CN108641142A - 一种低速车用耐磨轮胎胎面胶 - Google Patents

一种低速车用耐磨轮胎胎面胶 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低速车用耐磨轮胎胎面胶，属于车用高分子材料技术领域。本发明研制的产品是由丁苯橡胶，顺丁橡胶，天然橡胶，防老剂，促进剂，偶联剂，微孔发泡剂，丙烯酸锌，氧化锌，硬脂酸，硫化剂，填料组成，先将丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶、防老剂、偶联剂、丙烯酸锌、氧化锌、硬脂酸和微孔发泡剂加入密炼机混炼，再加入填料，继续混炼后，再加入促进剂和硫化剂，加热混炼后，压片，冷却，再经热压硫化，出料，得硫化胶；将硫化胶蒸压处理后，趁热出料，保温发泡，冷却，即得低速车用耐磨轮胎胎面胶。本发明技术方案制备的低速车用耐磨轮胎胎面胶具有耐磨性能优异的特点，在车用高分子材料技术行业的发展中具有广阔的前景。

Description

一种低速车用耐磨轮胎胎面胶
技术领域
本发明公开了一种低速车用耐磨轮胎胎面胶，属于车用高分子材料技术领域。
背景技术
轮胎的质量水平与整体配方设计有着密切关系。其中,胎面胶的性能不仅与轮胎的耐磨性有直接关系,对轮胎的整体性能也起着关键作用。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轮胎。先后出现了所谓的安全轮胎、节能轮胎、高性能轮胎、冬季轮胎、全天候轮胎或者全季节轮胎以及环境轮胎等各种新型轮胎。轮胎胎面胶位于轮胎的最外层，具有承受载荷、驱动制动、缓冲减震等诸多功能，是汽车部件中唯一与路面直接接触的部分，因此，它与汽车行驶过程中的安全性、舒适性和节能性等密切相关。绿色运动的广泛开展使人们对节油效益有了更多的了解,对轮胎性能研究的重点集中在滚动损失,抗湿滑性和耐磨性等3个方面,特别是耐磨性，这3种性能也被称为汽车轮胎的三大行驶性能。传统胎面胶主要有顺丁橡胶(BR)、天然橡胶(NR)和丁苯橡胶(SBR),其中BR的滚动损小,但湿抓着性很差;SBR的湿抓着性较好,但滚动阻力大;而NR的性能介于两者间。胎面的耐磨性能是评价成品轮胎性能的重要指标，它取决于轮胎胎面胶的物理性能、化学稳定性和轮胎气压等，而影响胎面胶性能最关键的因素是胎面胶配方和混炼工艺。
使用传统胎面胶的胎面与路面上的粗糙物不断切割、摩擦，导致胎面接触点被切割、拉断成微小的颗粒而脱落，易形成磨耗。胎面在路面上反复运动的过程中受周期性的压缩、剪切、拉伸等变形作用而产生疲劳，逐渐产生微裂纹进而易造成微观剥落。疲劳磨耗随着胎面胶拉伸强度的降低而增大，胎面由于摩擦力的作用而产生凹凸不平并发生形变，进而被撕裂破坏，易出现成卷脱落的现象。
因此，如何改善传统轮胎胎面胶耐磨性能不足的缺点，以获取更高综合性能的
提高，是其推广与应用，满足工业生产需求亟待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统轮胎胎面胶耐磨性能不足的缺点，提供了一种低速车用耐磨轮胎胎面胶。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种低速车用耐磨轮胎胎面胶，其特征在于，是由以下重量份数的原料组成：60～80份丁苯橡胶，10～20份顺丁橡胶，10～20份天然橡胶，2～3份防老剂，1～4份促进剂，3～6份偶联剂，8～10份微孔发泡剂，8～10份丙烯酸锌，2～5份氧化锌，1～4份硬脂酸，2～7份硫化剂，10～15份填料；
所述低速车用耐磨轮胎胎面胶的制备过程为：
（1）按原料组成称量各组分；
（2）先将丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶、防老剂、偶联剂、丙烯酸锌、氧化锌、硬脂酸和微孔发泡剂加入密炼机混炼，再加入填料，继续混炼后，再加入促进剂和硫化剂，加热混炼后，压片，冷却，再经热压硫化，出料，得硫化胶；
（3）将硫化胶蒸压处理后，趁热出料，保温发泡，冷却，即得低速车用耐磨轮胎胎面胶。
所述防老剂为防老剂RD与防老剂4020中的任意一种。
所述促进剂为促进剂TMTD、促进剂M或促进剂ZDMC中的任意一种。
所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂中的任意一种。
所述微孔发泡剂为芒硝和正硅酸乙酯按质量比为3：1～6：1复配而成。
所述硫化剂为硫磺、硫化剂PDM或过氧化苯甲酰中的任意一种。
所述炭化稻壳制备过程为：将稻壳粉碎，过筛，得稻壳粉，再将稻壳粉、氟化钠和纳米铁粉按质量比为100：1：3混合后，于氩气保护状态下，于温度为580～600℃条件下炭化2～4h后，继续升温至1480～1500℃，保温反应3～5h，随炉冷却至室温，出料，即得炭化稻壳。
本发明的有益效果是：
