CN110746661A - 一种缺气保用轮胎支撑胶用胶料及其制备方法和缺气保用轮胎 - Google Patents

一种缺气保用轮胎支撑胶用胶料及其制备方法和缺气保用轮胎 Download PDF

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Abstract

本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种缺气保用轮胎支撑胶用胶料及其制备方法和缺气保用轮胎。本发明公开了一种缺气保用轮胎支撑胶用胶料，包括以下组分：基体橡胶、填料、活性剂、防老剂、树脂、硫化剂、促进剂和多功能交联助剂；基体橡胶为天然橡胶和顺丁橡胶。本发明中，树脂和多功能交联助剂的加入，使得硫化剂和促进剂的用量减少，进而使得本发明缺气保用轮胎支撑胶用胶料具有高定伸强度、高模量，耐高温，同时兼顾优异加工性能和抗硫化返原性能。

Description

一种缺气保用轮胎支撑胶用胶料及其制备方法和缺气保用 轮胎
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种缺气保用轮胎支撑胶用胶料及其制备方法和缺气保用轮胎。
背景技术
缺气保用轮胎作为一种侧重安全性能的轮胎，在意外爆胎或零气压的情况下仍能以80km/h的速度安全行驶，保障了司机及乘客的生命和财产安全，同时也省去了携带备胎的不便。目前缺气保用轮胎已得到广泛的利用，特别是在一些高端汽车以及军用汽车领域。
支撑胶作为缺气保用轮胎中最关键的部件，起着至关重要的作用。支撑胶配方性能需求一般为高定伸、高模量、低生热、优异的屈挠性能和耐高温性能。因此配方设计一般采用高硫、高促的硫化体系，以获得较高的定伸强度及模量，这将导致胶料焦烧时间短，硫化速度快，胶料的加工性能变差。同时支撑胶在轮胎硫化过程中受到较高硫化温度(实测温度达170℃以上)，导致支撑胶出现严重的硫化返原现象，表现为实际轮胎测得的支撑胶硬度往往低于设计硬度，继而影响缺气保用轮胎里程耐久性能。
对于支撑胶配方，提高胶料定伸强度及模量在一定程度上能改善缺气保用轮胎耐久性能，但是单纯从硫化体系提升定伸强度和模量有一定的局限性。
发明内容
本发明提供了一种缺气保用轮胎支撑胶用胶料及其制备方法和缺气保用轮胎，解决了现有的缺气保用支撑胶用胶料采用高硫高促的硫化体系来提高定伸强度和模量，导致胶料的加工性能差且出现严重的硫化返原现象的问题。
其具体技术方案如下：
本发明提供了一种缺气保用轮胎支撑胶用胶料，包括以下组分：
基体橡胶、填料、活性剂、防老剂、树脂、硫化剂、促进剂和多功能交联助剂；
所述基体橡胶为天然橡胶和顺丁橡胶；
所述填料为炭黑、白炭黑、碳酸钙和/或陶土。
优选地，按重量份计，所述基体橡胶100份；
所述填料40～80份；
所述活性剂3～11份
所述防老剂1～6份；
所述树脂0.5～3份；
所述硫化剂1～4份；
所述促进剂1～5份；
所述多功能交联助剂0.5～2份。
优选地，按重量份计，所述基体橡胶100份；
所述填料50～70份；
所述活性剂4～9份
所述防老剂2～5份；
所述树脂1-2份；
所述硫化剂2～4份；
所述促进剂2～4份；
所述多功能交联助剂0.5-1份。
优选地，所述顺丁橡胶选自钕系顺丁胶和/或镍系顺丁胶；
所述顺丁橡胶顺势含量为96％以上。
优选地，所述天然橡胶的干胶和所述顺丁橡胶的干胶重量比为：(80～40)：(20～60)。
所述树脂为多官能团马来酰亚胺化合物；
所述多功能交联助剂为1，6-双(N，N二苄基硫代氨基甲酰二硫化)烷；
所述促进剂为、促进剂TBZTD、促进剂NS和促进剂CZ中的一种或多种；
所述活性剂为氧化锌和/或硬脂酸；
所述硫化剂为硫磺粉和/或不溶性硫磺IS7020。
优选地，所述炭黑氮吸附比表面积为20～100m2/g，吸碘值为20～100g/kg。
本发明还提供了上述胶料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将基体橡胶、填料、活性剂和防老剂和树脂加入密炼机中进行母炼，得到母炼胶；
步骤2：向所述母炼胶中加入多功能交联助剂、硫化剂和促进剂进行终炼，得到胶料。
优选地，所述母炼的排胶温度为160～170℃；
