CN109679239A - 一种全钢子午轮胎的气密层胶料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种全钢子午轮胎的气密层胶料及其制备方法，主要由卤化丁基橡胶为基体，所述基体中添加片层状材料。制备方法包括：将卤化丁基橡胶、片层状材料混炼后得到母胶，继续开炼后，即可。本发明的全钢子午轮胎的气密层胶料，通过组分之间相互配合后，使得生产出的胶料各个方面的性能均表现优异，通过降低全钢子午轮胎气密层的渗透性能，彻底提高了轮胎的气密性，降低水蒸气、氧气对钢丝及橡胶的老化和腐蚀，延长轮胎本身的使用寿命，扩大了轮胎本身的应用范围，形成了良好的经济效益。

Description

一种全钢子午轮胎的气密层胶料及其制备方法
技术领域
本发明涉及轮胎加工领域，具体而言，涉及一种全钢子午胎的气密层胶料及其制备方法。
背景技术
全钢载重子午线轮胎，使用范围很广，承载能力强，抗穿刺，真空轮胎表面是一层优质橡胶，充气后外表张力增大，在内表面形成一定的压力，提高了对破口的自封能力，一旦扎破，不像普通车胎那样气体在瞬间全部泄完，会持续一定的时间，保障了高速行车时的安全。超耐磨，真空轮胎轮圈比普通轮圈直径大，在行驶中不会受到刹车鼓热量的影响。由于没有内胎和衬带，轮胎与车轮圈密封为一体，在车辆在高速行驶时，由轮胎和路面摩擦产生的高温，在内部(热空气)经钢圈直接散热快速降低胎温，从而延长轮胎的使用寿命。油耗低。能保持较好的行驶稳定性和较小的摩擦，有利于减震和提高车速。带束层的定位性高，车轮的径向跳动量小，阻力小。因而节省燃油3％，使用全钢子午线轮胎的车，其耐磨性、安全性、舒适性、稳定性都比使用普通轮胎高。常作为工程机械轮胎、矿用轮胎，长途卡客车轮胎和中短途卡车胎使用。
可见，全钢子午轮胎现在在市面上应用还是很广泛的，由于全钢子午线轮胎在高速运转过程中会产生大量热量，轮胎内部温度可达到40℃甚至更高，因此在高温运转条件下，轮胎气密层的渗透性能需要有一定的保证，保证在比较低的渗透范围内，才能延长轮胎的使用寿命，否则会容易出现轮胎老化、气密性不佳等问题，影响轮胎的实际使用寿命。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种全钢子午轮胎的气密层胶料，该气密层胶料通过组分之间相互配合后，使得生产出的胶料各个方面的性能均表现优异，通过降低全钢子午轮胎气密层的渗透性能，彻底提高了轮胎的气密性，更好地阻隔水蒸气、氧气等气体对钢丝及橡胶的老化和腐蚀，延长轮胎本身的使用寿命，该胶料的生产将全钢子午轮胎气密层的性能提升到了一个新的高度，更有利于市场推广，形成更为广泛的经济效益。
本发明的第二目的在于提供上述全钢子午轮胎的气密层胶料的制备方法，该制备方法操作步骤简单，操作步骤前后衔接紧密，操作条件温和，大大缩短了操作时间，节约操作成本，有利于后续进一步扩大应用。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明实施例提供了一种全钢子午轮胎的气密层胶料，主要由卤化丁基橡胶为基体，所述基体中添加片层状材料。
全钢载重子午线轮胎，使用范围很广，承载能力强，抗穿刺，真空轮胎表面是一层优质橡胶，充气后外表张力增大，在内表面形成一定的压力，提高了对破口的自封能力，一旦扎破，不像普通车胎那样气体在瞬间全部泄完，会持续一定的时间，保障了高速行车时的安全。超耐磨，真空轮胎轮圈比普通轮圈直径大，在行驶中不会受到刹车鼓热量的影响。由于没有内胎和衬带，轮胎与车轮圈密封为一体，在车辆在高速行驶时，由轮胎和路面摩擦产生的高温，在内部(热空气)经钢圈直接散热快速降低胎温，从而延长轮胎的使用寿命。油耗低。能保持较好的行驶稳定性和较小的摩擦，有利于减震和提高车速。带束层的定位性高，车轮的径向跳动量小，阻力小。因而节省燃油3％，使用全钢子午线轮胎的车，其耐磨性、安全性、舒适性、稳定性都比使用普通轮胎高。常作为工程机械轮胎、矿用轮胎，长途卡客车轮胎和中短途卡车胎使用。
