CN109762219A - 一种高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于橡胶材料领域，公开了一种高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料及其制备方法。所述轮胎胎面胶材料包括如下原料组分：橡胶100份；树脂0.1～10份；白炭黑40～80份；硅烷偶联剂3～7份；橡胶操作油20～40份；氧化锌3～5份；硬脂酸1～3份；防老剂1～5份；硫磺0.5～2.5份；促进剂2～4份。其中树脂是指聚合树脂或改性天然树脂。该轮胎胎面胶材料在提高抗湿滑性能的同时能有效提高材料的抗撕裂性。本发明的轮胎胎面胶材料采用三段混炼法进行制备，制备方法工艺简单，易于实现，有利于实现大规模工业化生产。

Description

一种高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料及其制备方法

技术领域

本发明属于橡胶材料领域，具体涉及一种高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料及其制备方法。

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，人们对轮胎安全性能、节油性能的要求越来越高，即对湿抓着力和滚动阻力提出了更严格的要求。在高性能绿色环保轮胎的胎面胶中，选用溶聚丁苯橡胶与溶聚顺丁橡胶并用以及添加白炭黑，并经硅烷偶联剂表面改性，可以使胶料具有良好的湿滑性能的同时不提高滚动阻力，但经硅烷偶联剂改性后，胶料的撕裂性能会有所下降。而轮胎在使用过程中会遭到破坏，尤其是在路面状况很差的条件下，轮胎表面更容易受到尖锐物品的撞击或刺扎，导致轮胎寿命降低，因此提高轮胎的撕裂性能也是目前亟待解决的问题。

中国发明专利CN106589332A提供了一种改性萜烯酚树脂及其制备方法，及其在轮胎胎面胶中的应用。该树脂的加入使胶料0℃的tanδ从0.210提高了0.262，60℃C的tanδ基本保持不变，但胶料的撕裂强度略有下降。

中国发明专利CN105330907A提供了一种新的轮胎胎面橡胶组合物，其通过添加松香改性的苯酚-DCPD树脂，该树脂的加入提高了胶料的撕裂性能，湿滑性能基本保持不变。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料。本发明通过在轮胎胎面胶材料中添加有助于改善填料分散的极性树脂，可提高橡胶抗湿滑性能而不提升滚动阻力，同时提高橡胶的撕裂性能。

本发明的另一目的在于提供上述高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料的制备方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料，按质量份数计，包括如下原料组分：

所述树脂是指聚合树脂或改性天然树脂；所述聚合树脂是指芳香族单体、脂肪族单体、脂环族单体中至少一种单体的聚合树脂，所述改性天然树脂是指改性松香树脂或改性萜烯树脂。

优选的，所述橡胶为天然橡胶、丁苯橡胶和顺丁橡胶中的至少一种；更优选为丁苯橡胶和顺丁橡胶(BR)的混合橡胶；所述丁苯橡胶优选为溶聚丁苯橡胶(SSBR)。

优选的，所述芳香族单体为苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、茚或2-甲基茚；所述脂肪族单体为乙烯、丙烯、丁二烯、戊二烯或辛烯；所述脂环族单体为环戊二烯或双环戊二烯。

优选的，所述改性天然树脂是指通过氢化、歧化、马来酸酐改性或酯化改性的天然树脂。

优选的，所述白炭黑为沉淀法白炭黑。

优选的，所述硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂Si-69(双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物)。

优选的，所述防老剂包括防老剂RD、防老剂4020和防护蜡RW287中的至少一种。

优选的，所述促进剂包括促进剂NS和促进剂D中的至少一种。

上述高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)一段混炼：室温条件下，将橡胶在开炼机上薄通2～8次，直至混炼均匀；

(2)二段混炼：110～130℃下，将一段混炼胶在密炼机中混炼20～70s，然后加入白炭黑、橡胶操作油、硅烷偶联剂和树脂密炼60～120s，再加入防老剂、氧化锌、硬脂酸混炼至温度达到140～170℃，排胶后放置12～48h；

(3)三段混炼：室温条件下，将二段混炼胶在开炼机上薄通3～6次，加入硫磺和促进剂，搓卷、打包3～7次后出片，得到所述高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料。

优选地，步骤(1)中所述在开炼机上薄通的前后辊速比调节为1:(1.2～1.5)；步骤(2)中密炼机的转子转速调节为30～70r/min；步骤(3)中所述在开炼机上薄通的前后辊速比调节为1:(1.2～1.5)。