所述终炼的排胶温度为105～111℃。
本发明还提供了一种缺气保用轮胎，包括上述胶料。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供了一种缺气保用轮胎支撑胶用胶料，包括以下组分：基体橡胶、填料、活性剂、防老剂、树脂、硫化剂、促进剂和多功能交联助剂；基体橡胶为天然橡胶和顺丁橡胶。
本发明中，基体橡胶采用天然橡胶和顺丁橡胶组合，天然橡胶能提供较高的强度及模量；顺丁橡胶屈挠性能好，耐高温，能提高胶料的抗硫化返原性能；填料的加入，可以为胶料提供足够的定伸强度和模量；胶料中的树脂能参与胶料的硫化过程，在不增加生热性能的前提下，进一步提升定伸强度及模量，同时树脂的加入能大幅延长焦烧时间，改善胶料的加工性能；多功能交联助剂能提供较好的耐热性能及抗硫化返原性能，树脂和多功能交联助剂的加入，使得硫化剂和促进剂的用量减少，进而使得本发明缺气保用轮胎支撑胶用胶料具有高定伸强度、高模量，耐高温，同时兼顾优异加工性能和抗硫化返原性能。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种缺气保用轮胎支撑胶用胶料及其制备方法和缺气保用轮胎，用于解决现有的缺气保用支撑胶用胶料采用高硫高促的硫化体系来提高定伸强度和模量，导致胶料的加工性能差且出现严重的硫化返原现象的问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种缺气保用轮胎支撑胶用胶料，包括以下组分：
基体橡胶、填料、活性剂、防老剂、树脂、硫化剂、促进剂和多功能交联助剂；所述基体橡胶为天然橡胶和顺丁橡胶。
本发明中，天然橡胶分子量大，分子量分布宽，能提高较好的物理性能和加工性能，但是天然橡胶耐热性能差，高温硫化容易出现硫化返原现象。顺丁橡胶分子链柔顺性好，耐热性能好，提高了胶料的屈挠性能和抗硫化返原性能。
本发明天然橡胶：20#标准胶，灰分<1.0％；杂质<0.16％；挥发分<0.8％；为本发明组合物基本橡胶；顺丁橡胶选自钕系顺丁胶和/或镍系顺丁胶，灰分<0.2％；挥发分<0.8％，顺势含量在96％以上。
本发明天然橡胶的干胶和顺丁橡胶的干胶重量比优选为：(40～80)：(20～60)，更优选为(60～80)：(20～40)。
本发明中，填料优选为炭黑、白炭黑、碳酸钙和/或陶土，更优选采用碳黑作为填料体系，在胶料中发挥补强作用。炭黑虽然生热较大，但能在相同的用量下提供较高的定伸强度及模量；而且天然橡胶与炭黑相容性较好，利于炭黑在基体中的分散。
本发明炭黑的氮吸附比表面积为20～100m2/g，优选为30-70m2/g，更优选为35m2/g，吸碘值为20～100g/kg。氮吸附比表面积(N2SA)越大，说明炭黑粒径越小，炭黑粒径越小，胶料生热越大。本发明采用的炭黑粒径较大，结构度较小，从而可以降低胶料的生热性能。
本发明胶料中填料优选40～80重量份，更优选为50～70重量份，进一步优选为65～67份。填料用量过低，无法提供足够的定伸强度及模量；填料用量太高，胶料生热过大。
本发明中，树脂优选为多官能团马来酰亚胺化合物。该树脂在硫化过程中能参与橡胶分子链的交联反应，形成热稳定较好的C-C双键，碳碳双键的稳定性较硫化剂形成的多硫键的热稳定性好，从而进一步提升胶料的模量及耐热性能。而且，树脂的加入可以减少硫化剂的用量，进而改善硫化返原现象。本发明胶料中树脂优选为0.5-3重量份，更优选为1-2重量份。
本发明中，多功能交联助剂优选为1，6双(N，N二苄基硫代氨基甲酰二硫化)烷，该多功能交联助剂使胶料硫化过程中形成热稳定性较好的单硫键及双硫键，单硫键和双硫键的热稳定性较常规硫化剂形成的多硫键的热稳定性好，从而可以进一步减少硫化剂的用量，进而改善硫化返原现象。本发明胶料中多功能交联助剂优选为0.5-2重量份，更优选为0.5-1重量份。
