CN108909372B - 一种高抗湿滑复合仿生胎面胶料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高抗湿滑复合仿生胎面胶料及其制备方法，属于轮胎胶料领域。本发明包括耐磨基材和抗湿滑基材，耐磨基材和抗湿滑基材的间隔布置构成高抗湿滑复合仿生胎面基材，耐磨基材是上表面镶嵌有抗湿滑仿生纹理，抗湿滑基材的上表面镶嵌有耐磨仿生纹理。本发明不但具有超高的抗湿滑性能，同时也保证了良好的耐磨性能、滚动阻力和其他各项物理机械等性能。

Description

一种高抗湿滑复合仿生胎面胶料及其制备方法
技术领域
本申请涉及复合胎面胶料及其制备方法。尤其涉及一种高抗湿滑复合仿生胎面胶料及其制备方法。
背景技术
随着现代化步伐的推进和世界汽车工业的迅速发展，汽车已成为人们生活中必不可少的交通工具。2011年8月底，我国汽车保有量突破1亿辆大关，到2012年年底全国汽车保有量到达1.2亿辆，截到2017年6月底，全国汽车保有量达2.05亿辆，年增长越1500多万辆，而全国机动车保有量达3.04亿辆。轮胎是汽车唯一与地面直接接触部件，承受外界应力最苛刻，受到来自外部各种恶劣环境的冲击，包括与地面之间的摩擦，外界尖锐物质的刺穿，粗糙路面对它的震动以及冲击等等。这就要求轮胎具有优良的耐磨、耐切割、耐撕裂、抗湿滑性以及低滚阻、低生热和耐老化性能等。抗湿滑性是衡量轮胎行驶的安全性、尤其是在雨天的行驶安全性的重要指标。对于乘用车，因其具有较高的行驶速度，轮胎的抗湿滑性显得更为重要。但是轮胎各种性能之间往往是相互矛盾的，难以同时提高性能，提高一种或两种性能的同时，第三大性能往往会降低，轮胎的耐磨性、滚动阻力和抗湿滑三大性能被称为“魔鬼三角”，因此，提高轮胎的抗湿滑性、兼顾低滚动阻力、高耐磨性能是我们要研究的重点也是难点。提高轮胎抗湿滑性保降低汽车事故发生率、保护人民生命财产安全具有重大意义。
近年来，随着仿生摩擦学的快速发展，采用仿生学研究方法对轮胎材料、结构进行优化成为学术界的热点，如李杰、庄继德等设计了驼蹄仿生轮胎，其是根据仿生学原理设计和研制的模拟骆驼蹄与沙地作用方式的一种新型轮胎，实验室研究表明，驼蹄仿生轮胎比普通轮胎具有较好的牵引性能。王国林等设计仿蝗虫脚掌的子午线轮胎胎冠结构提升了胎冠刚度分布的均匀性，控制了轮胎胎冠在接地过程中的变形，提升了轮胎的耐磨性能和抗湿滑性能。AMC垫型轮胎模仿猫奔跑中的前爪垫、蜘蛛网的柔顺结构及其稳定性设计，有效提高了轮胎的抗湿滑性能和运行精度，增加了与路面的摩擦力，缩短了制动距离。六角形花纹轮胎模仿青蛙设计，提高了雪地行车和湿地制动的安全性。可见，采用仿生学研究方法是优化轮胎性能的高效途径，给本申请胎面胶的设计打开了一个新的思路。
发明内容
本发明提供的是一种高抗湿滑复合仿生胎面胶料及其制备方法。
现在将描述本发明的各种具体实施方案和变体，包括本文采用的优选的实施方案和定义。虽然下面的详细描述给出了具体优选的实施方案，但是本领域技术人员将理解这些实施方案仅仅是示例性的，和本发明可以以其他方式来实践。任何对“本发明”的提及可以指的是权利要求书所限定的实施方案中的一种或多种，但不必需是其全部。标题的使用仅仅是为了方便，并非限制本发明的范围。
在本文的详细描述和权利要求书中所有数值是用“约”或者“大约”所示值来修饰的，并且考虑了本领域技术人员将预期的实验误差和偏差。
本申请的高抗湿滑复合仿生胎面胶料包括耐磨基材和抗湿滑基材，耐磨基材和抗湿滑基材的间隔布置构成高抗湿滑复合仿生胎面基材，耐磨基材是上表面镶嵌有抗湿滑仿生纹理，抗湿滑基材的上表面镶嵌有耐磨仿生纹理。
优选的，所述耐磨基材包括中心耐磨基材和位于中心耐磨基材两侧的肩部耐磨基材，抗湿滑基材位于肩部耐磨基材和中心耐磨基材之间。
