CN110372936A - 高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料及合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料及合成方法，轮胎胎面胶料各组分按重量份数计为：橡胶组分100份，高分散白炭黑50~90.0份，炭黑5.0~15.0份，环保油7.0~15.0份，橡胶添加剂10.0~30.0份，其中橡胶组分包含复合聚异戊二烯橡胶0.0~40.0份；填充环保油溶聚丁苯橡胶35.0~55.0份，改性溶聚丁苯橡胶40.0~60.0份。聚合苯乙烯—丁二烯橡胶给胶料提供一定抗湿滑性能的同时，确保了很好的加工性，此复合聚异戊二烯橡胶加入提高了胶料的弹性、降低了生热从而使得轮胎的滚动阻力降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料及合成方法，属于轮胎生产技术领域。
背景技术
随着汽车工业的发展，汽车已经成为人们生活中必不可少的交通工具，这也使得人们对轮胎在行驶过程中的操控安全性、省油性能以及舒适性提出了更高的要求，特别是出口到欧盟一些国家的轮胎，对轮胎的湿抓（操控安全性）、滚动阻力（省油性能）和噪音（舒适性）都制定了明确的性能要求。
轮胎胎面部分是唯一接触行驶路面的位置，因此对轮胎的整体性能起到举足轻重的影响，即改善胎面部胶料的湿地性能、滚动阻力性能就能很大程度的提升轮胎的性能。
轮胎的抗湿滑性能主要取决于轮胎在湿路面上的摩擦力即抓着力，一般是通过轮胎在湿路面的刹车距离来测定的，提升轮胎的抗湿滑性能主要要求胎面胶有较大的滞后损失。
轮胎滚动阻力是当轮胎与路面接触时，轮胎由于承重的原因会产生变形。随着轮胎结构的变形，其组成部件会变热，并且一部分由发动机传输来的能量损耗了。轮胎的滚动阻力约占汽车滚动阻力的20~30%，轮胎的滚动阻力所产生的能耗约占耗油量的15%左右，其中由轮胎胎面配方产生的滚动阻力约占到整个轮胎的50%，因此通过降低轮胎胎面配方的滚动阻力可以很有效的达到降低轮胎滚动阻力的目的。
发明内容
本发明目的是之一提供了一种高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料，该配方主要通过高分散白炭黑的使用降低滚动阻力，同时使用溶液聚合型苯乙烯-丁二烯橡胶改善湿地抓地性能以及使用复合聚异戊二烯橡胶进一步平衡湿地抓地性能和滚动阻力性能以及改善配方加工性能。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料，各组分按重量份数计为：橡胶组分100份，高分散白炭黑50~90.0份，炭黑5.0~15.0份，环保油7.0~15.0份，橡胶添加剂10.0~30.0份，其中橡胶组分包含复合聚异戊二烯橡胶0.0~40.0份；填充环保油溶聚丁苯橡胶35.0~55.0份，改性溶聚丁苯橡胶40.0~60.0份。
所述的高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料优选方案，复合聚异戊二烯橡胶为20.0~70.0份气相法白炭黑和100份聚异戊二烯复合而成。
所述的高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料优选方案，填充环保油溶聚丁苯橡胶包括苯乙烯24.0~26.0份、乙烯基48.0~52.0份，填充26.3~28.3%TDAE油的溶液聚合型苯乙烯-丁二烯橡胶35.0~55.0份。
所述的高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料优选方案，改性溶聚丁苯橡胶为苯乙烯27.0份、乙烯基含量43.0份的末端改性产品。
所述的高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料优选方案，高分散白炭黑要求氮吸附比表面积155~175m2/g ，PH值为5.0~8.0。
