CN110655690A - 高硬度低生热低滚阻实心轮胎胎面胶料及其制备方法 - Google Patents

高硬度低生热低滚阻实心轮胎胎面胶料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高硬度低生热低滚阻实心轮胎胎面胶料及其制备方法，按重量分数计量的以下成分组成：天然橡胶：95～100份，顺丁橡胶BR9000：0～5份，二者之和为100份；炭黑：15～25份，白炭黑：35～45份，二者之和为60份；氧化锌：8～10份，硬脂酸：1～2.5份，防老剂：0.5～1.5份，促进剂：0.1～0.6份，不溶性硫磺：6～8份；间苯二酚树脂：1份，亚甲基密胺：5份。本发明的胶料具有更好的强度和硬度，并且具有低生热低滚阻性能。

Description

高硬度低生热低滚阻实心轮胎胎面胶料及其制备方法
技术领域
本发明属于一种轮胎胎面胶料组合及其制备方法，尤其涉及一种耐磨高硬度低生热实心轮胎胎面胶料及其制备方法。
背景技术
轮胎是由多种材料组合而成，一个普通的实心轮胎使用寿命特别关注，其中大部分实心轮胎损坏均是由于轮胎生热过大，硬度变低所致。在社会经济高速发展的今天，轮胎低生热也成为了轮胎工业的发展趋势。实心轮胎高速转向时，前轮外胎容易出现脱圈现象，夏季高温时此现象较多。因为轮胎橡胶有一定的收缩伸张率，当超过一定范围时就会罩不住轮圈。另一方面，实心胎由于没有充气轮胎的高压气体承力特性，在滚动时路面粘滞阻力都比较大。目前在轮胎行业，对既符合高硬度要求，又能符合低生热低滚阻性能需要，还能在轮胎材料成本和加工成本取得更好的结果一直是行业发展研究的方向。
发明内容
本发明根据现有技术不足公开了一种高硬度低生热低滚阻实心轮胎胎面组合及其制备方法，本发明要解决的第一个问题是提供一种既能满足轮胎高硬度的性能要求，又符合低生热低滚阻，更经济安全的轮胎胎面胶料组合，本发明要解决的第二个问题是提供一种上述轮胎胎面胶料的制备方法。
本发明采用以下技术方案：
本发明的一个方面是提供一种高硬度低生热低滚阻实心轮胎胎面胶料，由按重量分数计量的以下成分组成：
天然橡胶：95～100份，顺丁橡胶BR9000：0～5份，二者之和为100份；
炭黑：15～25份，白炭黑：35～45份，二者之和为60份；
氧化锌：8～10份，硬脂酸：1～2.5份，防老剂：0.5～1.5份，促进剂：0.1～0.6份，不溶性硫磺：6～8份；
间苯二酚树脂：1份，亚甲基密胺：5份。
一种更加具体的方案是：所述的高硬度低生热低滚阻实心轮胎胎面胶料，由按重量分数计量的以下成分组成：
天然橡胶：95份，顺丁橡胶BR9000：5份，炭黑：25份，白炭黑：35份；氧化锌：8份，硬脂酸：1.5份，防老剂：1.5份，促进剂：0.6份，不溶性硫磺：8份；间苯二酚树脂：1份，亚甲基密胺：5份。
另一种更加具体的方案是：所述的高硬度低生热低滚阻实心轮胎胎面胶料，由按重量分数计量的以下成分组成：
天然橡胶：95份，顺丁橡胶BR9000：5份，炭黑：20份，白炭黑：40份；氧化锌：8份，硬脂酸：1.5份，防老剂：1.5份，促进剂：0.6份，不溶性硫磺：8份；间苯二酚树脂：1份，亚甲基密胺：5份。
上述各方案中，所述天然橡胶采用1#标胶；所述炭黑是N110、N234的质量比为1:1的混合物；所述防老剂是防老剂4020、防老剂RD、防老剂BLE-W中的至少一种；所述促进剂是促进剂CZ、促进剂NS或两者的混合物。