通过对汽车行驶过程中轮胎磨损程度的研究发现汽车轮胎的外侧(胎肩)要比轮胎中间部分磨损严重，耐磨材料是轮胎的必备选择，将原本的整块耐磨胶料进行分割，使抗湿滑材料镶嵌在耐磨胶料之间并且在耐磨材料和抗湿滑材料的表面设置镶嵌结构的抗湿滑纹理和耐磨纹理，不仅可以增加原本胶料的耐磨性，而且还可以使兼具良好的抗湿滑性能；
优选的，所述中心耐磨基材上的抗湿滑仿生纹理由若干前后依次连接的抗湿滑仿生单元构成，抗湿滑仿生单元由至少三条第一矩形连接结构首尾连接围合而成，每个第一矩形连接结构上设有至少一个第一正六边形结构；
为了保持抗湿滑纹理的连续性和与耐磨基材的材质配合，利用首尾相连的第一矩形连接结构构成相互连接的闭合单元，闭合的抗湿滑单元将耐磨基材分成若干均匀小块，不仅能保证具有良好的抗湿滑功能，也保证了花纹的整体强度，使该部分耐磨性能也得到显著的提升，在运动过程中，相互连通的闭合单元形成排水沟槽，轮胎在路面上制动时，输水均匀小块将水面进行分割，积水沿轮胎花纹的各个方向的排水沟槽排出，使轮进而使胎面胶的抗湿滑性能得到提高。
优选的，所述肩部耐磨基材上的抗湿滑仿生纹理呈锯齿波形，由若干第二矩形连接结构首尾连接而成，每个第二矩形连接结构上设有第二正六边形结构。
与位于中部的纹理不同，位于肩部的纹理由第二矩形连接结构首尾相接构成，大致形成长细沟槽结构，利用锯齿形纹理有效的解决了普通长细沟槽在长时间磨损后强度下降的问题，第二矩形连接结构上的正六边形结构提高了胎肩在路面转弯时的抓着力；
优选的，所述耐磨仿生纹理由若干前后依次连接的耐磨仿生单元构成，耐磨仿生单元包括中心耐磨体，中心耐磨体向四周延伸形成若干第三矩形连接结构，第三矩形连接结构的端部为周侧耐磨体。
由于抗湿滑基材的耐磨性能相对较差，利用耐磨纹理来提高该部分基材的耐磨性能，由中心耐磨体和若干第三矩形连接结构构成类似于爪状的耐磨单元，依次连接的耐磨单元构成耐磨网络，中心耐磨体通过第三矩形连接结构与周侧耐磨体构成整体结构，在轮胎行驶过程中，镶嵌在耐磨基材表面的所述耐磨网络在轮胎发生形变，耐磨网络的不会影响抗湿滑胎面胶与地面的接触，而且耐磨纹理相当于加固网络，提高抗湿滑基材的强度和增强耐磨效果；
优选的，相邻两耐磨仿生单元的第三矩形连接结构通过所述周侧耐磨体建立连接。
通过对轮胎和仿生结构研究发现，六棱柱结构有助于提高在湿环境中的摩擦力，这需要与六棱柱的结构、间隙等配合才能实现，实现过程和设计过程相对繁琐，本申请对六棱柱结构进行简化，将六棱柱变成正六边形结构，正六边形的结构有抗湿滑功能，正六边形结构与纹理凸凹结构配合，使其凸凹结构有耐磨功能，在轮胎使用过程中，当胎面胶运行过程中因为耐磨性的不同，胎面胶的表面的六边形结构和凸凹结构与相应的材料结合，达到更好的耐磨和抗湿滑效果；
优选的，本申请的复合仿生胎面胶的宽度占总胎面胶宽度的20％-50％，中心耐磨基材的宽度占所述复合仿生胎面胶宽度的20％-30％，肩部耐磨基材的宽度占所述复合仿生胎面胶宽度的10％-20％，抗湿滑基材的宽度占所述复合仿生胎面胶宽度的15％-30％；轮胎在行驶过程中，位于轮胎不同位置处的胎面胶磨损程度也不同，在启车过程和制动过程中轮胎摩擦受力也不同，因此本申请中的胎面胶的各部分宽度范围采用上述范围，整块胎面胶由若干复合仿生胎面胶复合而成，相当于若干复合胎面胶块复合拼接成一个整个胎面胶，胎面胶整体结构均匀，所述中心耐磨基材和肩部耐磨基材宽度之间略有缩小，并在其中镶嵌抗湿滑基材，使耐磨材料和抗湿滑材料在横向方向和纵向方向耦合，配合轮胎磨损需要，在本申请的宽度范围内的内的各部分基材受力更为均匀，两种材料耦合性更佳。
一种高抗湿滑复合仿生胎面胶料的制备方法，包括以下步骤：