本发明还包括常用的助剂：防老剂、活性剂、促进剂和硫化剂。其中，防老剂为本领域常用的防老剂RD和/或防老剂4020，可以延缓高分子化合物老化的物质，本申请对防老剂的使用没有特殊限制，采用本领域熟知的防老剂即可；本发明胶料中防老剂优选为1～6重量份，更优选为2～5重量份。活性剂用于增加促进剂的活性，从而减少促进剂用量或缩短硫化时间的物质；活性剂优选为氧化锌和/或硬脂酸，本申请采用的为本领域熟知的活性剂氧化锌和硬脂酸，本申请没有特殊限制；本发明胶料中活性剂优选为3～11重量份，更优选为4～9.5重量份，进一步优选为8.5～9.5份，其中，氧化锌与硬脂酸质量比优选为7：2.5、8：1.5或6.5：2。促进剂用于促进硫化反应，促进剂优选为促进剂TBZTD、促进剂NS和促进剂CZ中的一种或多种，本发明胶料中促进剂优选为1～5重量份，更优选为2～4重量份。硫化剂与橡胶分子链的发生交联反应，硫化剂优选为硫磺粉和/或不溶性硫磺IS7020，优选为不溶性硫磺IS7020，本发明胶料中硫化剂优选为1～5重量份，更优选为2～4重量份。
本发明还提供了上述胶料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将基体橡胶、填料、活性剂、防老剂和树脂加入密炼机中进行母炼，得到母炼胶，其中，母炼的排胶温度为160～170℃，优选为160℃；
步骤2：向母炼胶中加入硫化剂、促进剂和多功能交联助剂进行终炼，得到胶料，其中，终炼的排胶温度为105～111℃。
本发明中，树脂在母炼中加入可以充分发挥其补强的作用，多功能交联助剂需在终炼加入。
缺气保用轮胎支撑胶在轮胎硫化的过程中受到较高的硫化温度，实际硫化温度可达170-180℃。受目前硫化工艺的限制，轮胎上、下模支撑胶位置硫化温度存在温差(下模由于有冷凝水，温度较低，上模温度较高)。因此在轮胎硫化过程中容易出现上、下模支撑胶硫化返原程度不一致，进而造成上、下模支撑胶硬度不一致，影响轮胎里程性能。树脂和多功能交联助剂的加入在硫化过程中易生成耐热性能较好的C-C键、单硫键以及双硫键。大大提高胶料的抗硫化返原性能，减小上、下模支撑胶胶料硬度差异。
本发明还提供了一种缺气保用轮胎，包括上述缺气保用轮胎支撑胶用胶料。
本发明中，缺气保用轮胎由本发明制备得到的胶料经压出、成型、硫化工序制备得到。该轮胎生产工艺为本领域技术人员熟知的常规轮胎生产工艺，本发明没有特殊限制。
本发明实施例中的所使用的原料均为市购。
以下就本发明所提供的一种缺气保用轮胎支撑胶用胶料及其制备方法和缺气保用轮胎。
实施例1
本实施例为缺气保用轮胎支撑胶用胶料的制备
制备原料为：基体橡胶：天然橡胶和顺丁橡胶(干胶质量比为80：20)100份；填料：N660炭黑65份，氮吸附比表面积，35m2/g；活性剂：氧化锌7份，硬脂酸2.5份；防老剂4020用量2份，防老剂RD用量2份；树脂：马来酰胺树脂2份；硫化剂：不溶性硫磺IS7020 2.5份；促进剂NS 2.3份、促进剂TBZTD 0.5份；多功能交联助剂：1，6双(N，N二苄基硫代氨基甲酰二硫化)烷0.8份。
将基体橡胶、填料、活性剂、防老剂和树脂加入密炼机中进行母炼，160℃下排胶，得到母炼胶；向母炼胶中加入硫化剂、促进剂和多功能交联助剂进行终炼，108℃下排胶，得到轮胎支撑胶用胶料。
实施例2
本实施例为缺气保用轮胎支撑胶用胶料的制备
制备原料为：基体橡胶：天然橡胶和顺丁橡胶(干胶质量比为70：30)100份；填料：N660炭黑65份，氮吸附比表面积，35m2/g；活性剂：氧化锌8份，硬脂酸1.5份；防老剂4020用量2份、防老剂RD用量1份；树脂：马来酰胺树脂1.5份；硫化剂：不溶性硫磺IS7020 2.5份；促进剂CZ用量2.3份、促进剂TBZTD用量0.5份；多功能交联助剂：1，6双(N，N二苄基硫代氨基甲酰二硫化)烷0.8份。
将基体橡胶、填料、活性剂、防老剂和树脂加入密炼机中进行母炼，160℃下排胶，得到母炼胶；向母炼胶中加入硫化剂、促进剂和多功能交联助剂进行终炼，108℃下排胶，得到轮胎支撑胶用胶料。
实施例3
本实施例为缺气保用轮胎支撑胶用胶料的制备
制备原料为：基体橡胶：天然橡胶和顺丁橡胶(干胶质量比为60：40)100份；填料：N660炭黑67份，氮吸附比表面积，35m2/g；活性剂：氧化锌7份，硬脂酸2.5份；防老剂4020用量2份，防老剂RD用量1份；树脂：马来酰胺树脂1.8份；硫化剂：不溶性硫磺IS7020 3份；促进剂NS用量1.8份，促进剂TBZTD用量0.5份；多功能交联助剂：1，6双(N，N二苄基硫代氨基甲酰二硫化)烷1.0份。