可见，全钢子午轮胎现在在市面上应用还是很广泛的，由于全钢子午线轮胎在高速运转过程中会产生大量热量，轮胎内部温度可达到40℃甚至更高，因此在高温运转条件下，轮胎气密层的渗透性能需要有一定的保证，保证在比较低的渗透范围内，才能延长轮胎的使用寿命，否则会容易出现轮胎老化、气密性不佳等问题，影响轮胎的实际使用寿命。
本发明为了解决上述技术问题，提供了一种适用于全钢子午轮胎的气密层胶料的配方，通过在卤化丁基橡胶基体中添加片层状材料并同时调整配方之间的比例，降低全钢子午轮胎气密层的渗透性能，可有效的延长气体扩散路径，这样将橡胶材料与片层状材料进行有效的复合后，可显著提高轮胎的气密性，特别是在中高温(40℃以上)的气密性。
优选地，所述片层状材料为无机片层状阻隔性硅酸盐材料。
优选地，作为进一步可实施的方案，所述基体中还添加了炭黑和助剂。
优选地，所述助剂包括氧化镁、氧化锌、硬脂酸、均匀剂、操作油、硫磺、促进剂中的一种或几种的混合；
优选地，所述操作油为芳烃油或环烷油。
优选地，为了进一步提高胶料的质量，作为进一步可实施的方案，主要由以下组分混炼制得：以质量份数计，卤化丁基橡胶50-120份，片层状材料5-40份，炭黑30-80份，氧化镁1-8份、氧化锌2-10份、硬脂酸1-8份、均匀剂1-10份、操作油2-15份、硫磺1-5份、促进剂0.5-5份。
更优地，以质量份数计，卤化丁基橡胶80-100份，片层状材料10-30份，炭黑40-70份，氧化镁2-5份，氧化锌2-6份，硬脂酸2-4份，均匀剂2-9份，操作油3-10份、硫磺0.5-2份、促进剂1.5-4份。
上述配方中，炭黑最好为中超耐磨炉黑、高耐磨炉黑中的至少一种，通过对胎面胶料的制备原料进一步筛选，可以提升本身胶料的耐磨程度，也提高了混炼的效率，使得混炼过程更加容易进行。
本发明的气密层胶料中，所述片层状材料的BET比表面积最好为4-60m2/g之间。
更优地，所述片层状材料的BET比表面积为8-40m2/g。
本发明实施例还提供了上述气密层胶料的制备方法，包括如下步骤：
将卤化丁基橡胶、片层状材料混炼后得到母胶，继续开炼后，即可。
本发明的制备方法操作步骤简单，操作步骤前后衔接紧密，操作条件温和，大大缩短了操作时间，节约操作成本，有利于后续进一步扩大应用。
优选地，混炼母胶的过程中添加炭黑、氧化镁、硬脂酸、均匀剂、操作油；
优选地，开炼的过程中添加硫磺、促进剂、氧化锌。
优选地，作为进一步可实施的方式，混炼在密炼机中进行，密炼机的转速控制在60-90rpm之间。
优选地，作为进一步可实施的方式，开炼在开炼机中进行，开炼机的前辊转速控制在20-30rpm之间，后辊转速控制在10-20rpm之间。
优选地，作为进一步可实施的方式，开炼机的辊温为50-60℃之间。
将各个操作参数控制在比较优异的范围内，提高其制备得到的气密层胶料的各个方面的性能。
实际操作过程可以按照如下步骤进行：
1、母胶混炼：设置密炼机转速为60～90rpm，在密炼机中加入卤化丁基橡胶、炭黑、片层状材料，混炼55秒后加入操作油，混炼至115秒后加入硬脂酸、均匀剂、氧化镁等助剂，混炼至165秒，提栓，然后压栓至230秒后排料即得母胶；
2、终炼胶混炼：设置开炼机前辊转速20～25rpm，后辊转速15～20rpm，辊温为50～70℃，在开炼机中加入母胶、硫磺、促进剂、氧化锌，薄通6次，打三角包6次，排胶即得胶料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的全钢子午轮胎的气密层胶料，跟现有的配方技术相比，通过组分之间相互配合后，使得生产出的胶料各个方面的性能均表现优异，通过降低全钢子午轮胎气密层的渗透性能，彻底提高了轮胎的气密性，降低水蒸气、氧气对钢丝及橡胶的老化和腐蚀，延长轮胎本身的使用寿命，该胶料的生产将全钢子午轮胎气密层的性能提升到了一个新的高度，更有利于市场推广，形成更为广泛的经济效益；
