CN108727656B - 一种载重汽车轮胎气密层橡胶组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供满足气密性要求成本降低的载重汽车轮胎气密层橡胶组合物，所述气密层橡胶组合物是由如下重量份数的原料组成，溴化丁基橡胶40‑70份，天然橡胶40‑70份，改性氯磺化聚乙烯5‑20份，丁基再生胶100‑150份，炭黑50‑70份，抗热空气阻隔剂17‑30份，环烷油0‑15份，增粘树脂2‑15份，氧化镁0.1‑1份，氧化锌5‑10份，硬脂酸1‑3份，硫磺0.5‑2份，促进剂DM 0.5‑2份，促进剂DTDM 0.5‑2份。

Description

一种载重汽车轮胎气密层橡胶组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及轮胎橡胶加工技术领域，具体涉及一种载重汽车轮胎气密层橡胶组合物及其制备方法，尤其涉及适用于低成本的载重汽车轮胎。
背景技术
载重汽车轮胎气密层是指轮胎内表面上一层由特殊配方制成的薄胶料。而在载重汽车轮胎中，胎体帘布层在较高负载下提供了保持轮胎气压的安全强度和胎侧的耐冲击性能，同时影响着轮胎的操纵性和稳定性等运动性能。因此载重汽车轮胎胎体帘布层的材料选择与半钢轿车胎不同，不管是有内载重轮胎还是无内载重轮胎，一般都选用镀铜碳钢丝作为骨架支撑材料。由此载重汽车轮胎气密层的主要功能就是为了保护胎体钢丝，同时阻止空气或氧气、水分的渗透。当然，无内载重轮胎气密层还有其他作用就是用于减少气体向外渗透以提高轮胎气压保持率。胎体钢丝受到空气中水分和氧气的侵蚀而生锈，并使钢丝与橡胶的附着力下降，在行驶中容易出现胎体破裂、带束破坏等事故，所以气密层在载重汽车轮胎中至关重要。
溴化丁基橡胶具有比丁基橡胶更优的气密性和加工性。目前市场上常用全溴化丁基橡胶或者并用少量其他橡胶的配方作为载重轮胎气密层，而高品质的卤化丁基橡胶批量生产技术仍掌握在外国人手中，价格仍比其他橡胶昂贵。丁基再生胶是由废旧丁基橡胶内胎或胶囊制成的再生橡胶，其性能仍较大程度保持了丁基橡胶的性能，目前该技术已较成熟。在载重汽车轮胎气密层溴化丁基橡胶配方中并用丁基再生胶，可以实现节省资源和材料再生化的目的，同时降低生产成本。目前包含丁基再生胶的气密层专利或者文献中，主要针对小份数添加丁基再生胶进行了一系列的研究，却未见超大用量的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种载重汽车轮胎气密层橡胶组合物，通过气密层配方的优化设计来满足气密性要求同时降低成本。
为实现本发明目的，本发明所采用的技术方案如下：
本发明提供满足气密性要求成本降低的载重汽车轮胎气密层橡胶组合物，所述气密层橡胶组合物是由如下重量份数的原料组成，溴化丁基橡胶40-70份，天然橡胶40-70份，改性氯磺化聚乙烯5-20份，丁基再生胶100-150份，炭黑50-70份，抗热空气阻隔剂17-30份，环烷油0-15份，增粘树脂2-15份，氧化镁0.1-1份，氧化锌5-10份，硬脂酸1-3份，硫磺0.5-2份，促进剂DM 0.5-2份，促进剂DTDM 0.5-2份。
优选的，所述气密层橡胶组合物中丁基再生胶的用量相当于溴化丁基橡胶、天然橡胶、改性氯磺化聚乙烯三者总和。
优选的，所述气密层橡胶组合物中炭黑品种选用N660。
优选的，所述气密层橡胶组合物中抗热空气阻隔剂选用经精加工且具有片层结构的天然或合成矿物，例如蒙脱土、膨润土、水滑石、高岭土等。
本发明的另一个目的是提供载重汽车轮胎气密层橡胶组合物的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
步骤1)将天然橡胶、改性氯磺化聚乙烯、丁基再生胶，以及部分炭黑投入到密炼机中进行塑炼，混炼温度120-155℃，转速为55-40rpm，上顶栓压力45-55N/cm2，混炼到一定程度排胶，冷却，制得母胶；
步骤2)将溴化丁基橡胶、剩余炭黑、抗热空气阻隔剂、环烷油、增粘树脂、氧化镁、硬脂酸，以及上述步骤1)中制得的母胶投入到密炼机中混炼，混炼温度110-140℃，转速为55-45rpm，上顶栓压力45-55N/cm2，混炼到一定程度排胶，冷却，制得一段混炼胶。
步骤3)将氧化锌、硫磺、促进剂DM、促进剂DTDM，以及上述步骤2)中制得的一段混炼胶投入到密炼机中混炼，混炼温度不高于105℃，转速为40-20rpm，上顶栓压力45-30N/cm2，混炼到一定程度排胶，冷却，制得终炼胶。
本发明提供的一种载重汽车轮胎气密层橡胶满足优异气密性或耐气体透过性的前提下，气密层胶料综合物理机械性能好，成本低，促进了再生原料绿色、循环利用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不局限于此，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例。
本发明提供的促进剂DM为2、2'-二硫代二苯并噻唑；促进剂DTDM为4，4′-二硫代二吗啉。
实施例1一种载重汽车轮胎气密层橡胶组合物及其制备方法，配方如下：
溴化丁基橡胶46g，天然橡胶56g，改性氯磺化聚乙烯12g，丁基再生胶130g，炭黑55g，蒙脱土20g，环烷油5g，增粘树脂8g，氧化镁0.15g，氧化锌7g，硬脂酸2g，硫磺1.1g，促进剂DM 1.2g，促进剂DTDM 0.8g。
该实施例1气密层橡胶组合物的制备方法按如下步骤进行：
1)将上述天然橡胶、改性氯磺化聚乙烯、丁基再生胶，以及部分炭黑投入到密炼机中进行塑炼，混炼温度120-155℃，转速为45rpm，上顶栓压力50N/cm2，混炼到一定程度排胶，冷却，制得母胶。
2)将溴化丁基橡胶、剩余炭黑、抗热空气阻隔剂、环烷油、增粘树脂、氧化镁、硬脂酸，以及上述步骤1)中制得的母胶投入到密炼机中混炼，混炼温度110-140℃，转速为50rpm，上顶栓压力50N/cm2，混炼到一定程度排胶，冷却，制得一段混炼胶。
3)将氧化锌、硫磺、促进剂DM、促进剂DTDM，以及上述步骤2)中制得的一段混炼胶投入到密炼机中混炼，混炼温度不高于105℃，转速为32rpm，上顶栓压力40N/cm2，混炼到一定程度排胶，冷却，制得终炼胶。
使用实施例1制得气密层胶的主要技术指标如表1所示。
实施例2一种载重汽车轮胎气密层橡胶组合物及其制备方法，配方如下：
溴化丁基橡胶55g，天然橡胶55g，改性氯磺化聚乙烯7g，丁基再生胶100g，炭黑60g，膨润土22g，环烷油10g，增粘树脂4g，氧化镁0.1g，氧化锌8g，硬脂酸2g，硫磺1g，促进剂DM 1.4g，促进剂DTDM 0.9g。
该实施例2气密层橡胶组合物的制备方法同实施例1。
使用实施例2制得气密层胶的主要技术指标如表1所示。
对比例1
一种载重汽车轮胎气密层橡胶组合物及其制备方法，配方如下：
溴化丁基橡胶100g，炭黑52g，蒙脱土19g，环烷油10g，增粘树脂7g，氧化镁0.1g，氧化锌5g，硬脂酸2份，硫磺0.7份，促进剂DM 1份。
该对比例1气密层橡胶组合物的制备方法同实施例1。
使用对比例1制得气密层胶的主要技术指标如表1所示。
表1
项目 单位 实施例1 实施例2 对比例1
100％定伸强度 MPa 0.9 1.2 0.8
300％定伸强度 MPa 2.1 3.0 2.3
扯断强度 MPa 4.9 7.6 8.4
扯断伸长率 ％ 638 645 768
硬度 Sh.A 59 60 52
气体透过量 *10<sup>-4</sup>cm<sup>3</sup>/(m<sup>2</sup>*d*Pa) 4.25 5.49 2.89
气体透过系数 *10<sup>-14</sup>cm<sup>3</sup>*cm/(m<sup>2</sup>*s*Pa) 5.31 6.70 3.25
注：胶料各项性能均是按照国家标准进行测试的，胶料硫化条件为151℃×30min；气密性试验是在压差法气体渗透仪中进行测试的，测试温度23℃，环境湿度32.8％RH，测试气体空气，透过面积38.48cm2，试样厚度1.2mm，起始压力300Pa，结束压力900Pa。

