CN109161063B - 胎圈三角胶橡胶组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种胎圈三角胶橡胶组合物，包括：天然橡胶或合成聚异戊二烯10wt％～50wt％；二烯橡胶10wt％～50wt％；补强炭黑20wt％～45wt％；结晶性间同立构1,2‑聚丁二烯树脂2wt％～25wt％；线型酚醛树脂0～6wt％；硫化增粘树脂0～2wt％；加工油2wt％～10wt％；噻唑类促进剂0～2wt％；硫磺1wt％～5wt％；上述各组分总和为100％。本发明提供的橡胶组合物具有较高的硬度和较低的滚动阻力，可以改善胎圈三角胶的硬度和滚动阻力，使轮胎具有优异的操控性能和转弯刚性，且发热性低，可提高轮胎的耐久性。

Description

胎圈三角胶橡胶组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种胎圈三角胶橡胶组合物及其制备方法。

背景技术

近年来，随着我国经济的快速发展，汽车的使用量迅速增加，对环境的污染也日趋严重，如何减少碳排放并降低能源消耗，是各国面临的共同挑战。在汽车轮胎开发方面，需开发出低滞后损失且高耐久性的绿色轮胎，以达到节能减碳的要求。

乘用汽车轮胎在使用过程中高速的发热性，对胎圈的耐磨性能要求较高，因此轮胎胎圈为刚性结构，要能起到耐磨、承载与固定的作用，而胎侧则是弹性结构，必须保障缓冲减振性能。如果将胎圈和胎侧软硬直接连接，连接处极易发生折断，会造成轮胎耐久性的下降及能源的损耗。这就需要通过软硬适中的三角胶连接胎圈与胎侧，起到缓慢过度的功能。

胎圈三角胶的材料性能显著影响轮胎的性能，如操控性、转弯刚性、乘用舒适性、发热性、滚动阻力、材料疲劳和轮胎寿命等。若发热性较高，橡胶老化速度加剧，造成轮胎整体刚性不足，导致轮胎的早期失效。可见，胎圈三角胶的综合性能对于轮胎整体性能至关重要。

目前，为改善轮胎的操控性及行驶耐久性，多数厂家采用提高补强剂或硫磺用量来增加胎圈三角胶的刚性。但是，提高补强剂用量易造成硫化后胶料的伸长率下降，从而影响其滚动阻力及发热性。而提高硫磺用量使初期硫化速度过快易造成焦烧现象，且其硫化返原度较高，导致胶料在使用过程中性能下降，缩短轮胎的耐久性。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种胎圈三角胶橡胶组合物及其制备方法，具有较高的硬度和较低的滚动阻力。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种胎圈三角胶橡胶组合物，包括：

上述各组分总和为100％。

其中，本发明对所述天然橡胶的种类并无特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的适用于轮胎的天然橡胶，优选为标准橡胶SVR-3L。

所述天然橡胶或合成聚异戊二烯的含量为10wt％～50wt％，更优选为10％～20％。

本发明对所述二烯橡胶的种类并无特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的适用于轮胎的二烯橡胶，优选为顺丁橡胶，进一步优选为高顺式聚丁二烯橡胶，所述高顺式聚丁二烯橡胶优选具有97％的顺式结构含量，和1％的乙烯基单元含量。

所述二烯橡胶的含量为10wt％～50wt％，更优选为30wt％～40wt％。

优选的，所述补强炭黑的碘吸收数为32～87mgI₂/g，吸油量为85～125mL/100g。

所述补强炭黑的含量为20wt％～45wt％，更优选为30wt％～40wt％。

本发明优选的，所述结晶性间同立构1,2-聚丁二烯树脂中，间同立构式1,2-聚丁二烯所占摩尔比例为90％以上。

所述结晶性间同立构1,2-聚丁二烯树脂的结晶度优选为15％～35％，熔点优选为70℃～130℃。

在本发明的一些具体实施例中，所述结晶性间同立构1,2-聚丁二烯树脂为结晶性1,2-聚丁二烯树脂RB840，其具有94％的间同立构式聚1,2-丁二烯，熔点为126℃。

在本发明的另外一些具体实施例中，所述结晶性间同立构1,2-聚丁二烯树脂为结晶性1,2-聚丁二烯树脂RB830，其具有93％的间同立构式聚1,2-丁二烯，熔点为105℃。