本发明的第二个方面是提供上述高硬度低生热低滚阻实心轮胎胎面胶料的制备方法，采用以下步骤：
1)备料：天然橡胶：95～100份，顺丁橡胶BR9000：0～5份，二者之和为100份；炭黑：15～25份，白炭黑：35～45份，二者之和为60份；氧化锌：8～10份，硬脂酸：1～2.5份，防老剂：0.5～1.5份，促进剂：0.1～0.6份，不溶性硫磺：6～8份；间苯二酚树脂：1份，亚甲基密胺：5份；
2)将天然橡胶、顺丁胶在密炼机中塑炼60秒，制成塑炼胶片，停放8小时以上；
3)将步骤2)获得的塑炼胶片在密炼机中塑炼60秒后，加入总重量四分之三的炭黑、白炭黑及全部的氧化锌、硬脂酸、防老剂、间苯二酚树脂，在密炼机中混炼120秒，加入剩余的四分之一的炭黑、白炭黑，在密炼机中混炼400秒，制成混炼胶；
4)将步骤3)制成的混炼胶停放4小时以上后，在开炼机上加入促进剂、不溶性硫磺、亚甲基密胺混炼即可制成所需轮胎胎面胶料。
本发明采用间苯二酚树脂、亚甲基密胺和不溶性硫磺配合提升轮胎的硬度，其中间苯二酚树脂和亚甲基密胺的质量比是1:5时，配合适量的不溶性硫磺可以获得较高的硬度。本发明使用了较多的不溶性硫磺，当用量较多时与间苯二酚树脂和亚甲基密胺相配合能够显著提高硬度，而当不溶性硫磺较少时(比如用量减半)，轮胎硬度提升效果下降。本发明通过碳黑N110、碳黑N234、白炭黑组合使用对降低轮胎生热和滚阻有很大的帮助。
上述胶料中不溶性硫磺是硫磺深加工的一种线型长链的高分子聚合物，分子链上的硫原子数高达108以上；有高聚物的粘弹性和分子量分布；不溶于二硫化碳，故称不溶性硫磺。不溶性硫磺主要用于橡胶制品，与普通硫磺相比，具有以下优点：胶料在存放期内不喷霜，保持胶料组份和性能均一；克服因喷霜造成胶料粘合力差的缺点；防止对制品和模具的污染并去掉了为克服喷霜而增添的涂浆工艺，为生产联动化提供条件。在相邻胶层中无迁移现象。特别是在顺丁胶和丁基胶的胶料中，普通硫磺迁移速度很高，配加不溶性硫磺后即可避免。在混炼和存放过程中减少烧焦。缩短硫化时间。当达到硫化温度后，它具有一个“活化阶段”，即链式解聚作用，使硫化速度加快，减少硫磺用量，有利于制品老化性能的改善。有利于橡胶与其他材料的粘合。耐磨轮胎中不可缺少的助剂。在耐磨轮胎生产中，能有效的避免喷霜，也不易产生早期硫化，并使胶料保持较好的黏性，有利于成型操作，而且确保硫化胶硫化的均匀性，保证产品质量稳定。不溶性硫磺同时也不含金属性污染物质。
上述各原料均有市售，其名称可能有不同，但成分是相同的即可。
有益效果：采用本发明的轮胎胶料组合及其制备方法得到的胶料具有更好的扯断强度、拉伸强度和硬度；本发明通过采用所述高硬度低生热低滚阻原料，配以合理的组合成分设计，大大减少了在生产和使用过程中对加工者和使用者造成的隐患，产品的安全性、经济性和适应性更广。本发明轮胎高硬度低生热低滚阻胶料组合完全符合国家和行业相关要求，同时轮胎使用性能远超过现有普通轮胎的使用标准要求，具有生热低，性能优良的特点，符合社会发展的趋势，也获得了第三方认证的资格，同时也提高了实心轮胎的竞争力和价值。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
