CN109280228A - 一种耐磨胎面胶 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨胎面胶，属于高分子材料技术领域。按重量份数计，依次称取：100～120份混合橡胶，3～6份防老剂，20～30份炭黑；7～9份增塑剂，3～4份氧化锌，2～4份硬脂酸，4～8份硫化剂和30～40份耐磨填料，将混合橡胶与耐磨填料混合于开炼机中，混合开炼30～60min后，得混合料，将混合料与防老剂混合于混炼机中，并依次向混炼机中加入炭黑，增塑剂，氧化锌和硬脂酸，混合混炼20～50min后，得坯料，将坯料与硫化剂混合，混合硫化10～20min后，得耐磨胎面胶。本发明技术方案制备的耐磨胎面胶具有耐磨性能优异的特点，在车用高分子材料技术行业的发展中具有广阔的前景。

Description

一种耐磨胎面胶
技术领域
本发明公开了一种耐磨胎面胶，属于高分子材料技术领域。
背景技术
汽车轮胎在汽车的使用中，尤其重要，汽车轮胎关系到汽车的安全性能，它直接与路面接触，和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车有良好的乘座舒适性和行驶平顺性；保证车轮和路面有良好的附着性，提高汽车的牵引性、制动性和通过性；同时承受着汽车的重量。
胎面是轮胎与路面直接接触的部位，承受着轮胎最苛刻的外应力作用，经常出现的损坏形式为胎面磨光、刺扎损坏、花纹崩花及裂口，导致胎体爆破，影响轮胎的使用寿命，因此，胎面胶应具有优越的耐磨性。
传统胎面胶配方一般采用NR，SBR和BR等胶种。SBR可以改善轮胎的抗湿滑性能和操纵性能，但却增大了滚动阻力；NR和BR有利于降低滚动阻力，但抗湿滑性能和操纵性能较差。在较低温度如0℃下具有较高损耗因子，在较高温度如70℃左右具有较低损耗因子，降低滚动阻力，即低玻璃化温度的聚合物的滚动阻力较低，高玻璃化温度的聚合物有利于改善抗湿滑性能。
目前，为了提高胎面胶的耐磨性，最多的是在胎面胶中加入耐磨填充料，耐磨填充料的加入虽然可以提高胎面胶的耐磨性，但是由于耐磨填充料在加入胎面胶中无法均匀分散，从而使产品的耐磨性无法进一步提高，综合性能下降。
因此，研究和开发既符合防滑性与耐磨要求，又能符合轮胎综合性能需要的胎面胶，具有十分广阔的市场前景。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统的胎面胶因耐磨填料无法均匀分散，而导致胎面胶的耐磨性无法进一步提高，提供了一种耐磨胎面胶。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种耐磨胎面胶，是由以下重量份数的原料组成：
混合橡胶 100～120份
防老剂 3～6份
炭黑 20～30份
增塑剂 7～9份
氧化锌 3～4份
硬脂酸 2～4份
硫化剂 4～8份
耐磨填料 30～40份
所述耐磨填料的制备方法为：
将氧化石墨烯与水按质量比1：100～1：200混合，并加入氧化石墨烯1～2倍的偶联剂，超声分散后，调节pH至3.5～4.5，搅拌反应后，过滤，得改性氧化石墨烯混合物，将改性氧化石墨烯混合物与碳纳米管按质量比2：1～3：1混合，并加入改性氧化石墨烯质量50～100倍的水，搅拌混合后，调节pH至8～9，得改性氧化石墨烯混合物，将改性氧化石墨烯混合物与低熔点合金按质量比100：2～100：7混合，并加入改性氧化石墨烯混合物质量0.02～0.04倍的多乙烯多胺和改性氧化石墨烯混合物质量0.1～0.2倍的玄武岩纤维，超声分散后，再加入改性氧化石墨烯混合物质量0.01～0.02倍的葡萄糖β内脂水溶液，超声分散后，于二氧化碳氛围下静置，过滤，得凝胶，将凝胶洗涤后，冷冻干燥，粉碎，过筛，得耐磨填料。
所述混合橡胶为将天然橡胶与顺丁橡胶按质量比3：1～2：1混合，得混合橡胶。
所述防老剂为防老剂防老剂RD，防老剂4020或防老剂4010中任意一种。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯。
所述硫化剂为硫磺，过氧化苯甲酰或促进剂TMTD中任意一种。
所述偶联剂为将硅烷偶联剂KH-550与硅烷偶联剂KH-560按质量比1：1混合，得偶联剂。
所述低熔点合金为铅铋合金，其中铅的质量分数为44.5%，铋的质量分数为55.5%。
所述多乙烯多胺为二乙烯三胺，三乙烯四胺或乙二胺中任意一种。
本发明的有益效果是：
