CN110218374A - 一种轮胎气密层配方及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于轮胎胶料配方技术领域，具体涉及一种轮胎气密层配方及其制备方法，其配方按质量分数计包括：丁苯橡胶100份、炭黑N660 30～50份、树脂‑石墨烯预混物2～15份、ZnO 3～5份、硬脂酸2份、防老剂2～3份、松香1～3份、硫磺1.0～1.5份、促进剂DZ 1～2份、防焦剂CTP 0.2～0.4份；通过母炼和终炼两个阶段制得配方胶料。本发明利用酚醛树脂表面羟基与氧化石墨形成氢键，采用原位还原制成树脂‑丁苯橡胶预混物，改善石墨烯在气密层配方中的分散，降低丁苯橡胶气体渗透率，提升复合材料的气密性；同时，该配方技术的实施将大幅降低气密层的成本，提升企业利润。

Description

一种轮胎气密层配方及其制备方法

技术领域

本发明属于轮胎胶料配方技术领域，具体涉及一种轮胎气密层配方及其制备方法。

背景技术

轮胎气密层的主要作用是承受内压并保持内压的相对稳定，在胶料性能方面，要求配方的硫化胶具有优良的气密性。目前全钢、半钢轮胎主要采用气密性优良的丁基胶或者溴化丁基胶作为轮胎的气密层。丁基橡胶主链周围有大量烷基存在，能够有效降低气体的渗透性。丁苯橡胶侧链含有体积更大的苯环，气体渗透性弱于丁基橡胶，但是结合新的二维填料能够降低气体渗透性。在成本方面，丁基橡胶或者溴化丁基橡胶成本远高于丁苯橡胶。在工艺性能方面也不如传统丁苯橡胶。

石墨烯是一种高比表面积二维平面材料，将石墨烯应用于轮胎气密层中，采用丁苯橡胶+石墨烯的体系能够显著降低材料的气体渗透性。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种轮胎气密层配方及其制备方法，尤其适用于全钢子午线、半钢轮胎的气密层。

按照本发明的技术方案，所述轮胎气密层配方，各组分按重量份数计包括：丁苯橡胶100份、炭黑N660 30～50份、树脂-石墨烯预混物2～15份、ZnO 3～5份、硬脂酸 2份、防老剂 2～3份、松香 1～3份、硫磺1.0～1.5份、促进剂DZ 1～2份、防焦剂CTP 0.2～0.4份。

进一步的，所述树脂-石墨烯预混物中石墨烯的重量占比为20～60%。

进一步的，所述树脂-石墨烯预混物的制备方法为：将酚醛树脂、氧化石墨溶于水中，加热到60-80℃，采用超声充分分散，使得氧化石墨表面的羟基、羧基与酚醛树脂表面的羟基部分氢键结合，采用水热还原或者HX酸原位还原，保持还原反应度达到90～95%；还原完成后冷却、干燥、造粒，得到树脂-石墨烯预混物。

进一步的，所述防老剂为防老剂4020、防老剂RD两种并用。

本发明的另一方面还提供了一种轮胎气密层配方的制备方法，包括以下步骤，

（1）母炼：一段母胶密炼：按重量份数计，将丁苯橡胶100份、炭黑N660 30～50份、树脂-石墨烯预混物2～15份、ZnO 3～5份、硬脂酸 2份，防老剂 2～3份和松香 1～3份加入密炼机中，保持填充系数 70%～75%，于150～160℃的条件下排胶，炼胶时间为2～4 min；密炼机的下片控制胶片厚度为5～10mm，制备得到一段母胶；

（2）终炼：将步骤（1）所得一段母胶加入密炼机中，密炼机的填充系数为70%～75%，加入硫磺1.0～1.5份、促进剂DZ 1～2份、防焦剂CTP 0.2～0.4份，炼胶时间为3～4min，排胶温度为100℃；密炼机下片并控制厚度为5～7mm，得到轮胎气密层配方胶料。

本发明的有益效果在于：利用酚醛树脂表面羟基与氧化石墨形成氢键，采用原位还原制成树脂-丁苯橡胶预混物，改善石墨烯在气密层配方中的分散，降低丁苯橡胶气体渗透率，提升复合材料的气密性；同时，该配方技术的实施将大幅降低气密层的成本，提升企业利润。

具体实施方式

下面结合具实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

一种轮胎气密层配方，各组分按重量份数计，包括丁苯橡胶100份、炭黑N660 40份、树脂-石墨烯预混物2份、ZnO 3份、硬脂酸 2份、防老剂4020 1份、防老剂RD 1份、松香 3份、硫磺1份、促进剂DZ 1份、防焦剂CTP 0.4份。

上述轮胎气密层配方的制备方法，包括以下步骤：

（1）一段母胶密炼：依次将丁苯橡胶100份、炭黑N660 40份、树酯-石墨烯预混物2份、ZnO 3份、硬脂酸 2份，松香 3份、防老剂4020 1份、防老剂RD 1份加入密炼机中，保持填充系数 70%，于150～160℃条件下排胶，炼胶时间为3 min；密炼机的下片控制胶片厚度为5～10mm，制备得到一段母胶；

（2）终炼：将步骤（1）所得一段母胶加入密炼机中，密炼机的填充系数为70%，继续加入硫磺1.0份、促进剂DZ 1份、防焦剂CTP 0.4份，炼胶时间为4min，排胶温度为100℃；密炼机下片并控制厚度为5～7mm，得到轮胎气密层配方混炼胶。

