CN110861450A - 一种新型自带花纹的胎面胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车轮胎技术领域，尤其是一种新型自带花纹的胎面胶，包括抗湿滑发泡橡胶单元、高耐磨橡胶单元和抗撕裂橡胶单元，所述抗湿滑发泡橡胶单元和高耐磨橡胶单元互补，所述抗撕裂橡胶单元位于抗湿滑发泡橡胶单元和高耐磨橡胶单元的底部，所述抗湿滑发泡橡胶单元嵌设在所述高耐磨橡胶单元内形成花纹，所述抗湿滑发泡橡胶单元形成的花纹包括镜像对称的第一花纹结构和第二花纹结构，第一花纹结构包括条状花纹结构和仿生花纹结构，所述条状花纹结构和仿生花纹结构通过主沟槽分隔开。本发明制造方便，不但具有超高的抗湿滑性能，同时也保证了良好的耐磨性能、滚动阻力和其他各项物理机械等性能，能够大大提高汽车行驶的安全性。

Description

一种新型自带花纹的胎面胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车轮胎技术领域，尤其涉及一种新型自带花纹的胎面胶及其制备方法。
背景技术
轮胎是汽车的重要组成部件，是橡胶工业最重要的产品。轮胎的抗湿滑性是轮胎胎面胶的主要性能，它的好坏是保证汽车行驶安全的主要因素，这一点尤其在雨雪天气显得更为重要。但是抗湿滑性往往与胎面胶的耐磨性先对立，在提高轮胎的抗湿滑性的同时、耐磨性能往往下降。这是科研人员要研究的重点也是难点。保证耐磨性的同时提高胎面胶抗湿滑性保护人民生命财产安全具有重大意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种新型自带花纹的胎面胶。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种新型自带花纹的胎面胶,包括抗湿滑发泡橡胶单元、高耐磨橡胶单元和抗撕裂橡胶单元，所述抗湿滑发泡橡胶单元和高耐磨橡胶单元互补，所述抗撕裂橡胶单元位于抗湿滑发泡橡胶单元和高耐磨橡胶单元的底部，所述抗湿滑发泡橡胶单元嵌设在所述高耐磨橡胶单元内形成花纹；所述抗湿滑发泡橡胶单元形成的花纹包括镜像对称的第一花纹结构和第二花纹结构，第一花纹结构包括条状花纹结构和仿生花纹结构，所述条状花纹结构和仿生花纹结构通过主沟槽分隔开，条状花纹结构和仿生花纹结构按照一定的网络结构进行组合。
进一步的，所述抗湿滑发泡橡胶单元各成分按重量份数计包括，发泡橡胶：100份；炭黑N220：20-50份；硬脂酸：2-8份；防老化剂4020：3-5份；防焦剂CTP：0.15-0.2份；氧化锌：4-10份；发泡剂：4-8份；促进剂NOBS：2-3份；促进剂DTDM：0.1-0.3份；硫磺：1-3份；
所述高耐磨橡胶单元各成分按重量份数计，高耐磨橡胶：100份；高耐磨炭黑：20-40份；白炭黑：15-30份；硅烷偶联剂：1.5-3份；硬脂酸：3-5份；防老化剂4020：3-5份；防焦剂CTP：0.15-0.2份；氧化锌：2-6份；高耐磨材料：2-6份；促进剂NOBS：2-3份；促进剂DTDM：0.1-0.3份；硫磺：1-3份；
所述抗撕裂橡胶单元各成分按重量份数计，抗撕裂橡胶：100份；炭黑N330：20-40份；白炭黑：15-30份；硅烷偶联剂：1.5-3份；硬脂酸：3-5份；防老化剂4020：3-5份；防焦剂CTP：0.15-0.2份；氧化锌：2-6份；抗撕裂材料：2-6份；促进剂NOBS：2-3份；促进剂DTDM：0.1-0.3份；硫磺：1-3份。
进一步的，所述第一花纹结构和第二花纹结构以中央沟槽为对称轴，所述条状花纹结构包括中心圆形节点，中心圆形节点的两侧分别通过对称的两条辅助沟槽与主沟槽和中央沟槽建立连接，所述辅助沟槽上设有至少一个侧边圆形节点，所述中心圆形节点两侧的辅助沟槽呈一定角度，所述中央沟槽与两侧主沟槽之间的距离相等，为100-200mm；主沟槽的宽度与中央沟槽的宽度相同，为10-20mm；所述中心圆形节点的半径为6-10mm，侧边圆形节点半径为3-6mm；所述辅助沟槽的宽度为6-12mm中心圆形节点和侧边圆形节点之间的辅助沟槽长度为15-30mm；
位于中心圆形节点同一侧的辅助沟槽互相平行，且位于中心圆形节点同一侧的相邻两个辅助沟槽的距离相等为30-60mm；辅助沟槽总长度为60-120mm；辅助沟槽与主沟槽的夹角为30-60度。
进一步的，所述辅助沟槽穿过所述主沟槽后向外延伸形成若干平行纹路，所述仿生花纹结构包括若干猫爪形状花纹，所述猫爪形状花纹均匀分布在所述平行纹路内，所述猫爪形状花纹由一个中央椭圆和四个相同辅助椭圆组成；中央椭圆的长边为10-20mm，短边为5-10mm；辅助椭圆的长边为6-12mm，短边为4-8mm；4个辅助椭圆均匀的分布在中央椭圆的上方，四个辅助椭圆的中心和中央椭圆的中心距离相等，为15-30mm；相邻两个辅助椭圆的圆心距离相等，为10-20mm；左侧第一个辅助椭圆中心与中央椭圆长边的夹角为20-60度。
进一步的，所述高耐磨橡胶单元由丁腈橡胶和顺丁橡胶组成，且丁腈橡胶为NBR-4020D，顺丁橡胶为BR9100，其中丁腈橡胶占总质量20-30％，顺丁橡胶占总质量的70-80％。
进一步的，所述高耐磨材料由氮化硅和氧化铝组成，且氮化硅为Si3N4，氧化铝为AL2O3，其中氮化硅占总质量13-23％，氧化铝占总质量的77-87％。
进一步的，所述抗撕裂橡胶单元由天然橡胶和顺丁橡胶组成，天然橡胶和顺丁橡胶的质量比为15:1。
进一步的，所述抗撕裂材料由芳纶纤维和碳纤维组成，长度为20-30mm，芳纶纤维和碳纤维的质量比为20:1。
一种新型自带花纹的胎面胶的制备方法，用以制备本申请所示的新型自带花纹的胎面胶，包括如下步骤：
第一步、抗湿滑发泡橡胶单元的制备，控制密炼机转子速度40-80RPM，温度130-150℃，上顶栓压力30-50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入发泡橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼120-180秒；