本发明在制备耐磨胎面胶时使用自制耐磨填料，首先，耐磨填料中含有碳纳米管，氧化石墨烯和多乙烯多胺形成的三维网络结构，在加入产品中后，可与橡胶基体间形成穿插缠绕结构，从而使产品的内聚力提高，进而使产品的耐磨性提高，并且，碳纳米管，氧化石墨烯和多乙烯多胺形成的三维网络结构具有二氧化碳吸附性，在产品制备过程中，可释放二氧化碳，从而使耐磨填料可均匀分布于产品中，进而使产品的耐磨性提高，其次，耐磨填料中含有低熔点合金，在产品制备过程中可发生熔化，并在气体的作用下均匀分布于产品中，从而使产品的耐磨性提高，再者，由于耐磨填料中含有玄武岩纤维，玄武岩纤维和碳纳米管可使低熔点合金表面粗糙化，进而使产品的耐磨性进一步提高。
具体实施方式
将氧化石墨烯与水按质量比1：100～1：200混合于烧杯中，并向烧杯中加入氧化石墨烯1～2倍的偶联剂，于频率为45～65kHz的条件下，超声分散25～40min后，用质量分数为10～20%的盐酸调节烧杯内pH至3.5～4.5，并于温度45～55℃，转速为300～400r/min的条件下，搅拌反应10～12h后，过滤，得改性氧化石墨烯混合物，将改性氧化石墨烯混合物与碳纳米管按质量比2：1～3：1混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入改性氧化石墨烯质量50～100倍的水，于温度为40～50℃，转速为600～900r/min的条件下搅拌混合30～60min后，用质量分数为10～25%的氨水调节烧瓶内物料的pH至8～9，得改性氧化石墨烯混合物，将改性氧化石墨烯混合物与低熔点合金按质量比100：2～100：7混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入改性氧化石墨烯混合物质量0.02～0.04倍的多乙烯多胺和改性氧化石墨烯混合物质量0.1～0.2倍的玄武岩纤维，于频率为45～65kHz的条件下，超声分散30～40min后，再向三口烧瓶中加入改性氧化石墨烯混合物质量0.01～0.02倍的质量分数为10～12%的葡萄糖β内脂水溶液，继续于频率为45～65kHz的条件下超声分散20～30min后，向三口烧瓶中以20～30mL/min的速率通入二氧化碳，并于室温条件下静置30～32h后，过滤，得凝胶，将凝胶用水洗涤5～8次后，冷冻干燥，粉碎，过20目筛，得耐磨填料；按重量份数计，依次称取：100～120份混合橡胶，3～6份防老剂，20～30份炭黑；7～9份增塑剂，3～4份氧化锌，2～4份硬脂酸，4～8份硫化剂和30～40份耐磨填料，将混合橡胶与耐磨填料混合于开炼机中，于温度为100～120℃的条件下，混合开炼30～60min后，得混合料，将混合料与防老剂混合于混炼机中，并依次向混炼机中加入炭黑，增塑剂，氧化锌和硬脂酸，于温度为110～140℃的条件下，混合混炼20～50min后，得坯料，将坯料与硫化剂混合，于温度为170～185℃的条件下，混合硫化10～20min后，得耐磨胎面胶。所述混合橡胶为将天然橡胶与顺丁橡胶按质量比3：1～2：1混合，得混合橡胶。所述增塑剂为邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯。所述硫化剂为硫磺，过氧化苯甲酰或促进剂TMTD中任意一种。所述偶联剂为将硅烷偶联剂KH-550与硅烷偶联剂KH-560按质量比1：1混合，得偶联剂。所述低熔点合金为铅铋合金，其中铅的质量分数为44.5%，铋的质量分数为55.5%。所述多乙烯多胺为二乙烯三胺，三乙烯四胺或乙二胺中任意一种。
将氧化石墨烯与水按质量比1：200混合于烧杯中，并向烧杯中加入氧化石墨烯2倍的偶联剂，于频率为65kHz的条件下，超声分散40min后，用质量分数为20%的盐酸调节烧杯内pH至4.5，并于温度55℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应12h后，过滤，得改性氧化石墨烯混合物，将改性氧化石墨烯混合物与碳纳米管按质量比3：1混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入改性氧化石墨烯质量100倍的水，于温度为50℃，转速为900r/min的条件下搅拌混合60min后，用质量分数为25%的氨水调节烧瓶内物料的pH至9，得改性氧化石墨烯混合物，将改性氧化石墨烯混合物与低熔点合金按质量比100：7混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入改性氧化石墨烯混合物质量0.04倍的多乙烯多胺和改性氧化石墨烯混合物质量0.2倍的玄武岩纤维，于频率为65kHz的条件下，超声分散40min后，再向三口烧瓶中加入改性氧化石墨烯混合物质量0.02倍的质量分数为12%的葡萄糖β内脂水溶液，继续于频率为65kHz的条件下超声分散30min后，向三口烧瓶中以30mL/min的速率通入二氧化碳，并于室温条件下静置32h后，过滤，得凝胶，将凝胶用水洗涤8次后，冷冻干燥，粉碎，过20目筛，得耐磨填料；按重量份数计，依次称取：120份混合橡胶，6份防老剂，30份炭黑；9份增塑剂，4份氧化锌，4份硬脂酸，8份硫化剂和40份耐磨填料，将混合橡胶与耐磨填料混合于开炼机中，于温度为120℃的条件下，混合开炼60min后，得混合料，将混合料与防老剂混合于混炼机中，并依次向混炼机中加入炭黑，增塑剂，氧化锌和硬脂酸，于温度为140℃的条件下，混合混炼50min后，得坯料，将坯料与硫化剂混合，于温度为185℃的条件下，混合硫化20min后，得耐磨胎面胶。