CN110591177A - 一种高耐磨长里程的全钢胎面配方及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高耐磨长里程的全钢胎面配方及其制备工艺，包括如下组分：基胶100份；超耐磨炭黑45～60份；炭黑分散剂0.5～5份；硬脂酸1～3份；氧化锌2.5～3.5份；均匀剂1～3份；防老剂1～3份；增粘树脂0～2份；防护蜡0.5～2.0份；硫磺1.0～1.6份；次磺酰胺类促进剂0.6～1.5份；本发明通过采用低生热高耐磨炭黑，同时采用NR/BR/SBR三胶并用体系，使用能参与橡胶与炭黑反应的炭黑分散剂，增强了橡胶‑炭黑之间的相互作用，降低填料自身的聚集和胶料的自身生热，降低滞后对老化的不良影响，减小胶料本身的摩擦系数，进而能够有效提升胎面的耐磨性和耐久性能。

Description

一种高耐磨长里程的全钢胎面配方及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种轮胎胎面胶的配方及其制备工艺，尤其涉及一种全钢胎面配方及其制备工艺，属于轮胎生产技术领域。
背景技术
轮胎的耐磨耗性是决定轮胎耐久性的最为重要的因素。现今的汽车轮胎，约有98％以上都是因为使用磨光而更换或报废的。因此，磨损已成为轮胎在设计和生产技术中最受关注的课题。
目前，轮胎的耐磨耗性还远未达到理想的程度。全钢载重子午线轮胎在使用过程中，由于要承受车辆的全部负荷，行驶速度高，行驶里程长，并受路面的不断冲击、磨擦，轮胎各部位胶料发生压缩变形、曲挠变形、部件间发生剪切变形，其磨损相比普通轮胎更甚，因此其磨损性能和耐久性提升的需求更为迫切。
中国专利申请201811014952.3公开了一种耐磨胎面胶，由以下重量份数的原料组成：混合橡胶100～120份、防老剂3～6份、炭黑20～30份、增塑剂7～9份、氧化锌3～4份、硬脂酸2～4份、硫化剂4～8份、耐磨填料30～40份，并具体限定了耐磨填料的制备方法，耐磨填料中含有碳纳米管，氧化石墨烯和多乙烯多胺形成的三维网络结构，在加入产品中后，可与橡胶基体间形成穿插缠绕结构，从而使产品的内聚力提高，进而使产品的耐磨性提高，其所得耐磨橡胶的常温耐磨性为2.2～5.5cm3，远不能达到实际的使用需求。
近年来，随着现代轮胎设计技术的进步，新型橡胶、补强材料的发展和高性能、超高性能轮胎的出现，使得各类长寿命、安全轮胎、高里程、环保轮胎等已经相继问世。多年来，社会上一直要求轮胎使用时间能在10年之上、行驶里程达到15万km(乘用轮胎)和50万km(载重轮胎)的梦想正在开始实现。未来轮胎，一次达到百万公里的目标也已指日可待。
发明内容
本发明针对目前的全钢载重子午线轮胎在耐磨损性能和耐久性上所存在的不足，提供一种高耐磨长里程的全钢胎面配方及其制备工艺。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种高耐磨长里程的全钢胎面配方，按重量份计，包括如下组分：
其中，所述基胶由天然橡胶10.0～30.0份、高顺式顺丁橡胶30.0～50.0份和溶聚丁苯橡胶30.0～50.0份组成；
所述超耐磨炭黑的吸碘值为120～140mg/g，DBP吸收值为110ml/100g 以上；
所述炭黑分散剂的结构式为：
本发明中使用的炭黑分散剂的作用原理为：
(1)炭黑分散剂中的氨基在混炼阶段与炭黑反应和作用；(2)在高温硫化及老化的过程中，硫代硫酸盐分解生成硫基与橡胶反应，作用原理如图1所示，因此该炭黑分散剂能够有效改善炭黑在胶料中的分散，并能降低胶料生热，改善抗硫化返原性。
