CN108239313B - 一种硅藻土补强填充的全地形轮胎胎面胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种硅藻土补强填充的全地形轮胎胎面胶及其制备方法，属于轮胎制造技术领域，按质量份计，包括以下原料：20#标准胶20～50份，丁苯橡胶1502 40～70份，顺丁橡胶9000 10～15份，硅藻土20～40份，沉淀法白炭黑30～50份，硫磺2～2.5份，氧化锌4～5份，硬脂酸3～4份，促进剂1.2～1.5份，防老剂2～3份，机油10～12份，偶联剂1～2份，丙三醇1‑3份。本发明的轮胎胎面胶具有门尼黏度低、易加工、硫化时间短、物理机械性能优异、无污染等特点，提高了生产效率，降低了生产能耗，符合节能、低碳、环保的绿色轮胎发展要求。

Description

一种硅藻土补强填充的全地形轮胎胎面胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种硅藻土补强填充的全地形轮胎胎面胶及其制备方法，属于轮胎制造技术领域。
背景技术
全地形轮胎是兼顾越野和公路性能的使用广泛的轮胎，目前我国生产此类轮胎的填充补强剂主要为炭黑和白炭黑，随着人们环保意识的不断增强和轮胎工业的发展，绿色轮胎成为世界轮胎发展的潮流和方向，发展全地形绿色轮胎也成为轮胎企业的当务之急。
白炭黑作为轮胎补强剂能降低滚动阻力，成为轮胎工业中重要的补强剂，得到大力推广和应用。但白炭黑自身的凝聚力较强，难以均匀的分散到胶料中，与橡胶混合时间长、能耗大，并且白炭黑价格较高，这些因素都不利于轮胎企业生产和环境保护的要求。轮胎企业在努力提高轮胎性能的同时，已开始重视使用不污染环境并具有优异应用性能的原材料制造轮胎。
硅藻土是一种无机矿物材料，与白炭黑的主要成分相同，表面呈现酸性且含有大量硅羟基。我国硅藻土矿储量丰富，总保有储量矿石3185亿吨。因其具有稳定性好，松散密度低，耐酸耐热，多空结构，吸附性能强，悬浮性好，比表面积较大，吸油值较高，无毒无味，无污染，价格低廉，资源丰富等特点，被广泛应用医药、涂料、污水处理等行业，也可作为橡胶填充补强剂使用。利用硬脂酸或者硅烷偶联剂等改性后，与橡胶基体的相容性提高。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种硅藻土补强填充的全地形轮胎胎面胶，减少白炭黑的应用，降低生产能耗和成本，推广环境友好补强填充剂的应用。本发明还同时提供了上述全地形轮胎胎面胶的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的一种硅藻土补强填充的全地形轮胎胎面胶，按质量份计，包括以下原料：20#标准胶20～50份，丁苯橡胶150240～70份，顺丁橡胶900010～15份，硅藻土20～40份，沉淀法白炭黑30～50份，硫磺2～2.5份，氧化锌4～5份，硬脂酸3～4份，促进剂1.2～1.5份，防老剂2～3份，机油10～12份，偶联剂1～2份，丙三醇1-3份。
作为改进，所述的20#标准胶、丁苯橡胶1502和顺丁橡胶9000的总质量为100份。
作为改进，所述硅藻土中SiO2的含量不低于88％。
作为改进，所述促进剂由促进剂CZ、促进剂TMTD和促进剂NOBS按照质量比2:1:2混合组成。
作为改进，所述防老剂由防老剂MB和防老剂SPC按照质量比1:1混合组成。
作为改进，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH570。
另外，本发明还提供了一种所述硅藻土补强填充的全地形轮胎胎面胶的制备方法，具体包括以下步骤：利用开炼机对20#标准胶薄通塑炼，然后加入丁苯橡胶1502和顺丁橡胶9000，混合均匀，调整辊距和挡胶板以控制适宜的堆积胶，依次加入氧化锌、硬脂酸、促进剂、防老剂，待混合均匀后，加入沉淀法白炭黑和硅藻土，且同时加入偶联剂、丙三醇、机油，最后加入硫磺，混炼均匀后，即得填充硅藻土的全地形轮胎胎面胶。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明填充硅藻土的全地形轮胎胎面胶，与单纯使用白炭黑的胶料相比，具有门尼黏度低、易加工、硫化时间短、物理机械性能优异、无污染等特点，提高了生产效率，降低了生产能耗，符合节能、低碳、环保的绿色轮胎发展要求。
2)本发明使用的硅藻土来源广，价格低廉，将其应用于全地形轮胎胶料中，拓展了硅藻土的应用领域，并且降低了全地形轮胎的生产成本。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