(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺及发泡剂之外的其他材料，压上顶栓保持120-180秒；
(3)将制成的混炼胶风冷1-2小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在55-75℃，开练8-15次。
(4)将制成的混炼胶风冷2-4小时后，在开炼机上加入硫磺及发泡剂，要求开炼机温度在55-75℃，开练8-15次，成型后的橡胶片厚度5-10mm，成型后室温放置12-24小时后待用。
第二步、高耐磨橡胶单元的制备，控制密炼机转子速度40-80RPM，温度130-150℃，上顶栓压力30-50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入耐磨橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼120-180秒；
(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺之外的其他材料，压上顶栓保持120-180秒；
(3)将制成的混炼胶风冷1-2小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在55-75℃，开练8-15次。
(4)将制成的混炼胶风冷2-4小时后，在开炼机上加入硫磺及发泡剂，要求开炼机温度在55-75℃，开练8-15次，成型后的橡胶片厚度5-10mm，成型后室温放置12-24小时后待用。
第三步、抗撕裂橡胶单元的制备，控制密炼机转子速度40-80RPM，温度130-150℃，上顶栓压力30-50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入抗撕裂橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼120-180秒；
(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺之外的其他材料，压上顶栓保持120-180秒；
(3)将制成的混炼胶风冷1-2小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在55-75℃，开练8-15次。
(4)将制成的混炼胶风冷2-4小时后，在开炼机上加入硫磺及发泡剂，要求开炼机温度在55-75℃，开练8-15次，成型后的橡胶片厚度2-6mm，成型后室温放置12-24小时后待用。
第四步、将第一步、第二步和第三步制备好的抗湿滑发泡橡胶，高耐磨性橡胶及抗撕裂橡胶，按照各自的结构形状模压成型组合，然后加入模具加压5-20MP、加热130-150摄氏度，待10-30分钟后，水冷30分钟后制备完成。
本发明提出的一种新型自带花纹的胎面胶，有益效果在于：本发明制造方便，不但具有超高的抗湿滑性能，同时也保证了良好的耐磨性能、滚动阻力和其他各项物理机械等性能，能够大大提高汽车行驶的安全性。
附图说明
图1为本发明提出的一种新型自带花纹的胎面胶结构示意图；
图2为本发明提出的一种新型自带花纹的胎面胶的椭圆形为节点的结构花纹单元结构示意图；
图3为本发明提出的一种新型自带花纹的胎面胶的圆形为节点的结构花纹单元结构示意图。
图中：A-1、第一花纹结构，A-11、条状花纹结构，A-111、中心圆形节点，A-112、侧边圆形节点，A-12、仿生花纹结构，A-121，中央椭圆，A-122，辅助椭圆，A-2，第二花纹结构，B、高耐磨橡胶单元，C、抗撕裂橡胶单元，D、中央沟槽，O、中央沟槽中心轴线，E、主沟槽，F、辅助沟槽，k1、中央沟槽宽度，k2、主沟槽宽度，k3、中央沟槽与两侧主沟槽之间的距离，r1、中心圆形节点半径，r2、侧边圆形就节点半径，f辅助沟槽宽度，t1、中心圆形节点和侧边圆形节点之间的距离，t2、辅助沟槽总长度，l、相邻两个辅助沟槽之间的距离，γ、辅助沟槽与中央沟槽之间的夹角，a1，辅助椭圆长边长，b1，辅助椭圆短边长，a2、中央椭圆长边长，b2，中央椭圆短边长，c1、c2、c3、c4、四个辅助椭圆的中心和中央椭圆中心距离，d1、d2、d3、相邻两个辅助椭圆的圆心距离，α、最外侧辅助椭圆中心与中央椭圆的长边夹角，g1、抗撕裂橡胶单元的厚度，g2、高耐磨橡胶单元的厚度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
在现有仿生学研究中，吉林大学研究人员最早于1990年提出生物非光滑概念和生物非光滑耐磨理论，贝壳表面有很多凹坑结构，形状多数近似椭圆状或圆形。经过验证这种凹坑结构具有很好的耐磨作用。
贝壳的结构分为三层，由外向内依次是角质层、棱柱层和珍珠层，珍珠层是最强韧的部分。对珍珠层晶体结构的研究中，发现表层中文石单晶存在一定的取向。通过对裂纹形貌的观察，发现裂纹偏转，纤维拔出以及有机基质桥接是珍珠层增韧的3个主要机制，其中有机基质起到了重要的作用。依据贝壳结构增韧机制，目前已研制出具有超硬性能的金属/陶瓷多层膜和具有纳米量级的层状介孔氧化锰高韧性材料。根据贝壳的珍珠层设计了抗撕裂结构单元，增加胎面胶的抗撕裂性能。本申请中的抗湿滑单元中具有耐磨的凹坑结构，提升了抗湿滑的耐磨性。
具体的，本申请的一种新型自带花纹的胎面胶,包括抗湿滑发泡橡胶单元A、高耐磨橡胶单元B和抗撕裂橡胶单元C，所述抗湿滑发泡橡胶单元A和高耐磨橡胶单元B互补，所述抗撕裂橡胶单元C位于抗湿滑发泡橡胶单元A和高耐磨橡胶单元B的底部，所述抗湿滑发泡橡胶单元A嵌设在所述高耐磨橡胶单元B内形成花纹，所述抗湿滑发泡橡胶单元A形成的花纹包括镜像对称的第一花纹结构A-1和第二花纹结构A-2，第一花纹结构A-1包括条状花纹结构A-11和仿生花纹结构A-12，所述条状花纹结构A-11和仿生花纹结构A-12通过主沟槽E分隔开，条状花纹结构A-11和仿生花纹结构A-12按照一定的网络结构进行组合。所述抗撕裂橡胶单元C的厚度g1为2-6mm，高耐磨橡胶单元B的厚度g2为8-24mm。
