CN108864500A - 一种抗刺扎耐切割全钢子午线轮胎胎冠胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗刺扎耐切割全钢子午线轮胎胎冠胶及其制备方法，其按重量份包括改性天然橡胶112～118份、炭黑37～43份、氧化锌3～4份、防老剂4～5份、树脂1.5～2.5份以及促进剂和硫磺2.0～2.7份。其中改性天然橡胶按重量份包括天然橡胶100份、白炭黑12～18份和偶联剂1.2～1.8份。本发明先将天然橡胶、白炭黑和偶联剂共混改性以得到改性天然橡胶，再将改性天然橡胶与炭黑和小料（氧化锌、硬脂酸、防老剂、树脂、促进剂和硫磺）加压混炼以得到全钢子午线轮胎胎冠胶。该橡胶材料抗刺扎且切割性能优异，可用于制备适用于在纯硬质矿路面行驶的子午线轮胎胎冠。

Description

一种抗刺扎耐切割全钢子午线轮胎胎冠胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及轮胎技术领域，更具体地说是指一种抗刺扎耐切割全钢子午线轮胎胎冠胶及其制备方法。

背景技术

轮胎在汽车各部件中占有十分重要的地位，对汽车的各项行驶性能具有极大的影响。全钢子午线轮胎是胎体帘布层帘线与轮胎圆周切线方向呈90度角或接近90度角排列，以带束层箍紧胎体且带束层和胎体层由钢丝帘布制造的充气轮胎。一般为中型载重轮胎和轻型载重轮胎。

全钢子午线轮胎具有耐磨、耐刺扎、行驶里程高和使用寿命长等优点。其滚动阻力小，油耗低且生热低，节能并能减少尾气排放，行驶时高速安全、减震舒适、操纵稳定。随着对全钢子午线轮胎胎冠胶产品性能要求的不断提高，需要在传统工程轮胎制备的生产经验上不断创新，研发新的全钢子午线轮胎胎冠胶配方，以制备抗刺扎、切割性能优异且适用于纯硬质矿路面行驶的全钢子午线轮胎。因此，我们提供一种抗刺扎耐切割全钢子午线轮胎胎冠胶及其制备方法。

发明内容

本发明提供一种抗刺扎耐切割全钢子午线轮胎胎冠胶及其制备方法，以解决如何改进全钢子午线轮胎胎冠的性能，提高全钢子午线轮胎胎冠胶的抗刺扎和切割性能等问题。

本发明采用如下技术方案：

一种抗刺扎耐切割全钢子午线轮胎胎冠胶，其按重量份包括改性天然橡胶112～118份、炭黑37～43份、氧化锌3～4份、防老剂4～5份、树脂1.5～2.5份以及促进剂和硫磺2.0～2.7份，所述改性天然橡胶按重量份包括天然橡胶100份、白炭黑12～18份和偶联剂1.2～1.8份。

进一步地，其按重量份包括改性天然橡胶116.5份、炭黑40.0份、氧化锌3.50份、硬脂酸2.00份、防老剂5.00份、天然松香与树脂组合物2.50份、促进剂1.60份和硫磺1.00份。

进一步地，所述炭黑为高结构超耐磨炉黑，所述防老剂为防老剂4020和防老剂RD以及微晶蜡组合，所述树脂为改性类烯烃树脂，所述促进剂为促进剂CBS，所述硫磺为普通硫磺。

一种抗刺扎耐切割全钢子午线轮胎胎冠胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）天然橡胶共混改性工艺：将天然橡胶投入密炼机中炼胶约1min，以便天然橡胶能更好地浸润改性填料表面，炼胶后同步加入白炭黑和偶联剂，使天然橡胶、白炭黑和偶联剂在135～145℃恒温作用下共混捏合1～2min后排料压片静置约16～48小时，得到改性天然橡胶；

（2）一段混炼：将改性天然橡胶在开炼机中进行轧炼，轧炼后将炭黑、氧化锌、防老剂4020和防老剂RD以及微晶蜡组合、硬脂酸以及天然松香和改性类烯烃树脂组合物加压混炼，清扫后再将混炼胶加压混炼至155℃后卸料；

（3）二段混炼：一段混炼胶停放4小时后将一段混炼胶加压混炼，温度达到148℃后卸料；

（4）终炼：二段母炼胶停放4小时后将二段母炼胶进行混炼，混炼后加入促进剂和硫磺后加压炼胶至温度达到107℃以上，炼胶时间至少90秒后卸料，最后将混炼好的胶料从开炼机中翻炼出片。

