CN111040322A - 一种气密层胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气密层胶及其制备方法，涉及轮胎加工技术领域。其包括如下重量份数的原料：卤化丁基橡胶75‑100份，天然橡胶0‑25份，炭黑50‑70份，纳米碳酸钙5‑30份，工业白油5‑7份，均匀树脂7‑10份，硫化体系4.8‑8.6份，活化剂2‑2.5份、防焦剂0.1‑0.3份和丁基再生胶0‑15份。采用上述配方生产的胶料气密性好，加工难度小，不焦烧，压延的气密层胶片厚度均匀，压延和成型效率高、质量保证好，硫化成品无气密层胶片接头裂开等缺陷。本发明提供的气密层胶的制备方法，其工艺简单实用可行，胶料分散性好，压延的胶片厚度均匀、成型效率高，硫化成品无气密层胶片接头裂开等缺陷。

Description

一种气密层胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及轮胎加工技术领域，具体而言，涉及一种气密层胶及其制备方法。
背景技术
据轮胎分会调查统计，2018年中国汽车轮胎总产量约为6.48亿条，其中子午线轮胎约6.09亿条，子午化率94％，子午线轮胎已经在我国普及开来。欧盟于2009年制定了“欧洲轮胎标签法”，并于2012年11月1日开始执行；2016年我国采用与欧洲相同的标准也制定了相应的标签法。与传统的斜交轮胎相比，子午线轮胎有着节油、抗湿滑、低噪音等优点，这也是子午线轮胎能够迅猛占据市场的关键原因。在轮胎标签法中，具体规定了节油、抗湿滑、噪音分级的各项指标参数，规范并不断推进产品性能的改进和提高。其中，为保证轮胎各项性能，轮胎充气压力的合理与稳定是非常重要的，漏气率低的气密层配方胶料的制备显得尤为重要。气密层配方，生胶体系一般选用氯化丁基橡胶或溴化丁基橡胶，并与部分天然橡胶并用这种方式。
为保证轮胎的气压稳定不漏气，需要开发生胶体系以卤化丁基橡胶为主的气密层配方。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气密层胶及其制备方法以解决上述问题。
本发明是这样实现的：
一种气密层胶，其包括如下重量份数的原料：卤化丁基橡胶75-100份，天然橡胶0-25份，炭黑50-70份，纳米碳酸钙5-30份，工业白油5-7份，均匀树脂7-10份，硫化体系4.8-8.6份，活化剂2-2.5份、防焦剂0.1-0.3份和丁基再生胶0-15份。
本发明在生胶体系上，构建了以卤化丁基橡胶为主，天然橡胶为辅，并辅以少量的丁基再生胶的配方体系。该体系通过加入炭黑以提高配方胶料的物理机械性能，有效降低配方成本和改善胶料工艺性能。卤化丁基橡胶具有良好的气密性、耐候性，在配方中具有保气的作用。
当配方中添加工业白油后，在气密层胶片压延过程中，由于压延加工温度较高，工业白油会适当迁移至胶片与压延辊筒之间，降低胶片与辊筒之间的粘附力，从而避免胶料粘辊现象。
由于卤化丁基橡胶具有粘性差的性质，如何保证胶料具有成型贴合工艺粘性成为配方设计的关键。发明人发现，通过添加纳米碳酸钙以解决胶片不粘成型鼓的缺陷。纳米碳酸钙为无机材料，成型鼓的金属表面也为无机材料，运用相似相容的原理，提高了胶片对成型鼓表面的粘附力，使得成型过程中胶片与成型鼓之间粘性较好，从而解决成型过程中胶片不粘成型鼓的缺陷。
添加少量丁基再生胶以降低配方的成本和耐老化性。
均匀树脂可以提高胶料的分散均匀性，降低胶料在混炼和挤出的难度。
硫化体系用于调节硫化速度，促进硫化反应的发生，增强橡胶的力学性能。
活化剂用于在配方中反应生成硬脂酸锌，促进橡胶交联硫化。
本发明采用上述配方生产的胶料气密性好，加工难度小，不焦烧，压延的气密层胶片厚度均匀，压延和成型效率高、质量保证好，硫化成品无气密层胶片接头裂开等缺陷。
在本发明应用较佳的实施例中，上述硫化体系包括1.0-1.7份的促进剂DM、0.3-0.6份的促进剂TBBS、3-5.5份的氧化锌和0.5-0.8份的可溶性硫磺。
促进剂DM、促进剂TBBS、氧化锌和可溶性硫磺在硫化过程中使橡胶发生硫化反应，增强橡胶的力学性能。