（1）本发明技术方案通过采用芒硝和正硅酸乙酯复配作为微孔发泡剂，发泡过程温和且稳定，在发泡过程中，在橡胶基体中形成均匀的孔径较小的微孔结构，既有良好的弹性，同时又可对孔壁进行补强，使其具有足够的硬度，微孔结构的存在，一方面，降低了轮胎的容重，从而节约低速车行驶过程中的能耗，另一方面，在低速行驶过程中，受到摩擦作用时，尤其是冲击摩擦作用时，微孔结构的存在可有效起到缓冲作用，且在接触到地面较小的障碍物时，胎面可发生一定程度形变，进一步缓和冲击摩擦，在台面离开障碍物时，又可恢复原状，从而使产品的耐磨性能得到有效提高；
（2）本发明首先通过添加丙烯酸锌，丙烯酸锌可作为橡胶硫化过程中的活性交联助剂，提高交联效率和交联密度，并且易与橡胶分子链接枝形成多元的交联网络，使橡胶硫化后的力学性能得到有效改善，且丙烯酸锌分子结构中带有不饱和键，本身可在加工过程中发生聚合反应，从而形成聚丙烯酸锌，从而使体系内部的聚合物网络更加致密，使橡胶基体的力学性能得到进一步提高，从而使微孔结构的强度得以提高，避免微孔结构在承受冲击摩擦过程中发生不可逆形变。
具体实施方式
将稻壳置于干燥箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得干燥稻壳，再将所得干燥稻壳倒入粉碎机中，粉碎后过200目筛，得稻壳粉，再将所得稻壳粉、氟化钠和纳米铁粉按质量比为100：1：3混合后，转入炭化炉中，并以60～80mL/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以3～5℃/min速率程序升温至580～600℃，保温炭化2～4h后，继续以4～6℃/min速率程序升温至1480～1500℃，保温反应3～5h后，随炉冷却至室温，出料，得炭化稻壳，即为填料；按重量份数计，依次取60～80份丁苯橡胶，10～20份顺丁橡胶，10～20份天然橡胶，2～3份防老剂，1～4份促进剂，3～6份偶联剂，8～10份微孔发泡剂，8～10份丙烯酸锌，2～5份氧化锌，1～4份硬脂酸，2～7份硫化剂，10～15份填料，先将丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶、防老剂、偶联剂、丙烯酸锌、氧化锌、硬脂酸和微孔发泡剂加入密炼机中，混炼10～15min后，再加入填料，继续混炼3～5min后，再加入促进剂和硫化机，于温度为85～90℃条件下，加热混炼10～15min后，压片，冷却，得胶片，再将所得胶片于温度为175～185℃，压力为10～20MPa条件下，热压硫化30～40min，出料，冷却，得硫化胶；再将所得硫化胶转入蒸压釜中，于蒸汽压力为2.0～2.6MPa，温度为195～200℃条件下，保温保压20～40min后，得蒸压硫化胶，再将所得蒸压硫化胶置于保温箱中，于温度为90～105℃条件下，静置发泡5～10min，出料，冷却，即得低速车用耐磨轮胎胎面胶。所述防老剂为防老剂RD与防老剂4020中的任意一种。所述促进剂为促进剂TMTD、促进剂M或促进剂ZDMC中的任意一种。所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂中的任意一种。所述微孔发泡剂为芒硝和正硅酸乙酯按质量比为3：1～6：1复配而成。所述硫化剂为硫磺、硫化剂PDM或过氧化苯甲酰中的任意一种。
将稻壳置于干燥箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥稻壳，再将所得干燥稻壳倒入粉碎机中，粉碎后过200目筛，得稻壳粉，再将所得稻壳粉、氟化钠和纳米铁粉按质量比为100：1：3混合后，转入炭化炉中，并以80mL/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以5℃/min速率程序升温至600℃，保温炭化4h后，继续以6℃/min速率程序升温至1500℃，保温反应5h后，随炉冷却至室温，出料，得炭化稻壳，即为填料；按重量份数计，依次取80份丁苯橡胶，20份顺丁橡胶，20份天然橡胶，3份防老剂，4份促进剂，6份偶联剂，10份微孔发泡剂，10份丙烯酸锌，5份氧化锌，4份硬脂酸，7份硫化剂，15份填料，先将丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶、防老剂、偶联剂、丙烯酸锌、氧化锌、硬脂酸和微孔发泡剂加入密炼机中，混炼15min后，再加入填料，继续混炼5min后，再加入促进剂和硫化机，于温度为90℃条件下，加热混炼15min后，压片，冷却，得胶片，再将所得胶片于温度为185℃，压力为20MPa条件下，热压硫化40min，出料，冷却，得硫化胶；再将所得硫化胶转入蒸压釜中，于蒸汽压力为2.6MPa，温度为200℃条件下，保温保压40min后，得蒸压硫化胶，再将所得蒸压硫化胶置于保温箱中，于温度为105℃条件下，静置发泡10min，出料，冷却，即得低速车用耐磨轮胎胎面胶。所述防老剂为防老剂RD。所述促进剂为促进剂TMTD。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述微孔发泡剂为芒硝和正硅酸乙酯按质量比为6：1复配而成。所述硫化剂为硫磺。
