CN111073067A - 一种抗静电及耐磨的航空轮胎胎面胶料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗静电及耐磨的航空轮胎胎面胶料及其制备方法，所述胶料原料按重量份包括以下组分：天然橡胶75～90份，环氧化天然橡胶10～25份，炭黑填充剂40～60份，白炭黑5～20份，石墨烯3～10份，软化剂5～10份，硬脂酸2份，抗硫化返原剂1～2份，抗撕裂树脂2～3份，HS‑80热稳定剂2～3份，防老剂4.5份，硫化剂3.75～5份，硫化促进剂1.5份。制备采用密炼机二段混炼法，包括母胶混炼和终炼胶混炼。该胶料成分简单，原材料易得，便于制造实施。应用于航空轮胎作胎面胶，可提高胶料拉伸强力，增加抗其抗静电性能及耐磨性，提高轮胎安全性，延长航空轮胎本身的使用寿命。

Description

一种抗静电及耐磨的航空轮胎胎面胶料及其制备方法

技术领域

本发明涉及航空轮胎胎面胶料，具体是一种抗静电及耐磨的航空轮胎胎面胶料及其制备方法。

背景技术

胎面胶是指轮胎的最外侧与路面接触的橡胶层，是轮胎工作环境最恶劣的部件之一。航空轮胎对胎面胶的要求更高，不仅需经受灼热的高温、抵御跑道异物损伤，还需承受极限速度，以及轮胎与跑道摩擦产生静电等问题。因此，航空轮胎胎面胶料需要具有良好的耐磨性、耐老化性、抗静电性能，以及较高的拉伸强度等。

目前，大多航空轮胎胎面胶料，主要使用的是天然橡胶，填料主要是N220、N375和白炭黑等，其产品性能不能满足航空轮胎胎面胶的要求。

环氧化天然橡胶具有抗湿滑性好、气密性优良、耐油性能佳、较高的耐磨性、拉伸强度，耐天候老化好等诸多优点，提高其用量可以提高航空轮胎胎面胶料的拉伸强度、抗湿滑性、耐磨性，但对抗静电性能要求，仅靠提高环氧化天然橡胶的用量仍有一定差距，还需从其它填充剂配合来提高航空轮胎胎面胶料的性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种抗静电及耐磨的航空轮胎胎面胶料及其制备方法，这种胶料便于制造实施，物理性能好，耐天候老化好，应用于航空轮胎作胎面胶，可提高胶料的拉伸强度，抗静电性、耐磨性，提高航空轮胎的安全性和使用寿命。

实现本发明目的的技术方案是：

一种抗静电及耐磨的航空轮胎胎面胶料，所述胶料原料按重量份包括以下组分：

天然橡胶75～90份，环氧化天然橡胶10～25份，炭黑填充剂40～60份，白炭黑5～20份，石墨烯3～10份，软化剂5～10份，硬脂酸2份，抗硫化返原剂1～2份，抗撕裂树脂2～3份，HS-80热稳定剂2～3份，防老剂4.5份，硫化剂3.75～5份，硫化促进剂1.5份。

所述天然橡胶为1#～3#烟片胶、及1#、2#标准胶。

所述环氧化天然胶是用过氧化有机酸或过氧化氢与有机酸处理使天然橡胶形成环氧化基团结构的生胶。按环氧化程度的高低一般有ENR75,ENR50和ENR25三个品种。

所述炭黑填充剂使用的是通用炭黑、快压炭黑、半补强炭黑等其中的一种，或多种并用。这些炭黑在加工时易于混炼加工，其硫化胶的弹性好，生热低，动态性能良好。

所述石墨烯是经氧化后片层剥离的一种具有片层结构纳米填料，除具有优异的机械、导热、导电性能外，还有比炭黑更好的气体阻隔性能。如果在航空轮胎胎面胶中用环氧化天然橡胶与天然橡胶并用，并在填料中添加石墨烯，将大幅度提高胎面胶的耐磨性而不降低其抗静电能力。

