CN109553827B - 胎面橡胶组合物及全天候轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种胎面橡胶组合物及全天候轮胎。按重量份计,该胎面橡胶组合物包括:30~50份的高门尼稀土顺丁橡胶、10~30份的天然橡胶和/或异戊橡胶、20~60份的溶聚丁苯橡胶、50~120份的补强剂以及0.01~5份的硫化剂,其中,高门尼稀土顺丁橡胶在100℃下的门尼粘度为60~90。本发明提供的上述胎面橡胶组合物,采用了门尼粘度为60~90的高门尼稀土顺丁橡胶,其具有较高的线性度。同时,将该高门尼稀土顺丁橡胶与天然橡胶(和/或异戊橡胶)、溶聚丁苯橡胶按上述配比组合,辅助以上述含量的补强剂和硫化剂,能够更好地平衡胎面的耐切割、耐屈挠裂口增长及低滚动阻力性能,非常适合应用在全天候轮胎的胎面上。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶材料技术领域,具体而言,涉及一种胎面橡胶组合物及全天够轮胎。
背景技术
全天候轮胎是近年来轮胎开发的一个细分市场,胎面通常采用溶聚丁苯橡胶、天然橡胶和顺丁橡胶三胶并用制备。全天候轿车轮胎胎面的性能要求往往比夏季轮胎胎面更为均衡,除保持现有的耐磨、抗湿滑性及滚动阻力要求外,还对耐切割、耐屈挠割口增长性能也有特别要求。然而,轮胎性能往往面临相互矛盾的问题,某一方面性能的提高,往往意味着另一性能的降低,这导致现有的全天候轮胎胎面无法兼顾耐切割、耐屈挠裂口增长及低滚动阻力性能。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种胎面橡胶组合物及全天够轮胎,以解决现有技术中全天候轮胎胎面无法兼顾耐切割、耐屈挠裂口增长及低滚动阻力性能的问题。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种胎面橡胶组合物,其中,按重量份计,胎面橡胶组合物包括:30~50份的高门尼稀土顺丁橡胶、10~30份的天然橡胶和/或异戊橡胶、20~60份的溶聚丁苯橡胶、50~120份的补强剂以及0.01~5份的硫化剂,其中,高门尼稀土顺丁橡胶在100℃下的门尼粘度为60~90。
进一步地,高门尼稀土顺丁橡胶的分子量分布为1.5~3.5,高门尼稀土顺丁橡胶的生胶门尼松弛率小于0.65。
进一步地,按重量份计,胎面橡胶组合物包括:40~45份的高门尼稀土顺丁橡胶、15~20份的天然橡胶、50~60份的溶聚丁苯橡胶、60~85份的补强剂以及0.01~5份的硫化剂。
进一步地,按重量份计,胎面橡胶组合物还包括:0~14份的偶联剂、0.1~5份的防老剂、0.02~10份的促进剂、5~40份的加工油、2~10份的活性剂及0.5~4份的防护蜡。
进一步地,偶联剂为硅烷偶联剂,优选硅烷偶联剂选自3,3’-双(三乙氧基甲基硅烷基丙基)四硫化物、3,3’-双(三甲氧基甲基硅烷基丙基)二硫化物、3,3’-双(三甲氧基甲基硅烷基丙基)四硫化物、3,3’-双(三乙氧基甲基硅烷基丙基)二硫化物、3,3’-双(三乙氧基甲基硅烷基丙基)八硫化物、3,3’-双(三丁氧基甲基硅烷基丙基)二硫化物及3,3’-双(三丁氧基甲基硅烷基丙基)四硫化物中的一种或多种。
进一步地,防老剂选自防老剂RD、防老剂4020、防老剂NS及防老剂D中的一种或多种。
进一步地,促进剂选自氧化锌和/或硬脂酸。
进一步地,活性剂选自N-氧二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺和/或N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺。
进一步地,补强剂为炭黑/白炭黑。
根据本发明的另一方面,还提供了一种全天候轮胎,包括胎面,其中胎面的材料为上述胎面橡胶组合物。。
应用本发明的技术方案,提供了一种胎面橡胶组合物,按重量份计,胎面橡胶组合物包括:30~50份的高门尼稀土顺丁橡胶、10~30份的天然橡胶和/或异戊橡胶、20~60份的溶聚丁苯橡胶、50~120份的补强剂以及0.01~5份的硫化剂,其中,高门尼稀土顺丁橡胶在100℃下的门尼粘度为60~90。