步骤（1）所述密炼机为GK系列或F系列密炼机；步骤（2）所述密炼机为GK系列密炼机。

实施例二

一种轮胎气密层配方，各组分按重量份数计，包括丁苯橡胶100份、炭黑N660 50份、树酯-石墨烯预混物10份、ZnO 4份、硬脂酸 2份、防老剂4020 1.5份、防老剂RD 1份、松香 2份、硫磺1份、促进剂DZ 1份、防焦剂CTP 0.3份。

上述轮胎气密层配方的制备方法，包括以下步骤：

（1）一段母胶密炼：依次将丁苯橡胶100份、炭黑N660 50份、树酯-石墨烯预混物10份、ZnO 4份、硬脂酸 2份、防老剂4020 1.5份、防老剂RD 1份、松香 2份加入密炼机中，保持填充系数 70%，于150～160℃条件下排胶，炼胶时间为2 min；密炼机的下片控制胶片厚度为5～10mm，制备得到一段母胶；

（2）终炼：将步骤（1）所得一段母胶加入密炼机中，密炼机的填充系数为70%，继续加入硫磺1.0份、促进剂DZ 1份、防焦剂CTP 0.3份，炼胶时间为4min，排胶温度为100℃；密炼机下片并控制厚度为5～7mm，得到轮胎气密层配方混炼胶。

步骤（1）所述密炼机为GK系列或F系列密炼机；步骤（2）所述密炼机为GK系列密炼机。

实施例三

一种低成本轮胎气密层配方，各组份按重量份数计为包括：丁苯橡胶100份、炭黑N66030份、树酯-石墨烯预混物15份、ZnO 5份、硬脂酸 2份、防老剂4020 1.5份、防老剂RD 1.5份、松香 1份、硫磺1.5份、促进剂DZ 2份、防焦剂CTP 0.2份。

（1）一段母胶密炼：依次将丁苯橡胶100份、炭黑N660 30份、树酯-石墨烯预混物15份、ZnO 5份、硬脂酸 2份、防老剂4020 1.5份、防老剂RD 1.5份、松香 1份加入密炼机中，保持填充系数 70%，于150～160℃条件下排胶，炼胶时间为4min；密炼机的下片控制胶片厚度为5～10mm，制备得到一段母胶；

（2）终炼：将步骤（1）所得一段母胶加入密炼机中，密炼机的填充系数为70%，继续加入硫磺1.5份、促进剂DZ 2份、防焦剂CTP 0.2份，炼胶时间为3min，排胶温度为100℃；密炼机下片并控制厚度为5～7mm，得到轮胎气密层配方混炼胶。

步骤（1）所述密炼机为GK系列或F系列密炼机；步骤（2）所述密炼机为GK系列密炼机。

上述实施例中，树脂-石墨烯预混物中石墨烯的重量占比均为20～60%，其制备方法为：将酚醛树脂、氧化石墨溶于水中，加热加热到60-80℃，采用超声充分分散，使得氧化石墨表面的羟基、羧基等基团与酚醛树脂表面的羟基部分氢键结合，采用水热还原或者HX酸原位还原，保持还原反应度达到90～95%；还原完成后冷却、干燥、造粒，得到树脂-石墨烯预混物。

Claims (5)

1.一种轮胎气密层配方，其特征在于，各组分按重量份数计包括：丁苯橡胶100份、炭黑N660 30～50份、树脂-石墨烯预混物2～15份、ZnO 3～5份、硬脂酸 2份、防老剂 2～3份、松香 1～3份、硫磺1.0～1.5份、促进剂DZ 1～2份、防焦剂CTP 0.2～0.4份。

2.如权利要求1所述的轮胎气密层配方，其特征在于，所述树脂-石墨烯预混物中石墨烯的重量占比为20～60%。

3.如权利要求1或2所述的轮胎气密层配方，其特征在于，所述树脂-石墨烯预混物的制备方法为：将酚醛树脂、氧化石墨溶于水中，加热到60-80℃，采用超声充分分散，使得氧化石墨表面的羟基、羧基与酚醛树脂表面的羟基部分氢键结合，采用水热还原或者HX酸原位还原，保持还原反应度达到90～95%；还原完成后冷却、干燥、造粒，得到树脂-石墨烯预混物。

4.如权利要求1所述的轮胎气密层配方，其特征在于，所述防老剂为防老剂4020、防老剂RD两种并用。

5.一种轮胎气密层配方的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

（1）母炼：一段母胶密炼：按重量份数计，将丁苯橡胶100份、炭黑N660 30～50份、树脂-石墨烯预混物2～15份、ZnO 3～5份、硬脂酸 2份，防老剂 2～3份和松香 1～3份加入密炼机中，保持填充系数 70%～75%，于150～160℃的条件下排胶，炼胶时间为2～4 min；密炼机的下片控制胶片厚度为5～10mm，制备得到一段母胶；

（2）终炼：将步骤（1）所得一段母胶加入密炼机中，密炼机的填充系数为70%～75%，加入硫磺1.0～1.5份、促进剂DZ 1～2份、防焦剂CTP 0.2～0.4份，炼胶时间为3～4min，排胶温度为100℃；密炼机下片并控制厚度为5～7mm，得到轮胎气密层配方胶料。