本发明的有益效果是：通过采用低生热高耐磨炭黑，同时采用 NR/BR/SBR三胶并用体系，使用能参与橡胶与炭黑反应的炭黑分散剂，增强了橡胶-炭黑之间的相互作用，降低填料自身的聚集，降低胶料的自身生热，降低滞后对老化的不良影响，减小胶料本身的摩擦系数，进而得到一种超长寿命的全钢胎面配方，能够有效提升胎面在高速行驶及长时间行驶下的耐磨性和耐久性能，提升轮胎的使用寿命，尤其适用于高速路面全钢标载产品。
进一步，所述高顺式顺丁橡胶为钕系顺丁橡胶，所述溶聚丁苯橡胶的玻璃化转变温度在50度以下；优选的，所述基胶由天然橡胶20～25份、高顺式顺丁橡胶优选40.0～45.0份、溶聚丁苯橡胶40.0～45.0份组成。
采用上述进一步技术方案的有益效果是，钕系顺丁橡胶生热低耐磨性好，低乙烯基低苯乙烯的溶聚丁苯橡胶生热低，滚阻小，进而提高胎面的耐磨耗性能。
进一步，所述炭黑分散剂的用量优选0.5～3份。
采用上述进一步技术方案的有益效果是，进一步提高炭黑对橡胶的补强性能，改善耐磨性能。
进一步，所述增粘树脂为乙炔型叔丁基酚醛超级增粘树脂KORESIN，用量优选1～2份。
采用上述进一步技术方案的有益效果是，此树脂在高低温、湿热条件下依然能够保持粘性，与其他树脂相比具有更低的生热性。
进一步，所述次磺酰胺类促进剂为N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺，用量优选1.1～1.3份。
采用上述进一步技术方案的有益效果是，促进剂CZ的抗焦烧性能优良，加工安全，硫化速度快，能够改善橡胶并用后的硫化速度。
进一步，所述防老剂为防老剂4020，用量优选1.5～2份。
进一步，所述硬脂酸的用量优选2～3份，所述氧化锌的用量优选2.8～ 3.2份。
进一步，所述防护蜡的用量优选1.0～1.5份。
本发明还要求保护上述全钢胎面配方的制备工艺，制备工艺共分4段，首段采用炭黑与天然胶预分散工艺，有效改善炭黑在胶料中的分散，增加炭黑的补强性；二段采用低温生产工艺，提高胶料与各组分之间的分散，减少高温氧化断链对胶料的破坏；最后采用两段终炼生产工艺，保证终炼药品的有效分散，从而提升胶料性能。每段胶料间停放时间≧8h，保证胶料应力松弛时间及药品均匀分散。具体如下:
(1)一段混炼胶：将F370密炼机转速调至45转/分，将天然橡胶、30份超耐磨炭黑加入，压上顶栓混炼40秒，升上顶清扫，压上顶栓，混炼30秒，升上顶栓，压上顶栓混炼20秒，开卸料门排胶，控制排胶温度140～150℃；开炼机下片，冷却建垛，停放时间≧8h；
(2)二段混炼胶：将XM305密炼机转速调至45转/分，将一段炭黑母胶、顺丁橡胶、溶聚丁苯橡胶、剩余的超耐磨炭黑、炭黑分散剂、氧化锌、防老剂、均匀剂、防护蜡、硬脂酸、增粘树脂加入，压上顶栓混炼35秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼25秒，升上顶栓，转速降至30转/分，压上顶栓混炼40秒，开卸料门排胶，控制排胶温度150～170℃；排胶后在开炼机上低温炼胶，辊距0.8mm～2.0mm，混炼10min～15min，开炼机下片，冷却建垛，停放时间≧8h；
(3)一段终炼胶：将GK255密炼机转速调至25转/分，将二段母炼胶、硫磺、促进剂加入，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓，压上顶栓混炼20秒，升上顶栓，开卸料门排胶，控制排胶温度 95～110℃；开炼机下片，冷却建垛，停放时间≧8h；
(4)二段终炼胶：将F305密炼机转速调至25转/分，将终炼胶加入，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓，压上顶栓混炼20秒，升上顶栓，开卸料门排胶，控制排胶温度95～110℃；开炼机下片，冷却建垛。
附图说明
图1是本发明提供的炭黑分散剂的作用原理示意图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1～5和对比例的胎面配方如表1所示。