在本发明应用较佳的实施例中，上述活化剂为2-2.5份的硬脂酸。
在本发明应用较佳的实施例中，上述氧化锌为氧化锌-80。氧化锌-80购自市场上售卖的氧化锌-80(ZnO-80)，其中氧化锌的质量分数为80％。ZnO-80是一种适用于橡胶工业的预分散特种氧化锌，结合弹性体可防止储存时吸收空气中的湿气。由于分散更均匀，与粉末状氧化锌的挤出胶料相比，含ZnO-80的胶料挤出型材表面更光滑。通常含该产品硫化胶的定伸和拉伸强度有所提高，扯断伸长率也得到改善。
通常情况下，粉状氧化锌在加工温度下难以分散均匀，造成硫化活性降低，硫化胶静态力学性能和动态疲劳性能下降。但是ZnO-80由于精选控制粒径大小并用载体三元乙丙橡胶预分散，则在各种胶料混炼时可快速混入，且分散均匀，保证了有效组分的最佳活性。另外ZnO-80为颗粒状，在储存条件下颗粒不会结块，易于配料混炼；流动性好；无粉尘飞扬；不会造成加料损失；改善混炼胶批次的稳定性和均一性。ZnO-80还避免用粉末状氧化锌时卤化丁基橡胶胶料中常出现的热膨胀，可以在混炼末期加入。
ZnO-80应用于胶料中显著提高硫化体系活性。使用ZnO-80可以杜绝粉尘污染，提高计量的准确行和方便性，使配方具有可重复性，更为重要的是保证了助剂ZnO的混入速度、分散速度和分散均匀性，另一方面有效降低混炼能耗，节能效果明显，同时提高劳动卫生性，防止职业病。
硬脂酸与氧化锌反应生成硬脂酸锌，促进橡胶交联硫化。
在本发明应用较佳的实施例中，上述防焦剂为防焦剂CTP，炭黑为N660炭黑。
防焦剂CTP可以用于天然橡胶和合成橡胶，能有效地防止胶料在加工过程中发生焦烧，提高生产效率。同时对于已经经受高热或有轻微焦烧的胶料具有复原作用。
在本发明应用较佳的实施例中，上述卤化丁基橡胶为溴化丁基橡胶或氯化丁基橡胶。
一种气密层胶的制备方法，其包括如下步骤：将卤化丁基橡胶、天然橡胶、丁基再生胶、炭黑、纳米碳酸钙、工业白油、硫化体系、活化剂、防焦剂和均匀树脂加入密炼机中混炼。
在本发明应用较佳的实施例中，上述制备方法其包括：将卤化丁基橡胶、天然橡胶、丁基再生胶、活化剂、33-46重量份的炭黑、3-20重量份的纳米碳酸钙、工业白油、均匀树脂加入密炼机中，混炼制得一段胶料；再将一段胶料余下炭黑和余下纳米碳酸钙混炼制得二段胶料；然后将二段胶料、硫化体系和防焦剂混炼制得终段胶料。
本申请中设置制备一段胶料时加入总炭黑三分之二质量的炭黑和总纳米碳酸钙三分之二质量的纳米碳酸钙，在制备二段胶料时将余下的炭黑和纳米碳酸钙加入混炼。
本发明提供的气密层胶的制备方法，其工艺简单实用可行，胶料分散性好，压延的胶片厚度均匀、成型效率高，硫化成品无气密层胶片接头裂开等缺陷。
在本发明应用较佳的实施例中，上述混炼制备一段胶料的时间为2.0-2.5min。
在本发明应用较佳的实施例中，上述混炼制备一段胶料的温度为125-135℃。在上述一段胶料的制备时间和温度下，可以保证胶料的气密性和均匀性。
在本发明应用较佳的实施例中，上述混炼制备二段胶料的时间为1.5-2.0min。
在本发明应用较佳的实施例中，上述混炼制备二段胶料的温度为135-145℃。
在本发明应用较佳的实施例中，上述混炼制备终段胶料时所使用的硫化体系为促进剂DM、促进剂TBBS、可溶性硫磺和氧化锌-80。
在本发明应用较佳的实施例中，上述混炼制备终段胶料的时间为1-2min。
在本发明应用较佳的实施例中，上述混炼制备终段胶料的温度为90-105℃。
在上述混炼工艺参数下，可以制备得到力学性能好、工艺性能好、气密性好的气密层胶料。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种气密层胶及其制备方法。本发明在生胶体系上，构建了以卤化丁基橡胶为主，天然橡胶为辅，并辅以少量的丁基再生胶的配方体系。该体系通过加入炭黑提高了配方胶料的物理机械性能，降低了配方成本并改善了胶料的工艺性能。卤化丁基橡胶具有良好的气密性、耐候性，在配方中具有保气的作用。在配方中添加工业白油后，在气密层胶片压延过程中，由于压延温度较高，工业白油会迁移至胶片与压延辊筒之间，降低了胶片与辊筒之间的粘附力，从而避免胶料出现粘辊现象。纳米碳酸钙为无机材料，成型鼓的金属表面也为无机材料，运用相似相容的原理，提高了含有纳米碳酸钙的胶片对成型鼓表面的粘附力，使得成型过程中胶片与成型鼓之间粘性较好，通过在配方中添加纳米碳酸钙从而解决成型过程中胶片不粘成型鼓的缺陷。