进一步地，所述天然橡胶为分子量较高的天然橡胶RSS3#，所述偶联剂为双一三乙氧基硅基丙基四硫化物。

进一步地，所述偶联剂用量=0.00053×白炭黑中的二氧化硅含量×白炭黑比表面积。

进一步地，所述一段混炼中改性天然橡胶轧炼的转速为50转/分钟，时间为25秒，该一段混炼中的加压混炼转速为40转/分钟，时间为60秒。

进一步地，所述二段混炼的转速为45转/分钟，所述终炼的转速为20转/分钟，时间为20秒。

由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明先将天然橡胶、白炭黑和偶联剂在135℃～145℃之间恒温捏合1～2min，从而得到改性天然橡胶。通过共混改性可保证天然橡胶、偶联剂和白炭黑充分作用，具有良好的分散性，得到的改性天然橡胶质量较高且性质稳定。天然橡胶共混改性后将改性天然橡胶与炭黑和小料（氧化锌、硬脂酸、防老剂、树脂、促进剂和硫磺）加压混炼以得到全钢子午线轮胎胎冠胶。该橡胶材料抗刺扎且切割性能优异，可用于制备适用于在纯硬质矿路面行驶的子午线轮胎胎冠。

2、本发明炭黑使用的是高结构超耐磨炉黑，能保证炭黑的补强性及混炼时较低的发热量。选用烯烃类改性撕裂树脂与松香组合，改善混合作业性的同时还能增加胶料粘性以及抗撕裂性和抗崩花能力。制备时全钢子午线轮胎胎冠胶时采用高促低硫的硫化系统，硫含量降低有助于保证抗老化能力提高，保证得到的胶料有足够积乘量、抗撕裂和抗崩花能力，同时有较好的抗老化能力。

具体实施方式

一种抗刺扎耐切割全钢子午线轮胎胎冠胶，其按重量份包括改性天然橡胶112～118份、炭黑37～43份、氧化锌3～4份、防老剂4～5份、树脂1.5～2.5份以及促进剂和硫磺2.0～2.7份。改性天然橡胶按重量份包括天然橡胶100份、白炭黑12～18份和偶联剂1.2～1.8份。

本发明的配方按重量份包括改性天然橡胶116.5份、炭黑40.0份、氧化锌3.50份、硬脂酸2.00份、防老剂5.00份、天然松香与树脂组合物2.50份、促进剂1.60份和硫磺1.00份。其中，炭黑为高结构超耐磨炉黑，可以保证其补强性及较低发热量。防老剂为防老剂4020和防老剂RD以及微晶蜡组合，树脂为改性类烯烃树脂。选用烯烃类改性撕裂树脂与松香组合，可改善混合作业性，同时还能增加胶料粘性、抗撕裂性及抗崩花能力。促进剂为促进剂CBS，硫磺为普通硫磺。

表一

一种抗刺扎耐切割全钢子午线轮胎胎冠胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）天然橡胶共混改性工艺：按重量份的各组分组成包括天然橡胶、白炭黑和偶联剂按重量份分别为100份、12～18份和1.2～1.8份。将天然橡胶投入密炼机中炼胶约1min，以便天然橡胶能更好地浸润改性填料表面，炼胶后同步加入白炭黑和偶联剂，使天然橡胶、白炭黑和偶联剂在135～145℃恒温作用下共混捏合1～2min后排料压片静置约16～48小时，得到改性天然橡胶。其中，天然橡胶为分子量较高的天然橡胶RSS3#，偶联剂为双一三乙氧基硅基丙基四硫化物。该偶联剂用量=0.00053×白炭黑中的二氧化硅含量×白炭黑比表面积。排料压片静置时间不宜过长，时间过长可能发生二氧化硅重新聚集，从而导致改性天然橡胶性能退化。

（2）一段混炼：将改性天然橡胶在开炼机中进行轧炼，转速为50转/分钟，时间25秒。轧炼后将炭黑、氧化锌、防老剂4020和防老剂RD以及微晶蜡组合、硬脂酸以及天然松香和改性类烯烃树脂组合物加压混炼，转速为40转/分钟，时间60秒，清扫后再将混炼胶加压混炼至155℃后卸料；

（3）二段混炼：一段混炼胶停放4小时后将一段混炼胶以45转/分钟的转速加压混炼，温度达到148℃后卸料。

（4）终炼：二段母炼胶停放4小时后将二段母炼胶以20转/分钟的转速混炼20秒，加入促进剂和硫磺后加压炼胶至温度达到107℃以上，炼胶时间至少90秒后卸料，最后将混炼好的胶料从开炼机中翻炼出片。

天然橡胶共混改性工艺中选择白炭黑来制备改性天然橡胶能提高其拉伸撕裂性能。但白炭黑的极性及亲水性与天然橡胶的非极性及疏水性相反，故相互作用性不佳。通过引入偶联剂改善两者之间的分散和作用性。由于白炭黑的表面反应性，当其与配合剂（如极性高的脂肪酸、胺类防老剂、锌皂、促进剂等）接触时，配合剂容易吸附在白炭黑表面，影响白炭黑与橡胶的浸润以及两者之间的相互作用和分散性。因此采取三者共混改性使橡胶、偶联剂和白炭黑充分作用、分散性良好，以得到质量较高的稳定的改性天然橡胶。