相对于现有技术，本发明具有如下优点及有益效果：

(1)本发明的高抗湿滑抗撕裂的轮胎胎面胶材料在提高轮胎胎面胶材料抗湿滑性能的同时能有效提高材料的抗撕裂性能，延长轮胎的使用寿命；

(2)本发明的制备方法工艺简单，易于实现，有利于实现大规模工业化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

对比例1

本对比例的一种轮胎胎面胶材料，按质量份数计，其原料组分如表1所示。

表1

*充油37.5表示相对于橡胶质量37.5％的橡胶操作油。

本对比例轮胎胎面胶材料的制备，具体包括如下步骤：

(1)一段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将橡胶SSBR(充油37.5)和BR在开炼机上薄通3次，直至混炼均匀；

(2)二段混炼：调节密炼机转子转速为60r/min，混炼温度为120℃，将混炼均匀的橡胶投入密炼室，混炼30秒；再将白炭黑、环保橡胶油、硅烷偶联剂投入密炼室，密炼90秒；最后将防老剂RD、防老剂4020、防护蜡RW287、氧化锌、硬脂酸等小料加入密炼室，混炼至温度达到160℃，排胶后放置12小时；

(3)三段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将二段混炼胶在开炼机上薄通3次，加入硫磺、促进剂NS和促进剂D，搓卷、打包5次后出片，得到所述轮胎胎面胶材料。

实施例1

本实施例的一种高抗湿滑抗撕裂的轮胎胎面胶材料，按质量份数计，其原料组分如表2所示。

表2

本实施例高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料的制备，具体包括如下步骤：

(1)一段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将橡胶在开炼机上薄通3次，直至混炼均匀；

(2)二段混炼：调节密炼机转子转速为60r/min，混炼温度为120℃，将混炼均匀的橡胶投入密炼室，混炼30秒；再将白炭黑、环保橡胶油、硅烷偶联剂投入密炼室，过程中加入树脂，密炼90秒；最后将防老剂RD、防老剂4020、防护蜡RW287、氧化锌、硬脂酸等小料加入密炼室，混炼至温度达到160℃，排胶后放置12小时；

(3)三段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将二段混炼胶在开炼机上薄通3次，加入硫磺、促进剂NS和促进剂D，搓卷、打包5次后出片，得到所述抗湿滑抗撕裂的轮胎胎面胶材料。

实施例2

本实施例的一种高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料，按质量份数计，其原料组分如表3所示。

表3

本实施例高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料的制备，具体包括如下步骤：

(1)一段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将橡胶在开炼机上薄通3次，直至混炼均匀；

(2)二段混炼：调节密炼机转子转速为60r/min，混炼温度为120℃，将混炼均匀的橡胶投入密炼室，混炼30秒；再将白炭黑、环保橡胶油、硅烷偶联剂投入密炼室，过程中加入树脂，密炼90秒；最后将防老剂RD、防老剂4020、防护蜡RW287、氧化锌、硬脂酸等小料加入密炼室，混炼至温度达到160℃，排胶后放置12小时；

(3)三段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将二段混炼胶在开炼机上薄通3次，加入硫磺、促进剂NS和促进剂D，搓卷、打包5次后出片，得到所述抗湿滑抗撕裂的轮胎胎面胶材料。

实施例3

本实施例的一种高抗湿滑抗撕裂的轮胎胎面胶材料，按质量份数计，其原料组分如表4所示。

表4

本实施例高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料的制备，具体包括如下步骤：

(1)一段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将橡胶在开炼机上薄通3次，直至混炼均匀；

(2)二段混炼：调节密炼机转子转速为60r/min，混炼温度为120℃，将混炼均匀的橡胶投入密炼室，混炼30秒；再将白炭黑、环保橡胶油、硅烷偶联剂投入密炼室，过程中加入树脂，密炼90秒；最后将防老剂RD、防老剂4020、防护蜡RW287、氧化锌、硬脂酸等小料加入密炼室，混炼至温度达到160℃，排胶后放置12小时；

(3)三段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将二段混炼胶在开炼机上薄通3次，加入硫磺、促进剂NS和促进剂D，搓卷、打包5次后出片，得到所述抗湿滑抗撕裂的轮胎胎面胶材料。