本发明提供的上述胎面橡胶组合物,采用了门尼粘度为60~90的高门尼稀土顺丁橡胶,其具有较高的线性度。同时,将该高门尼稀土顺丁橡胶与天然橡胶(和/或异戊橡胶)、溶聚丁苯橡胶按上述配比组合,辅助以上述含量的补强剂和硫化剂,使得本发明提供的胎面橡胶组合物能够更好地平衡胎面的耐切割、耐屈挠裂口增长及低滚动阻力性能,非常适合应用在全天候轮胎的胎面上。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述,这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
正如背景技术部分所描述的,现有技术中的全天候轮胎胎面无法兼顾耐切割、耐屈挠裂口增长及低滚动阻力性能。
为了解决这一问题,本发明提供了一种胎面橡胶组合物,其特征在于,按重量份计,胎面橡胶组合物包括:30~50份的高门尼稀土顺丁橡胶、10~30份的天然橡胶和/或异戊橡胶、20~60份的溶聚丁苯橡胶、50~120份的补强剂以及0.01~5份的硫化剂,其中,高门尼稀土顺丁橡胶在100℃下的门尼粘度为60~90。
本发明提供的上述胎面橡胶组合物,采用了门尼粘度为60~90的高门尼稀土顺丁橡胶,其具有较高的线性度。同时,将该高门尼稀土顺丁橡胶与天然橡胶(和/或异戊橡胶)、溶聚丁苯橡胶按上述配比组合,辅助以上述含量的补强剂和硫化剂,使得本发明提供的胎面橡胶组合物能够更好地平衡胎面的耐切割、耐屈挠裂口增长及低滚动阻力性能,非常适合应用在全天候轮胎的胎面上。
本发明提供的上述胎面橡胶组合物中,只要按照上述配比,同时采用门尼粘度为60~90的高门尼稀土顺丁橡胶,即可兼顾较高的耐切割、耐屈挠裂口增长及低滚动阻力性能。在一种优选的实施方式中,高门尼稀土顺丁橡胶的分子量分布为1.5~3.5,高门尼稀土顺丁橡胶的生胶门尼松弛率MSR小于0.65。将高门尼稀土顺丁橡胶的分子量分布和生胶门尼松弛率MSR值控制在上述范围内,上述三个性能能够得到进一步平衡。从而能够进一步提高全天候轮胎胎面的综合性能。
在保证较高的耐切割、耐屈挠裂口增长及低滚动阻力性能的同时,为了进一步平衡胎面的拉伸强度、断裂伸长率等其他机械性能,在一种优选的实施方式中,按重量份计,胎面橡胶组合物包括:40~45份的高门尼稀土顺丁橡胶、15~20份的天然橡胶、50~60份的溶聚丁苯橡胶、60~85份的补强剂以及0.01~5份的硫化剂。
除了上述成分以外,本领域技术人员也可以选择性地添加其他橡胶领域的常用助剂,用以提高胎面的整体性能。在一种优选的实施方式中,按重量份计,胎面橡胶组合物还包括:0~14份的偶联剂、0.1~5份的防老剂、0.02~10份的促进剂、5~40份的加工油、2~10份的活性剂及0.5~4份的防护蜡。加入上述用量的偶联剂、防老剂、促进剂、加工油、活性剂和防护蜡,能够更好地补充本发明上述橡胶组合物的性能,比如老化性能、加工性能、硫化性能等。
具体的助剂种类可以采用本领域常用的类型。在一种优选的实施方式中,偶联剂为硅烷偶联剂,优选硅烷偶联剂包括但不限于3,3’-双(三乙氧基甲基硅烷基丙基)四硫化物、3,3’-双(三甲氧基甲基硅烷基丙基)二硫化物、3,3’-双(三甲氧基甲基硅烷基丙基)四硫化物、3,3’-双(三乙氧基甲基硅烷基丙基)二硫化物、3,3’-双(三乙氧基甲基硅烷基丙基)八硫化物、3,3’-双(三丁氧基甲基硅烷基丙基)二硫化物及3,3’-双(三丁氧基甲基硅烷基丙基)四硫化物中的一种或多种。
在一种优选的实施方式中,防老剂包括但不限于防老剂RD、防老剂4020、防老剂NS及防老剂D中的一种或多种。
在一种优选的实施方式中,促进剂包括但不限于氧化锌和/或硬脂酸。
在一种优选的实施方式中,活性剂包括但不限于N-氧二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺和/或N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺。