备料：天然橡胶1#标胶：95份，顺丁橡胶BR9000：5份，炭黑：25份(N110、N234的质量比为1:1的混合物)，白炭黑：35份；氧化锌：8份，硬脂酸：1.5份，防老剂4020：1.5份，促进剂CZ：0.6份，不溶性硫磺：8份；间苯二酚树脂：1份，亚甲基密胺：5份。
将天然橡胶、顺丁胶在密炼机中塑炼60秒，制成塑炼胶片，停放8小时以上；然后将塑炼胶片在密炼机中塑炼60秒后，加入18.8份炭黑、26.2份白炭黑及全部的氧化锌、硬脂酸、防老剂、间苯二酚树脂，在密炼机中混炼120秒，加入剩余的6.2份炭黑、8.8份白炭黑，在密炼机中混炼400秒，制成混炼胶；将混炼胶停放5小时，再在开炼机上加入促进剂、不溶性硫磺、亚甲基密胺混炼即可制成所需轮胎胎面胶料。
胶料的性能检测方法是：
力学性能的测定参照GB/T 528-2009。
压缩生热性能测定参照GB/T1687-1993。
硫化橡胶硬度测定参照GB/T531.1-2008，邵尔A型硬度计。
检测结果见表1。
表1实施例1轮胎胎面胶料性能
Figure BDA0002243175980000051
注：普通胶料是指白炭黑用量为0，炭黑用量为60份，不溶性硫磺用量为4份，间苯二酚树脂用量为1份，亚甲基密胺用量为2.5份，其他成分用量与实施例1相同的胶料。普通胶料的制备方法同实施例1。
上述胶料的扯断强度、拉伸强度和硬度都得到了提高，扯断强度比普通轮胎的胶料提高5.0个Mpa，拉伸比普通轮胎胶料降低150％，硬度比普通轮胎的胶料提高13个邵氏硬度，生热比普通胎低33℃，滚阻比普通胶料低50％。
实施例2
备料：天然橡胶1#标胶：95份，顺丁橡胶BR9000：5份，炭黑：20份(N110、N234的质量比为1:1的混合物)，白炭黑：40份；氧化锌：8份，硬脂酸：1.5份，防老剂4020：1.5份，促进剂CZ：0.6份，不溶性硫磺：8份；间苯二酚树脂：1份，亚甲基密胺：5份。
将天然橡胶、顺丁胶在密炼机中塑炼60秒，制成塑炼胶片，停放8小时以上；然后将塑炼胶片在密炼机中塑炼60秒后，加入15份炭黑、30份白炭黑及全部的氧化锌、硬脂酸、防老剂、间苯二酚树脂，在密炼机中混炼120秒，加入剩余的5份炭黑、10份白炭黑，在密炼机中混炼400秒，制成混炼胶；将混炼胶停放5小时，再在开炼机上加入促进剂、不溶性硫磺、亚甲基密胺混炼即可制成所需轮胎胎面胶料。轮胎胎面胶料性能见表2。
表2实施例2轮胎胎面胶料性能
Figure BDA0002243175980000061
注：普通胶料是指白炭黑用量为5，炭黑用量为55份，不溶性硫磺用量为4份，间苯二酚树脂用量为1份，亚甲基密胺用量为2.5份，其他成分用量与实施例1相同的胶料。
上述胶料的的扯断强度,、拉伸强度和硬度都得到了提高，扯断强度能比普通轮胎的胶料提高3.5个Mpa，拉伸比普通轮胎胶料降低180％，硬度比普通轮胎的胶料提高8个邵氏硬度生热比普通胎低22℃，滚阻比普通胶料低50％。
实施例3
备料：天然橡胶1#标胶：95份，顺丁橡胶BR9000：5份，炭黑：15份(N110、N234的质量比为1:1的混合物)，白炭黑：45份；氧化锌：8份，硬脂酸：1.5份，防老剂4020：1.5份，促进剂CZ：0.6份，不溶性硫磺：6份；间苯二酚树脂：1份，亚甲基密胺：5份。
制备方法同实施例1，加料过程根据原料用量进行调整。
轮胎胎面胶料性能见表3。
表3实施例3轮胎胎面胶料性能
Figure BDA0002243175980000071
