CN109265764A - 一种高粘合、抗老化胎体胶及制备方法 - Google Patents

一种高粘合、抗老化胎体胶及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及轮胎胎体胶料技术领域，具体涉及一种高粘合、抗老化胎体胶及制备方法。所述高粘合、抗老化胎体胶，由以下质量分数的原料组成：天然胶70‑90份、丁苯胶10‑30份、炭黑25‑35份、白炭黑15‑20份、硅烷偶联剂1.5‑2份、氧化锌4‑6份、硬脂酸2‑3.5份、炭黑分散剂1‑2份、防老剂1.5‑2份、防老剂RD1‑2份、防护蜡1‑2份、松焦油3‑5份、促进剂0.8‑1.5份、粘合增进剂1‑1.5份、多功能交联剂0.6‑1.2份、不溶性硫磺1.5‑2.5份、防焦剂0.2‑0.4份。制备的胶料的伸长率，拉伸强度，定伸，撕裂强度和回弹均达到最佳效果，压缩永久变形小，生热低。

Description

一种高粘合、抗老化胎体胶及制备方法
技术领域：
本发明涉及轮胎胎体胶料技术领域，具体涉及一种高粘合、抗老化胎体胶及制备方法。
背景技术：
巨型工程轮胎目前普遍公认的概念是由中橡协会提出的：轮胎规格轮辋标称外径为33英寸及其以上的，且轮胎设计外直径在2000mm以上，单胎负荷量在20000kg以上的工程轮胎。主要应用于重型自卸车、装载机、挖掘机、铲运机、推土机和压路机等大型和重型工程机械。
矿产资源开采热潮带动了大新矿用机械轮胎的研发，大型自卸车数量增多，对巨型轮胎市场的需求也越来越大，巨型轮胎厂家近几年发展众多，但质量参差不齐，特别是生热大，易脱层一直是巨胎研究开发需要解决的大难题，由于巨胎胎体骨架材料多，胎面较厚，需长时间硫化，胎体部位易出现过硫现象，物性返原，粘合性能下降，从而造成脱层，轮胎早期损坏。
徐世传等研究了高导热补强炭黑对橡胶的影响，发现高导热补强炭黑可以在橡胶力学性能变化不大的情况下，提高导热率，但在动态条件下的生热不能保证，不能满足动态工况下的低生热(导热橡胶配方在轮胎中的应用研究)。目前巨型轮胎主要供应国内外各大型矿山开采机械车辆，生热大，脱层，老化快，轮胎寿命短，制约了巨胎销售，基于此，高粘合、抗老化胶研究迫在眉睫。
发明内容：
针对以上所述问题，本发明的目的是设计一种高粘合性能，低生热，抗返原性能的胎体胶配方。并设计与之相适应的胶料混炼方法，应用于巨型轮胎胎体胶，使其达到高粘合性，抗脱层抗物性返原的目的。
本发明采取的技术方案：
一种高粘合、抗老化胎体胶，由以下质量分数的原料组成：天然胶70-90份、丁苯胶10-30份、炭黑25-35份、白炭黑15-20份、硅烷偶联剂1.5-2份、氧化锌4-6份、硬脂酸 2-3.5份、炭黑分散剂 1-2份、防老剂4020 1.5-2份、防老剂RD 1-2份、防护蜡1-2份、松焦油 3-5份、促进剂NS 0.8-1.5份、粘合增进剂 1-1.5份、多功能交联剂WY9188 0.6-1.2份、不溶性硫磺1.5-2.5份、防焦剂CTP 0.2-0.4份。
优选地，上述胎体胶由以下质量分数的原料组成：天然胶80份、丁苯胶20份、炭黑30份、白炭黑18份、硅烷偶联剂1.8份、氧化锌5份、硬脂酸 3份、炭黑分散剂1.5份、防老剂4020 1.8份、防老剂RD 1.5份、防护蜡1.5份、松焦油4份、促进剂NS 1.0份、粘合增进剂 1.2份、多功能交联剂WY9188 0.9份、不溶性硫磺2.0份、防焦剂CTP 0.3份。
上述胎体胶的制备方法，分为四段混炼工艺，所采用的具体步骤为：
（1）一段混炼：将GK400N转速调至50转/分，称量天然胶、丁苯胶加入密炼机，压上顶栓15~20秒，升上顶栓；开加料门，从密闭管道自动加入白炭黑、硅烷偶联剂，压上顶栓，混炼至140℃，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓至155℃，开卸料门排料，挤出下片，冷却垛胶，得到一段母炼胶；
（2）二段混炼胶制备：采用低温一次法，将GK400N密炼机转速调至48转/分，将步骤（1）制备的一段母炼胶、氧化锌、硬脂酸、炭黑分散剂、防老剂4020、防老剂RD、防护蜡加入，压上顶栓混炼20秒，升上顶栓；自动称量，密闭管道加入炭黑、松焦油，压上顶栓至135℃，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓至145℃，开上顶栓清扫5秒，压上顶栓保持140℃，混炼100秒，开卸料门排料，挤出下片，得到二段母炼胶；