制备耐磨胶料：包括如下组分：天然橡胶：10-20份；顺丁橡胶BR9000：80-90份；炭黑N330：30-50份；高分散白炭黑：20-30份；硅烷偶联剂：2-3份；硬脂酸：2-3份；防老化剂4020：2-4份；环保芳烃油：1-3份；防焦剂CTP：0.1-0.3份；氧化锌：3.5-4.5份；高耐磨聚醚醚酮颗粒：2-5份；促进剂NS：1.0-1.5份；促进剂DTDM：0.3-0.6份；硫化剂：1.3-2份；
利用模具冲压形成耐磨仿生纹理和耐磨基材；
上述耐磨胶料的组合物中，顺丁橡胶的添加提高了胶料的耐磨性能，并且在其中添加了高耐磨聚醚醚酮颗粒，聚醚醚酮是在主链结构中含有一个酮键和另两个醚键的重复单元所构成的高聚物，该颗粒本身具有良好综合性能，聚醚醚酮以颗粒状填充入橡胶胶料中，形成聚醚醚酮凸起，在轮胎使用过程中，聚醚醚酮凸起与地面接触摩擦，相对的减少了橡胶直接与地面之间的接触，提高了耐磨胶料的耐磨性能；
制备抗湿滑胶料：包括如下组分：天然橡胶：10-20份；丁苯橡胶1502：80-90份；炭黑N330：30-50份；高分散白炭黑：30-60份；白炭黑分散剂：3-6份；硅烷偶联剂：3-6份；氧化锌：3.5-4.5份；硬脂酸：2-3份；促进剂NS：1.0-2份；促进剂DTDM：0.5-1份；防老化剂4020：2-4份；防焦剂CTP：0.1-0.3份；环保芳烃油：5-10份；硫化剂：1.5-3份；酚醛树脂：2-5份；
上述抗湿滑胶料的组合物中，丁苯橡胶的添加提高了胶料的抗湿滑性能，酚醛树脂添加到天然橡胶中，增强胶料的机界面作用，提高了复合胶料的力学性能和交联密度，缩短硫化时间，增加胶料的抗湿滑性能。
利用模具冲压抗湿滑仿生纹理和抗湿滑基材；
将耐磨仿生纹理与抗湿滑基材耦合，将抗湿滑仿生纹理与耐磨基材耦合；
将耦合后的抗湿滑基材和耦合后的耐磨基材加压硫化成型。
优选的，所述高耐磨聚醚醚酮颗粒通过如下步骤进行处理：
将聚醚醚酮颗粒放入无水酒精中，采用振动的清洗方式20-40分钟；放入干燥箱温度75-85℃，60-120分钟；将干燥后的聚醚醚酮颗粒放入硅烷偶联剂si69溶液中浸泡24-48小时；再次放入干燥箱温度75-85℃，60-120分钟。
优选的，所述耐磨胶料的制备方法包括：
控制密炼机转子速度60RPM，温度130-160℃，上顶栓压力50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)高耐磨聚醚醚酮颗粒处理；
(2)加入天然橡胶、顺丁橡胶、高分散白炭黑、炭黑、白炭黑分散剂、硅烷偶联剂，硬脂酸、防老化剂、防焦剂、氧化锌、聚醚醚酮颗粒、环保芳烃油，压上顶栓保持300-450秒压上顶栓，温度90-110℃；
(3)将制成的混炼胶室温停放6-12小时后，再次加入密炼机压上顶栓保持500-600秒，温度130-150℃；
(4)将制成的混炼胶室温停放6-12小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM、硫化剂即可制成所需轮胎胶料，要求开炼机温度在70-80℃，厚度5-8mm，方便仿生结构的模压成型工艺进行。
优选的，所述抗湿滑胶料的制备方法包括：
控制密炼机转子速度60RPM，温度130-160℃，上顶栓压力50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入天然橡胶、丁苯橡胶、高分散白炭黑、炭黑、白炭黑分散剂、硅烷偶联剂，硬脂酸、防老化剂、防焦剂、氧化锌、酚醛树脂、环保芳烃油，压上顶栓，保持在密炼机中塑炼300-450秒，温度90-110℃；
(2)将制成的混炼胶室温停放12-24小时后，再次加入密炼机压上顶栓保持240-300秒，温度130-150℃；
(3)再次将制成的混炼胶室温停放12-24小时后，加入密炼机压上顶栓保持240-300秒，温度130-150℃，使炭黑、白炭黑等填料分散更加均匀；