所述的高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料优选方案，环保油为PCA含量3%以下，Ca含量25%，Cp含量24%，Cn含量51%的橡胶加工油。
所述的高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料优选方案，橡胶添加剂包含以下组分：
硅烷偶联剂 8.0~15.0份；
抗湿滑树脂 3.0~5.0份；
硬脂酸 1.0~3.0份；
防老剂 2.5~4.5份；
氧化锌 1.0~5.0份；
白炭黑分散剂 1.0~2.5份；
硫磺 1.0~4.0份；
促进剂 2.0~3.0份。
本发明目的是之二提供了一种高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料的合成方法。
一种高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料的合成方法包括如下步骤：
包括如下步骤：
1）按照重量份称取各原料；
2）一段混炼：按配方配比加入橡胶、高分散白炭黑、炭黑、硅烷偶联剂、硬脂酸、防老剂、抗湿滑树脂、白炭黑分散剂、环保油投入密炼机中混炼得到一段混炼胶，转子转速55rpm，风压0.6MPa，投入橡胶，炼胶10秒钟提上顶栓，转速降至50rpm，投入高分散白炭黑、炭黑、硅烷偶联剂、硬脂酸、防老剂、抗湿滑树脂、白炭黑分散剂、环保油压上顶栓，炼胶至120℃提上顶栓清扫，转速降至40rpm，炼胶至145℃再次提上顶栓清扫，压上顶栓炼胶至160℃卸料；
3）二段混炼：在一段混炼胶停放6~24h后，将一段混炼胶、防老剂6PPD、防老剂RD和氧化锌一起投入密炼机混炼得到二段混炼胶，转速45rpm，风压0.6MPa，炼胶至130℃提上顶栓清扫，压上顶栓，炼胶至155℃卸料；
4）三段混炼：二段混炼胶停放6~24h后，投入密炼机返练一遍得到三段混炼胶，转速40rpm，风压0.6MPa，炼胶至130℃提上顶栓清扫，压上顶栓，炼胶至155℃卸料；
5）终练：三段混炼胶停放2~12h后，和硫磺、促进剂一起投入密炼机混炼，得到终炼胶，转速20rpm，风压0.4MPa，炼胶5分钟后投入硫磺、促进剂TBBS、促进剂DPG，25秒钟提上顶栓清扫一次，压上顶栓，炼胶至100℃卸料。
本发明的优点在于：
在高含量白炭黑搭配溶液聚合型苯乙烯-丁二烯橡胶的基础上，高性能复合聚异戊二烯橡胶的首次使用，在改善配方抗湿滑和滚动阻力性能的同时，使得配方的加工性能明显提升，避免了高填充白炭黑混练困难的工艺问题，进而促使配方整体的抗湿滑性能进一步提升，滚动阻力进一步降低，最终轮胎的抗湿滑性能和滚动阻力都得到了很好的平衡。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料，各组分按重量份数计为：橡胶组分100份，高分散白炭黑50~90.0份，炭黑5.0~15.0份，环保油7.0~15.0份，橡胶添加剂10.0~30.0份，
其中橡胶组分包含复合聚异戊二烯橡胶0.0~40.0份；填充环保油溶聚丁苯橡胶35.0~55.0份，改性溶聚丁苯橡胶40.0~60.0份。
本实施中，复合聚异戊二烯橡胶为20.0~70.0份气相法白炭黑和100份聚异戊二烯复合而成, 目前为青岛金瑞纳公司生产产品。
本实施中，填充环保油溶聚丁苯橡胶包括苯乙烯24.0~26.0份、乙烯基48.0~52.0份，填充26.3~28.3%TDAE油的溶液聚合型苯乙烯-丁二烯橡胶35.0~55.0份，该产品属于非改性产品，在提供优良的湿地抓地性能和较好滚动阻力性能的同时，还具备优异的加工性能，该类填充环保油溶聚丁苯橡胶如韩国LG公司的SSBR2550，德国朗盛的VSL 5025-2等。
本实施中，改性溶聚丁苯橡胶为苯乙烯27.0份、乙烯基含量43.0份的末端改性产品，进一步改善了纯胶的加工工艺性能，该类产品选用的是韩国LG公司的SSBR F2743。