如图所示，所述第一花纹结构A-1和第二花纹结构A-2以中央沟槽D为对称轴，所述条状花纹结构A-11包括中心圆形节点A-111，中心圆形节点A-111的两侧分别通过对称的两条辅助沟槽F与主沟槽E和中央沟槽D建立连接，所述辅助沟槽F上设有至少一个侧边圆形节点A-112，所述中心圆形节点A-111两侧的辅助沟槽F呈一定角度，所述中央沟槽D与两侧主沟槽E之间的距离k3相等，为100-200mm；主沟槽E的宽度k2与中央沟槽D的宽度k1相同，为10-20mm；所述中心圆形节点A-111的半径r1为6-10mm，侧边圆形节点A-112半径r2为3-6mm；所述辅助沟槽F的宽度f为6-12mm中心圆形节点A-111和侧边圆形节点A-112之间的辅助沟槽F长度t1为15-30mm；
位于中心圆形节点A-111同一侧的辅助沟槽F互相平行，且位于中心圆形节点A-111同一侧的相邻两个辅助沟槽F的距离l相等为30-60mm；辅助沟槽F总长度t2为60-120mm；辅助沟槽F与主沟槽E的夹角γ为30-60度。
进一步的，所述辅助沟槽F穿过所述主沟槽E后向外延伸形成若干平行纹路，所述仿生花纹结构A-12包括若干猫爪形状花纹，所述猫爪形状花纹均匀分布在所述平行纹路内，所述猫爪形状花纹由一个中央椭圆A-121和四个相同辅助椭圆A-122组成；中央椭圆A-121的长边a2为10-20mm，短边b2为5-10mm；辅助椭圆A-122的长边a1为6-12mm，短边b1为4-8mm；4个辅助椭圆均匀的分布在中央椭圆的上方，四个辅助椭圆A-122的中心和中央椭圆的中心距离相等，即：c1＝c2＝c3＝c4，为15-30mm；相邻两个辅助椭圆A-122的圆心距离相等，即：d1＝d2＝d3，为10-20mm；左侧第一个辅助椭圆中心与中央椭圆长边的夹角α为20-60度。
本发明的所述抗湿滑发泡橡胶单元A各成分按重量份数计包括，发泡橡胶：100份；炭黑N220：20-50份；硬脂酸：2-8份；防老化剂4020：3-5份；防焦剂CTP：0.15-0.2份；氧化锌：4-10份；发泡剂：4-8份；促进剂NOBS：2-3份；促进剂DTDM：0.1-0.3份；硫磺：1-3份；
所述高耐磨橡胶单元B各成分按重量份数计，高耐磨橡胶：100份；高耐磨炭黑：20-40份；白炭黑：15-30份；硅烷偶联剂：1.5-3份；硬脂酸：3-5份；防老化剂4020：3-5份；防焦剂CTP：0.15-0.2份；氧化锌：2-6份；高耐磨材料：2-6份；促进剂NOBS：2-3份；促进剂DTDM：0.1-0.3份；硫磺：1-3份；
所述抗撕裂橡胶单元C各成分按重量份数计，抗撕裂橡胶：100份；炭黑N330：20-40份；白炭黑：15-30份；硅烷偶联剂：1.5-3份；硬脂酸：3-5份；防老化剂4020：3-5份；防焦剂CTP：0.15-0.2份；氧化锌：2-6份；抗撕裂材料：2-6份；促进剂NOBS：2-3份；促进剂DTDM：0.1-0.3份；硫磺：1-3份。
所述高耐磨橡胶单元B由丁腈橡胶和顺丁橡胶组成，且丁腈橡胶为NBR-4020D，顺丁橡胶为BR9100，其中丁腈橡胶占总质量20-30％，顺丁橡胶占总质量的70-80％。所述高耐磨材料由氮化硅和氧化铝组成，且氮化硅为Si3N4，氧化铝为AL2O3，其中氮化硅占总质量13-23％，氧化铝占总质量的77-87％。所述抗撕裂橡胶单元C由天然橡胶和顺丁橡胶组成，天然橡胶和顺丁橡胶的质量比为15:1。所述抗撕裂材料由芳纶纤维和碳纤维组成，长度为20-30mm，芳纶纤维和碳纤维的质量比为20:1。
本申请的一种新型自带花纹的胎面胶的制备方法，包括如下步骤：
第一步、抗湿滑发泡橡胶单元A的制备，控制密炼机转子速度40-80RPM，温度130-150℃，上顶栓压力30-50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入发泡橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼120-180秒；
(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺及发泡剂之外的其他材料，压上顶栓保持120-180秒；
(3)将制成的混炼胶风冷1-2小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在55-75℃，开练8-15次。
(4)将制成的混炼胶风冷2-4小时后，在开炼机上加入硫磺及发泡剂，要求开炼机温度在55-75℃，开练8-15次，成型后的橡胶片厚度5-10mm，成型后室温放置12-24小时后待用。
第二步、高耐磨橡胶单元B的制备，控制密炼机转子速度40-80RPM，温度130-150℃，上顶栓压力30-50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入耐磨橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼120-180秒；
(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺之外的其他材料，压上顶栓保持120-180秒；
(3)将制成的混炼胶风冷1-2小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在55-75℃，开练8-15次。
(4)将制成的混炼胶风冷2-4小时后，在开炼机上加入硫磺及发泡剂，要求开炼机温度在55-75℃，开练8-15次，成型后的橡胶片厚度5-10mm，成型后室温放置12-24小时后待用。