(4)将制成的混炼胶室温停放4-12小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM、硫化剂即可制成所需轮胎胶料，要求开炼机温度在70-80℃，厚度5-8mm，用以方便仿生结构的模压成型工艺进行。
制备抗湿滑复合仿生胎面胶组合物的有益效果是由于轮胎胎面胶抗湿滑性能提升是保证汽车安全的有效途径。本发明合理的配比了天然橡胶、顺丁橡胶和丁苯橡胶的比例，同时加入了适量的白炭黑、炭黑等填充材料，在密炼机中反复密炼，保证了各种填充物的良好分散，提高硅烷化反应的效率，最后通过模压硫化成型得到一种高抗湿滑复合仿生胎面胶。本发明设计的复合仿生胎面胶组合物由高抗湿滑胎面胶和高耐磨胎面胶构成，两种胎面胶又分别按照一定的仿生结构制备成耐磨仿生单元和抗湿滑仿生单元。中间和两侧的复合仿生胎面胶是将高抗湿滑胎面胶料制备成抗湿滑仿生单元镶入到高耐磨胶料中，其他部分的复合仿生胎面胶是将高耐磨胎面胶料制备成耐磨仿生单元镶入到高湿滑胶料中，最终形成一种高抗湿滑复合仿生胎面胶不但具有超高的抗湿滑性能，同时也保证了良好的耐磨性能、滚动阻力和其他各项物理机械等性能。
附图说明
图1为本发明实施例的高抗湿滑复合仿生胎面胶整体结构示意图；
图2为本发明实施例的中心耐磨基材的结构示意图；
图3为本发明实施例的抗湿滑基材的结构示意图；
图4为本发明实施例的肩部耐磨基材的结构示意图；
图5为本发明比较例2的常用胎面胶纹理示意图。
具体实施方式
制备耐磨胶料：包括如下组分：天然橡胶：10-20份；顺丁橡胶BR9000：80-90份；炭黑N330：30-50份；高分散白炭黑：20-30份；硅烷偶联剂：2-3份；硬脂酸：2-3份；防老化剂4020：2-4份；环保芳烃油：1-3份；防焦剂CTP：0.1-0.3份；氧化锌：3.5-4.5份；高耐磨聚醚醚酮颗粒：2-5份；促进剂NS：1.0-1.5份；促进剂DTDM：0.3-0.6份；硫化剂：1.3-2份；
利用模具冲压形成耐磨仿生纹理和耐磨基材；
制备抗湿滑胶料：包括如下组分：天然橡胶：10-20份；丁苯橡胶1502：80-90份；炭黑N330：30-50份；高分散白炭黑：30-60份；白炭黑分散剂：3-6份；硅烷偶联剂：3-6份；氧化锌：3.5-4.5份；硬脂酸：2-3份；促进剂NS：1.0-2份；促进剂DTDM：0.5-1份；防老化剂4020：2-4份；防焦剂CTP：0.1-0.3份；环保芳烃油：5-10份；硫化剂：1.5-3份；酚醛树脂：2-5份；
利用模具冲压抗湿滑仿生纹理和抗湿滑基材；
将耐磨仿生纹理与抗湿滑基材耦合，将抗湿滑仿生纹理与耐磨基材耦合；
将耦合后的抗湿滑基材和耦合后的耐磨基材加压硫化成型。
如图1所示，耐磨基材和抗湿滑基材的间隔布置构成高抗湿滑复合仿生胎面基材，耐磨基材是上表面镶嵌有抗湿滑仿生纹理，抗湿滑基材的上表面镶嵌有耐磨仿生纹理B，所述耐磨基材包括中心耐磨基材1和位于中心耐磨基材两侧的肩部耐磨基材4、5，抗湿滑基材2、3分别位于肩部耐磨基材和中心耐磨基材之间构成由五部分组成的复合仿生胎面胶，五个部分沿X1轴对称布置。
如图2所示，所述中心耐磨基材上的抗湿滑仿生纹理A由若干前后依次连接的抗湿滑仿生单元构成，抗湿滑仿生单元由四条第一矩形连接结构首尾连接围合而成闭合四边形网格，所述网格的左右两侧定点分别连接左右两侧的网格结构，四边形网格的上下两侧顶点通过第一半圆结构E过渡连接，每个第一矩形连接结构上设有一个第一正六边形结构D，所述第一矩形连接结构由正六边形结构D分割成矩形连接结构F1、F2、F3和F4，第一正六边形结构D边长h1为3～5mm；第一半圆形结构E的半径r1为5～8mm；矩形连接结构F1的边长d1为5～15mm，F2的边长d2为10～25mm，F3的边长d3为10～20mm，F4的边长d4为15～25mm，F1、F2、F3、F4的宽度相同；矩形连接结构F1，F2与对称轴X1的夹角α1为30°～60°，F3，F4与对称轴X1的夹角α2为30°～60°。
