CN109134978A

CN109134978A - 一种高性能轮胎胎面胶料及其制备方法和轮胎

Info

Publication number: CN109134978A
Application number: CN201810816080.6A
Authority: CN
Inventors: 孙鲁
Original assignee: Lin Cheng (qingdao) Industrial Research & Design Co Ltd
Current assignee: Lin Cheng (qingdao) Industrial Research & Design Co Ltd; Prinx Chengshan Qingdao Industry Research Design Co Ltd
Priority date: 2018-07-24
Filing date: 2018-07-24
Publication date: 2019-01-04

Abstract

本发明公开了一种高性能轮胎胎面胶料及其制备方法和轮胎，一种高性能轮胎胎面胶料，其重量份组成为：溶聚丁苯胶Ⅰ，溶聚丁苯胶Ⅱ，钕系顺丁橡胶，高分散白炭黑，炭黑，白炭黑加工助剂，操作油，硅烷偶联剂，抗湿滑树脂，促进剂，抗硫化返原剂。使用该胎面胶料的轮胎，轮胎滚动阻力可以达到6.5以下（A级：RRC≤6.5），湿抓性能可以达到1.55以上（A级：G≥1.55），达到甚至超过普通轮胎磨耗水平，同时胶料各项物理机械性能以及轮胎高速、耐久性能满足正常使用要求。

Description

一种高性能轮胎胎面胶料及其制备方法和轮胎

技术领域

本发明涉及轮胎生产领域，具体涉及一种高性能轮胎胎面胶料及其制备方法和轮胎。

背景技术

半钢轮胎胎面，其性能主要体现在高抗湿滑、低滚动阻力和高耐磨三方面。在全球各个国家与地区法规规定要求轮胎性能等级，高性能轮胎需求日益增长，也是未来发展趋势。通常轮胎的滚动阻力，抗湿滑性和高耐磨是相互制约的。

胎面作为直接与地面接触的部分，起到了至关重要的作用，滚动阻力损失油耗占油耗量的15％左右。轮胎的湿地抓地，对于雨天行驶安全具有重要作用。耐磨耗性能对于轮胎行驶里程及使用寿命起决定性作用，因此研究超低滚动阻力高湿抓性能和高耐磨耗性能的胎面胶料是一项重要内容。

获得单项性能优异的轮胎胎面胶料已经较为普遍，进行同时具有低滚动阻力、高抗湿滑性能的高抗湿滑和低滚动阻力的轮胎胎面胶料研究也有所进展，但是对其余性能有所损失，例如早期快速磨耗。滚动阻力和抗湿滑性能是互相制约的，同时提升两种性能已经较困难，如何提供一种低滚动阻力高湿抓性能以及高耐磨耗性能三种超高性能轮胎胎面胶料是急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种高性能轮胎胎面胶料及其制备方法和轮胎。

为了实现上述目的，本发明的一个技术方案是：一种高性能轮胎胎面胶料，其特征在于，其重量份组成为：

所述溶聚丁苯胶Ⅰ中结合苯乙烯占聚合物总重的25-45％，乙烯基占丁二稀总重的40-75％；所述溶聚丁苯胶Ⅱ中结合苯乙烯占聚合物总重的5-35％，乙烯基占丁二稀总重的25-45％；所述钕系顺丁橡胶中顺式-1,4-聚丁二烯占聚合物总重的96％以上，乙烯基占聚合物总重的0.1-2％；所述高分散白炭黑氮吸附比表面积在150-220m²/g之间。

进一步地；其重量份组成为：

进一步地；所述高分散白炭黑选用白炭黑9100GR、白炭黑200MP中的至少一种；所述炭黑选用炭黑N134、炭黑N121中的至少一种。

进一步地；所述操作油选用环保芳烃油V500、葵花籽油中的至少一种；所述抗湿滑树脂选用改性甲基苯乙烯类树脂CSR6200、苯乙烯树脂E1602中的至少一种；所述的白炭黑加工助剂选用加工助剂Aktiplast ST、加工助剂Aflux 37中的至少一种。