一种硅藻土补强填充的全地形轮胎胎面胶，按质量份计，包括以下原料：20#标准胶20～50份，丁苯橡胶150240～70份，顺丁橡胶900010～15份，硅藻土20～40份，沉淀法白炭黑30～50份，硫磺2～2.5份，氧化锌4～5份，硬脂酸3～4份，促进剂1.2～1.5份，防老剂2～3份，机油10～12份，偶联剂1～2份，丙三醇1-3份。
作为改进，所述的20#标准胶、丁苯橡胶1502和顺丁橡胶9000的总质量为100份。
作为改进，所述硅藻土中SiO2的含量不低于88％。
作为改进，所述促进剂由促进剂CZ(N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺)、促进剂TMTD(二硫化四甲基秋兰姆)和促进剂NOBS(N-氧二乙撑基-2-苯并噻唑次磺酰胺)按照质量比2:1:2混合组成。
作为改进，所述防老剂由防老剂MB(2-巯基苯并咪唑)和防老剂SPC(苯乙烯化苯酚)按照质量比1:1混合组成。
作为改进，所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH570(γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)。
另外，本发明还提供了一种所述硅藻土补强填充的全地形轮胎胎面胶的制备方法，具体包括以下步骤：利用开炼机对20#标准胶薄通塑炼，然后加入丁苯橡胶1502和顺丁橡胶9000，混合均匀，调整辊距和挡胶板以控制适宜的堆积胶，依次加入氧化锌、硬脂酸、促进剂、防老剂，待混合均匀后，加入沉淀法白炭黑和硅藻土，且同时加入偶联剂、丙三醇、机油，最后加入硫磺，混炼均匀后，即得填充硅藻土的全地形轮胎胎面胶。
实施例1
一种硅藻土补强填充的全地形轮胎胎面胶，按质量份计，包括以下原料：20#标准胶25份，丁苯橡胶150265份，顺丁橡胶900010份，硅藻土20份，沉淀法白炭黑50份，普通硫磺2份，氧化锌4份，硬脂酸3份，促进剂CZ0.5份，促进剂TMTD0.25份，促进剂NOBS0.5份，防老剂MB1份，防老剂SPC1份，机油10份，偶联剂KH5701.4份，丙三醇2份；
上述全地形轮胎胎面胶的制备方法，具体包括以下步骤：利用开炼机对20#标准胶薄通塑炼，然后加入丁苯橡胶1502和顺丁橡胶9000，混合均匀，调整辊距和挡胶板以控制适宜的堆积胶，依次加入氧化锌、硬脂酸、促进剂、防老剂，待混合均匀后，加入沉淀法白炭黑和硅藻土，且同时加入偶联剂KH570、丙三醇、机油，最后加入硫磺，混炼均匀后，即得填充硅藻土的全地形轮胎胎面胶。
其中，采用的硅藻土的具体成分见表1。
表1硅藻土的基本信息
成分 SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MgO CaO Na<sub>2</sub>O
质量分数/％ 88.6 4.2 1.2 0.54 0.5 0.49
混炼胶停放24h后测试门尼粘度及150℃下的硫化特性，再利用平板硫化机进行模压硫化，硫化条件150℃×Tc100×15Mpa，然后进行相关性能测试。
硫化特性根据GB/T16584《橡胶用无转子硫化仪测定硫化特性》测定，门尼粘度依照GB/T1232《未硫化橡胶门尼粘度的测定》，硬度依照GB/T531《橡胶邵尔硬度测试方法》，拉伸性能根据GB/T528《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》，撕裂性能依照GB/T529《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》，阿克隆磨耗实验根据CB/T1689《硫化橡胶耐磨性能的测定》。
本发明制得全地形轮胎胎面胶的硫化特性和门尼粘度见表2，物理机械性能见表3。
实施例2
一种硅藻土补强填充的全地形轮胎胎面胶，按质量份计，包括以下原料：
20#标准胶，25份；丁苯橡胶1502，65份；顺丁橡胶9000，10份；硅藻土，30份；沉淀法白炭黑，50份；普通硫磺，2份；氧化锌，4份；硬脂酸，3份；促进剂CZ，0.5份；促进剂TMTD，0.25份；促进剂NOBS，0.5份；防老剂MB，1份；防老剂SPC，1份；机油，10份；偶联剂KH570，1.6份；丙三醇，2份。
其制备方法及性能测试方法同实施例1，其硫化特性和门尼粘度见表2，物理机械性能见表3。
实施例3
一种硅藻土补强填充的全地形轮胎胎面胶，按质量份计，包括以下原料：
20#标准胶，25份；丁苯橡胶1502，65份；顺丁橡胶9000，10份；硅藻土，40份；沉淀法白炭黑，50份；普通硫磺，2份；氧化锌，4份；硬脂酸，3份；促进剂CZ，0.5份；促进剂TMTD，0.25份；促进剂NOBS，0.5份；防老剂MB，1份；防老剂SPC，1份；机油，10份；偶联剂KH570，1.8份；丙三醇，2份。