如图3所示，所述耐磨仿生纹理B由若干前后依次连接的耐磨仿生单元构成，耐磨仿生单元包括中心耐磨体J，中心耐磨体向四周延伸形成若干第三矩形连接结构，第三矩形连接结构包括K1、K2、K3，第三矩形连接结构的端部为周侧耐磨体G，所示中心耐磨体J为椭圆形结构，周侧耐磨体G为原型结构，中心耐磨体J的短边a为5～10mm，长边b为10～20mm；周侧耐磨体G的半径r2为6～10mm；矩形连接结构K1、K2、K3的宽度h2相同，h2为4～8mm，K1的长度d5为8～18mm，K2的长度d6为15～25mm，K3的长度d7为10～20mm；对称轴X2一侧两条K1的夹角β1为30°～60°，β2为90°，K2和K3的夹角β3为15°～25°；矩形连接结构K2、K3在椭圆结构J上的交点距离d10为3～6mm。
相邻两耐磨仿生单元的第三矩形连接结构K1、K2、K3通过所述周侧耐磨体G建立连接。
如图4所示，所述肩部耐磨基材上的抗湿滑仿生纹理C呈锯齿波形，由若干第二矩形连接结构首尾连接而成，每个第二矩形连接结构上设有第二正六边形结构P，相邻两个第二矩形连接结构通过半圆结构O建立连接，第二正六边形结构P将第二矩形连接结构分隔成矩形结构M1和M2，其中，半圆形结构O的半径r3为5～8mm；正六边形结构P边长h3为3～5mm；矩形连接结构M1的边长d9为2～8mm，M2的边长d8为4～15mm，M1、M2的宽度相同，宽度h4为3～5mm；M1，M2与对称轴X1的夹角γ为30°～70°。
所述耐磨胶料的制备方法包括：
控制密炼机转子速度60RPM，温度130-160℃，上顶栓压力50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)高耐磨聚醚醚酮颗粒处理：将聚醚醚酮颗粒放入无水酒精中，采用振动的清洗方式20-40分钟；放入干燥箱温度75-85℃，60-120分钟；将干燥后的聚醚醚酮颗粒放入硅烷偶联剂si69溶液中浸泡24-48小时；再次放入干燥箱温度75-85℃，60-120分钟。
(2)加入天然橡胶、顺丁橡胶、高分散白炭黑、炭黑、白炭黑分散剂、硅烷偶联剂，硬脂酸、防老化剂、防焦剂、氧化锌、聚醚醚酮颗粒、环保芳烃油，压上顶栓保持300-450秒压上顶栓，温度90-110℃；
(3)将制成的混炼胶室温停放6-12小时后，再次加入密炼机压上顶栓保持500-600秒，温度130-150℃；
(4)将制成的混炼胶室温停放6-12小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM、硫化剂即可制成所需轮胎胶料，要求开炼机温度在70-80℃，厚度5-8mm。
所述抗湿滑胶料的制备方法包括：
控制密炼机转子速度60RPM，温度130-160℃，上顶栓压力50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入天然橡胶、丁苯橡胶、高分散白炭黑、炭黑、白炭黑分散剂、硅烷偶联剂，硬脂酸、防老化剂、防焦剂、氧化锌、酚醛树脂、环保芳烃油，压上顶栓，保持在密炼机中塑炼300-450秒，温度90-110℃；
(2)将制成的混炼胶室温停放12-24小时后，再次加入密炼机压上顶栓保持240-300秒，温度130-150℃；
(3)再次将制成的混炼胶室温停放12-24小时后，加入密炼机压上顶栓保持240-300秒，温度130-150℃；
(4)将制成的混炼胶室温停放4-12小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM、硫化剂即可制成所需轮胎胶料，要求开炼机温度在70-80℃，厚度5-8mm。