表1实施例1～4和对比例的胎面配方
实施例1～5的胎面胶的制备工艺如下：
(1)一段混炼胶：将F370密炼机转速调至45转/分，将天然橡胶、30份超耐磨炭黑加入，压上顶栓混炼40秒，升上顶清扫，压上顶栓，混炼30秒，升上顶栓，压上顶栓混炼20秒，开卸料门排胶，控制排胶温度140～150℃；开炼机下片，冷却建垛，停放时间≧8h；
(2)二段混炼胶：将XM305密炼机转速调至45转/分，将一段炭黑母胶、顺丁橡胶、溶聚丁苯橡胶、剩余超耐磨炭黑、炭黑分散剂、氧化锌、均匀剂 40MFS、防老剂4020、防护蜡、硬脂酸、增粘树脂加入，压上顶栓混炼35 秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼25秒，升上顶栓，转速降至30转/分，压上顶栓混炼40秒，开卸料门排胶，控制排胶温度150～170℃；排胶后在开炼机上低温炼胶，辊距0.8mm～2.0mm，混炼10min～15min，开炼机下片，冷却建垛，停放时间≧8h；
(3)一段终炼胶：将GK255密炼机转速调至25转/分，将二段母炼胶、硫磺、促进剂加入，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓，压上顶栓混炼20秒，升上顶栓，开卸料门排胶，控制排胶温度 95～110℃；开炼机下片，冷却建垛，停放时间≧8h；
(4)二段终炼胶：将F305密炼机转速调至25转/分，将终炼胶加入，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓，压上顶栓混炼20秒，升上顶栓，开卸料门排胶，控制排胶温度95～110℃；开炼机下片，冷却建垛。
对比例的制备工艺如下：
(1)一段混炼胶：将F370密炼机转速调至45转/分，将天然橡胶、30份炭黑加入，压上顶栓混炼40秒，升上顶清扫，压上顶栓，混炼30秒，升上顶栓，压上顶栓混炼20秒，开卸料门排胶，控制排胶温度140～150℃；开炼机下片，冷却建垛，停放时间≧8h；
(2)二段混炼胶：将XM305密炼机转速调至45转/分，将一段炭黑母胶、剩余炭黑、氧化锌、防老剂4020、防护蜡、硬脂酸、增粘树脂加入，压上顶栓混炼35秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼25秒，升上顶栓，转速降至30 转/分，压上顶栓混炼40秒，开卸料门排胶，控制排胶温度150～170℃；排胶后在开炼机上低温炼胶，辊距0.8mm～2.0mm，混炼10min～15min，开炼机下片，冷却建垛，停放时间≧8h；
(3)一段终炼胶：将GK255密炼机转速调至25转/分，将二段母炼胶、硫磺、促进剂加入，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓，压上顶栓混炼20秒，升上顶栓，开卸料门排胶，控制排胶温度 95～110℃；开炼机下片，冷却建垛，停放时间≧8h；
(4)二段终炼胶：将F305密炼机转速调至25转/分，将终炼胶加入，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓，压上顶栓混炼20秒，升上顶栓，开卸料门排胶，控制排胶温度95～110℃；开炼机下片，冷却建垛。
实施例1～5和对比例所得胶料的各项性能测试结果如表2所示。
表2实施例1～5和对比例所得胶料的基本物理性能
备注：老化条件：100℃*48h；