所述结晶性间同立构1,2-聚丁二烯树脂的含量为2wt％～25wt％，优选为10wt％～20wt％，进一步优选为10wt％～15wt％。

所述线型酚醛树脂优选为甲醛和苯酚的聚合树脂，进一步优选为酚醛树脂PFM系列，在本发明的一些具体实施例中，所述酚醛树脂为PFM-T。

所述线型酚醛树脂的含量为0～6wt％，优选的，所述线型酚醛树脂的含量不为0，更优选为0.5wt％～6wt％，进一步优选为4wt％～6wt％，再进一步优选为4wt％～5wt％。

所述硫化增粘树脂优选为含有羟甲基基团的胺类树脂，进一步优选为醚化羟甲基密胺树脂。

所述硫化增粘树脂的含量为0～2wt％，优选的，所述硫化增粘树脂的含量不为0，更优选为0.1wt％～2wt％，进一步优选为0.1wt％～0.5wt％，再进一步优选为0.3wt％～0.5wt％。

本发明对所述加工油的种类并无特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的适用于轮胎橡胶的加工油，优选为芳烃油。

所述加工油的含量为2wt％～10wt％，优选为3wt％～5wt％。

所述噻唑类促进剂和硫磺组成橡胶组合物的硫化体系。所述硫化体系的含量优选为1wt％～7wt％。

本发明对所述噻唑类促进剂的种类并无特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的适用于轮胎橡胶的噻唑类促进剂，在本发明的一些具体实施例中，所述噻唑类促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑基亚硫酰胺。

所述噻唑类促进剂的含量为0～2wt％，优选的，所述噻唑类促进剂不为0，更优选为0.5wt％～1.5wt％。

本发明对所述硫磺的种类并无特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的适用于轮胎橡胶的硫磺，优选为不溶性硫磺，在本发明的某些具体实施例中，所述硫磺为不溶性硫磺，含80％的硫磺和20％的油。

所述硫磺的含量为1wt％～5wt％，优选为1wt％～3wt％。

以上各组分的含量总和为100％。

本发明在橡胶组合物中添加结晶性间同立构1,2-聚丁二烯树脂，并与线型酚醛树脂和硫化增粘树脂相互配合，制备的橡胶组合物同时具备较高的硬度和较低的滚动阻力，尤其适合应用于胎圈三角胶。

本发明还提供了上述橡胶组合物的制备方法，可以使用Banbury密炼机，以分步混炼的方式混合。

具体的，包括以下步骤：

将天然橡胶或合成聚异戊二烯，二烯橡胶，补强炭黑，结晶性间同立构1,2-聚丁二烯树脂，线型酚醛树脂，硫化增粘树脂和加工油混合，进行第一次混炼；

加入咪唑类促进剂和硫磺，进行第二次混炼，得到橡胶组合物。

其中，所述第一次混炼的温度优选为120～160℃，更优选140～160℃；所述第二次混炼的温度优选为80～115℃，更优选90～115℃。

混炼后，得到的橡胶组合物经硫化，即可得到硫化橡胶组合物。所述硫化的温度优选为160℃，硫化时间优选为15～20min，硫化的蒸汽压力优选为0.4～2MPa。

本发明提供了一种轮胎，以上述橡胶组合物作为胎圈三角胶。所述轮胎优选为乘用汽车轮胎。

与现有技术相比，本发明提供了一种胎圈三角胶橡胶组合物，包括：天然橡胶或合成聚异戊二烯10wt％～50wt％；二烯橡胶10wt％～50wt％；补强炭黑20wt％～45wt％；结晶性间同立构1,2-聚丁二烯树脂2wt％～25wt％；线型酚醛树脂0～6wt％；硫化增粘树脂0～2wt％；加工油2wt％～10wt％；噻唑类促进剂0～2wt％；硫磺1wt％～5wt％；上述各组分总和为100％。本发明提供的橡胶组合物具有较高的硬度和较低的滚动阻力，可以改善胎圈三角胶的硬度和滚动阻力，使轮胎具有优异的操控性能和转弯刚性，且发热性低，可提高轮胎的耐久性。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的胎圈三角胶橡胶组合物及其制备方法进行详细描述。