其制备方法及性能测试方法同实施例1，其硫化特性和门尼粘度见表2，物理机械性能见表3。
实施例4
一种硅藻土补强填充的全地形轮胎胎面胶，按质量份计，包括以下原料：
20#标准胶，50份；丁苯橡胶1502，40份；顺丁橡胶9000，10份；硅藻土，20份；沉淀法白炭黑，50份；普通硫磺，2份；氧化锌，4份；硬脂酸，3份；促进剂CZ，0.5份；促进剂TMTD，0.25份；促进剂NOBS，0.5份；防老剂MB，1份；防老剂SPC，1份；机油，10份；偶联剂KH570，1.4份；丙三醇，2份。
其制备方法及性能测试方法同实施例1，其硫化特性和门尼粘度见表2，物理机械性能见表3。
对比实施例
一种白炭黑补强填充的全地形轮胎胎面胶，按质量份计，包括以下原料：
20#标准胶，25份；丁苯橡胶1502，65份；顺丁橡胶9000，10份；沉淀法白炭黑，50份；普通硫磺，2份；氧化锌，4份；硬脂酸，3份；促进剂CZ，0.5份；促进剂TMTD，0.25份；促进剂NOBS，0.5份；防老剂MB，1份；防老剂SPC，1份；机油，10份；偶联剂KH570，1.0份；丙三醇，2份。
其制备方法及性能测试方法同实施例1，其硫化特性和门尼粘度见表2，物理机械性能见表3。
表2各实施例的硫化特性和门尼粘度
Figure BDA0001551803000000061
从表2中的焦烧时间Tc10、硫化时间Tc90、Tc100可以发现，硅藻土加入且随着加入量的增加，焦烧时间呈下降趋势，硫化时间缩短。说明使用硅藻土/白炭黑复合填料，改善了白炭黑对硫化促进剂的较强吸附作用及延迟硫化的特点，加快胶料的硫化速度，在生产过程中缩短硫化时间，有利于提高生产效率和经济收益。
白炭黑自身的凝聚力较强，难以均匀的分散到胶料中，在多量配合时，易生成凝胶，门尼粘度提高。门尼粘度的提高会导致胶料挤出全地形轮胎胎面困难，加工性能变差。表2中的门尼粘度数据显示未加硅藻土的对比例门尼粘度最高，实施例中门尼粘度下降，硅藻土含量越高门尼粘度下降越明显。说明硅藻土能够促使白炭黑在橡胶中分散均匀，降低其凝胶化现象，使门尼粘度下降，其加工性能显著提高，降低了胶料加工过程中的能耗。
表3各实施例的物理机械性能
Figure BDA0001551803000000062
Figure BDA0001551803000000071
从表3的物理机械性能数据不难发现，添加硅藻土的全地形轮胎胎面胶的硬度、定伸应力、扯断伸长率、撕裂强度比不添加硅藻土的全地形轮胎胎面胶均有相应提高，特别是表示轮胎抗撕伤裂口能力的撕裂强度提高明显。
加入硅藻土的全地形轮胎胎面胶，其拉伸强度、磨耗性能与对比实施例接近，说明添加硅藻土的全地形轮胎胎面胶能够满足企业对全地形轮胎胎面胶强度和耐磨性的要求。
另外，当填充硅藻土30份、白炭黑50份时(实施例2)，所制备的全地形轮胎胎面胶综合力学性能和耐磨性能最好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种硅藻土补强填充的全地形轮胎胎面胶，其特征在于，按质量份计，包括以下原料：20#标准胶20～50份，丁苯橡胶150240～70份，顺丁橡胶900010～15份，硅藻土20～40份，沉淀法白炭黑30～50份，硫磺2～2.5份，氧化锌4～5份，硬脂酸3～4份，促进剂1.2～1.5份，防老剂2～3份，机油10～12份，偶联剂1～2份，丙三醇1-3份；
所述硅藻土中SiO2的含量不低于88％；
所述促进剂由促进剂CZ、促进剂TMTD和促进剂NOBS按照质量比2:1:2混合组成。
2.根据权利要求1所述的一种硅藻土补强填充的全地形轮胎胎面胶，其特征在于，所述的20#标准胶、丁苯橡胶1502和顺丁橡胶9000的总质量为100份。
3.根据权利要求1所述的一种硅藻土补强填充的全地形轮胎胎面胶，其特征在于，所述防老剂由防老剂MB和防老剂SPC按照质量比1:1混合组成。
4.根据权利要求1所述的一种硅藻土补强填充的全地形轮胎胎面胶，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH570。
5.一种权利要求1-4任一项所述硅藻土补强填充的全地形轮胎胎面胶的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：利用开炼机对20#标准胶薄通塑炼，然后加入丁苯橡胶1502和顺丁橡胶9000，混合均匀，调整辊距和挡胶板以控制适宜的堆积胶，依次加入氧化锌、硬脂酸、促进剂、防老剂，待混合均匀后，加入沉淀法白炭黑和硅藻土，且同时加入偶联剂、丙三醇、机油，最后加入硫磺，混炼均匀后，即得填充硅藻土的全地形轮胎胎面胶。
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