CN111391156A - 轮胎橡胶的制备工艺 - Google Patents

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侯丹丹
张春生
苏忠铁
张明
章阿伟
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Abstract

本发明公开了一种轮胎胎圈护胶的制备工艺，通过改进制备参数，使得轮胎耐久性能得到改善，可特别用于胎圈护胶。

Description

轮胎橡胶的制备工艺
技术领域
本发明属于轮胎橡胶制备方法领域，具体涉及一种轮胎胎圈护胶的制备工艺。
背景技术
汽车轮胎通常发生破坏的原因主要是由于轮胎在使用过程中轮廓变形大，轮胎与地面之间的摩擦、子口护胶与轮辋的摩擦生热及橡胶材料本身的滞后生热使得氧气分子进攻硫-硫交联键，导致轮胎胶料迅速老化降解。轮胎的损坏部位主要是胎肩和胎圈位置。
在硫化时间过长或者硫化温度过高时，采用无转子硫化仪测得的扭矩在超过正硫化时间之后，随着硫化时间的持续增加，扭矩反而下降的现象称为硫化返原。对于天然橡胶而言，在出现硫化返原现象后，其拉伸强度、拉伸应力和硬度降低，扯断伸长率增大，严重时甚至会出现发粘现象。降低了胶料的拉伸应力，进而使得材料在同样的载荷作用下变形更大，加速热量的产生，导致产品早期损坏或者使用寿命缩短等现象。硫化返原是硫化过程中由于硫化温度过高或者硫化时间过长导致了已形成的交联键发生断裂或环化，进而造成胶料性能下降的化学过程。而且硫化返原明显影响了轮胎的耐久性能。
发明内容
本发明通过改进制备工艺，胎圈护胶的性能得到改善，定伸应力增大，老化前后的拉断永久变形显著减小，成品轮胎的耐久性能提高。。
从有限元分析结果来看，子口护胶是重要承力部件，承受的剪应力明显高于其他部件。因此其硫化返原现象如果能够明显改善，对整个轮胎的耐久性提高有极大的帮助。在实际的生产过程中，通过考察不同硫化时间下定伸应力的测试可以看出，随着硫化时间的增加，其拉伸应力逐渐下降，硫化时间对钢丝与胶料间的粘合力也有类似的影响，随着硫化时间的增加钢丝与胶料的粘合力出现明显下降，这对轮胎的耐久性能影响较大。
使用密炼机和开炼机对橡胶进行混炼，具体工艺过程如下：(1)加入天然橡胶、顺丁橡胶、炭黑、硬脂酸和氧化锌，排胶温度控制为135℃-155℃，调整密炼机辊距为4.5mm，加入防老剂4020；(2)在开炼机上进行混炼，辊温控制在60℃左右，缓慢加入硫磺和多功能硫化剂。待完成投料后，用划刀切三角包数次，保证各原料混炼均匀，加入促进剂，最后，再进行过辊薄通出片、冷却、停放8小时；(3)采用平板硫化机对橡胶复合材料进行硫化，硫化步骤中提供硫化所需的压力和温度，平板硫化机的总压力为210N，热板间距为350mm，板规格为350mm×350mm，最大液压力为17MPa，硫化温度为151℃，硫化时间为60分钟至120分钟。天然橡胶、顺丁橡胶、炭黑、硬脂酸、氧化锌和防老剂的重量比为50：50：72：2：3.5：2.75。促进剂，硫磺和多功能硫化剂的重量比为1.6：2.4：0.2-0.6。其中，促进剂为促进剂DTDM和促进剂NS的组合，比例为0.5：1.1，多功能硫化剂为WY988。优选的，步骤(1)中设定密炼机辊温为75℃，密炼机辊距为5mm，转子转速为80r/min，优选硫化时间为90分钟。
具体实施方式
采用常规制备工艺作为对照试验，即，使用密炼机和开炼机，密炼机机辊温为80℃，密炼机辊距为5mm，转子转速为85r/min，加入50份天然橡胶、50份顺丁橡胶、72份炭黑、2份硬脂酸和3.5份氧化锌，排胶温度控制为135℃-155℃，调整密炼机辊距为4.8mm，加入3份防老剂4020；在开炼机上进行混炼，辊温控制在65℃左右，缓慢加入1.6份促进剂DZ、2.4份硫磺和0.4份多功能硫化剂WY988。待完成投料后，用划刀切三角包数次，保证各原料混炼均匀，最后，再进行过辊薄通出片、冷却、停放8小时；采用平板硫化机对橡胶复合材料进行硫化，硫化步骤中提供硫化所需的压力和温度，平板硫化机的总压力为210N，热板间距为350mm，板规格为350mm×350mm，最大液压力为17MPa，硫化温度为151℃，硫化时间为60分钟。
本发明优选工艺为，使用密炼机和开炼机对橡胶进行混炼，设定密炼机辊温为75℃，密炼机辊距为5mm，转子转速为80r/min。加入50份天然橡胶、50份顺丁橡胶、72份炭黑、2份硬脂酸和3.5份氧化锌，排胶温度控制为135℃-155℃，调整密炼机辊距为4.2mm，加入3份防老剂4020；在开炼机上进行混炼，辊温控制在60℃左右，缓慢加入2.4份硫磺和0.4份多功能硫化剂WY988。待完成投料后，用划刀切三角包数次，保证各原料混炼均匀，再缓慢加入促进剂1.6份，促进剂为促进剂DTDM和促进剂NS的组合，比例为0.5：1.1。最后，再进行过辊薄通出片、冷却、停放8小时；采用平板硫化机对橡胶复合材料进行硫化，硫化步骤中提供硫化所需的压力和温度，平板硫化机的总压力为210N，热板间距为350mm，板规格为350mm×350mm，最大液压力为17MPa，硫化温度为151℃，硫化时间为90分钟。
其中天然橡胶NR，购自华泰树脂有限公司；顺丁橡胶BR购自泰华橡胶大众有限公司；炭黑N330购自卡博特化工(天津)有限公司；氧化锌ZnO购自上海京华化工有限公司；硬脂酸SA购自山西省化工研究所；防老剂4020，CAS793-24-8,中文名N-(1,3-二甲基)丁基-N’-苯基对苯二胺，购自山东尚舜化工有限公司；促进剂DTDM(4,4’-dithiodimorpholine)购自上海橡胶助剂厂有限公司，促进剂NS(CAS:95-31-8,N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺)购自上海橡胶助剂厂公司，促进剂DZ(N,N-二环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺)购自上海橡胶助剂厂公司，硫磺S购自河南辉腾化工有限公司，多功能硫化剂WY988，化学名[1,6-双(N,N’二苯并噻唑氨基甲酰二硫)-己烷]，购自上海麒祥化工有限公司。结果见表1，表2
表1本发明工艺硫化时间
Figure BDA0002398662930000031
表1可见，随着硫化时间的增加，橡胶材料的拉伸强度可以保持稳定区间。对于撕裂强度而言，长时间硫化条件下可以保持较好的撕裂强度。不同于常规的硫化还原现象导致的强度伸长率和耐磨性降低，本发明通过控制工艺流程，选择90分钟硫化时间作为优选。
表2工艺改进前后耐久性结果
Figure BDA0002398662930000041
表2结果显示，本发明制备工艺制备橡胶轮胎耐久性能得到改善，制备过程可以保持较长硫化时间，而橡胶性能不受影响。
上述表格和实施例并不构成对本发明的保护范围的限定，本领域技术人员可以根据上述说明对本发明进行各种变化和应用。