（3）三段混炼胶制备：将GK400N密炼机转速调至45转/分，将步骤（2）制备的二段母胶加入，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓，复压上顶栓温度至135℃，升上顶栓，压上顶栓温度至140℃，并保持压料80秒，开卸料门排料，垛胶，得到三段母炼胶；
（4）四段混炼胶制备：将GK250E密炼机转速调至20转/分，上顶栓压力5.0kgf，将步骤（3）制备的三段母炼胶、粘合增进剂、1/2质量的促进剂NS、多功能交联剂WY9188加入，压上顶栓20秒，升上顶栓，开加料门，加入不溶性硫磺、剩余1/2质量的促进剂NS、防焦剂CTP，关加料门，压上顶栓加压40秒，升上顶栓，压上顶栓复压60秒，开卸料门，排胶至开炼机，上翻胶辊来回捣炼6遍，充分捣胶300秒，下片得到终炼胶。
有益效果
本发明制备的胶料的伸长率，拉伸强度，定伸，撕裂强度和回弹均达到最佳效果，压缩永久变形小，生热低；老化后胶料的伸长率，拉伸强度，定伸和热回弹下降缓慢，生热降低，提高了交联的耐老化性能，生热明显降低，提高胶料的耐热性能。
具体实施方式：
下面结合具体实施方式对发明做进一步详细说明。
配方使用的材料用量如下，按照下述方法进行混炼：
（1）一段混炼：将GK400N转速调至50转/分，称量天然胶、丁苯胶加入密炼机，压上顶栓15~20秒，升上顶栓；开加料门，从密闭管道自动加入白炭黑、硅烷偶联剂，压上顶栓，混炼至140℃，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓至155℃，开卸料门排料，挤出下片，冷却垛胶，得到一段母炼胶；
（2）二段混炼胶制备：采用低温一次法，将GK400N密炼机转速调至48转/分，将步骤（1）制备的一段母炼胶、氧化锌、硬脂酸、炭黑分散剂、防老剂4020、防老剂RD、防护蜡加入，压上顶栓混炼20秒，升上顶栓；自动称量，密闭管道加入炭黑、松焦油，压上顶栓至135℃，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓至145℃，开上顶栓清扫5秒，压上顶栓保持140℃，混炼100秒，开卸料门排料，挤出下片，得到二段母炼胶；
（3）三段混炼胶制备：将GK400N密炼机转速调至45转/分，将步骤（2）制备的二段母胶加入，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓，复压上顶栓温度至135℃，升上顶栓，压上顶栓温度至140℃，并保持压料80秒，开卸料门排料，垛胶，得到三段母炼胶；
（4）四段混炼胶制备：将GK250E密炼机转速调至20转/分，上顶栓压力5.0kgf，将步骤（3）制备的三段母炼胶、粘合增进剂、1/2质量的促进剂NS、多功能交联剂WY9188加入，压上顶栓20秒，升上顶栓，开加料门，加入不溶性硫磺、剩余1/2质量的促进剂NS、防焦剂CTP，关加料门，压上顶栓加压40秒，升上顶栓，压上顶栓复压60秒，开卸料门，排胶至开炼机，上翻胶辊来回捣炼6遍，充分捣胶300秒，下片得到终炼胶。
实施例1-3以及对比例1-2的具体配方见表1：
表1
以上实施例和对比例各性能比较如下：
1）物性硫化条件是135℃*60min和135℃*100min。
2）压缩生热性能采用压缩生热仪进行测试，试样为高25mm，直径18mm的圆柱体，测试条件为：温度 55℃，负荷 1MPa，冲程 4.45mm，频率 30Hz；
3）老化试验在老化箱内100℃热空气恒温条件下，分别老化3天，5天和7天后测试强伸性能、回弹和撕裂性能
4）其他性能均按照国家标准进行测试。
表2胶料加工性能及硫化特性
可以看出门尼粘度均有降低，焦烧时间延长，这有利于加工过程中实施例比对比例炭黑分散度增强，表明分散性能好炭黑分散性能增强。
表3
胶料物理性对比
（1）由上表可以看出，本发明实施例配方的胶料的伸长率，拉伸强度，定伸，撕裂强度和回弹均优于对比例配方，压缩永久变形小，生热低；老化后改进配方的伸长率，拉伸强度，定伸和热回弹下降缓慢，生热降低，提高了交联的耐老化性能，生热明显降低，提高胶料的耐热性能，从而减少轮胎因生热导致脱层的危险。
（2）本发明配方的高粘合、抗老化胎体胶大大提高胶料的伸长率，拉伸强度，定伸应力，撕裂强度及热回弹性能，胶料的焦烧时间延长，加工安全性提高，有利于降低动态生热，具有较好的抗硫化返原性能；
（3）本发明配方的胎体胶及制备方法有效提高巨胎的使用寿命，使用原来胎体巨胎使用寿命在2800小时左右，使用高粘合、抗老化胎体胶后，斜交巨胎用寿命提高至4000小时。