将稻壳置于干燥箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥稻壳，再将所得干燥稻壳倒入粉碎机中，粉碎后过200目筛，得稻壳粉，再将所得稻壳粉、氟化钠和纳米铁粉按质量比为100：1：3混合后，转入炭化炉中，并以80mL/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以5℃/min速率程序升温至600℃，保温炭化4h后，继续以6℃/min速率程序升温至1500℃，保温反应5h后，随炉冷却至室温，出料，得炭化稻壳，即为填料；按重量份数计，依次取80份丁苯橡胶，20份顺丁橡胶，20份天然橡胶，3份防老剂，4份促进剂，6份偶联剂，10份发泡剂AC-1000，10份丙烯酸锌，5份氧化锌，4份硬脂酸，7份硫化剂，15份填料，先将丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶、防老剂、偶联剂、丙烯酸锌、氧化锌、硬脂酸和发泡剂AC-1000加入密炼机中，混炼15min后，再加入填料，继续混炼5min后，再加入促进剂和硫化机，于温度为90℃条件下，加热混炼15min后，压片，冷却，得胶片，再将所得胶片于温度为185℃，压力为20MPa条件下，热压硫化40min，出料，冷却，得硫化胶；再将所得硫化胶转入蒸压釜中，于蒸汽压力为2.6MPa，温度为200℃条件下，保温保压40min后，得蒸压硫化胶，再将所得蒸压硫化胶置于保温箱中，于温度为105℃条件下，静置发泡10min，出料，冷却，即得低速车用耐磨轮胎胎面胶。所述防老剂为防老剂RD。所述促进剂为促进剂TMTD。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述硫化剂为硫磺。
将稻壳置于干燥箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥稻壳，再将所得干燥稻壳倒入粉碎机中，粉碎后过200目筛，得稻壳粉，再将所得稻壳粉、氟化钠和纳米铁粉按质量比为100：1：3混合后，转入炭化炉中，并以80mL/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以5℃/min速率程序升温至600℃，保温炭化4h后，继续以6℃/min速率程序升温至1500℃，保温反应5h后，随炉冷却至室温，出料，得炭化稻壳，即为填料；按重量份数计，依次取80份丁苯橡胶，20份顺丁橡胶，20份天然橡胶，3份防老剂，4份促进剂，6份偶联剂，10份丙烯酸锌，5份氧化锌，4份硬脂酸，7份硫化剂，15份填料，先将丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶、防老剂、偶联剂、丙烯酸锌、氧化锌、硬脂酸加入密炼机中，混炼15min后，再加入填料，继续混炼5min后，再加入促进剂和硫化机，于温度为90℃条件下，加热混炼15min后，压片，冷却，得胶片，再将所得胶片于温度为185℃，压力为20MPa条件下，热压硫化40min，出料，冷却，得硫化胶；再将所得硫化胶转入蒸压釜中，于蒸汽压力为2.6MPa，温度为200℃条件下，保温保压40min后，得蒸压硫化胶，再将所得蒸压硫化胶置于保温箱中，于温度为105℃条件下，静置发泡10min，出料，冷却，即得低速车用耐磨轮胎胎面胶。所述防老剂为防老剂RD。所述促进剂为促进剂TMTD。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述硫化剂为硫磺。
将稻壳置于干燥箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥稻壳，再将所得干燥稻壳倒入粉碎机中，粉碎后过200目筛，得稻壳粉，再将所得稻壳粉、氟化钠和纳米铁粉按质量比为100：1：3混合后，转入炭化炉中，并以80mL/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以5℃/min速率程序升温至600℃，保温炭化4h后，继续以6℃/min速率程序升温至1500℃，保温反应5h后，随炉冷却至室温，出料，得炭化稻壳，即为填料；按重量份数计，依次取80份丁苯橡胶，20份顺丁橡胶，20份天然橡胶，3份防老剂，4份促进剂，6份偶联剂，10份微孔发泡剂，5份氧化锌，4份硬脂酸，7份硫化剂，15份填料，先将丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶、防老剂、偶联剂、氧化锌、硬脂酸和微孔发泡剂加入密炼机中，混炼15min后，再加入填料，继续混炼5min后，再加入促进剂和硫化机，于温度为90℃条件下，加热混炼15min后，压片，冷却，得胶片，再将所得胶片于温度为185℃，压力为20MPa条件下，热压硫化40min，出料，冷却，得硫化胶；再将所得硫化胶转入蒸压釜中，于蒸汽压力为2.6MPa，温度为200℃条件下，保温保压40min后，得蒸压硫化胶，再将所得蒸压硫化胶置于保温箱中，于温度为105℃条件下，静置发泡10min，出料，冷却，即得低速车用耐磨轮胎胎面胶。所述防老剂为防老剂RD。所述促进剂为促进剂TMTD。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述微孔发泡剂为芒硝和正硅酸乙酯按质量比为6：1复配而成。所述硫化剂为硫磺。