由表2中的数据可以看出，实施例1～5所得胎面配方老化前的阿克隆磨耗指数在0.036cm3/1.61km以下，而对比例的阿克隆磨耗指数为 0.126cm3/1.61km，老化后在0.070cm3/1.61km以下，对比例为 0.243cm3/1.61km，实施例1～5的阿克隆磨耗指数显著低于对比例的胎面配方，其耐老化性能和耐磨耗性能明显提升，轮胎的使用寿命得到提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种高耐磨长里程的全钢胎面配方，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：
其中，所述基胶由天然橡胶10.0～30.0份、高顺式顺丁橡胶30.0～50.0份和溶聚丁苯橡胶30.0～50.0份组成；
所述炭黑分散剂的结构式为：
2.根据权利要求1所述的全钢胎面配方，其特征在于，所述高顺式顺丁橡胶为钕系顺丁橡胶，所述溶聚丁苯橡胶的玻璃化转变温度在50度以下。
3.根据权利要求1或2所述的全钢胎面配方，其特征在于，所述基胶由天然橡胶20～25份、高顺式顺丁橡胶40.0～45.0份和溶聚丁苯橡胶40.0～45.0份组成。
4.根据权利要求3所述的全钢胎面配方，其特征在于，所述炭黑分散剂的用量为0.5～3份。
5.根据权利要求1、2或4中任一项所述的全钢胎面配方，其特征在于，所述增粘树脂为乙炔型叔丁基酚醛超级增粘树脂KORESIN。
6.根据权利要求5所述的全钢胎面配方，其特征在于，所述增粘树脂的用量为1～2份。
7.根据权利要求1、2或4中任一项所述的全钢胎面配方，其特征在于，所述次磺酰胺类促进剂为N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺。
8.根据权利要求7所述的全钢胎面配方，其特征在于，所述次磺酰胺类促进剂的用量为1.1～1.3份。
9.根据权利要求1、2或4中任一项所述的全钢胎面配方，其特征在于，所述防老剂为防老剂4020，用量为1.5～2份；所述硬脂酸的用量为2～3份；所述氧化锌的用量为2.8～3.2份；所述防护蜡的用量为1.0～1.5份。
10.权利要求1～9中任一项所述全钢胎面配方的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)一段混炼胶：将F370密炼机转速调至45转/分，将天然橡胶、30份超耐磨炭黑加入，压上顶栓混炼40秒，升上顶清扫，压上顶栓，混炼30秒，升上顶栓，压上顶栓混炼20秒，开卸料门排胶，控制排胶温度140～150℃；开炼机下片，冷却建垛，停放时间≧8h；
(2)二段混炼胶：将XM305密炼机转速调至45转/分，将一段炭黑母胶、顺丁橡胶、溶聚丁苯橡胶、剩余的超耐磨炭黑、炭黑分散剂、氧化锌、防老剂、均匀剂、防护蜡、硬脂酸、增粘树脂加入，压上顶栓混炼35秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼25秒，升上顶栓，转速降至30转/分，压上顶栓混炼40秒，开卸料门排胶，控制排胶温度150～170℃；排胶后在开炼机上低温炼胶，辊距0.8mm～2.0mm，混炼10min～15min，开炼机下片，冷却建垛，停放时间≧8h；
(3)一段终炼胶：将GK255密炼机转速调至25转/分，将二段母炼胶、硫磺、促进剂加入，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓，压上顶栓混炼20秒，升上顶栓，开卸料门排胶，控制排胶温度95～110℃；开炼机下片，冷却建垛，停放时间≧8h；
(4)二段终炼胶：将F305密炼机转速调至25转/分，将终炼胶加入，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓，压上顶栓混炼20秒，升上顶栓，开卸料门排胶，控制排胶温度95～110℃；开炼机下片，冷却建垛。
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