采用上述配方生产的胶料气密性好，加工难度小，不焦烧，压延的气密层胶片厚度均匀，压延和成型效率高、质量保证好，硫化成品无气密层胶片接头裂开等缺陷。
本发明提供的气密层胶的制备方法，其工艺简单实用可行，胶料分散性好，压延的胶片厚度均匀、成型效率高，硫化成品无气密层胶片接头裂开等缺陷。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或设备未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下结合实施例对本发明的特征和性能做进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种气密层胶的制备方法。其包括按照表1中的配方进行制备。
表1气密层胶的原料配方。
Figure BDA0002344300080000071
其制备步骤包括：
将天然橡胶15.0重量份、溴化丁基橡胶85.0重量份、丁基再生胶6.0重量份、均匀树脂7.0重量份、N660炭黑37.0重量份、纳米碳酸钙18.0重量份、硬脂酸2.5重量份、工业白油5.0重量份加入密炼机中进行第一次混炼，混炼时间为2.2min，密炼温度为125-130℃，制备得到一段胶料；
在上述制得的一段胶料中加入N660炭黑18.0重量份、纳米碳酸钙10.0重量份在135-145℃的温度条件下进行第二次混炼1.8min，生成二段胶料；
在上述制得的二段胶料中加入促进剂DM1.2重量份、促进剂TBBS0.4重量份、氧化锌-80 5.0重量份、可溶性硫磺(型号：Ⅱ型)0.6重量份、防焦剂CTP0.3重量份在90-105℃的温度条件下进行第三段混炼，混炼时间为1.5min，制备得到终段胶料。
实施例2
本实施例提供了一种气密层胶的制备方法。其包括按照表2中的配方进行制备。
表2气密层胶的原料配方。
Figure BDA0002344300080000081
其制备步骤包括：
将天然橡胶20.0重量份、溴化丁基橡胶80.0重量份、丁基再生胶8.0重量份、均匀树脂8.0重量份、N660炭黑40.0重量份、纳米碳酸钙15.0重量份、硬脂酸2.5重量份、工业白油5.5重量份加入密炼机中进行第一次混炼，混炼时间2.3min，温度条件125-135℃，制备得到一段胶料；
在上述制得的一段胶料中加入N660炭黑20.0重量份、纳米碳酸钙7.0重量份在135-145℃的温度条件下进行第二次混炼1.9min，生成二段胶料；
在上述制得的二段胶料中加入促进剂DM1.3重量份、促进剂TBBS0.45重量份、氧化锌-80 4.5重量份、可溶性硫磺(型号：Ⅱ型)0.7重量份、防焦剂CTP0.3重量份在90-105℃的温度条件下进行第三段混炼，混炼时间为1.8min，制备得到终段胶料。
实施例3
本实施例提供了一种气密层胶的制备方法。其包括按照表3中的配方进行制备。
表3气密层胶的原料配方。
Figure BDA0002344300080000091
其制备步骤包括：
将天然橡胶20.0重量份、氯化丁基橡胶80.0重量份、丁基再生胶8.0重量份、均匀树脂8.0重量份、N660炭黑40.0重量份、纳米碳酸钙15.0重量份、硬脂酸2.5重量份、工业白油5.5重量份加入密炼机中进行第一次混炼，混炼时间2.3min，温度条件125-135℃，制备得到一段胶料；
在上述制得的一段胶料中加入N660炭黑20.0重量份、纳米碳酸钙7.0重量份在135-145℃的温度条件下进行第二次混炼2.0min，生成二段胶料；
在上述制得的二段胶料中加入促进剂DM1.3重量份、促进剂TBBS0.45重量份、氧化锌-80 4.5重量份、可溶性硫磺(型号：Ⅱ型)0.7重量份、防焦剂CTP0.3重量份在90-105℃的温度条件下进行第三段混炼，混炼时间为1.8min，制备得到终段胶料。