进一步地；所述抗硫化返原剂选用抗硫化返原剂WY988、抗硫化返原剂KA9188中的至少一种。

进一步地；所述促进剂选用促进剂TBzTD、促进剂DPG、促进剂CZ中的至少一种。

进一步地；还包括以下重量份组成：橡胶活性剂4.5份，化学防老剂2.0-4.0份，物理防老剂2.0份，硫磺2.5-2.6份，防焦剂0.15份；所述橡胶活性剂包括氧化锌和硬脂酸，所述氧化锌与硬脂酸的重量比为2:1；所述化学防老剂为防老剂6PPD或防老剂RD；所述物理防老剂为混合微晶蜡；所述防焦剂为防焦剂CTP。

本发明的另一技术方案是：一种高性能轮胎胎面胶料的制备方法，其特征在于：采用串联密炼机工艺，控制密炼机转子速度30-65rpm，上顶栓压力40-50N/cm²，密炼机冷却水温度25-35℃，具体包括如下步骤：

母炼工艺：

1)在密炼机中按配方加入溶聚丁苯胶Ⅰ、溶聚丁苯胶Ⅱ、60％-80％高分散白炭黑、硅烷偶联剂、白炭黑加工助剂以及炭黑、抗湿滑树脂、氧化锌、硬脂酸、化学防老剂和物理防老剂，压上顶栓保持25～45秒；

2)升上顶栓加入剩余高分散白炭黑，压上顶栓，保持15～25秒；

3)升上顶栓加入钕系顺丁橡胶；

4)压上顶栓使胶料升温至95～105℃；

5)升上顶栓加入操作油，保持5～10秒；

6)压上顶栓使胶料升温至140～145℃；

7)压上顶栓使胶料在145℃-150℃恒温混炼100～200秒；

8)将胶料排至串联密炼机；

9)在串联密炼机中将胶料升温至145～150℃；

10)145℃-150℃调节转子转速保温混炼200～300秒；

11)排胶至开炼机，翻炼冷却胶料，卷曲胶料停放6-8h，制得母胶；

终炼工艺：

12)保持终炼密炼机转子低速20-30rpm，将上述母胶和硫磺、促进剂、抗硫化返原剂与防焦剂CTP一起投入混炼室胶料；

13)压上顶栓30-45秒，升上顶栓保持10-15秒；

14)压上顶栓使胶料升温至95～105℃提栓排胶；

15)排胶至开炼机，翻炼冷却胶料，胶料卷曲存放。

本发明的另一技术方案是：一种胎面，通过权利要求1至7中任一项所述的轮胎胎面胶料制成。

本发明的另一技术方案是：一种轮胎，通过权利要求9所述的胎面制成。

本发明的有益效果：本发明的溶聚丁苯胶Ⅰ和溶聚丁苯胶Ⅱ均为高官能化的溶聚丁苯橡胶，包括但不限于双官能化末端改性溶聚丁苯、双官能化末端改性且链中改性溶聚丁苯，其与高比表面积高分散白炭黑在混炼过程中，使用高效硅烷偶联剂，可提高热稳定，硅烷化反应高效且减少焦烧可能，减少橡胶分子链末端，降低胶料滞后损失，从而降低轮胎的滚阻。本发明使用高填充量的高比表面积白炭黑，在湿滑地面行驶时能刺破水膜而提高轮胎的实际接地面积，结合湿滑树脂可提高轮胎的湿抓性能。

钕系顺丁橡胶的使用可提升磨耗，高比表面积白炭黑在白炭黑加工助剂作用下达到很好分散，平衡滚阻，湿滑性能与磨耗性能。通过使用抗硫化返原剂代替部分硫磺，降低配方中硫磺使用量，形成单硫键、双硫键混合交联键，以保证胎面具有良好的撕裂强度、耐热氧老化、低滞后性并且改善长期磨耗性能。

本发明在串联密炼机工艺中，使用硅烷偶联剂，白炭黑加工助剂与操作油改善加工，提高白炭黑分散性，最终得到一种低滚动阻力高湿抓性能以及高耐磨耗性能三种超高性能轮胎胎面胶料。