所述软化剂是芳烃油、环烷油和松焦油中的一种，或多种并用。

所述硬脂酸是200型、400型、800型，这些硬脂酸有利于炭黑、白炭黑充分扩散，起到软化和增塑作用，与硫化剂、促进剂反应可促进其活性。

所述抗硫化返原剂是WK-901、PK900中的一种。

所述抗撕裂树脂是SL-6903、HN-808中的一种，这些抗撕裂树脂可提升橡胶的流动性，增加粘度及提高15%橡胶的加工抗撕裂性。

所述热稳定剂HS-80在航空轮胎胎面胶料中的应用。结果表明:添加热稳定剂HS-80的胎胶抗硫化返原性能明显提高,拉伸性能、弹性和耐热老化性能改善,特别是硫化时间较长(50 min)的胶料该趋势更明显；添加热稳定剂HS-80的胎面胶制备的成品轮胎耐久性能和高速性能提高,肩空率降低。

所述防老剂采用RD(3、2、4一三甲基一1、2一二氢化喹啉聚合体)和4020（N-（1，3-二甲基）丁基-Nˊ-苯基对苯二胺）、防护蜡并用，具有优良的抗氧、抗臭氧、抗曲挠作用，对天候老化也有较好的防护作用。

所述硫化剂是氧化锌和硫磺，硫磺可以是普通硫磺和不溶性硫磺或充油硫磺。氧化锌用预分散母胶的氧化锌-80较好。

所述硫化促进剂是CZ（N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺），DM（2，2ˊ二硫化二苯并噻唑），TMTD（二硫化四甲基秋兰姆）中的一种，或多种并用。

本发明航空轮胎胎面胶料主体材料为环氧化天然胶与天然胶并用，调整合适的硫化体系，即可得到所需的胶料性能。

优选地，本发明航空轮胎胎面胶料，所述胶料原料按重量份包括以下组分：

1#烟片胶90份，环氧化天然橡胶10份，N234炭黑60份，AS-70白炭黑5份，石墨烯3份，芳烃油8份，硬脂酸2份，WK-901抗硫化返原剂1份，SL-6903抗撕裂树脂2份，HS-80热稳定剂2份，4020防老剂1.5份，防老剂RD1.5份，防护蜡1.5，氧化锌-80 3份，IS-60硫磺0.75份，促进剂CZ 0.5份，促进剂DM 0.5份，促进剂TMTD 0.5份。

进一步优选地，本发明航空轮胎胎面胶料，所述胶料原料按重量份包括以下组分：

1#烟片胶80份，环氧化天然橡胶20份，N234炭黑50份，AS-70白炭黑10份，石墨烯6份，芳烃油5份，硬脂酸2份，WK-901抗硫化返原剂1份，SL-6903抗撕裂树脂2份，HS-80热稳定剂3份，4020防老剂1.5份，防老剂RD 1.5份，防护蜡1.5，氧化锌-80 3份，IS-60硫磺1.8份，促进剂CZ 0.5份，促进剂DM 0.5份，促进剂TMTD 0.5份。

最优选地，本发明航空轮胎胎面胶料，所述胶料原料按重量份包括以下组分：

1#烟片胶75份，环氧化天然橡胶25份，炭黑N234 40份，AS-70白炭黑20份，石墨烯10份，芳烃油10份，硬脂酸2份， WK-901抗硫化返原剂2份，SL-6903抗撕裂树脂3份，HS-80热稳定剂3份，4020防老剂1.5份，防老剂RD 1.5份，防护蜡1.5，氧化锌-80 3份，IS-60硫磺2份，促进剂CZ 0.5份，促进剂DM 0.5份，促进剂TMTD 0.5份。

本发明航空轮胎胎面胶料的制备方法，采用密炼机二段混炼法，包括如下步骤：

步骤1，母胶混炼：设置密炼机转速为50rpm，在密炼机中加入天然橡胶、环氧化天然橡胶、炭黑填充剂、石墨烯，混炼60s后加入软化剂，混炼至120s后加入硬脂酸，除硫化剂和硫化促进剂外的其它助剂混炼，混炼至170s，提栓，然后压栓至240s后排料即得母胶，排胶温度控制在130℃以下；