将实施例1-3制备得到的气密层胶进行胶料性能测试，实施例1的气密层胶的性能数据如下表4所示。
表4实施例1的制成的气密层胶料性能测试数据。(表5和表6中各项目测试标准同表4)。
Figure BDA0002344300080000101
实施例2的气密层胶的性能数据如下表5所示。
表5实施例2的制成的气密层胶料性能测试数据。
Figure BDA0002344300080000111
实施例3气密层胶的性能数据如下表6所示。
表6实施例3的制成的气密层胶料性能测试数据。
Figure BDA0002344300080000112
Figure BDA0002344300080000121
由上述数据可知，使用本实施例提供的配方及生产方法制备的气密层胶料，其气密性好，物理机械性能好，压延工序其在主机表现易脱辊不粘辊、在成型工序胶片粘鼓不脱鼓，粘性调控效果优异。
本发明提供的制备方法简单实用可行，胶料分散性好，压延的胶片厚度均匀、成型效率高，硫化成品无气密层胶片接头裂开等缺陷，制造的成品轮胎在使用过程中气压稳定且持久。
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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种气密层胶，其特征在于，其包括如下重量份数的原料：卤化丁基橡胶75-100份，天然橡胶0-25份，炭黑50-70份，纳米碳酸钙5-30份，工业白油5-7份，均匀树脂7-10份，硫化体系4.8-8.6份，活化剂2-2.5份、防焦剂0.1-0.3份和丁基再生胶0-15份。
2.根据权利要求1所述的气密层胶，其特征在于，所述硫化体系包括1.0-1.7份的促进剂DM、0.3-0.6份的促进剂TBBS、3-5.5份的氧化锌和0.5-0.8份的可溶性硫磺；
优选的，所述氧化锌为氧化锌-80。
3.根据权利要求2所述的气密层胶，其特征在于，所述活化剂为2-2.5份的硬脂酸。
4.根据权利要求1所述的气密层胶，其特征在于，所述防焦剂为防焦剂CTP，所述炭黑为N660炭黑。
5.根据权利要求1所述的气密层胶，其特征在于，所述卤化丁基橡胶为溴化丁基橡胶或氯化丁基橡胶。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的气密层胶的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：将卤化丁基橡胶、天然橡胶、丁基再生胶、炭黑、纳米碳酸钙、工业白油、硫化体系、活化剂、防焦剂和均匀树脂加入密炼机中混炼。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：将卤化丁基橡胶、天然橡胶、丁基再生胶、活化剂、33-46重量份的炭黑、3-20重量份的纳米碳酸钙、工业白油和均匀树脂加入密炼机中，混炼制得一段胶料；再将一段胶料、余下的炭黑和余下的纳米碳酸钙混炼制得二段胶料；然后将二段胶料、硫化体系和防焦剂混炼制得终段胶料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，混炼制备一段胶料的时间为2.0-2.5min；
优选的，混炼制备一段胶料的温度为125-135℃。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，混炼制备二段胶料的时间为1.5-2.0min；
优选的，混炼制备二段胶料的温度为135-145℃。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，混炼制备终段胶料时所使用的硫化体系为促进剂DM、促进剂TBBS、可溶性硫磺和氧化锌-80；
优选的，混炼制备终段胶料的时间为1-2min；
优选的，混炼制备终段胶料的温度为90-105℃。
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