使用该胎面胶料的轮胎，轮胎滚动阻力可以达到6.5以下(A级：RRC≤6.5)，湿抓性能可以达到1.55以上(A级：G≥1.55)，达到甚至超过普通轮胎磨耗水平，同时胶料各项物理机械性能以及轮胎高速、耐久性能满足正常使用要求。

具体实施方式

本发明中，所述溶聚丁苯胶Ⅰ中结合苯乙烯占聚合物总重的25-45％，乙烯基占丁二稀总重的40-75％。

所述溶聚丁苯胶Ⅱ中结合苯乙烯占聚合物总重的5-35％，乙烯基占丁二稀总重的25-45％。

所述钕系顺丁橡胶中顺式-1,4-聚丁二烯占聚合物总重的96％以上，乙烯基占聚合物总重的0.1-2％。

所述高分散白炭黑氮吸附比表面积在150-220m²/g之间。

所述硅烷偶联剂的结构式如下：

S₂[(CH₂)₃-SiR¹R²C₂H₅O]，其中：R¹、R²是具有12～16个碳原子的一价烃基。

防老剂6PPD：N-(1,3二甲基丁基)-Nˊ-苯基对苯二胺。

防老剂RD：2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体。

实施例1：

一种高性能轮胎胎面胶料，其重量份组成为：60份溶聚丁苯胶Ⅰ，20份溶聚丁苯胶Ⅱ，20份钕系顺丁橡胶，90份白炭黑9100GR，15份炭黑N134，2份加工助剂Aktiplast ST，2份加工助剂Aflux 37，25份环保芳烃油V500，15份硅烷偶联剂，12份改性甲基苯乙烯类树脂CSR6200，2份防老剂6PPD，2份混合微晶蜡，3份氧化锌，1.5份硬脂酸，2.5份硫磺，0.5份促进剂TBzTD，0.4份促进剂DPG，1.4份促进剂CZ，0.5份抗硫化返原剂WY988，0.15份防焦剂CTP。

一种高性能轮胎胎面胶料的制备方法，采用串联密炼机工艺，控制密炼机转子速度55rpm，上顶栓压力45N/cm²，密炼机冷却水温度25-35℃，具体包括如下步骤：

母炼工艺：

1)在GE320密炼机中按配方加入溶聚丁苯胶Ⅰ、溶聚丁苯胶Ⅱ、70％白炭黑9100GR、硅烷偶联剂、加工助剂Aktiplast ST、加工助剂Aflux 37以及炭黑N134、改性甲基苯乙烯类树脂CSR6200、氧化锌、硬脂酸、防老剂6PPD、混合微晶蜡，压上顶栓保持45秒；

2)升上顶栓加入剩余白炭黑9100GR，压上顶栓，保持25秒；

3)升上顶栓加入钕系顺丁橡胶；

4)压上顶栓使胶料升温至105℃；

5)升上顶栓加入环保芳烃油V500，保持10秒；

6)压上顶栓使胶料升温至145℃；

7)压上顶栓使胶料在145℃-150℃恒温混炼100秒；

8)将胶料排至串联密炼机GE580；

9)在密炼机GE580中将胶料升温至148℃；

10)145℃-150℃调节转子转速保温混炼240秒；

终炼工艺：

12)保持终炼密炼机F270转子低速25rpm，将上述母胶和硫磺、促进剂TBzTD，促进剂DPG，促进剂CZ、抗硫化返原剂WY988与防焦剂CTP一起投入混炼室胶料；

13)压上顶栓30秒，升上顶栓保持10秒；

14)压上顶栓使胶料升温至105℃提栓排胶；

15)排胶至开炼机，翻炼冷却胶料，胶料卷曲存放。

实施例2：

一种高性能轮胎胎面胶料，其重量份组成为：65份溶聚丁苯胶Ⅰ，10份溶聚丁苯胶Ⅱ，25份钕系顺丁橡胶，95份白炭黑200MP，10份炭黑N121，2.5份加工助剂Aktiplast ST，2份加工助剂Aflux 37，20份环保芳烃油V500，17份硅烷偶联剂，15份改性甲基苯乙烯类树脂CSR6200，3份防老剂RD，2份混合微晶蜡，3份氧化锌，1.5份硬脂酸，2.6份硫磺，0.6份促进剂TBzTD，0.5份促进剂DPG，1.5份促进剂CZ，1份抗硫化返原剂KA9188，0.15份防焦剂CTP。