将基体橡胶、填料、活性剂、防老剂和树脂加入密炼机中进行母炼，160℃下排胶，得到母炼胶；向母炼胶中加入硫化剂、促进剂和多功能交联助剂进行终炼，108℃下排胶，得到轮胎支撑胶用胶料。
对比例1
本对比例为普通缺气保用轮胎支撑胶用胶料的制备
制备原料为：基体橡胶：天然橡胶和顺丁橡胶(干胶质量比为60：40)100份；填料：N550炭黑65份，氮吸附比表面积，42m2/g；活性剂：氧化锌6份，硬脂酸2.5份；防老剂4020用量2份，防老剂RD用量1份；硫化剂：不溶性硫磺IS7020 3份；促进剂DTDM 2.2份，促进剂NS1.5份。
将基体橡胶、填料、活性剂和防老剂加入密炼机中进行母炼，165℃下排胶，得到母炼胶；向母炼胶中加入硫化剂和促进剂进行终炼，108℃下排胶，得到轮胎支撑胶用胶料。
实施例4
本实施例为缺气保用轮胎的制备
将实施例1～3和对比例1制备的胶料经压出成支撑胶部件，在通过常规的成型、硫化工序生产出缺气保用轮胎，得到缺气保用轮胎。
对得到的缺气保用轮胎的支撑胶的各项性能测试，缺气保用轮胎规格为245/45ZRF18 96W，测试结果如表1所示。
从表1数据可以看出，本发明实施例1～3缺气保用轮胎的支撑胶的定伸强度，拉伸强度以及胶料的抗硫化返原性能均有不同幅度的提升，轮胎支撑胶上下模硬度差异减小，同时胶料的焦烧时间延长，加工性能改善。实施例1～3制备的轮胎里程耐久性能也得到提升。
表1缺气保用轮胎性能测试结果
Figure BDA0002250525850000081
注：本次选取普通缺气保用轮胎作为基准对比，基准系数为100，数值越大，性能越好。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种缺气保用轮胎支撑胶用胶料，其特征在于，包括以下组分：
基体橡胶、填料、活性剂、防老剂、树脂、硫化剂、促进剂和多功能交联助剂；
所述基体橡胶为天然橡胶和顺丁橡胶；
所述填料为炭黑、白炭黑、碳酸钙和/或陶土。
2.根据权利要求1所述的胶料，其特征在于，按重量份计，所述基体橡胶100份；
所述填料40～80份；
所述活性剂3～11份
所述防老剂1～6份；
所述树脂0.5～3份；
所述硫化剂1～4份；
所述促进剂1～5份；
所述多功能交联助剂0.5～2份。
3.根据权利要求1所述的胶料，其特征在于，按重量份计，所述基体橡胶100份；
所述填料50～70份；
所述活性剂4～9份
所述防老剂2～5份；
所述树脂1-2份；
所述硫化剂2～4份；
所述促进剂2～4份；
所述多功能交联助剂0.5-1份。
4.根据权利要求1所述的胶料，其特征在于，所述顺丁橡胶选自钕系顺丁胶和/或镍系顺丁胶；
所述顺丁橡胶顺势含量为96％以上。
5.根据权利要求1所述的胶料，其特征在于，所述天然橡胶的干胶和所述顺丁橡胶的干胶重量比为：(80～40)：(20～60)。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的胶料，其特征在于，
所述树脂为多官能团马来酰亚胺化合物；
所述多功能交联助剂为1，6-双(N，N二苄基硫代氨基甲酰二硫化)烷；
所述促进剂为促进剂TBZTD、促进剂NS和促进剂CZ中的一种或多种；
所述活性剂为氧化锌和/或硬脂酸；
所述硫化剂为硫磺粉和/或不溶性硫磺IS7020。
7.根据权利要求6所述的胶料，其特征在于，所述炭黑氮吸附比表面积为20～100m2/g，吸碘值为20～100g/kg。
8.权利要求1至7任意一项所述的胶料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将基体橡胶、填料、活性剂、防老剂和树脂加入密炼机中进行母炼，得到母炼胶；
步骤2：向所述母炼胶中加入硫化剂、促进剂和多功能交联助剂进行终炼，得到胶料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述母炼的排胶温度为160～170℃；
所述终炼的排胶温度为105～111℃。
10.一种缺气保用轮胎，其特征在于，包括权利要求1至7任意一项所述的胶料。
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