲酸二丁酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、硅灰石粉、N-羟甲基丙烯酰胺按照重量配比加入到密炼机中，在100-120℃下混炼200-220秒，混炼完毕后卸下胶料，即得。

实施例2

一种高耐磨轮胎胎面胶料，它是由以下重量份的原料制成：天然橡胶60份、卤化丁基橡胶60份、白炭黑20份、煤焦油树脂10份、氧化锌10份、硬脂酸3份、促进剂TATD1份、防老剂D 5份、硅烷偶联剂10份、腰果壳油20份、硫磺1.5份、改性助剂10份、邻苯二甲酸二丁酯4份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物3份、山梨醇4份、硅灰石粉8份、甲基丙烯酸丁酯5份、N-羟甲基丙烯酰胺4份。

上述轮胎胎面胶料的制备方法同实施例1。

实施例3

一种高耐磨轮胎胎面胶料，它是由以下重量份的原料制成：天然橡胶50份、卤化丁基橡胶50份、白炭黑15份、煤焦油树脂5份、氧化锌5份、硬脂酸2份、促进剂TATD 0.6份、防老剂D3份、硅烷偶联剂5份、腰果壳油15份、硫磺1份、改性助剂7份、邻苯二甲酸二丁酯3份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物2份、山梨醇3份、硅灰石粉7份、甲基丙烯酸丁酯4份、N-羟甲基丙烯酰胺3份。

上述轮胎胎面胶料的制备方法同实施例1。

对比例

一种轮胎胎面胶料，其原料组成及制备方法同实施例3，不同的是：原料中不含有改性助剂及相应制备方法的步骤。

将实施例1-3和对比例的轮胎胎面胶制备的产品的物理机械性能进行测试，具体结果如表1所示。

表1产品的物理机械性能

测试项目	实施例1	实施例2	实施例3	对比例
					门尼粘度	79.2	78.5	78.6	61
拉伸强度（MPa）	29.3	30.2	29.9	22.3
					断裂伸长率（%）	589	592	587	543
100%定申应力（MPa）	2.3	2.5	2.6	2.1
					300%定申应力（MPa）	12.1	12.5	12.4	10.2
阿克隆磨耗（cm3/1.61km）	0.335	0.321	0.325	0.545
					扯断永久变形/%	6.3	6.2	6.1	7.9

从上述表1中的物理机械性能参数可以看出，本发明配方的产品拉拉伸强度在29.3MPa以上，伸长率可达580%以上，且其他100%定申应力、300%定申应力性能也均显著优于对比例。重点关注的磨耗性能也远远优于对比例。这是由于本发明配方中的改性助剂协同作用，显著改善了轮胎胎面胶的物理机械性能。

Claims (5)

1.一种高耐磨轮胎胎面胶料，其特征在于，它是由以下重量份的原料制成：天然橡胶40-60份、卤化丁基橡胶40-60份、白炭黑10-20份、煤焦油树脂1-10份、氧化锌1-10份、硬脂酸1-3份、促进剂TATD 0.2-1份、防老剂D 1-5份、硅烷偶联剂1-10份、腰果壳油10-20份、硫磺0.5-1.5份、改性助剂5-10份、邻苯二甲酸二丁酯2-4份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物1-3份、山梨醇2-4份、硅灰石粉6-8份、甲基丙烯酸丁酯3-5份、N-羟甲基丙烯酰胺2-4份。

2.根据权利要求1所述的高耐磨轮胎胎面胶料，其特征在于，所述改性助剂是由以下重量份的原料制成：将3-5份聚苯乙烯-聚丙烯酸嵌段共聚物完全溶解于环己酮溶剂中，然后向其中加入0.3-0.5份偶氮二异丁腈、1-2份4-巯基苯甲酸搅拌溶解完全，加热至80-85℃后保温10分钟，然后将0.5-1份高岭石、0.3-0.5纳米二氧化钛加入反应液中，保温搅拌3-5分钟，保温结束后旋转蒸发掉溶剂，产物干燥得固体物质磨成细粉，即得。

3.根据权利要求2所述的高耐磨轮胎胎面胶料，其特征在于，所述纳米二氧化钛粒径为20-50nm。

4.根据权利要求1所述的高耐磨轮胎胎面胶料，其特征在于，它是由以下重量份的原料制成：天然橡胶50份、卤化丁基橡胶50份、白炭黑15份、煤焦油树脂5份、氧化锌5份、硬脂酸2份、促进剂TATD 0.6份、防老剂D 3份、硅烷偶联剂5份、腰果壳油15份、硫磺1份、改性助剂7份、邻苯二甲酸二丁酯3份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物2份、山梨醇3份、硅灰石粉7份、甲基丙烯酸丁酯4份、N-羟甲基丙烯酰胺3份。

5.一种权利要求1-4中任一项所述的高耐磨轮胎胎面胶料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1）将3-5份聚苯乙烯-聚丙烯酸嵌段共聚物完全溶解于环己酮溶剂中，然后向其中加入0.3-0.5份偶氮二异丁腈、1-2份4-巯基苯甲酸搅拌溶解完全，加热至80-85℃后保温10分钟，然后将0.5-1份高岭石、0.3-0.5纳米二氧化钛加入反应液中，保温搅拌3-5分钟，保温结束后旋转蒸发掉溶剂，产物干燥得固体物质磨成细粉，得到改性助剂备用；

2）将天然橡胶、卤化丁基橡胶、煤焦油树脂、白炭黑、氧化锌、硬脂酸、硅烷偶联剂按照配方量准确称取并加入到密炼机中，在130-150℃下混炼90-110秒，混炼完毕后卸下胶料，得到一段混炼胶；

3）将步骤2）中得到的一段混炼胶、促进剂TATD、防老剂D、改性助剂、甲基丙烯酸丁酯、山梨醇、腰果壳油按照重量配比准确称取加入到密炼机中，在150-160℃条件下混炼150-160秒，混炼完毕后卸下胶料，得到二段混炼胶；

4）将二段混炼胶、硫磺、邻苯二甲酸二丁酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、硅灰石粉、N-羟甲基丙烯酰胺按照重量配比加入到密炼机中，在100-120℃下混炼200-220秒，混炼完毕后卸下胶料，即得。