注：普通胶料是指白炭黑用量为0，炭黑用量为60份，不溶性硫磺用量为4份，间苯二酚树脂用量为1份，亚甲基密胺用量为1份，其他成分用量与实施例1相同的胶料。
上述胶料的扯断强度、拉伸强度得到了提高，扯断强度能比普通轮胎的胶料提高2.5个Mpa，拉伸比普通轮胎胶料降低了240％。硬度比普通轮胎的胶料提高6个邵氏硬度生热比普通胎低25℃，滚阻比普通胶料低45％。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (8)

1.一种高硬度低生热低滚阻实心轮胎胎面胶料，其特征在于由按重量分数计量的以下成分组成：
天然橡胶：95～100份，顺丁橡胶BR9000：0～5份，二者之和为100份；炭黑：15～25份，白炭黑：35～45份，二者之和为60份；
氧化锌：8～10份，硬脂酸：1～2.5份，防老剂：0.5～1.5份，促进剂：0.1～0.6份，不溶性硫磺：6～8份；
间苯二酚树脂：1份，亚甲基密胺：5份。
2.根据权利要求1所述的高硬度低生热低滚阻实心轮胎胎面胶料，其特征在于由按重量分数计量的以下成分组成：
天然橡胶：95份，顺丁橡胶BR9000：5份，炭黑：25份，白炭黑：35份；氧化锌：8份，硬脂酸：1.5份，防老剂：1.5份，促进剂：0.6份，不溶性硫磺：8份；间苯二酚树脂：1份，亚甲基密胺：5份。
3.根据权利要求1所述的高硬度低生热低滚阻实心轮胎胎面胶料，其特征在于由按重量分数计量的以下成分组成：
天然橡胶：95份，顺丁橡胶BR9000：5份，炭黑：20份，白炭黑：40份；氧化锌：8份，硬脂酸：1.5份，防老剂：1.5份，促进剂：0.6份，不溶性硫磺：8份；间苯二酚树脂：1份，亚甲基密胺：5份。
4.根据权利要求1所述的高硬度低生热低滚阻实心轮胎胎面胶料，其特征在于所述天然橡胶采用1#标胶。
5.根据权利要求1所述的高硬度低生热低滚阻实心轮胎胎面胶料，其特征在于所述炭黑是N110、N234的质量比为1:1的混合物。
6.根据权利要求1所述的高硬度低生热低滚阻实心轮胎胎面胶料，其特征在于所述防老剂是防老剂4020、防老剂RD、防老剂BLE-W中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的高硬度低生热低滚阻实心轮胎胎面胶料，其特征在于所述促进剂是促进剂CZ、促进剂NS或两者的混合物。
8.一种高硬度低生热低滚阻实心轮胎胎面胶料的制备方法，其特征在于采用以下步骤：
1)备料：天然橡胶：95～100份，顺丁橡胶BR9000：0～5份，二者之和为100份；炭黑：15～25份，白炭黑：35～45份，二者之和为60份；氧化锌：8～10份，硬脂酸：1～2.5份，防老剂：0.5～1.5份，促进剂：0.1～0.6份，不溶性硫磺：6～8份；间苯二酚树脂：1份，亚甲基密胺：5份；
2)将天然橡胶、顺丁胶在密炼机中塑炼60秒，制成塑炼胶片，停放8小时以上；
3)将步骤2)获得的塑炼胶片在密炼机中塑炼60秒后，加入总重量四分之三的炭黑、白炭黑及全部的氧化锌、硬脂酸、防老剂、间苯二酚树脂，在密炼机中混炼120秒，加入剩余的四分之一的炭黑、白炭黑，在密炼机中混炼400秒，制成混炼胶；
4)将步骤3)制成的混炼胶停放4小时以上后，在开炼机上加入促进剂、不溶性硫磺、亚甲基密胺混炼即可制成所需轮胎胎面胶料。
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