本实施中，高分散白炭黑要求氮吸附比表面积155~175m2/g ，PH值为5.0~8.0, 可选用德固萨公司的Ultrasil7000GR、索尔维公司的1165MP（原罗地亚公司的1165MP）、以及国内同类型产品无锡恒诚的HCSIL-833MP、山东联科的1158MP。
本实施中，环保油为PCA含量3%以下，Ca含量25%，Cp含量24%，Cn含量51%的橡胶加工油，可用了瑞典尼纳斯石油公司的N4700。
橡胶添加剂包含以下组分：硅烷偶联剂8.0~15.0份；抗湿滑树脂3.0~5.0份；硬脂酸 1.0~3.0份；防老剂2.5~4.5份；氧化锌1.0~5.0份；白炭黑分散剂 1.0~2.5份；硫磺 1.0~4.0份；促进剂2.0~3.0份；硅烷偶联剂可以在橡胶高分子链和白炭黑之间进行偶合，增加其与橡胶之间的相容性,本实施例中硅烷偶联剂使用了最为常用的Si-69和炭黑进行造粒处理的固体产品；硬脂酸为橡胶工业常用800型硬脂酸，氧化锌为间接法生产，纯度大于99.7%，氧化锌和硬脂酸反应生成高活性的硬脂酸锌；防老剂包括（N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺）即6PPD、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物即RD和物理防老剂双峰防护蜡，保证配方有足够的抵御各种条件下的老化性能；促进剂以次磺酰胺类促进剂N-叔丁基-2苯基噻唑次磺酰胺（促进剂TBBS）为主促进剂，胍类促进剂二苯胍（促进剂DPG）为辅助促进剂的促进剂体系。
一种高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料的合成方法，包括如下步骤：
1）按照重量份称取各原料；
2）一段混炼：按配方配比加入橡胶、高分散白炭黑、炭黑、硅烷偶联剂、硬脂酸、防老剂、抗湿滑树脂、白炭黑分散剂、环保油压投入密炼机中混炼得到一段混炼胶，转子转速55rpm，风压0.6MPa，投入橡胶，炼胶10分钟提上顶栓，转速降至50rpm，投入高分散白炭黑、炭黑、硅烷偶联剂、硬脂酸、防老剂、抗湿滑树脂、白炭黑分散剂、环保油压上顶栓，炼胶至120℃提上顶栓清扫，转速降至40rpm，炼胶至145℃再次提上顶栓清扫，压上顶栓炼胶至160℃卸料；
3）二段混炼：在一段混炼胶停放6~24h后，将一段混炼胶、防老剂6PPD、防老剂RD和氧化锌一起投入密炼机混炼得到二段混炼胶，转速45rpm，风压0.6MPa，炼胶至130℃提上顶栓清扫，压上顶栓，炼胶至155℃卸料；
4）三段混炼：二段混炼胶停放6~24h后，投入密炼机返练一遍得到三段混炼胶，转速40rpm，风压0.6MPa，炼胶至130℃提上顶栓清扫，压上顶栓，炼胶至155℃卸料；
5）终练：三段混炼胶停放2~12h后，和硫磺、促进剂一起投入密炼机混炼，得到终炼胶，转速20rpm，风压0.4MPa，炼胶5分钟后投入硫磺、促进剂TBBS、促进剂DPG，25秒钟提上顶栓清扫一次，压上顶栓，炼胶至100℃卸料。
本发明优选实施例中包括以下重量份数组分：
上述各个实施例获得超高耐磨性能的轮胎胎面胶料相关参数如下：
将上述实施例制得的胶料分别制成轮胎进行台上试验，结果如表所示。
实施例1~实施例3轮胎台上试验性能（轮胎规格155/70R13 75T）：
本发明所列实施例1~3所列表征胎面胶抗湿滑性能的指标Tanδ0℃值分别为0.443，0.784，0.878；实施例1~3所列表征胎面胶滚动阻力的指标Tanδ60℃值分别为0.112，0.031，0.106；
使用上述实施例胎面胶生产的成品轮胎性能均达到或超过国家标准。以上所述均为本发明的优选实施例，通过优选最终确定实施例3为本发明的第一优选方案。
从表可见，,本发明制成的轮胎走形成绩满足国家标准,具有较好的抓地力，保证湿地行驶安全系数，同时具有超高的耐磨耗性能，高速性能优秀，提高轮胎综合使用性能,胶料在抓地力、耐磨损方面都优于普通轮胎。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (8)