将以上对比例1以及实施例1～3制备的轮胎胎面胶材料在160℃下进行模压硫化制备硫化胶后，进行包括力学性能、抗湿滑性能及动态力学性能测试；其中，力学性能按照按GB/T 528-2009进行测试，湿滑性能采用BPST测试结果及动态力学性能测试结果进行评价，动态力学性能测试条件为采用拉伸模式，设置温度范围为-80℃-100℃，温升速率为3℃·min^-1，频率为10Hz；测试结果如表5所示。

表5

由表5所示的物理性能测试结果可知，在轮胎胎面胶材料中加入树脂后，不仅提高了橡胶的拉伸强度，同时也提高了胶料的断裂伸长率；0℃附近的tanδ值与胶料的抗湿滑性能有较好的关联性，而60℃的tanδ值则对应材料的滚动阻力；可以看出，在加入树脂之后，胶料的湿滑性能得到了提高，同时撕裂性能也得到了提高。

对比例2

本对比例的一种轮胎胎面胶材料，按质量份数计，其原料组分如表6所示。

表6

本对比例轮胎胎面胶材料的制备，具体包括如下步骤：

(1)一段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将橡胶在开炼机上薄通3次，直至混炼均匀；

(2)二段混炼：调节密炼机转子转速为60r/min，混炼温度为120℃，将混炼均匀的橡胶投入密炼室，混炼30秒；再将白炭黑、环保橡胶油、硅烷偶联剂投入密炼室，密炼90秒；最后将防老剂RD、防老剂4020、防护蜡RW287、氧化锌、硬脂酸等小料加入密炼室，混炼至温度达到160℃，排胶后放置12小时；

(3)三段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将二段混炼胶在开炼机上薄通3次，加入硫磺、促进剂NS和促进剂D，搓卷、打包5次后出片，得到轮胎胎面胶材料。

实施例4

本实施例的一种高抗湿滑抗撕裂的轮胎胎面胶材料，按质量份数计，其原料组分如表7所示。

表7

本实施例高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料的制备，具体包括如下步骤：

(1)一段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将橡胶在开炼机上薄通3次，直至混炼均匀；

(2)二段混炼：调节密炼机转子转速为60r/min，混炼温度为120℃，将混炼均匀的橡胶投入密炼室，混炼30秒；再将白炭黑、环保橡胶油、硅烷偶联剂投入密炼室，过程中加入树脂，密炼90秒；最后将防老剂RD、防老剂4020、防护蜡RW287、氧化锌、硬脂酸等小料加入密炼室，混炼至温度达到160℃，排胶后放置12小时；

(3)三段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将二段混炼胶在开炼机上薄通3次，加入硫磺、促进剂NS和促进剂D，搓卷、打包5次后出片，得到所述抗湿滑抗撕裂的轮胎胎面胶材料。

实施例5

本实施例的一种高抗湿滑抗撕裂的轮胎胎面胶材料，按质量份数计，其原料组分如表8所示。

表8

本实施例高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料的制备，具体包括如下步骤：

(1)一段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将橡胶在开炼机上薄通3次，直至混炼均匀；

(2)二段混炼：调节密炼机转子转速为60r/min，混炼温度为120℃，将混炼均匀的橡胶投入密炼室，混炼30秒；再将白炭黑、环保橡胶油、硅烷偶联剂投入密炼室，过程中加入树脂，密炼90秒；最后将防老剂RD、防老剂4020、防护蜡RW287、氧化锌、硬脂酸等小料加入密炼室，混炼至温度达到160℃，排胶后放置12小时；

(3)三段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将二段混炼胶在开炼机上薄通3次，加入硫磺、促进剂NS和促进剂D，搓卷、打包5次后出片，得到所述抗湿滑抗撕裂的轮胎胎面胶材料。

实施例6

本实施例的一种高抗湿滑抗撕裂的轮胎胎面胶材料，按质量份数计，其原料组分如表9所示。

表9

本实施例高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料的制备，具体包括如下步骤：

(1)一段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将橡胶在开炼机上薄通3次，直至混炼均匀；

(2)二段混炼：调节密炼机转子转速为60r/min，混炼温度为120℃，将混炼均匀的橡胶投入密炼室，混炼30秒；再将白炭黑、环保橡胶油、硅烷偶联剂投入密炼室，过程中加入树脂，密炼90秒；最后将防老剂RD、防老剂4020、防护蜡RW287、氧化锌、硬脂酸等小料加入密炼室，混炼至温度达到160℃，排胶后放置12小时；

(3)三段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将二段混炼胶在开炼机上薄通3次，加入硫磺、促进剂NS和促进剂D，搓卷、打包5次后出片，得到所述抗湿滑抗撕裂的轮胎胎面胶材料。