在一种优选的实施方式中,补强剂包括但不限于炭黑/白炭黑。优选上述50~120份的补强剂中包括0~40份的炭黑和40~90份的白炭黑,更优选包括0~30份的炭黑和50~90份的白炭黑。炭黑的型号包括但不限于N110、N115、N120、N125、N135、N220、N231、N234、N242、N293、N299、N326、N330、N335、N339、N343、N351、N356、N375、N539、N550、N660、N772及N990中的一种或多种,白炭黑优选80~300m2/g之间的高分散沉淀法白炭黑,比如罗地亚生产的Zeosil 1165MP、1115MP,德固赛生产的Ultrasil 7000等。
优选地,加工油为芳烃油,比如宁波汉胜公司的TDAE油。
优选地,防护蜡为微晶蜡。
根据本发明的另一方面,还提供了一种全天候轮胎,包括胎面,胎面的材料为上述胎面橡胶组合物。采用该橡胶组合物作为胎面,能够很好地平衡胎面的耐切割、耐屈挠裂口增长及低滚动阻力性。
以下通过实施例进一步说明本发明的有益效果:
测试方法:
(1)门尼黏度:采用M200E型门尼粘度计测试,试验温度100℃。
(2)生胶门尼松弛率MSR:按照ISO 289-4-2003规定的方法进行测量MSR绝对值。
(3)硫化特性:混炼胶的硫化特性采用C200E型无转子硫化仪测试,试验温度160℃,振荡速率1.7Hz,振幅0.5°。
(4)主要机械性能:按照GB/T 528-2009规定的方法测试拉伸应力应变性能,按照GB/T531.1-2008规定的方法测试硫化胶硬度。
(5)耐切割性能测试:北京万汇一方耐切割试验机,转速725r/min,打击速度120次/min,试验时间15min。通过对旋转的橡胶试样施加冲击力,测量试验前后试样的重量。对比例1为100,其他对比例及实施例的值用指数表示,指数越小,表示耐切割性能越好。
(6)屈挠裂口增长性能测试:按照GB/T 13934-2006标准对耐屈挠裂口增长性能进行测量。以对比例1为100,其他对比例及实施例的值用指数表示。指数越小,表示耐屈挠裂口增长性能越高。
(7)60℃损耗因子测试:采用德国GABO生产的EPLEXOR 500N DMA(动态机械热分析仪)测试,采用拉伸模式,试验条件为10Hz,静应变1%,动应变0.25%应变,升温速度3℃/min。以对比例1为100,其他对比例及实施例的值用指数表示。指数越小,表示滚动阻力越低。
以下各实施例及对比例中配制的胎面橡胶组合物,其混炼胶的制备方法如下:
一段:1.57L本伯里密炼机中,先添加生胶,之后添加补强剂及可选的偶联剂,再添加剩余的填料以及小料,混炼至155℃~165℃排胶;
二段:1.57L本伯里密炼机,添加一段的母炼胶混炼至150℃后排胶;
三段:开炼机上进行,添加二段的母炼胶,后添加硫化剂及可选的促进剂,薄通六次下片。
以下各配方中采用的原料如下:
1)溶聚丁苯橡胶:SOL 6270SL,门尼粘度47,25%结合苯乙烯,63%乙烯基,37.5份low PCA油,锦湖化学产品;天然橡胶:印尼20#标准橡胶,SIR20;
2)顺丁橡胶:BR9000,门尼粘度44,顺式含量96.6%,分子量分布3.36,生胶门尼松弛率MSR为0.6,燕山石化公司产品;
3)稀土顺丁橡胶:牌号CB22,门尼粘度59,顺式含量97%,分子量分布2.2,门尼松弛MSR为0.7,朗盛公司产品。
4)高门尼稀土顺丁橡胶:门尼粘度60~90,顺式含量96%,分子量分布1.5~3.5,门尼松弛MSR小于0.65,锦州石化产品,采用的制备方法可参见申请号为201410815921.3的中国专利。
5)炭黑:N234,卡博特公司产品。
6)白炭黑:高分散型白炭黑Zeosil 1165MP,青岛罗地亚公司产品;
7)硅烷偶联剂:3,3’-双(三乙氧基甲基硅烷基丙基)四硫化物,商品名称Si69,德国赢创工业集团产品;
8)加工油:TDAE油,宁波汉胜公司产品。
9)防老剂RD:2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体,