炭黑即为填料；按重量份数计，依次取80份丁苯橡胶，20份顺丁橡胶，20份天然橡胶，3份防老剂，4份促进剂，6份偶联剂，10份微孔发泡剂，10份丙烯酸锌，5份氧化锌，4份硬脂酸，7份硫化剂，15份填料，先将丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶、防老剂、偶联剂、丙烯酸锌、氧化锌、硬脂酸和微孔发泡剂加入密炼机中，混炼15min后，再加入填料，继续混炼5min后，再加入促进剂和硫化机，于温度为90℃条件下，加热混炼15min后，压片，冷却，得胶片，再将所得胶片于温度为185℃，压力为20MPa条件下，热压硫化40min，出料，冷却，得硫化胶；再将所得硫化胶转入蒸压釜中，于蒸汽压力为2.6MPa，温度为200℃条件下，保温保压40min后，得蒸压硫化胶，再将所得蒸压硫化胶置于保温箱中，于温度为105℃条件下，静置发泡10min，出料，冷却，即得低速车用耐磨轮胎胎面胶。所述防老剂为防老剂RD。所述促进剂为促进剂TMTD。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述微孔发泡剂为芒硝和正硅酸乙酯按质量比为6：1复配而成。所述硫化剂为硫磺。
对比例：牡丹江市某橡胶制品厂生产的轮胎胎面胶。
将实例1至示例5所得的低速车用耐磨轮胎胎面胶及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
1.耐磨性能：按照GB/T529进行检测
具体检测结果如表1所示：
表1耐磨性能具体检测结果
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的低速车用耐磨轮胎胎面胶具有耐磨性能优异的特点，在车用高分子材料技术行业的发展中具有广阔的前景。

Claims (7)

1.一种低速车用耐磨轮胎胎面胶，其特征在于，是由以下重量份数的原料组成：60～80份丁苯橡胶，10～20份顺丁橡胶，10～20份天然橡胶，2～3份防老剂，1～4份促进剂，3～6份偶联剂，8～10份微孔发泡剂，8～10份丙烯酸锌，2～5份氧化锌，1～4份硬脂酸，2～7份硫化剂，10～15份填料；
所述低速车用耐磨轮胎胎面胶的制备过程为：
（1）按原料组成称量各组分；
（2）先将丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶、防老剂、偶联剂、丙烯酸锌、氧化锌、硬脂酸和微孔发泡剂加入密炼机混炼，再加入填料，继续混炼后，再加入促进剂和硫化剂，加热混炼后，压片，冷却，再经热压硫化，出料，得硫化胶；
（3）将硫化胶蒸压处理后，趁热出料，保温发泡，冷却，即得低速车用耐磨轮胎胎面胶。
2.根据权利要求1所述的一种低速车用耐磨轮胎胎面胶，其特征在于，所述防老剂为防老剂RD与防老剂4020中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种低速车用耐磨轮胎胎面胶，其特征在于，所述促进剂为促进剂TMTD、促进剂M或促进剂ZDMC中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种低速车用耐磨轮胎胎面胶，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种低速车用耐磨轮胎胎面胶，其特征在于，所述微孔发泡剂为芒硝和正硅酸乙酯按质量比为3：1～6：1复配而成。
6.根据权利要求1所述的一种低速车用耐磨轮胎胎面胶，其特征在于，所述硫化剂为硫磺、硫化剂PDM或过氧化苯甲酰中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种低速车用耐磨轮胎胎面胶，其特征在于，所述填料为炭化稻壳；所述炭化稻壳制备过程为：将稻壳粉碎，过筛，得稻壳粉，再将稻壳粉、氟化钠和纳米铁粉按质量比为100：1：3混合后，于氩气保护状态下，于温度为580～600℃条件下炭化2～4h后，继续升温至1480～1500℃，保温反应3～5h，随炉冷却至室温，出料，即得碳化稻壳。
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