步骤2，终炼胶混炼：设置密炼机转速为30rpm，在密炼机中加入母胶，混炼30s后，加入硫化剂和硫化促进剂，混炼至70s，提栓，然后压栓至120s后排料，即得终炼胶，排胶温度控制在105℃以下。

本发明航空轮胎胎面胶料胶料，与现有的配方相比，通过添加环氧化天然橡胶和石墨烯，以及其它原材料的选择和合理的配方配比，通过各组分之间配合，设计出了一种或几种物理性能较好，耐磨、抗静电性好，耐热老化和耐老化龟裂的航空轮胎胎面胶；该胶料成分简单，原材料易得，便于制造实施。应用于航空轮胎作胎面胶，可提高胶料拉伸强力，增加其抗抗静电性能及耐磨性，提高轮胎安全性，延长航空轮胎本身的使用寿命。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明内容作进一步的说明，但不是对本发明的限定。

实施例1：

一种抗静电及耐磨的航空轮胎胎面胶料，胶料原料按重量份包括以下组分：

1#烟片胶90份，环氧化天然橡胶10份，N234炭黑60份，AS-70白炭黑5份，石墨烯3份，芳烃油8份，硬脂酸2份，WK-901抗硫化返原剂1份，SL-6903抗撕裂树脂2份，HS-80热稳定剂2份，4020防老剂1.5份，防老剂RD1.5份，防护蜡1.5，氧化锌-80 3份，IS-60硫磺0.75份，促进剂CZ 0.5份，促进剂DM 0.5份，促进剂TMTD 0.5份。

上述航空轮胎胎面胶料的制备，采用密炼机二段混炼法，包括如下步骤：

步骤1，母胶混炼：设置密炼机转速为50rpm，在密炼机中加入1#烟片橡胶、环氧化天然橡胶、炭黑N234、石墨烯，混炼60s后加入芳烃油，混炼至120s后加入硬脂酸、WK-901抗硫化返原剂、SL-6903抗撕裂树脂、HS-80热稳定剂、混炼至170s，提栓，然后压栓至240s后排料即得母胶，排胶温度控制在130℃以下；

步骤2，终炼胶混炼：设置密炼机转速为30rpm，在密炼机中加入母胶，混炼30s后加入氧化锌、硫磺，以及促进剂CZ、DM 、TMTD，混炼至70s，提栓，然后压栓至120s后排料即得终炼胶，排胶温度控制在105℃以下。

实施过程采用GK250密炼机，也可采用其它容量的密炼机，根据密炼机的密炼室体积确定混炼胶的多少。

实施例2：

1#烟片胶80份，环氧化天然橡胶20份，N234炭黑50份，AS-70白炭黑10份，石墨烯6份，芳烃油5份，硬脂酸2份，WK-901抗硫化返原剂1份，SL-6903抗撕裂树脂2份，HS-80热稳定剂3份，4020防老剂1.5份，防老剂RD 1.5份，防护蜡1.5，氧化锌-80 3份，IS-60硫磺1.8份，促进剂CZ 0.5份，促进剂DM 0.5份，促进剂TMTD 0.5份。

制备方法同实施例1。

实施例3：

一种抗静电及耐磨的航空轮胎胎面胶料，胶料原料按重量份包括以下组分：

1#烟片胶75份，环氧化天然橡胶25份，炭黑N234 40份，AS-70白炭黑20份，石墨烯10份，芳烃油10份，硬脂酸2份， WK-901抗硫化返原剂2份，SL-6903抗撕裂树脂3份，HS-80热稳定剂3份，4020防老剂1.5份，防老剂RD 1.5份，防护蜡1.5，氧化锌-80 3份，IS-60硫磺2份，促进剂CZ 0.5份，促进剂DM 0.5份，促进剂TMTD 0.5份。

制备方法同实施例1。

对上述实施例1-3所得的胶料以及对比例进行性能测试，在表1中列出了测试结果。其中对比例的配方中不含石墨烯和环氧化天然橡胶。

表1 实施例1-3以及对比例的性能测试结果

从表1可看出，实施例1-3均比对比例的磨耗、抗静电性能、撕裂强度、导热率要好。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的范围当中。

Claims (6)