第三步、抗撕裂橡胶单元C的制备，控制密炼机转子速度40-80RPM，温度130-150℃，上顶栓压力30-50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入抗撕裂橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼120-180秒；
(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺之外的其他材料，压上顶栓保持120-180秒；
(3)将制成的混炼胶风冷1-2小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在55-75℃，开练8-15次。
(4)将制成的混炼胶风冷2-4小时后，在开炼机上加入硫磺及发泡剂，要求开炼机温度在55-75℃，开练8-15次，成型后的橡胶片厚度2-6mm，成型后室温放置12-24小时后待用。
第四步、将第一步、第二步和第三步制备好的抗湿滑发泡橡胶，高耐磨性橡胶及抗撕裂橡胶，按照各自的结构形状模压成型组合，然后加入模具加压5-20MP、加热130-150摄氏度，待10-30分钟后，水冷30分钟后制备完成。
实施例一，如图所示，一种新型自带花纹的胎面胶,包括抗湿滑发泡橡胶单元A、高耐磨橡胶单元B和抗撕裂橡胶单元C，所述抗湿滑发泡橡胶单元A和高耐磨橡胶单元B互补，所述抗撕裂橡胶单元C位于抗湿滑发泡橡胶单元A和高耐磨橡胶单元B的底部，所述抗湿滑发泡橡胶单元A嵌设在所述高耐磨橡胶单元B内形成花纹，所述抗湿滑发泡橡胶单元A形成的花纹包括镜像对称的第一花纹结构A-1和第二花纹结构A-2，第一花纹结构A-1包括条状花纹结构A-11和仿生花纹结构A-12，所述条状花纹结构A-11和仿生花纹结构A-12通过主沟槽E分隔开，条状花纹结构A-11和仿生花纹结构A-12按照一定的网络结构进行组合。
所述第一花纹结构A-1和第二花纹结构A-2以中央沟槽D的中心轴线为对称轴，所述条状花纹结构A-11包括中心圆形节点A-111，中心圆形节点A-111的两侧分别通过对称的两条辅助沟槽F与主沟槽E和中央沟槽D建立连接，所述辅助沟槽F上设有至少一个侧边圆形节点A-112，所述中心圆形节点A-111两侧的辅助沟槽F呈一定角度，所述中央沟槽D与两侧主沟槽E之间的距离k3相等，为100mm；主沟槽E的宽度k2与中央沟槽D的宽度k1相同，为10mm；所述中心圆形节点A-111的半径r1为6mm，侧边圆形节点A-112半径r2为3mm；所述辅助沟槽F的宽度f为6mm中心圆形节点A-111和侧边圆形节点A-112之间的辅助沟槽F长度t1为15mm；
位于中心圆形节点A-111同一侧的辅助沟槽F互相平行，且位于中心圆形节点A-111同一侧的相邻两个辅助沟槽F的距离l相等为30mm；辅助沟槽F总长度t2为60mm；辅助沟槽F与主沟槽E的夹角γ为30度。
所述辅助沟槽F穿过所述主沟槽E后向外延伸形成若干平行纹路，所述仿生花纹结构A-12包括若干猫爪形状花纹，所述猫爪形状花纹均匀分布在所述平行纹路内，所述猫爪形状花纹由一个中央椭圆A-121和四个相同辅助椭圆A-122组成；中央椭圆A-121的长边a2为10mm，短边b2为5mm；辅助椭圆A-122的长边a1为6mm，短边b1为4mm；四个辅助椭圆均匀的分布在中央椭圆的上方，四个辅助椭圆A-122的中心和中央椭圆的中心距离相等，即：c1＝c2＝c3＝c4，为15mm；相邻两个辅助椭圆A-122的圆心距离相等，即：d1＝d2＝d3，为10mm；左侧第一个辅助椭圆中心与中央椭圆长边的夹角α为20度。
本实施例所述的抗湿滑发泡橡胶单元各成分按重量份数计，包括：发泡橡胶：100份；炭黑N220：20份；硬脂酸：2份；防老化剂4020：3份；防焦剂CTP：0.15份；氧化锌：4份；发泡剂：4份；促进剂NOBS：2份；促进剂DTDM：0.1份；硫磺：1份，高耐磨橡胶单元B各成分按重量份数计，高耐磨橡胶：100份；高耐磨炭黑：20份；白炭黑：15份；硅烷偶联剂：1.5份；硬脂酸：3份；防老化剂4020：3份；防焦剂CTP：0.15份；氧化锌：2份；高耐磨材料：2份；促进剂NOBS：2份；促进剂DTDM：0.1份；硫磺：1份，抗撕裂橡胶单元C各成分按重量份数计，抗撕裂橡胶：100份；炭黑N330：20份；白炭黑：15份；硅烷偶联剂：1.5份；硬脂酸：3份；防老化剂4020：3份；防焦剂CTP：0.15份；氧化锌：2份；抗撕裂材料：2份；促进剂NOBS：2份；促进剂DTDM：0.1份；硫磺：1份。所述发泡橡胶由丁睛橡胶、天然橡胶和氯丁橡胶组成，其质量比为：6:3:1。
高耐磨橡胶单元B由丁腈橡胶和顺丁橡胶组成，且丁腈橡胶为NBR-4020D，顺丁橡胶为BR9100，其中丁腈橡胶占总质量20％，顺丁橡胶占总质量的70％。
高耐磨材料由氮化硅和氧化铝组成，且氮化硅为Si3N4，氧化铝为AL2O3，其中氮化硅占总质量13％，氧化铝占总质量的77％。
高耐磨炭黑由N220，N339,N330和N234组成，其质量比为1：2：3：4。
抗撕裂橡胶单元C由天然橡胶和顺丁橡胶组成，天然橡胶和顺丁橡胶的质量比为15:1。
抗撕裂材料由芳纶纤维和碳纤维组成，长度为20mm，芳纶纤维和碳纤维的质量比为20:1。
本实施例所述的一种新型自带花纹的胎面胶的制备方法，包括如下步骤：
第一步、抗湿滑发泡橡胶单元的制备，控制密炼机转子速度40RPM，温度130℃，上顶栓压力30N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入发泡橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼120秒；