Claims (3)

1.一种高粘合、抗老化胎体胶，其特征在于，由以下质量分数的原料组成：天然胶70-90份、丁苯胶10-30份、炭黑25-35份、白炭黑15-20份、硅烷偶联剂1.5-2份、氧化锌4-6份、硬脂酸 2-3.5份、炭黑分散剂 1-2份、防老剂4020 1.5-2份、防老剂RD 1-2份、防护蜡1-2份、松焦油 3-5份、促进剂NS 0.8-1.5份、粘合增进剂 1-1.5份、多功能交联剂WY9188 0.6-1.2份、不溶性硫磺1.5-2.5份、防焦剂CTP 0.2-0.4份。
2.根据权利要求1所述的胎体胶，其特征在于，由以下质量分数的原料组成：天然胶80份、丁苯胶20份、炭黑30份、白炭黑18份、硅烷偶联剂1.8份、氧化锌5份、硬脂酸 3份、炭黑分散剂1.5份、防老剂4020 1.8份、防老剂RD 1.5份、防护蜡1.5份、松焦油4份、促进剂NS 1.0份、粘合增进剂 1.2份、多功能交联剂WY9188 0.9份、不溶性硫磺2.0份、防焦剂CTP 0.3份。
3.一种权利要求1或2所述胎体胶的制备方法，其特征在于，分为四段混炼工艺，所采用的具体步骤为：
（1）一段混炼：将GK400N转速调至50转/分，称量天然胶、丁苯胶加入密炼机，压上顶栓15~20秒，升上顶栓；开加料门，从密闭管道自动加入白炭黑、硅烷偶联剂，压上顶栓，混炼至140℃，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓至155℃，开卸料门排料，挤出下片，冷却垛胶，得到一段母炼胶；
（2）二段混炼胶制备：采用低温一次法，将GK400N密炼机转速调至48转/分，将步骤（1）制备的一段母炼胶、氧化锌、硬脂酸、炭黑分散剂、防老剂4020、防老剂RD、防护蜡加入，压上顶栓混炼20秒，升上顶栓；自动称量，密闭管道加入炭黑、松焦油，压上顶栓至135℃，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓至145℃，开上顶栓清扫5秒，压上顶栓保持140℃，混炼100秒，开卸料门排料，挤出下片，得到二段母炼胶；
（3）三段混炼胶制备：将GK400N密炼机转速调至45转/分，将步骤（2）制备的二段母胶加入，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓，复压上顶栓温度至135℃，升上顶栓，压上顶栓温度至140℃，并保持压料80秒，开卸料门排料，垛胶，得到三段母炼胶；
（4）四段混炼胶制备：将GK250E密炼机转速调至20转/分，上顶栓压力5.0kgf，将步骤（3）制备的三段母炼胶、粘合增进剂、1/2质量的促进剂NS、多功能交联剂WY9188加入，压上顶栓20秒，升上顶栓，开加料门，加入不溶性硫磺、剩余1/2质量的促进剂NS、防焦剂CTP，关加料门，压上顶栓加压40秒，升上顶栓，压上顶栓复压60秒，开卸料门，排胶至开炼机，上翻胶辊来回捣炼6遍，充分捣胶300秒，下片得到终炼胶。
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