1.一种抗静电及耐磨的航空轮胎胎面胶料，其特征在于，所述胶料原料按重量份包括以下组分：

天然橡胶75～90份，环氧化天然橡胶10～25份，炭黑填充剂40～60份，白炭黑5～20份，石墨烯3～10份，软化剂5～10份，硬脂酸2份，抗硫化返原剂1～2份，抗撕裂树脂2～3份，HS-80热稳定剂2～3份，防老剂4.5份，硫化剂3.75～5份，硫化促进剂1.5份。

2.根据权利要求1所述的抗静电及耐磨的航空轮胎胎面胶料，其特征在于：

所述天然橡胶为1#～3#烟片胶、及1#、2#标准胶；

所述炭黑填充剂使用的是通用炭黑、快压炭黑、半补强炭黑中的一种，或多种并用；

所述软化剂是芳烃油、环烷油和松焦油中的一种，或多种并用；

所述硬脂酸是200型、400型、800型中的一种；

所述抗硫化返原剂是WK-901、PK900中的一种；

所述抗撕裂树脂是SL-6903、HN-808中的一种；

所述防老剂采用RD、4020和防护蜡并用；

所述硫化剂是氧化锌和硫磺中的一种，或两种并用；

所述硫化促进剂是N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺CZ，2，2ˊ二硫化二苯并噻唑DM，二硫化四甲基秋兰姆TMTD并用。

3.根据权利要求1-2任一项所述的抗静电及耐磨的航空轮胎胎面胶料，其特征在于：所述胶料原料按重量份包括以下组分：

1#烟片胶90份，环氧化天然橡胶10份，N234炭黑60份，AS-70白炭黑5份，石墨烯3份，芳烃油8份，硬脂酸2份，WK-901抗硫化返原剂1份，SL-6903抗撕裂树脂2份，HS-80热稳定剂2份，4020防老剂1.5份，防老剂RD1.5份，防护蜡1.5，氧化锌-80 3份，IS-60硫磺0.75份，促进剂CZ 0.5份，促进剂DM 0.5份，促进剂TMTD 0.5份。

4.根据权利要求1-2任一项所述的抗静电及耐磨的航空轮胎胎面胶料，其特征在于：所述胶料原料按重量份包括以下组分：

1#烟片胶80份，环氧化天然橡胶20份，N234炭黑50份，AS-70白炭黑10份，石墨烯6份，芳烃油5份，硬脂酸2份，WK-901抗硫化返原剂1份，SL-6903抗撕裂树脂2份，HS-80热稳定剂3份，4020防老剂1.5份，防老剂RD 1.5份，防护蜡1.5，氧化锌-80 3份，IS-60硫磺1.8份，促进剂CZ 0.5份，促进剂DM 0.5份，促进剂TMTD 0.5份。

5.根据权利要求1-2任一项所述的抗静电及耐磨的航空轮胎胎面胶料，其特征在于：所述胶料原料按重量份包括以下组分：

1#烟片胶75份，环氧化天然橡胶25份，炭黑N234 40份，AS-70白炭黑20份，石墨烯10份，芳烃油10份，硬脂酸2份， WK-901抗硫化返原剂2份，SL-6903抗撕裂树脂3份，HS-80热稳定剂3份，4020防老剂1.5份，防老剂RD 1.5份，防护蜡1.5，氧化锌-80 3份，IS-60硫磺2份，促进剂CZ 0.5份，促进剂DM 0.5份，促进剂TMTD 0.5份。

6.根据权利要求1所述的抗静电及耐磨的航空轮胎胎面胶料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，母胶混炼：设置密炼机转速为50rpm，在密炼机中加入天然橡胶、环氧化天然橡胶、炭黑填充剂、石墨烯，混炼60s后加入软化剂，混炼至120s后加入硬脂酸，除硫化剂和硫化促进剂外的其它助剂混炼，混炼至170s，提栓，然后压栓至240s后排料即得母胶，排胶温度控制在130℃以下；

步骤2，终炼胶混炼：设置密炼机转速为30rpm，在密炼机中加入母胶，混炼30s后，加入硫化剂和硫化促进剂，混炼至70s，提栓，然后压栓至120s后排料，即得终炼胶，排胶温度控制在105℃以下。