(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺及发泡剂之外的其他材料，压上顶栓保持120秒；
(3)将制成的混炼胶风冷1小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在55℃，开练8次。
(4)将制成的混炼胶风冷2小时后，在开炼机上加入硫磺及发泡剂，要求开炼机温度在55℃，开练8次，成型后的橡胶片厚度5mm，成型后室温放置12小时后待用。
第二步、高耐磨橡胶单元B的制备，控制密炼机转子速度40RPM，温度130℃，上顶栓压力30N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入耐磨橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼120秒；
(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺之外的其他材料，压上顶栓保持120秒；
(3)将制成的混炼胶风冷1小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在55℃，开练8次。
(4)将制成的混炼胶风冷2小时后，在开炼机上加入硫磺及发泡剂，要求开炼机温度在55℃，开练8次，成型后的橡胶片厚度5mm，成型后室温放置12小时后待用。
第三步、抗撕裂橡胶单元C的制备，控制密炼机转子速度40RPM，温度130℃，上顶栓压力30N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入抗撕裂橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼120秒；
(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺之外的其他材料，压上顶栓保持120秒；
(3)将制成的混炼胶风冷1小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在55℃，开练8次。
(4)将制成的混炼胶风冷2小时后，在开炼机上加入硫磺及发泡剂，要求开炼机温度在55℃，开练8次，成型后的橡胶片厚度2mm，成型后室温放置12小时后待用。
第四步、将第一步、第二步和第三步制备好的抗湿滑发泡橡胶，高耐磨性橡胶及抗撕裂橡胶，按照各自的结构形状模压成型组合，然后加入模具加压5MP、加热130摄氏度，待40分钟后，水冷30分钟后制备完成。
实施例二，本实施例与实施例一的区别在于所述中央沟槽D与两侧主沟槽E之间的距离k3相等，为150mm；主沟槽E的宽度k2与中央沟槽D的宽度k1相同，为15mm；所述中心圆形节点A-111的半径r1为8mm，侧边圆形节点A-112半径r2为4.5mm；所述辅助沟槽F的宽度f为9mm中心圆形节点A-111和侧边圆形节点A-112之间的辅助沟槽F长度t1为22mm；
位于中心圆形节点A-111同一侧的辅助沟槽F互相平行，且位于中心圆形节点A-111同一侧的相邻两个辅助沟槽F的距离l相等为45mm；辅助沟槽F总长度t2为90mm；辅助沟槽F与主沟槽E的夹角γ为45度。
所述辅助沟槽F穿过所述主沟槽E后向外延伸形成若干平行纹路，所述仿生花纹结构A-12包括若干猫爪形状花纹，所述猫爪形状花纹均匀分布在所述平行纹路内，所述猫爪形状花纹由一个中央椭圆A-121和四个相同辅助椭圆A-122组成；中央椭圆A-121的长边a2为15mm，短边b2为7mm；辅助椭圆A-122的长边a1为9mm，短边b1为6mm；四个辅助椭圆均匀的分布在中央椭圆的上方，四个辅助椭圆A-122的中心和中央椭圆的中心距离相等，即：c1＝c2＝c3＝c4，为22mm；相邻两个辅助椭圆A-122的圆心距离相等，即：d1＝d2＝d3，为15mm；左侧第一个辅助椭圆中心与中央椭圆长边的夹角α为40度。
实施例三，本实施例与实施例的区别在于本实施例的所述中央沟槽D与两侧主沟槽E之间的距离k3相等，为200mm；主沟槽E的宽度k2与中央沟槽D的宽度k1相同，为20mm；所述中心圆形节点A-111的半径r1为10mm，侧边圆形节点A-112半径r2为6mm；所述辅助沟槽F的宽度f为12mm中心圆形节点A-111和侧边圆形节点A-112之间的辅助沟槽F长度t1为30mm；
位于中心圆形节点A-111同一侧的辅助沟槽F互相平行，且位于中心圆形节点A-111同一侧的相邻两个辅助沟槽F的距离l相等为60mm；辅助沟槽F总长度t2为120mm；辅助沟槽F与主沟槽E的夹角γ为60度。
所述辅助沟槽F穿过所述主沟槽E后向外延伸形成若干平行纹路，所述仿生花纹结构A-12包括若干猫爪形状花纹，所述猫爪形状花纹均匀分布在所述平行纹路内，所述猫爪形状花纹由一个中央椭圆A-121和四个相同辅助椭圆A-122组成；中央椭圆A-121的长边a2为20mm，短边b2为10mm；辅助椭圆A-122的长边a1为12mm，短边b1为8mm；四个辅助椭圆均匀的分布在中央椭圆的上方，四个辅助椭圆A-122的中心和中央椭圆的中心距离相等，即：c1＝c2＝c3＝c4，为30mm；相邻两个辅助椭圆A-122的圆心距离相等，即：d1＝d2＝d3，为20mm；左侧第一个辅助椭圆中心与中央椭圆长边的夹角α为60度。
实施例四，本实施例与实施例一的区别在于：抗湿滑发泡橡胶单元各成分按重量份数计，发泡橡胶：100份；炭黑N220：35份；硬脂酸：5份；防老化剂4020：4份；防焦剂CTP：0.17份；氧化锌：7份；发泡剂：7份；促进剂NOBS：2.5份；促进剂DTDM：0.2份；硫磺：2份，高耐磨橡胶单元B各成分按重量份数计，高耐磨橡胶：100份；高耐磨炭黑：30份；白炭黑：23份；硅烷偶联剂：2.3份；硬脂酸：4份；防老化剂4020：4份；防焦剂CTP：0.17份；氧化锌：4份；高耐磨材料：4份；促进剂NOBS：2.5份；促进剂DTDM：0.2份；硫磺：2份，抗撕裂橡胶单元C各成分按重量份数计，抗撕裂橡胶：100份；炭黑N330：30份；白炭黑：22份；硅烷偶联剂：2.2份；硬脂酸：4份；防老化剂4020：4份；防焦剂CTP：0.17份；氧化锌：4份；抗撕裂材料：4份；促进剂NOBS：2.5份；促进剂DTDM：0.2份；硫磺：2份。