(2)本发明的全钢子午轮胎的气密层胶料的制备方法，操作步骤简单，操作步骤前后衔接紧密，操作条件温和，大大缩短了操作时间，节约操作成本，有利于后续进一步扩大应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例4的气密层胶料在不同温度下透气率的拟合图；
图2为比较例1的气密层胶料在不同温度下透气率的拟合图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1-5、比较例1
全钢子午轮胎的气密层胶料的制备方法按照如下步骤进行：
1、母胶混炼：设置密炼机转速为60rpm，在密炼机中加入卤化丁基橡胶、炭黑、片层状材料，混炼55秒后加入操作油，混炼至115秒后加入硬脂酸、均匀剂、氧化镁等助剂，混炼至165秒，提栓，然后压栓至230秒后排料即得母胶；
2、终炼胶混炼：设置开炼机前辊转速20rpm，后辊转速10rpm，辊温为50℃，在开炼机中加入母胶、硫磺、促进剂、氧化锌，薄通6次，打三角包6次，排胶即得胶料，具体配方按照如下表1进行。
表1胶料配方
组别(质量份数) 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 比较例1
卤化丁基橡胶 50 120 100 80 85 100
片层状材料 5 40 30 10 20
炭黑 30 80 70 40 65 55
硬脂酸 1 8 2 4 3.5 2
氧化镁 8 1 5 2 2.5 1.5
均匀剂 10 1 9 2 5.5 3
操作油 2 15 10 3 7 6
硫磺 5 1 2 0.5 4 0.4
促进剂 0.5 5 4 1.5 3 1.5
氧化锌 10 2 6 2 5 2.5
其中，上述表1中，炭黑为中超耐磨炉黑或补强炉黑。
实施例6
具体配方与上述实施例5一致，只是具体制备方法按照如下步骤进行：
1、母胶混炼：设置密炼机转速为90rpm，在密炼机中加入卤化丁基橡胶、炭黑、片层状材料，混炼55秒后加入操作油，混炼至115秒后加入硬脂酸、均匀剂、氧化镁等助剂，混炼至165秒，提栓，然后压栓至230秒后排料即得母胶；
2、终炼胶混炼：设置开炼机前辊转速30rpm，后辊转速20rpm，辊温为70℃，在开炼机中加入母胶、硫磺、促进剂、氧化锌，薄通6次，打三角包6次，排胶即得胶料。
实施例7
具体配方与上述实施例5一致，只是具体制备方法按照如下步骤进行：
1、母胶混炼：设置密炼机转速为80rpm，在密炼机中加入卤化丁基橡胶、炭黑、片层状材料，混炼55秒后加入操作油，混炼至115秒后加入硬脂酸、均匀剂、氧化镁等助剂，混炼至165秒，提栓，然后压栓至230秒后排料即得母胶；
2、终炼胶混炼：设置开炼机前辊转速22rpm，后辊转速18rpm，辊温为55℃，在开炼机中加入母胶、硫磺、促进剂、氧化锌，薄通6次，打三角包6次，排胶即得胶料。
实验例1
将上述实施例与比较例中的气密层胶料测试其性能，具体结果如下所示。硫化条件为：151℃下硫化30min。
表2硫化胶的物理性能对比
当硫化条件为：151℃×60min(100℃×48h老化后)，具体测试结果如下表3所示。
表3硫化胶的物理性能对比
实验例2
将胶料在151℃下硫化30min，具体硫化仪数据如下表4所示。
表4检测结果
测试参数 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 比较例1
ML 1.78 1.79 1.81 1.82 1.82 1.91
MH N·m 7.21 7.22 7.25 7.26 7.26 7.33
T10 4.19 4.21 4.22 4.23 4.23 3.99
T90 26.43 26.51 26.55 26.57 26.60 25.18
焦化时间T5min 17.48 17.49 17.52 17.51 17.55 16.82
实验例3
将本发明实施例4的胶料与比较例1中的胶料比较透气率，具体结果如下表5所示。
表5不同温度下硫化胶透气率对比
温度 比较例1 实施例4 提升率
23℃ 2572.354 2238.306 12.99％
30℃ 3988.233 3466.971 13.07％