所述混合橡胶为将天然橡胶与顺丁橡胶按质量比2：1混合，得混合橡胶。所述增塑剂为邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯。所述硫化剂为硫磺。所述偶联剂为将硅烷偶联剂KH-550与硅烷偶联剂KH-560按质量比1：1混合，得偶联剂。所述低熔点合金为铅铋合金，其中铅的质量分数为44.5%，铋的质量分数为55.5%。所述多乙烯多胺为二乙烯三胺。
将氧化石墨烯与水按质量比1：200混合于烧杯中，并向烧杯中加入氧化石墨烯2倍的偶联剂，于频率为65kHz的条件下，超声分散40min后，用质量分数为20%的盐酸调节烧杯内pH至4.5，并于温度55℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应12h后，过滤，得改性氧化石墨烯混合物，将改性氧化石墨烯混合物与碳纳米管按质量比3：1混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入改性氧化石墨烯质量100倍的水，于温度为50℃，转速为900r/min的条件下搅拌混合60min后，用质量分数为25%的氨水调节烧瓶内物料的pH至9，得改性氧化石墨烯混合物，将改性氧化石墨烯混合物加入三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入改性氧化石墨烯混合物质量0.04倍的多乙烯多胺和改性氧化石墨烯混合物质量0.2倍的玄武岩纤维，于频率为65kHz的条件下，超声分散40min后，再向三口烧瓶中加入改性氧化石墨烯混合物质量0.02倍的质量分数为12%的葡萄糖β内脂水溶液，继续于频率为65kHz的条件下超声分散30min后，向三口烧瓶中以30mL/min的速率通入二氧化碳，并于室温条件下静置32h后，过滤，得凝胶，将凝胶用水洗涤8次后，冷冻干燥，粉碎，过20目筛，得耐磨填料；按重量份数计，依次称取：120份混合橡胶，6份防老剂，30份炭黑；9份增塑剂，4份氧化锌，4份硬脂酸，8份硫化剂和40份耐磨填料，将混合橡胶与耐磨填料混合于开炼机中，于温度为120℃的条件下，混合开炼60min后，得混合料，将混合料与防老剂混合于混炼机中，并依次向混炼机中加入炭黑，增塑剂，氧化锌和硬脂酸，于温度为140℃的条件下，混合混炼50min后，得坯料，将坯料与硫化剂混合，于温度为185℃的条件下，混合硫化20min后，得耐磨胎面胶。所述混合橡胶为将天然橡胶与顺丁橡胶按质量比2：1混合，得混合橡胶。所述增塑剂为邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯。所述硫化剂为硫磺。所述偶联剂为将硅烷偶联剂KH-550与硅烷偶联剂KH-560按质量比1：1混合，得偶联剂。所述多乙烯多胺为二乙烯三胺。
将氧化石墨烯与水按质量比1：200混合于烧杯中，并向烧杯中加入氧化石墨烯2倍的偶联剂，于频率为65kHz的条件下，超声分散40min后，用质量分数为20%的盐酸调节烧杯内pH至4.5，并于温度55℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应12h后，过滤，得改性氧化石墨烯混合物，将改性氧化石墨烯混合物与碳纳米管按质量比3：1混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入改性氧化石墨烯质量100倍的水，于温度为50℃，转速为900r/min的条件下搅拌混合60min后，用质量分数为25%的氨水调节烧瓶内物料的pH至9，得改性氧化石墨烯混合物，将改性氧化石墨烯混合物与低熔点合金按质量比100：7混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入改性氧化石墨烯混合物质量0.2倍的玄武岩纤维，于频率为65kHz的条件下，超声分散40min后，再向三口烧瓶中加入改性氧化石墨烯混合物质量0.02倍的