10)防老剂4020:N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基对苯二胺
11)防老剂NS:N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺,天津迈科化工。
12)防老剂D:二苯胍,天津迈科化工产品。
实施例1至7
实施例1至7的橡胶组合物的配方如下,这些实施例中采用的组分类型都一样,不同之处在于各组分的用量不同:
实施例8至12
实施例8至12中各组分的用量与实施例1相同,硫化剂、补强剂及其他助剂的种类也与实施例1相同,不同之处在于生胶组分的物理性质,详见下表:
对比例1
对比例1中的配方同实施例1,不同之处在于,将实施例1中的高门尼稀土顺丁橡胶替换为顺丁橡胶BR9000,其门尼粘度为44,顺式含量96.6%,分子量分布3.36,生胶门尼松弛率MSR为0.6。
对比例2
对比例2中的配方同实施例1,不同之处在于,将实施例1中的高门尼稀土顺丁橡胶替换为CB22,其门尼粘度为59,顺式含量97%,分子量分布2.2,门尼松弛MSR为0.7。
上述实施例1至15及对比例1、2中的橡胶组合物的性能见表1、2。
表1
表2
从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:本发明提供的上述胎面橡胶组合物,采用了门尼粘度为60~90的高门尼稀土顺丁橡胶,其具有较高的线性度。同时,将该高门尼稀土顺丁橡胶与天然橡胶(和/或异戊橡胶)、溶聚丁苯橡胶按上述配比组合,辅助以上述含量的补强剂和硫化剂,使得本发明提供的胎面橡胶组合物能够更好地平衡胎面的耐切割、耐屈挠裂口增长及低滚动阻力性能,非常适合应用在全天候轮胎的胎面上。
特别地,由实施例1至7可以看出,将各组分的用量控制在优选范围内,有利于进一步改善并平衡提高胎面橡胶组合物的耐切割、耐屈挠裂口增长及低滚动阻力性能。由实施例8至12可以看出,将高门尼稀土顺丁橡胶的门尼粘度、分子量分布和MSR值进行优选后,胎面橡胶组合物的综合性能更佳。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种全天候轮胎,包括胎面,其特征在于,所述胎面的材料为胎面橡胶组合物,按重量份计,所述胎面橡胶组合物包括:40~45份的高门尼稀土顺丁橡胶、15~20份的天然橡胶、50~60份的溶聚丁苯橡胶、60~85份的补强剂以及0.01~5份的硫化剂,其中,所述高门尼稀土顺丁橡胶在100℃下的门尼粘度为60~90,所述高门尼稀土顺丁橡胶的分子量分布为1.5~3.5,所述高门尼稀土顺丁橡胶的生胶门尼松弛率小于0.65。
2.根据权利要求1所述的全天候轮胎,其特征在于,按重量份计,所述胎面橡胶组合物还包括:0~14份的偶联剂、0.1~5份的防老剂、0.02~10份的促进剂、5~40份的加工油、2~10份的活性剂及0.5~4份的防护蜡。
3.根据权利要求2所述的全天候轮胎,其特征在于,所述偶联剂为硅烷偶联剂。
4.根据权利要求2所述的全天候轮胎,其特征在于,所述防老剂选自防老剂RD、防老剂4020及防老剂D中的一种或多种。
5.根据权利要求2所述的全天候轮胎,其特征在于,所述活性剂选自氧化锌和/或硬脂酸。
6.根据权利要求2所述的全天候轮胎,其特征在于,所述促进剂选自N-氧二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、促进剂D中的一种或多种。
7.根据权利要求1或2所述的全天候轮胎,其特征在于,所述补强剂为炭黑/白炭黑。
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Legal Events
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GR01 | Patent grant | ||
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