实施例7

本实施例的一种高抗湿滑抗撕裂的轮胎胎面胶材料，按质量份数计，其原料组分如表10所示。

表10

本实施例高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料的制备，具体包括如下步骤：

(1)一段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将橡胶在开炼机上薄通3次，直至混炼均匀；

(2)二段混炼：调节密炼机转子转速为60r/min，混炼温度为120℃，将混炼均匀的橡胶投入密炼室，混炼30秒；再将白炭黑、环保橡胶油、硅烷偶联剂投入密炼室，过程中加入树脂，密炼90秒；最后将防老剂RD、防老剂4020、防护蜡RW287、氧化锌、硬脂酸等小料加入密炼室，混炼至温度达到160℃，排胶后放置12小时；

(3)三段混炼：调节开炼机辊温为室温，开通冷却水，前后辊速比调节为1:1.2，将二段混炼胶在开炼机上薄通3次，加入硫磺、促进剂NS和促进剂D，搓卷、打包5次后出片，得到所述抗湿滑抗撕裂的轮胎胎面胶材料。

将以上对比例2以及实施例4～7制备的轮胎胎面胶材料在160℃下进行模压硫化制备硫化胶后，进行包括力学性能、抗湿滑性能及动态力学性能测试；其中，力学性能按照按GB/T 528-2009进行测试，湿滑性能采用BPST测试结果及动态力学性能测试结果进行评价，动态力学性能测试条件为采用拉伸模式，设置温度范围为-80℃-100℃，温升速率为3℃·min^-1，频率为10Hz；测试结果如表11所示。

表11

由表11所示的物理性能测试结果可知，在轮胎胎面胶材料中，随着树脂量的增加，拉伸强度、断裂伸长率也随着升高；0℃附近的tanδ值与胶料的抗湿滑性能有较好的关联性，而60℃的tanδ值则对应材料的滚动阻力；可以看出，随着树脂量的增加，胶料的湿滑性能得到了提高，同时撕裂性能也得到了提高。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料，其特征在于按质量份数计，包括如下原料组分：

所述树脂是指聚合树脂或改性天然树脂；所述聚合树脂是指芳香族单体、脂肪族单体、脂环族单体中至少一种单体的聚合树脂，所述改性天然树脂是指改性松香树脂或改性萜烯树脂。

2.根据权利要求1所述的一种高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料，其特征在于：所述橡胶为天然橡胶、丁苯橡胶和顺丁橡胶中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料，其特征在于：所述橡胶为丁苯橡胶和顺丁橡胶的混合橡胶。

4.根据权利要求3或4所述的一种高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料，其特征在于：所述丁苯橡胶为溶聚丁苯橡胶。

5.根据权利要求1所述的一种高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料，其特征在于：所述芳香族单体为苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、茚或2-甲基茚；所述脂肪族单体为乙烯、丙烯、丁二烯、戊二烯或辛烯；所述脂环族单体为环戊二烯或双环戊二烯。

6.根据权利要求1所述的一种高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料，其特征在于：所述改性天然树脂是指通过氢化、歧化、马来酸酐改性或酯化改性的天然树脂。

7.根据权利要求1所述的一种高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂Si-69。

8.根据权利要求1所述的一种高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料，其特征在于：所述防老剂包括防老剂RD、防老剂4020和防护蜡RW287中的至少一种；所述促进剂包括促进剂NS和促进剂D中的至少一种。

9.权利要求1～8任一项所述的一种高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：

(1)一段混炼：室温条件下，将橡胶在开炼机上薄通2～8次，直至混炼均匀；

(2)二段混炼：110～130℃下，将一段混炼胶在密炼机中混炼20～70s，然后加入白炭黑、橡胶操作油、硅烷偶联剂和树脂密炼60～120s，再加入防老剂、氧化锌、硬脂酸混炼至温度达到140～170℃，排胶后放置12～48h；

(3)三段混炼：室温条件下，将二段混炼胶在开炼机上薄通3～6次，加入硫磺和促进剂，搓卷、打包3～7次后出片，得到所述高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料。

10.根据权利要求9所述的一种高抗湿滑抗撕裂轮胎胎面胶材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述在开炼机上薄通的前后辊速比调节为1:(1.2～1.5)；步骤(2)中密炼机的转子转速调节为30～70r/min；步骤(3)中所述在开炼机上薄通的前后辊速比调节为1:(1.2～1.5)。