单硫键的破坏能力大，由于改性天然橡胶内的偶联剂本身含有硫且硫含量降低有助于保证抗老化能力提高，因此全钢子午线轮胎胎冠胶制备时采用高促低硫的硫化系统，保证得到的胶料有足够积乘量、抗撕裂和抗崩花能力，同时有较好的抗老化能力。

采用阿尔法流变仪对本发明制备的全钢子午线轮胎胎冠胶进行180℃下的流变测试得到该胎冠胶的流变性能数据如下：

表二

表二中表明全钢子午线轮胎胎冠胶的最低扭力值ML为2.30N·m，最高扭力值MH为12.86N·m。硫化时间为t50时，试样的转矩达到1.25N·m，硫化时间为t90时，试样的转矩达到1.80N·m。门尼粘度ML1+4为69.5。

在压力375N、温度160℃下对全钢子午线轮胎胎冠胶进行试片硫化20分钟，记录全钢子午线轮胎胎冠胶的各项性能参数并与未改性前的橡胶作对比：

表三

实验结果表明与未改性的天然橡胶制备的胎冠胶相比，改性天然橡胶制备的全钢子午线轮胎胎冠胶在未老化的情况下其断裂强度、断裂伸长率、直角撕裂强度和裤型撕裂强度分别提升了7%、8%、15%和10%；100℃老化24小时后其断裂强度、断裂伸长率、直角撕裂强度和裤型撕裂强度分别提升了12%、15%、10%和12%。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (8)

1.一种抗刺扎耐切割全钢子午线轮胎胎冠胶，其特征在于：其按重量份包括改性天然橡胶112～118份、炭黑37～43份、氧化锌3～4份、防老剂4～5份、树脂1.5～2.5份以及促进剂和硫磺2.0～2.7份，所述改性天然橡胶按重量份包括天然橡胶100份、白炭黑12～18份和偶联剂1.2～1.8份。

2.如权利要求1所述的一种抗刺扎耐切割全钢子午线轮胎胎冠胶，其特征在于：其按重量份包括改性天然橡胶116.5份、炭黑40.0份、氧化锌3.50份、硬脂酸2.00份、防老剂5.00份、天然松香与树脂组合物2.50份、促进剂1.60份和硫磺1.00份。

3.如权利要求2所述的一种抗刺扎耐切割全钢子午线轮胎胎冠胶，其特征在于：所述炭黑为高结构超耐磨炉黑，所述防老剂为防老剂4020和防老剂RD以及微晶蜡组合，所述树脂为改性类烯烃树脂，所述促进剂为促进剂CBS，所述硫磺为普通硫磺。

4.一种如权利要求3所述的抗刺扎耐切割全钢子午线轮胎胎冠胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）天然橡胶共混改性：将天然橡胶投入密炼机中炼胶约1min，以便天然橡胶能更好地浸润改性填料表面，炼胶后同步加入白炭黑和偶联剂，使天然橡胶、白炭黑和偶联剂在135～145℃恒温作用下共混捏合1～2min后排料压片静置约16～48小时，得到改性天然橡胶；

（2）一段混炼：将改性天然橡胶在开炼机中进行轧炼，轧炼后将炭黑、氧化锌、防老剂4020和防老剂RD以及微晶蜡组合、硬脂酸以及天然松香和改性类烯烃树脂组合物加压混炼，清扫后再将混炼胶加压混炼至155℃后卸料；

（3）二段混炼：一段混炼胶停放4小时后将一段混炼胶加压混炼，温度达到148℃后卸料；

（4）终炼：二段母炼胶停放4小时后将二段母炼胶进行混炼，混炼后加入促进剂和硫磺后加压炼胶至温度达到107℃以上，炼胶时间至少90秒后卸料，最后将混炼好的胶料从开炼机中翻炼出片。

5.如权利要求4所述的一种抗刺扎耐切割全钢子午线轮胎胎冠胶的制备方法，其特征在于：所述天然橡胶为分子量较高的天然橡胶RSS3#，所述偶联剂为双一三乙氧基硅基丙基四硫化物。

6.如权利要求4所述的一种抗刺扎耐切割全钢子午线轮胎胎冠胶的制备方法，其特征在于：所述偶联剂用量=0.00053×白炭黑中的二氧化硅含量×白炭黑比表面积。

7.如权利要求4所述的一种抗刺扎耐切割全钢子午线轮胎胎冠胶的制备方法，其特征在于：所述一段混炼中改性天然橡胶轧炼的转速为50转/分钟，时间为25秒，该一段混炼中的加压混炼转速为40转/分钟，时间为60秒。

8.如权利要求4所述的一种抗刺扎耐切割全钢子午线轮胎胎冠胶的制备方法，其特征在于：所述二段混炼的转速为45转/分钟，所述终炼的转速为20转/分钟，时间为20秒。