下面通过实施例和比较例进一步说明本发明。
针对纹理结构进行对比：
高抗湿滑胎面胶料，各成分按重量份数计，天然橡胶：10份；丁苯橡胶1502：90份；炭黑N330：30份；高分散白炭黑：60份；白炭黑分散剂：6份；硅烷偶联剂：6份；氧化锌：4.5份；硬脂酸：3份；促进剂NS：1.0份；促进剂DTDM：1份；防老化剂4020：2份；防焦剂CTP：0.1份；环保芳烃油：5份；硫化剂：1.5份；酚醛树脂：2份。；
高耐磨胎面胶料，各成分按重量份数计，天然橡胶：10份；顺丁橡胶BR9000：90份；炭黑N330：30份；高分散白炭黑：20份；硅烷偶联剂：2份；硬脂酸：2份；防老化剂4020：2份；环保芳烃油：1份；防焦剂CTP：0.1份；氧化锌：3.5份；聚醚醚酮颗粒(直径0.5-2mm)：2份；促进剂NS：1.0份；促进剂DTDM：0.3份；硫化剂：1.3份。
复合胎面胶的制备方法如下：
制备抗湿滑胶料：控制密炼机转子速度60RPM，温度150℃，上顶栓压力50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入天然橡胶、丁苯橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼90秒；
(2)升上顶栓加入高分散白炭黑、炭黑、白炭黑分散剂、硅烷偶联剂，硬脂酸、防老化剂、防焦剂、氧化锌、酚醛树脂、环保芳烃油，压上顶栓保持300秒；
(3)将制成的混炼胶室温停放12小时后，再次加入密炼机压上顶栓保持300秒；
(4)重复(3)的操作；
(5)将制成的混炼胶室温停放4小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM、硫化剂即可制成所需轮胎胶料，要求开炼机温度在80℃，厚度5-8mm。
(6)用特定的模具冲压成抗湿滑仿生单元。
制备耐磨仿生单元胶料，其特征在于控制密炼机转子速度60RPM，温度150℃，上顶栓压力50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入天然橡胶、顺丁压上顶栓，保持在密炼机中塑炼90秒；
(2)升上顶栓加入高分散白炭黑、炭黑、白炭黑分散剂、硅烷偶联剂，硬脂酸、防老化剂、防焦剂、氧化锌、聚醚醚酮颗粒、环保芳烃油，压上顶栓保持300秒；
(3)将制成的混炼胶室温停放12小时后，再次加入密炼机压上顶栓保持300秒；
(4)重复(3)的操作；
(5)将制成的混炼胶室温停放4小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM、硫化剂即可制成所需轮胎胶料，要求开炼机温度在80℃，厚度8mm。
(6)用特定的模具冲压成耐磨仿生单元。
将抗湿滑仿生单元与耐磨仿生单元互相组合，通过加压、加温硫化制备；
加热温度为150℃；
硫化时间为50分钟；
压力为5MP。
实施例1-5的耐磨基材、抗湿滑基材、耐磨纹理以及抗湿滑纹理的具体参数如表1所示；比较例1与实施例1-5的区别在于，比较例1的胶料表面没有纹理结构；比较例2与实施例1-5的区别在于胶料的纹理采用现有常规纹理；比较例3与实施例1-5的区别在于各纹理以及基材的比例不在本申请范围之内，根据实施例1-5以及比较例1-3制备胎面胶料样品，对其摩擦系数以及阿克隆磨耗量进行测试，测试结果如表1所示；
表1：
Figure GDA0002382092100000091
Figure GDA0002382092100000101
针对材料进行对比：