实施例1～4

按照表1的组分，制备橡胶组合物。

将天然橡胶，丁苯橡胶，顺丁橡胶，补强炭黑，聚丁二烯树脂A或B，线型酚醛树脂，硫化增粘树脂和加工油混合，进行第一次混炼；混炼温度140～160℃；

加入咪唑类促进剂和硫磺，进行第二次混炼，混炼温度90～115℃，得到橡胶组合物。

表1比较例1～2及实施例1～4橡胶组合物组分汇总

注：“--”表示未添加。

比较例1～2

按照表1的组分，制备橡胶组合物。

以上组合物中各组分具体如下：

天然橡胶：标准橡胶SVR-3L；

丁苯橡胶：聚合苯乙烯–丁二烯，具有23.5％的苯乙烯单元和18％的乙烯基单元；

顺丁橡胶：高顺式聚丁二烯橡胶具有97％的顺式结构含量和1％乙烯基单元含量；

聚丁二烯树脂A：JSR公司制造的结晶性1，2聚丁二烯树脂RB840(具有94％的间同立构式聚1,2-丁二烯，熔点126℃)；

聚丁二烯树脂B：JSR公司制造的结晶性1，2聚丁二烯树脂RB830(具有93％的间同立构式聚1,2-丁二烯，熔点105℃)；

酚醛树脂：常州常京化学制造的PFM-T；

增黏树脂：Bara Chemical制造的改性醚化轻甲基蜜胺树脂；

碳黑：上海卡博特公司制造的N660；

加工油：H&R GROUP的环保芳烃油VIVATEC 500；

促进剂：山东尚舜制造的N-环已基-2-苯并噻唑基亚硫酰胺；

硫磺：不溶性硫磺，含80％硫磺及20％油。

实施例5性能检测

采用以下方法进行橡胶组合物测试：

拉伸试验

根据标准ASTM D412(硫化橡胶与热塑弹性体之拉伸测试)，使用由硫化橡胶组合物制造的3号哑铃状试验片，在室温下进行拉伸试验，并测定拉伸强度(MPa)及断裂伸长率EB(％)。拉伸强度值越大代表抗拉强度越高；EB的值越大断裂伸长率越高。

邵尔A型硬度

根据标准ASTM D2240(橡胶邵尔硬度测试方法)进行评估，测量各硫化橡胶组合物在固化之后的邵尔A型硬度，数值越大代表橡胶硬度越高。

粘弹特性测试

根据标准ISO 4664(硬化或热塑橡胶动态性能测定)，测量各硫化橡胶组合物样品之动态力学性质，使用粘弹性分析仪在10Hz频率及2％的动态应变的条件下，记录温度扫描的过程中的复数模量E’及损耗角正切tan(δ)值，以本领域技术人员所熟知的方式，E’代表材料的刚性，E’数值越大刚性越高；tan(δ)60℃值代表材料的滚动阻力，tan(δ)60℃数值越小表示滚动阻力越低。

实验结果见表2所示。

表2橡胶组合物性能测试结果

测试项目	硬度	EB(％)	E’30℃	Tanδ60℃
					比较例1	70	170	9.3	0.074
比较例2	72	180	12.1	0.093
					实施例1	75	200	12.3	0.052
实施例2	72	220	11.7	0.047
					实施例3	79	230	15.1	0.066
实施例4	77	260	13.9	0.061

由上述实施例及比较例可知，本发明提供的橡胶组合物具有较高的硬度和较低的滚动阻力。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种胎圈三角胶橡胶组合物，由以下组分组成：

上述各组分总和为100％；

所述结晶性间同立构1,2-聚丁二烯树脂中，间同立构式1,2-聚丁二烯所占摩尔比例为90％以上；

所述结晶性间同立构1,2-聚丁二烯树脂的结晶度为15％～35％，熔点为70℃～130℃。

2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述线型酚醛树脂为甲醛和苯酚的聚合树脂；所述硫化增粘树脂为含有羟甲基基团的胺类树脂。

3.根据权利要求2所述的橡胶组合物，其特征在于，所述线型酚醛树脂为酚醛树脂PFM系列；所述硫化增粘树脂为醚化羟甲基密胺树脂。

4.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述炭黑的碘吸收数为32～87mgI₂/g，吸油量为85～125mL/100g。

5.权利要求1～4任一项所述的橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：

将天然橡胶或合成聚异戊二烯，二烯橡胶，补强炭黑，结晶性间同立构1,2-聚丁二烯树脂，线型酚醛树脂，硫化增粘树脂和加工油混合，进行第一次混炼；

加入咪唑类促进剂和硫磺，进行第二次混炼，得到橡胶组合物。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一次混炼的温度为120～160℃；所述第二次混炼的温度为80～115℃。