40℃ 6588.083 5719.995 13.18％
50℃ 10850.75 8933.768 17.67％
60℃ 16801.62 13154.71 21.71％
从上述表中的数据可以看出，比较例1和本发明实施例4的透气率均随温度的升高而增大。随着温度的升高，本发明实施例4的透气率比比较例1配方的优势更明显，在60℃时本发明配方比普通配方气密性提高21.71％。由于轮胎在实际使用过程中是动态的，会产生热量而导致轮胎内部温度升高。特别在高速行驶时全钢子午线轮胎温度可达60℃以上，根据如下拟合数据，因此本发明在高温下对于轮胎的低渗透性方面有更大优势。不同温度对应透气率拟合数据见附图1和图2。
通过将其他实施例采用上述实验例3的方法测定其透气率后，得到相同的试验结果。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的全钢子午轮胎的气密层胶料，跟现有的配方技术相比，通过组分之间相互配合后，使得生产出的胶料各个方面的性能均表现优异，通过降低全钢子午轮胎气密层的渗透性能，彻底提高了轮胎的气密性，降低水蒸气、氧气对钢丝及橡胶的老化和腐蚀，延长轮胎本身的使用寿命，该胶料的生产将全钢子午轮胎气密层的性能提升到了一个新的高度，更有利于市场推广，形成更为广泛的经济效益；
(2)本发明的全钢子午轮胎的气密层胶料的制备方法，操作步骤简单，操作步骤前后衔接紧密，操作条件温和，大大缩短了操作时间，节约操作成本，有利于后续进一步扩大应用。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种全钢子午轮胎的气密层胶料，其特征在于，主要由卤化丁基橡胶为基体，所述基体中添加片层状材料；
优选地，所述片层状材料为无机片层状阻隔性硅酸盐材料。
2.根据权利要求1所述的气密层胶料，其特征在于，所述基体中还添加了炭黑和助剂；
优选地，所述助剂包括氧化镁、氧化锌、硬脂酸、均匀剂、操作油、硫磺、促进剂中的一种或几种的混合；
优选地，所述操作油为芳烃油或环烷油。
3.根据权利要求2所述的气密层胶料，其特征在于，主要由以下组分混炼制得：以质量份数计，卤化丁基橡胶50-120份，片层状材料5-40份，炭黑30-80份，氧化镁1-8份、氧化锌2-10份、硬脂酸1-8份、均匀剂1-10份、操作油2-15份、硫磺1-5份、促进剂0.5-5份。
4.根据权利要求3所述的气密层胶料，其特征在于，以质量份数计，卤化丁基橡胶80-100份，片层状材料10-30份，炭黑40-70份，氧化镁2-5份，氧化锌2-6份，硬脂酸2-4份，均匀剂2-9份，操作油3-10份、硫磺0.5-2份、促进剂1.5-4份。
5.根据权利要求1-4任一项所述的气密层胶料，其特征在于，所述片层状材料的BET比表面积为4-60m2/g。
6.根据权利要求5所述的气密层胶料，其特征在于，所述片层状材料的BET比表面积为8-40m2/g。
7.权利要求1-6任一项所述的气密层胶料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将卤化丁基橡胶、片层状材料混炼后得到母胶，继续开炼后，即可。
优选地，混炼母胶的过程中添加炭黑、氧化镁、硬脂酸、均匀剂、操作油；
优选地，开炼过程中添加硫磺、促进剂、氧化锌。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，混炼在密炼机中进行，密炼机的转速控制在60-90rpm之间。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，开炼在开炼机中进行，开炼机的前辊转速控制在20-30rpm之间，后辊转速控制在10-20rpm之间。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，开炼机的辊温为50-60℃之间。
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