实施例6-10抗湿滑基材、耐磨纹理以及抗湿滑纹理相同，具体为：胎面胶的宽度g1为150mm，中心耐磨基材的宽度g2为50mm；正六边形结构D边长为3mm；半圆形结构E的半径为5mm；矩形连接结构F1的边长为5mm，F2的边长为10mm，F3的边长为10mm，F4的边长为15mm，F1、F2、F3、F4的宽度相同为3mm；F1，F2与对称轴X1的夹角为30°，F3，F4与对称轴X1的夹角为60；肩部耐磨基材的宽度g4相同为2mm；半圆形结构E的半径为5mm；正六边形结构P边长为3mm；矩形连接结构M1的边长为2mm，M2的边长为4mm，M1、M2的宽度相同为3mm；M1，M2与对称轴X1的夹角为30°；抗湿滑基材的宽度g3为30mm，并关于X2轴对称；椭圆形结构J的短边为5mm，长边为1mm；圆形结构G的半径为6～10mm；矩形连接结构K1、K2、K3的宽度相同为4mm，K1的长度为8mm，K2的长度为15mm，K3的长度为1mm；对称轴X2一侧两条K1的夹角β1为30°，β2为90°，K2和K3的夹角β3为15°；矩形连接结构K2、K3在椭圆结构J上的交点距离为3。
比较例4与实施例6-10的区别在于，比较例4的胶料为申请号为201610512571.2的发明专利的胎面胶，但纹理与实施例6-10相同；比较例5与实施例6-10的区别在于胶料的纹理采用比较例2的纹理，胶料为比较例4的胶料；比较例6与实施例6-10的区别在于复合胎面胶料成分不同，比较例7与实施例6-10的区别在于胎面复合胶料的用量不在本申请范围内；根据实施例6-10以及比较例4-6制备胎面胶料样品，对其摩擦系数以及阿克隆磨耗量进行测试，测试结果如表2所示；
表2：
Figure GDA0002382092100000102
Figure GDA0002382092100000111
从表1中我们可以看出实施例1、2、3的耐磨性远远优与普通轮胎胎面胶，抓地性能(干燥路面摩擦系数)和抗湿滑性(湿滑路面摩擦系数)也远远好于普通轮胎胎面胶，而且随着正六边形边长D的增大，胎面胶的抗湿滑性增加，耐磨性能降低。
本发明的实施例的上述描述是为了示例和说明的目的而给出的。它们并不是穷举性，也不意于将本发明限制于这些精确描述的内容，在上述教导的指引下，还可以有许多改动和变化。这些实施例被选中和描述仅是为了最好解释本发明的原理以及它们的实际应用，从而使得本领域技术人员能够更好地在各种实施例中并且使用适合于预期的特定使用的各种改动来应用本发明。因此，应当理解的是，本发明意欲覆盖在下面权利要求范围内的所有改动和等同。

Claims (8)

1.一种高抗湿滑复合仿生胎面胶料，包括耐磨基材和抗湿滑基材，其特征在于：耐磨基材和抗湿滑基材的间隔布置构成高抗湿滑复合仿生胎面基材，耐磨基材是上表面镶嵌有抗湿滑仿生纹理，抗湿滑基材的上表面镶嵌有耐磨仿生纹理；
所述耐磨基材包括中心耐磨基材和位于中心耐磨基材两侧的肩部耐磨基材，抗湿滑基材位于肩部耐磨基材和中心耐磨基材之间；
所述中心耐磨基材上的抗湿滑仿生纹理由若干前后依次连接的抗湿滑仿生单元构成，抗湿滑仿生单元由至少三条第一矩形连接结构首尾连接围合而成，每个第一矩形连接结构上设有至少一个第一正六边形结构。
2.根据权利要求1所述一种高抗湿滑复合仿生胎面胶料，其特征在于：所述肩部耐磨基材上的抗湿滑仿生纹理呈锯齿波形，由若干第二矩形连接结构首尾连接而成，每个第二矩形连接结构上设有第二正六边形结构。
3.根据权利要求1所述一种高抗湿滑复合仿生胎面胶料，其特征在于：所述耐磨仿生纹理由若干前后依次连接的耐磨仿生单元构成，耐磨仿生单元包括中心耐磨体，中心耐磨体向四周延伸形成若干第三矩形连接结构，第三矩形连接结构的端部为周侧耐磨体。
4.根据权利要求3所述一种高抗湿滑复合仿生胎面胶料，其特征在于：相邻两耐磨仿生单元的第三矩形连接结构通过所述周侧耐磨体建立连接。