发泡橡胶由丁睛橡胶、天然橡胶和氯丁橡胶组成，其质量比为：6:3:1。
高耐磨橡胶单元B由丁腈橡胶和顺丁橡胶组成，且丁腈橡胶为NBR-4020D，顺丁橡胶为BR9100，其中丁腈橡胶占总质量25％，顺丁橡胶占总质量的75％。
高耐磨材料由氮化硅和氧化铝组成，且氮化硅为Si3N4，氧化铝为AL2O3，其中氮化硅占总质量18％，氧化铝占总质量的82％。
高耐磨炭黑由N220，N339,N330和N234组成，其质量比为1：2：3：4。
抗撕裂橡胶单元C由天然橡胶和顺丁橡胶组成，天然橡胶和顺丁橡胶的质量比为15:1。
抗撕裂材料由芳纶纤维和碳纤维组成，长度为25mm，芳纶纤维和碳纤维的质量比为20:1。
本发明还提供了一种新型自带花纹的胎面胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、抗湿滑发泡橡胶单元的制备，控制密炼机转子速度60RPM，温度130-150℃，上顶栓压力40N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入发泡橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼160秒；
(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺及发泡剂之外的其他材料，压上顶栓保持160秒；
(3)将制成的混炼胶风冷1-2小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在60℃，开练11次。
(4)将制成的混炼胶风冷2-4小时后，在开炼机上加入硫磺及发泡剂，要求开炼机温度在60℃，开练12次，成型后的橡胶片厚度8mm，成型后室温放置18小时后待用。
第二步、高耐磨橡胶单元B的制备，控制密炼机转子速度60RPM，温度140℃，上顶栓压力40N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入耐磨橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼160秒；
(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺之外的其他材料，压上顶栓保持160秒；
(3)将制成的混炼胶风冷1.5小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在60℃，开练12次。
(4)将制成的混炼胶风冷2.5小时后，在开炼机上加入硫磺及发泡剂，要求开炼机温度在60℃，开练11次，成型后的橡胶片厚度8mm，成型后室温放置18小时后待用。
第三步、抗撕裂橡胶单元C的制备，控制密炼机转子速度60RPM，温度140℃，上顶栓压力40N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入抗撕裂橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼160秒；
(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺之外的其他材料，压上顶栓保持160秒；
(3)将制成的混炼胶风冷1.5小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在60℃，开练11次。
(4)将制成的混炼胶风冷2-4小时后，在开炼机上加入硫磺及发泡剂，要求开炼机温度在60℃，开练11次，成型后的橡胶片厚度4mm，成型后室温放置18小时后待用。
第四步、将第一步、第二步和第三步制备好的抗湿滑发泡橡胶，高耐磨性橡胶及抗撕裂橡胶，按照各自的结构形状模压成型组合，然后加入模具加压13MP、加热140摄氏度，待20分钟后，水冷30分钟后制备完成。
实施例五，本实施例与实施例一的区别在于：抗湿滑发泡橡胶单元各成分按重量份数计，发泡橡胶：100份；炭黑N220：50份；硬脂酸：8份；防老化剂4020：5份；防焦剂CTP：0.2份；氧化锌：10份；发泡剂：8份；促进剂NOBS：3份；促进剂DTDM：0.3份；硫磺：3份，高耐磨橡胶单元B各成分按重量份数计，高耐磨橡胶：100份；高耐磨炭黑：40份；白炭黑：30份；硅烷偶联剂：3份；硬脂酸：5份；防老化剂4020：5份；防焦剂CTP：0.2份；氧化锌：6份；高耐磨材料：6份；促进剂NOBS：3份；促进剂DTDM：0.3份；硫磺：3份，抗撕裂橡胶单元C各成分按重量份数计，抗撕裂橡胶：100份；炭黑N330：40份；白炭黑：30份；硅烷偶联剂：3份；硬脂酸：5份；防老化剂4020：5份；防焦剂CTP：0.2份；氧化锌：6份；抗撕裂材料：6份；促进剂NOBS：3份；促进剂DTDM：0.3份；硫磺：3份。
发泡橡胶由丁睛橡胶、天然橡胶和氯丁橡胶组成，其质量比为：6:3:1。
高耐磨橡胶单元B由丁腈橡胶和顺丁橡胶组成，且丁腈橡胶为NBR-4020D，顺丁橡胶为BR9100，其中丁腈橡胶占总质量30％，顺丁橡胶占总质量的80％。
高耐磨材料由氮化硅和氧化铝组成，且氮化硅为Si3N4，氧化铝为AL2O3，其中氮化硅占总质量23％，氧化铝占总质量的87％。
高耐磨炭黑由N220，N339,N330和N234组成，其质量比为1：2：3：4。
抗撕裂橡胶单元C由天然橡胶和顺丁橡胶组成，天然橡胶和顺丁橡胶的质量比为15:1。