本实施例高性能轮胎胎面胶料的制备方法同实施例1。

实施例3：

一种高性能轮胎胎面胶料，其重量份组成为：70份溶聚丁苯胶Ⅰ，8份溶聚丁苯胶Ⅱ，22份钕系顺丁橡胶，100份白炭黑9100GR，5份炭黑N134，3份加工助剂Aktiplast ST，3份加工助剂Aflux 37，18份环保芳烃油V500，10份葵花籽油，18份硅烷偶联剂，15份苯乙烯树脂E1602，4份防老剂6PPD，2份混合微晶蜡，3份氧化锌，1.5份硬脂酸，2.5份硫磺，0.6份促进剂TBzTD，0.6份促进剂DPG，1.6份促进剂CZ，1.2份抗硫化返原剂WY988，0.15份防焦剂CTP。

本实施例高性能轮胎胎面胶料的制备方法同实施例1。

对比例：

一种常用轮胎胎面胶料，其重量份组成为：110份充油丁苯胶SBR1723，20份顺丁橡胶BR9000，80份炭黑N234，15份环保芳烃油V500，2.0份防老剂6PPD，2份混合微晶蜡，3份氧化锌，1.5份硬脂酸，2份硫磺，1.5份促进剂CZ，0.2份促进剂TMTD。

常用轮胎胎面胶料的制备方法：

控制密炼机转子速度45rpm，上顶栓压力45N/cm²，密炼机冷却水温度25-35℃。

母炼工艺：

1)在GK400N密炼机中按配方加入充油丁苯胶SBR1723，顺丁橡胶BR9000，炭黑N234中的80％，防老剂6PPD，混合微晶蜡，氧化锌，硬脂酸，压上顶栓保持30秒；

2)升上顶栓加入剩余炭黑，压上顶栓升温；

3)升温至110℃，升上顶栓加入环保芳烃油V500，控制转速35rpm保持10秒；

4)压上顶栓使胶料升温至170℃，排胶至开炼机，翻炼冷却胶料，卷曲胶料停放6-8h，制得母胶。

终炼工艺：

5)保持终炼密炼机F270转子低速25rpm；

6)将上述母胶和硫磺、促进剂CZ、促进剂TMTD一起投入混炼室胶料；

7)压上顶栓30秒，升上顶栓保持10秒；

8)压上顶栓使胶料升温至105℃提栓排胶；

9)排胶至开炼机，翻炼冷却胶料，胶料卷曲存放。

性能测试检测结果：

表1本发明各实施例与对比例胎面胶料相关参数

从表1可以看出，本发明各实施例的滚动阻力均明显低于对比例，而湿地抓地力均明显高于对比例，同时胶料各项物理机械性能满足正常使用要求。

表2本发明各实施例与对比例机床参数(轮胎规格205/55R16 91V)

从表2中可以看出，轮胎滚动阻力可以达到6.5以下(A级：RRC≤6.5)，同时轮胎高速、耐久性能满足正常使用要求。

以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种高性能轮胎胎面胶料，其特征在于，其重量份组成为：

溶聚丁苯胶Ⅰ 40.0-90.0份；

溶聚丁苯胶Ⅱ 20.0-80.0份；

钕系顺丁橡胶 10.0-50.0份；

高分散白炭黑 40.0-120.0份；

炭黑 0.0-50.0份；

白炭黑加工助剂 2.0-8.0份；

操作油 0.0-30.0份；

硅烷偶联剂 5.0-20.0份；

抗湿滑树脂 3.0-20.0份；

促进剂 1.0-3.0份；

抗硫化返原剂 0.1-2.0份；

所述溶聚丁苯胶Ⅰ中结合苯乙烯占聚合物总重的25-45%，乙烯基占丁二稀总重的40-75%；所述溶聚丁苯胶Ⅱ中结合苯乙烯占聚合物总重的5-35%，乙烯基占丁二稀总重的25-45%；所述钕系顺丁橡胶中顺式-1,4-聚丁二烯占聚合物总重的96%以上，乙烯基占聚合物总重的0.1-2%；所述高分散白炭黑氮吸附比表面积在150-220m²/g之间。