Claims (7)

1.一种制备轮胎橡胶的工艺，使用密炼机和开炼机对橡胶进行混炼，其特征在于，具体工艺过程如下：
（1）加入天然橡胶、顺丁橡胶、炭黑、硬脂酸和氧化锌，排胶温度控制为135℃-155℃，调整密炼机辊距为4.5mm，加入防老剂4020；
（2）在开炼机上进行混炼，辊温控制在60℃，缓慢加入硫磺、多功能硫化剂，待完成投料后，用划刀切三角包数次，保证各原料混炼均匀，缓慢加入促进剂，最后，再进行过辊薄通出片、冷却、停放8小时；
（3）采用平板硫化机对橡胶复合材料进行硫化，硫化步骤中提供硫化所需的压力和温度，平板硫化机的总压力为210N，热板间距为350mm，板规格为350 mm×350mm，最大液压力为17MPa，硫化温度为151℃，硫化时间为30分钟至120分钟。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，天然橡胶、顺丁橡胶、炭黑、硬脂酸、氧化锌和防老剂的重量比为50：50：72：2：3.5：2.75。
3.根据权利要求1所述工艺，其特征在于，促进剂，硫磺和多功能硫化剂的重量比为1.6：2.4：0.2-0.6。
4.根据权利要求1所述工艺，其特征在于促进剂为促进剂DTDM和促进剂NS的组合，比例为0.5：1.1。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于多功能硫化剂为WY988。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤（1）中设定密炼机辊温为75℃，密炼机辊距为5mm，转子转速为80r/min。
7.权利要求1所述的工艺，其特征在于硫化时间为90分钟。
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