抗撕裂材料由芳纶纤维和碳纤维组成，长度为20-30mm，芳纶纤维和碳纤维的质量比为20:1。
本发明还提供了一种新型自带花纹的胎面胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、抗湿滑发泡橡胶单元的制备，控制密炼机转子速度80RPM，温度150℃，上顶栓压力50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入发泡橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼180秒；
(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺及发泡剂之外的其他材料，压上顶栓保持180秒；
(3)将制成的混炼胶风冷2小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在65℃，开练15次。
(4)将制成的混炼胶风冷4小时后，在开炼机上加入硫磺及发泡剂，要求开炼机温度在75℃，开练15次，成型后的橡胶片厚度10mm，成型后室温放置24小时后待用。
第二步、高耐磨橡胶单元B的制备，控制密炼机转子速度80RPM，温度150℃，上顶栓压力50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入耐磨橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼180秒；
(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺之外的其他材料，压上顶栓保持180秒；
(3)将制成的混炼胶风冷2小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在65℃，开练15次。
(4)将制成的混炼胶风冷4小时后，在开炼机上加入硫磺及发泡剂，要求开炼机温度在75℃，开练15次，成型后的橡胶片厚度10mm，成型后室温放置24小时后待用。
第三步、抗撕裂橡胶单元C的制备，控制密炼机转子速度80RPM，温度150℃，上顶栓压力50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入抗撕裂橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼180秒；
(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺之外的其他材料，压上顶栓保持180秒；
(3)将制成的混炼胶风冷2小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在65℃，开练15次。
(4)将制成的混炼胶风冷4小时后，在开炼机上加入硫磺及发泡剂，要求开炼机温度在65℃，开练15次，成型后的橡胶片厚度6mm，成型后室温放置24小时后待用。
第四步、将第一步、第二步和第三步制备好的抗湿滑发泡橡胶，高耐磨性橡胶及抗撕裂橡胶，按照各自的结构形状模压成型组合，然后加入模具加压20MP、加热150摄氏度，待15分钟后，水冷30分钟后制备完成。
对比例1：本对比例与实施例1的区别在于，所述抗湿滑发泡橡胶单元A和高耐磨橡胶单元B均采用抗撕裂橡胶单元C替换。
对比例2：本对比例与实施例1的区别在于，所述抗湿滑发泡橡胶单元A和抗撕裂橡胶单元C均采用上述高耐磨橡胶单元B替换。
对比例3：本对比例与实施例1的区别在于，所述高耐磨橡胶单元B和抗撕裂橡胶单元C均采用上述抗湿滑发泡橡胶单元A替换。
上述实施例和对比例分别取试样进行性能测试，得到下表：
Figure BDA0002318977880000131
由上表可见，本申请的胎面胶保持了单一材料的各种性能，通过不同橡胶单元之间结构上的配合和不同橡胶单元本身的改良，使本申请得分胎面胶的综合性能得到显著提高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型自带花纹的胎面胶,其特征在于，包括抗湿滑发泡橡胶单元、高耐磨橡胶单元和抗撕裂橡胶单元，所述抗湿滑发泡橡胶单元和高耐磨橡胶单元互补，所述抗撕裂橡胶单元位于抗湿滑发泡橡胶单元和高耐磨橡胶单元的底部，所述抗湿滑发泡橡胶单元嵌设在所述高耐磨橡胶单元内形成花纹，所述抗湿滑发泡橡胶单元形成的花纹包括镜像对称的第一花纹结构和第二花纹结构，第一花纹结构包括条状花纹结构和仿生花纹结构，所述条状花纹结构和仿生花纹结构通过主沟槽分隔开。
2.根据权利要求1所述一种新型自带花纹的胎面胶,其特征在于，所述抗湿滑发泡橡胶单元各成分按重量份数计包括，发泡橡胶：100份；炭黑N220：20-50份；硬脂酸：2-8份；防老化剂4020：3-5份；防焦剂CTP：0.15-0.2份；氧化锌：4-10份；发泡剂：4-8份；促进剂NOBS：2-3份；促进剂DTDM：0.1-0.3份；硫磺：1-3份；
所述高耐磨橡胶单元各成分按重量份数计，高耐磨橡胶：100份；高耐磨炭黑：20-40份；白炭黑：15-30份；硅烷偶联剂：1.5-3份；硬脂酸：3-5份；防老化剂4020：3-5份；防焦剂CTP：0.15-0.2份；氧化锌：2-6份；高耐磨材料：2-6份；促进剂NOBS：2-3份；促进剂DTDM：0.1-0.3份；硫磺：1-3份；
所述抗撕裂橡胶单元各成分按重量份数计，抗撕裂橡胶：100份；炭黑N330：20-40份；白炭黑：15-30份；硅烷偶联剂：1.5-3份；硬脂酸：3-5份；防老化剂4020：3-5份；防焦剂CTP：0.15-0.2份；氧化锌：2-6份；抗撕裂材料：2-6份；促进剂NOBS：2-3份；促进剂DTDM：0.1-0.3份；硫磺：1-3份。