质量分数为12%的葡萄糖β内脂水溶液，继续于频率为65kHz的条件下超声分散30min后，向三口烧瓶中以30mL/min的速率通入二氧化碳，并于室温条件下静置32h后，过滤，得凝胶，将凝胶用水洗涤8次后，冷冻干燥，粉碎，过20目筛，得耐磨填料；按重量份数计，依次称取：120份混合橡胶，6份防老剂，30份炭黑；9份增塑剂，4份氧化锌，4份硬脂酸，8份硫化剂和40份耐磨填料，将混合橡胶与耐磨填料混合于开炼机中，于温度为120℃的条件下，混合开炼60min后，得混合料，将混合料与防老剂混合于混炼机中，并依次向混炼机中加入炭黑，增塑剂，氧化锌和硬脂酸，于温度为140℃的条件下，混合混炼50min后，得坯料，将坯料与硫化剂混合，于温度为185℃的条件下，混合硫化20min后，得耐磨胎面胶。所述混合橡胶为将天然橡胶与顺丁橡胶按质量比2：1混合，得混合橡胶。所述增塑剂为邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯。所述硫化剂为硫磺。所述偶联剂为将硅烷偶联剂KH-550与硅烷偶联剂KH-560按质量比1：1混合，得偶联剂。所述低熔点合金为铅铋合金，其中铅的质量分数为44.5%，铋的质量分数为55.5%。
对比例：牡丹江市某橡胶制品厂生产的轮胎胎面胶。
将实例1至实例3所得的耐磨胎面胶及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
磨耗量：按照GB50474检测上述耐磨橡胶的常温耐磨性，具体检测结果如表1所示：
表1耐磨性能具体检测结果
检测内容 实例1 实例2 实例3 对比例
常温耐磨性/cm<sup>3</sup> 2.2 5.3 5.5 8.5
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的耐磨胎面胶具有耐磨性能优异的特点，在车用高分子材料技术行业的发展中具有广阔的前景。

Claims (8)

1. 一种耐磨胎面胶，其特在在于，是由以下重量份数的原料组成：
混合橡胶 100～120份
防老剂 3～6份
炭黑 20～30份
增塑剂 7～9份
氧化锌 3～4份
硬脂酸 2～4份
硫化剂 4～8份
耐磨填料 30～40份
所述耐磨填料的制备方法为：
将氧化石墨烯与水按质量比1：100～1：200混合，并加入氧化石墨烯1～2倍的偶联剂，超声分散后，调节pH至3.5～4.5，搅拌反应后，过滤，得改性氧化石墨烯混合物，将改性氧化石墨烯混合物与碳纳米管按质量比2：1～3：1混合，并加入改性氧化石墨烯质量50～100倍的水，搅拌混合后，调节pH至8～9，得改性氧化石墨烯混合物，将改性氧化石墨烯混合物与低熔点合金按质量比100：2～100：7混合，并加入改性氧化石墨烯混合物质量0.02～0.04倍的多乙烯多胺和改性氧化石墨烯混合物质量0.1～0.2倍的玄武岩纤维，超声分散后，再加入改性氧化石墨烯混合物质量0.01～0.02倍的葡萄糖β内脂水溶液，超声分散后，于二氧化碳氛围下静置，过滤，得凝胶，将凝胶洗涤后，冷冻干燥，粉碎，过筛，得耐磨填料。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨胎面胶，其特在在于：所述混合橡胶为将天然橡胶与顺丁橡胶按质量比3：1～2：1混合，得混合橡胶。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨胎面胶，其特在在于：所述防老剂为防老剂防老剂RD，防老剂4020或防老剂4010中任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨胎面胶，其特在在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨胎面胶，其特在在于：所述硫化剂为硫磺，过氧化苯甲酰或促进剂TMTD中任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨胎面胶，其特在在于：所述偶联剂为将硅烷偶联剂KH-550与硅烷偶联剂KH-560按质量比1：1混合，得偶联剂。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨胎面胶，其特在在于：所述低熔点合金为铅铋合金，其中铅的质量分数为44.5%，铋的质量分数为55.5%。
8.根据权利要求1所述的一种耐磨胎面胶，其特在在于：所述多乙烯多胺为二乙烯三胺，三乙烯四胺或乙二胺中任意一种。
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