5.一种高抗湿滑复合仿生胎面胶料的制备方法，其特征在于：用以制备权利要求1-4任一权利要求所述的一种高抗湿滑复合仿生胎面胶料，包括以下步骤：
制备耐磨胶料：包括如下组分：天然橡胶：10-20份；顺丁橡胶BR9000：80-90份；炭黑Ｎ330：30-50份；白炭黑：20-30份；硅烷偶联剂：2-3份；硬脂酸：2-3份；防老化剂4020：2-4份；环保芳烃油：1-3份；防焦剂CTP：0.1-0.3份；氧化锌：3.5-4.5份；聚醚醚酮颗粒：2-5份；促进剂ＮＳ：1.0-1.5份；促进剂DTDM：0.3-0.6份；硫化剂：1.3-2份；
利用模具冲压形成耐磨仿生纹理和耐磨基材；
制备抗湿滑胶料：包括如下组分：天然橡胶：10-20份；丁苯橡胶1502：80-90份；炭黑Ｎ330：30-50份；白炭黑：30-60份；白炭黑分散剂：3-6份；硅烷偶联剂：3-6份；氧化锌：3.5-4.5份；硬脂酸：2-3份；促进剂ＮＳ：1.0-2份；促进剂DTDM：0.5-1份；防老化剂4020：2-4份；防焦剂CTP：0.1-0.3份；环保芳烃油：5-10份；硫化剂：1.5-3份；酚醛树脂：2-5份；
利用模具冲压抗湿滑仿生纹理和抗湿滑基材；
将耐磨仿生纹理与抗湿滑基材耦合，将抗湿滑仿生纹理与耐磨基材耦合；
将耦合后的抗湿滑基材和耦合后的耐磨基材加压硫化成型。
6.根据权利要求5所述一种高抗湿滑复合仿生胎面胶料的制备方法，其特征在于：所述聚醚醚酮颗粒通过如下步骤进行处理：
将聚醚醚酮颗粒放入无水酒精中，采用振动的清洗方式20-40分钟；放入干燥箱温度75-85℃，60-120分钟；将干燥后的聚醚醚酮颗粒放入硅烷偶联剂si69溶液中浸泡24-48小时；再次放入干燥箱温度75-85℃，60-120分钟。
7.根据权利要求5所述一种高抗湿滑复合仿生胎面胶料的制备方法，其特征在于：所述耐磨胶料的制备方法包括：
控制密炼机转子速度60RPM，温度130-160℃，上顶栓压力50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
（1）聚醚醚酮颗粒处理；
（2）加入天然橡胶、顺丁橡胶、白炭黑、炭黑、白炭黑分散剂、硅烷偶联剂，硬脂酸、防老化剂、防焦剂、氧化锌、聚醚醚酮颗粒、环保芳烃油，压上顶栓保持300-450秒压上顶栓，温度90-110℃；
（3）将制成的混炼胶室温停放6-12小时后，再次加入密炼机压上顶栓保持500-600秒，温度130-150℃；
（4）将制成的混炼胶室温停放6-12小时后，在开炼机上加入促进剂ＮOBＳ、促进剂DTDM、硫化剂即可制成所需轮胎胶料，要求开炼机温度在70-80℃，厚度5-8mm。
8.根据权利要求5所述一种高抗湿滑复合仿生胎面胶料的制备方法，其特征在于：所述抗湿滑胶料的制备方法包括：
控制密炼机转子速度60RPM，温度130-160℃，上顶栓压力50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
（1）加入天然橡胶、丁苯橡胶、白炭黑、炭黑、白炭黑分散剂、硅烷偶联剂，硬脂酸、防老化剂、防焦剂、氧化锌、酚醛树脂、环保芳烃油，压上顶栓，保持在密炼机中塑炼300-450秒，温度90-110℃；
（2）将制成的混炼胶室温停放12-24小时后，再次加入密炼机压上顶栓保持240-300秒，温度130-150℃；
（3）再次将制成的混炼胶室温停放12-24小时后，加入密炼机压上顶栓保持240-300秒，温度130-150℃；
（4）将制成的混炼胶室温停放4-12小时后，在开炼机上加入促进剂ＮOBＳ、促进剂DTDM、硫化剂即可制成所需轮胎胶料，要求开炼机温度在70-80℃，厚度5-8mm。
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