3.根据权利要求1所述的新型自带花纹的胎面胶,其特征在于，所述第一花纹结构和第二花纹结构以中央沟槽为对称轴，所述条状花纹结构包括中心圆形节点，中心圆形节点的两侧分别通过对称的两条辅助沟槽与主沟槽和中央沟槽建立连接，所述辅助沟槽上设有至少一个侧边圆形节点，所述中心圆形节点两侧的辅助沟槽呈一定角度，所述中央沟槽与两侧主沟槽之间的距离相等，为100-200mm；主沟槽的宽度与中央沟槽的宽度相同，为10-20mm；所述中心圆形节点的半径中心圆形节点为6-10mm，侧边圆形节点半径为3-6mm；所述辅助沟槽的宽度为6-12mm中心圆形节点和侧边圆形节点之间的辅助沟槽长度为15-30mm；
位于中心圆形节点同一侧的辅助沟槽互相平行，且位于中心圆形节点同一侧的相邻两个辅助沟槽的距离相等为30-60mm；辅助沟槽总长度为60-120mm；辅助沟槽与主沟槽的夹角为30-60度。
4.根据权利要求3所述的新型自带花纹的胎面胶,其特征在于，所述辅助沟槽穿过所述主沟槽后向外延伸形成若干平行纹路，所述仿生花纹结构包括若干猫爪形状花纹，所述猫爪形状花纹均匀分布在所述平行纹路内，所述猫爪形状花纹由一个中央椭圆和四个相同辅助椭圆组成；中央椭圆的长边为10-20mm，短边为5-10mm；辅助椭圆的长边为6-12mm，短边为4-8mm；四个辅助椭圆均匀的分布在中央椭圆的上方，四个辅助椭圆的中心和中央椭圆的中心距离相等，为15-30mm；相邻两个辅助椭圆的圆心距离相等，为10-20mm；左侧第一个辅助椭圆中心与中央椭圆长边的夹角为20-60度。
5.根据权利要求2所述的新型自带花纹的胎面胶，其特征在于，所述高耐磨橡胶单元由丁腈橡胶和顺丁橡胶组成，且丁腈橡胶为NBR-4020D，顺丁橡胶为BR9100，其中丁腈橡胶占总质量20-30％，顺丁橡胶占总质量的70-80％。
6.根据权利要求2所述的新型自带花纹的胎面胶，其特征在于，所述高耐磨材料由氮化硅和氧化铝组成，且氮化硅为Si3N4，氧化铝为AL2O3，其中氮化硅占总质量13-23％，氧化铝占总质量的77-87％。
7.根据权利要求2所述的新型自带花纹的胎面胶，其特征在于，所述抗撕裂橡胶单元由天然橡胶和顺丁橡胶组成，天然橡胶和顺丁橡胶的质量比为15:1。
8.根据权利要求2所述的新型自带花纹的胎面胶，其特征在于，所述抗撕裂材料由芳纶纤维和碳纤维组成，长度为20-30mm，芳纶纤维和碳纤维的质量比为20:1。
9.一种新型自带花纹的胎面胶的制备方法，用以制备权利要求1-8任一权利要求所述的新型自带花纹的胎面胶，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、抗湿滑发泡橡胶单元的制备，控制密炼机转子速度40-80RPM，温度130-150℃，上顶栓压力30-50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入发泡橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼120-180秒；
(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺及发泡剂之外的其他材料，压上顶栓保持120-180秒；
(3)将制成的混炼胶风冷1-2小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在55-75℃，开练8-15次。
(4)将制成的混炼胶风冷2-4小时后，在开炼机上加入硫磺及发泡剂，要求开炼机温度在55-75℃，开练8-15次，成型后的橡胶片厚度5-10mm，成型后室温放置12-24小时后待用。
第二步、高耐磨橡胶单元的制备，控制密炼机转子速度40-80RPM，温度130-150℃，上顶栓压力30-50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入耐磨橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼120-180秒；
(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺之外的其他材料，压上顶栓保持120-180秒；
(3)将制成的混炼胶风冷1-2小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在55-75℃，开练8-15次。
(4)将制成的混炼胶风冷2-4小时后，在开炼机上加入硫磺及发泡剂，要求开炼机温度在55-75℃，开练8-15次，成型后的橡胶片厚度5-10mm，成型后室温放置12-24小时后待用。
第三步、抗撕裂橡胶单元的制备，控制密炼机转子速度40-80RPM，温度130-150℃，上顶栓压力30-50N/CM2，具体工艺包括以下步骤:
(1)加入抗撕裂橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼120-180秒；
(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺之外的其他材料，压上顶栓保持120-180秒；
(3)将制成的混炼胶风冷1-2小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在55-75℃，开练8-15次。
(4)将制成的混炼胶风冷2-4小时后，在开炼机上加入硫磺及发泡剂，要求开炼机温度在55-75℃，开练8-15次，成型后的橡胶片厚度2-6mm，成型后室温放置12-24小时后待用。
第四步、将第一步、第二步和第三步制备好的抗湿滑发泡橡胶，高耐磨性橡胶及抗撕裂橡胶，按照各自的结构形状模压成型组合，然后加入模具加压5-20MP、加热130-150摄氏度，待10-30分钟后，水冷30分钟后制备完成。
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