1.一种高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料，其特征在于：各组分按重量份数计为：
橡胶组分100份，高分散白炭黑50~90.0份，炭黑5.0~15.0份，环保油7.0~15.0份，橡胶添加剂10.0~30.0份，
其中橡胶组分包含复合聚异戊二烯橡胶0.0~40.0份；填充环保油溶聚丁苯橡胶35.0~55.0份，改性溶聚丁苯橡胶40.0~60.0份。
2.根据权利要求1所述的高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料，其特征在于：复合聚异戊二烯橡胶为20.0~70.0份气相法白炭黑和100份聚异戊二烯复合而成。
3.根据权利要求1所述的高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料，其特征在于：填充环保油溶聚丁苯橡胶包括苯乙烯24.0~26.0份、乙烯基48.0~52.0份，填充26.3~28.3%TDAE油的溶液聚合型苯乙烯-丁二烯橡胶35.0~55.0份。
4.根据权利要求1所述的高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料，其特征在于：改性溶聚丁苯橡胶为苯乙烯27.0份、乙烯基含量43.0份的末端改性产品。
5.根据权利要求1所述的高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料，其特征在于：高分散白炭黑要求氮吸附比表面积155~175m2/g ，PH值为5.0~8.0。
6.根据权利要求1所述的高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料，其特征在于：环保油为PCA含量3%以下，Ca含量25%，Cp含量24%，Cn含量51%的橡胶加工油。
7.根据权利1~6任一项所述的高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料，其特征在于：橡胶添加剂包含以下组分：
硅烷偶联剂 8.0~15.0份；
抗湿滑树脂 3.0~5.0份；
硬脂酸 1.0~3.0份；
防老剂 2.5~4.5份；
氧化锌 1.0~5.0份；
白炭黑分散剂 1.0~2.5份；
硫磺 1.0~4.0份；
促进剂 2.0~3.0份。
8.一种权利要求1至6任一项高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）按照重量份称取各原料；
2）一段混炼：按配方配比加入橡胶、高分散白炭黑、炭黑、硅烷偶联剂、硬脂酸、防老剂、抗湿滑树脂、白炭黑分散剂、环保油投入密炼机中混炼得到一段混炼胶，转子转速55rpm，风压0.6MPa，投入橡胶，炼胶10秒钟提上顶栓，转速降至50rpm，投入高分散白炭黑、炭黑、硅烷偶联剂、硬脂酸、防老剂、抗湿滑树脂、白炭黑分散剂、环保油压上顶栓，炼胶至120℃提上顶栓清扫，转速降至40rpm，炼胶至145℃再次提上顶栓清扫，压上顶栓炼胶至160℃卸料；
3）二段混炼：在一段混炼胶停放6~24h后，将一段混炼胶、防老剂6PPD、防老剂RD和氧化锌一起投入密炼机混炼得到二段混炼胶，转速45rpm，风压0.6MPa，炼胶至130℃提上顶栓清扫，压上顶栓，炼胶至155℃卸料；
4）三段混炼：二段混炼胶停放6~24h后，投入密炼机返练一遍得到三段混炼胶，转速40rpm，风压0.6MPa，炼胶至130℃提上顶栓清扫，压上顶栓，炼胶至155℃卸料；
5）终练：三段混炼胶停放2~12h后，和硫磺、促进剂一起投入密炼机混炼，得到终炼胶，转速20rpm，风压0.4MPa，炼胶5分钟后投入硫磺、促进剂TBBS、促进剂DPG，25秒钟提上顶栓清扫一次，压上顶栓，炼胶至100℃卸料。
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