Claims (4)

1.一种载重汽车轮胎气密层橡胶组合物，其特征在于：该气密层橡胶组合物是由如下重量份数的原料组成：溴化丁基橡胶40-70份，天然橡胶40-70份，改性氯磺化聚乙烯5-20份，丁基再生胶100-150份，炭黑50-70份，抗热空气阻隔剂17-30份，环烷油0-15份，增粘树脂2-15份，氧化镁0.1-1份，氧化锌5-10份，硬脂酸1-3份，硫磺0.5-2份，促进剂DM 0.5-2份，促进剂DTDM 0.5-2份;
所述抗热空气阻隔剂为膨润土。
2.根据权利要求1所述的载重汽车轮胎气密层橡胶组合物，其特征在于：所述丁基再生胶的用量相当于溴化丁基橡胶、天然橡胶、改性氯磺化聚乙烯三者总和。
3.根据权利要求1所述的载重汽车轮胎气密层橡胶组合物，其特征在于：所述炭黑选用N660。
4.一种如权利要求1~3任一项所述的载重汽车轮胎气密层橡胶组合物的制备方法，其中，该制备方法包括如下步骤：
步骤1）将天然橡胶、改性氯磺化聚乙烯、丁基再生胶，以及部分炭黑投入到密炼机中进行塑炼，混炼温度120-155℃，转速为55-40 rpm，上顶栓压力45-55 N/cm2，混炼到一定程度排胶，冷却，制得母胶；
步骤2）将溴化丁基橡胶、剩余炭黑、抗热空气阻隔剂、环烷油、增粘树脂、氧化镁、硬脂酸，以及上述步骤1）中制得的母胶投入到密炼机中混炼，混炼温度110-140℃，转速为55-45rpm，上顶栓压力45-55 N/cm2，混炼到一定程度排胶，冷却，制得一段混炼胶；
步骤3）将氧化锌、硫磺、促进剂DM、促进剂DTDM，以及上述步骤2）中制得的一段混炼胶投入到密炼机中混炼，混炼温度不高于105℃，转速为40-20 rpm，上顶栓压力45-30 N/cm2，混炼到一定程度排胶，冷却，制得终炼胶。
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