2.根据权利要求1所述的高性能轮胎胎面胶料，其特征在于，其重量份组成为：

溶聚丁苯胶Ⅰ 60.0-70.0份；

溶聚丁苯胶Ⅱ 8.0-20.0份；

钕系顺丁橡胶 20.0-25.0份；

高分散白炭黑 90.0-100.0份；

炭黑 5.0-15.0份；

白炭黑加工助剂 4.0-6.0份；

操作油 20.0-28.0份；

硅烷偶联剂 15.0-18.0份；

抗湿滑树脂 12.0-15.0份；

促进剂 2.3-2.8份；

抗硫化返原剂 0.5-1.2份。

3.根据权利要求1所述的高性能轮胎胎面胶料，其特征在于：所述高分散白炭黑选用白炭黑9100GR 、白炭黑200MP中的至少一种；所述炭黑选用炭黑N134、炭黑N121中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的高性能轮胎胎面胶料，其特征在于：所述操作油选用环保芳烃油V500、葵花籽油中的至少一种；所述抗湿滑树脂选用改性甲基苯乙烯类树脂CSR6200、苯乙烯树脂E1602中的至少一种；所述的白炭黑加工助剂选用加工助剂Aktiplast ST、加工助剂Aflux 37中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的高性能轮胎胎面胶料，其特征在于：所述抗硫化返原剂选用抗硫化返原剂WY988、抗硫化返原剂KA9188中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的高性能轮胎胎面胶料，其特征在于：所述促进剂选用促进剂TBzTD、促进剂DPG、促进剂CZ中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的高性能轮胎胎面胶料，其特征在于，还包括以下重量份组成：橡胶活性剂4.5份，化学防老剂2.0-4.0份，物理防老剂2.0份，硫磺2.5-2.6份，防焦剂0.15份；所述橡胶活性剂包括氧化锌和硬脂酸，所述氧化锌与硬脂酸的重量比为2:1；所述化学防老剂为防老剂6PPD或防老剂RD；所述物理防老剂为混合微晶蜡；所述防焦剂为防焦剂CTP。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的高性能轮胎胎面胶料的制备方法，其特征在于：采用串联密炼机工艺，控制密炼机转子速度30-65rpm，上顶栓压力40-50N/cm²，密炼机冷却水温度25-35℃，具体包括如下步骤：

母炼工艺：

1）在密炼机中按配方加入溶聚丁苯胶Ⅰ、溶聚丁苯胶Ⅱ、60%-80%高分散白炭黑、硅烷偶联剂、白炭黑加工助剂以及炭黑、抗湿滑树脂、氧化锌、硬脂酸、化学防老剂和物理防老剂，压上顶栓保持25~45秒；

2）升上顶栓加入剩余高分散白炭黑，压上顶栓，保持15~25秒；

3）升上顶栓加入钕系顺丁橡胶；

4）压上顶栓使胶料升温至95~105℃；

5）升上顶栓加入操作油，保持5~10秒；

6）压上顶栓使胶料升温至140~145℃；

7）压上顶栓使胶料在145℃-150℃恒温混炼100~200秒；

8）将胶料排至串联密炼机；

9）在串联密炼机中将胶料升温至145~150℃；

10）145℃-150℃调节转子转速保温混炼200~300秒；

11）排胶至开炼机，翻炼冷却胶料，卷曲胶料停放6-8h，制得母胶；

终炼工艺：

12）保持终炼密炼机转子低速20-30rpm，将上述母胶和硫磺、促进剂、抗硫化返原剂与防焦剂CTP一起投入混炼室胶料；

13）压上顶栓30-45秒，升上顶栓保持10-15秒；

14）压上顶栓使胶料升温至95~105℃提栓排胶；

15）排胶至开炼机，翻炼冷却胶料，胶料卷曲存放。

9.一种胎面，通过权利要求1至7中任一项所述的轮胎胎面胶料制成。

10.一种轮胎，通过权利要求9所述的胎面制成。