CN111393723A - 一种全钢驱动轮胎胎面胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于橡胶技术领域，具体涉及一种全钢驱动轮胎胎面胶及其制备方法，所述全钢驱动轮胎胎面胶，配方比例按重量份计如下：天然橡胶0.1~50份、湿法混炼胶母胶120～160份、碳纳米管0.1～3份、氧化锌2～5份、硬脂酸1～3份、第一防老剂1～6份、促进剂NS 0.5～2份、硫磺粉0.5～2份、防焦剂CTP 0.1～0.5份。本发明有效提高了胎面胶的耐疲劳性能能和耐切割性能，提高了胎面胶的耐撕裂性能、耐磨性能、同时又能降低胎面胶的生热；制备方法优于传统的炼胶工艺，由传统的橡胶多段法混炼改为一段法混炼，利于生产工厂节能减排、提升工厂的生产效率。

Description

一种全钢驱动轮胎胎面胶及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶技术领域，具体涉及一种全钢驱动轮胎胎面胶及其制备方法。
背景技术
随着国内道物流运输行业的不断发展，物流运输车辆途经区域也是比较广，轮胎行驶的道路也是好坏不一，尤其在车辆驱动轮位的轮胎更容易磨损，因此物流运输车辆对全钢驱动轮胎的性能提出了更高的要求。驱动轮胎是车辆动力的保障，需要轮胎具有良好的抓地力，因此道路的好坏对驱动轮胎胎面的磨损有很大的影响。目前全钢驱动轮胎花纹多为细小麻将块状设计，该花纹可以保证轮胎接地时具有良好的抓地力，但是单独细小的块状胎面却很容易被路面割伤或划伤、以及疲劳老化，最后出现崩花掉块的问题，导致全钢驱动轮胎胎面的耐磨性能大幅度降低。因此提高全钢驱动轮胎胎面胶的耐切割性能和抗疲劳性能是目前亟待解决的问题。
目前国内全钢驱动轮胎胎面中仍是以纯天然橡胶和炭黑的设计方案，这样可以保证轮胎胎面具有良好的抓地力，但是胎面的抗切割性能和耐疲劳性能不足、同时生热也相对较高。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供了一种全钢驱动轮胎胎面胶及其制备方法，能够提高胎面胶的耐切割性能、耐疲劳性能、耐磨性能和抗崩花掉块性能，从而延长全钢驱动轮胎的使用寿命。
按照本发明的技术方案，所述全钢驱动轮胎胎面胶，配方比例按重量份计如下：天然橡胶0.1～50份、湿法混炼胶母胶120～160份、碳纳米管0.1～3份、氧化锌2～5份、硬脂酸1～3份、第一防老剂1～6份、促进剂NS 0.5～2份、硫磺粉0.5～2份、防焦剂CTP 0.1～0.5份。
进一步的，所述湿法混炼胶母胶为天然橡胶、炭黑和防老剂的湿法混炼胶母胶，按重量份计，每100份天然橡胶含有45～60份炭黑和0.1～1.5份第二防老剂。
进一步的，所述炭黑的吸油值在70～110ml/100g、氮吸附比表面积为120～150m2/g。
进一步的，所述防老剂为防老剂4010NA、防老剂4020和防老剂3100中的至少一种。
进一步的，所述碳纳米管为气相沉淀法多壁碳纳米管，碳纳米管的管径为12～15nm、长度为5～12um、比表面积为120～150m2/g。
进一步的，所述第一防老剂为防老剂4020、防老剂RD和B型微晶蜡中的至少一种。
本发明的另一方面提供了一种全钢驱动轮胎胎面胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)一段法混炼：按质量份数计，将天然橡胶0.1～50份、湿法混炼胶母胶120～160份、碳纳米管0.1～3份、氧化锌2～5份、硬脂酸1～3份、第一防老剂1～6份、促进剂NS 0.5～2份、硫磺粉0.5～2份、防焦剂CTP 0.1～0.5份投入密炼机中进行混炼，转子转速为20～40r/min，上顶栓压力为3.5～5.5MPa，排胶温度为105～115℃，时间为110～140s，得到所述胎面胶。
进一步的，所述步骤(1)中采用的密炼机为BB430密炼机。
本发明的有益效果在于：在配方中加入了湿法混炼胶母胶和碳纳米管，湿法混炼胶母胶中炭黑采用特定性能炭黑，有效提高了胎面胶的耐疲劳性能能和耐切割性能，提高了胎面胶的耐撕裂性能、耐磨性能、同时又能降低胎面胶的生热；制备方法优于传统的炼胶工艺，由传统的橡胶多段法混炼改为一段法混炼，利于生产工厂节能减排、提升工厂的生产效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
对比例1
一种全钢驱动轮胎胎面胶的制备方法，采用以下工艺步骤，组份比例按重量份数计：
(1)一段混炼：将100份天然橡胶、40份N234炭黑、3.5份氧化锌、2份硬脂酸，投入BB430型密炼机中进行塑炼，上顶栓压力为5.5MPa，转子转速为50r/min，排胶温度为160℃，时间为120秒，得到一段混炼胶；
(2)二段混炼：将一段混炼胶、10份N234炭黑、1.5份防老剂RD、1份防老剂4020和1.2份B型微晶蜡投入BB430型密炼机中进行混炼，上顶栓压力为5.5MPa，转子转速为50r/min，排胶温度为160℃，时间为135秒，得到二段混炼胶；
(3)三段混炼：将二段混炼胶、1份硫磺、1.4份促进剂NS、和0.2份防焦剂CTP投入GK255N型密炼机中进行混炼，转子转速为35r/min，上顶栓压力为5.5MPa，排胶温度为105℃，时间为120秒，得到所述胎面胶。
实施例1
一种全钢驱动轮胎胎面胶的制备方法，采用以下工艺步骤，组份比例按重量份数计：
(1)一段法混炼：14.6份天然橡胶、133.5份湿法混炼胶母胶、1份碳纳米管(气相沉淀法多壁碳纳米管，管径12～15nm、长度5～12um、比表面积120～150m2/g，下同)、4份氧化锌、2份硬脂酸、1.5份防老剂RD、0.8份防老剂4020、1.2份B型微晶蜡、1.4份促进剂NS、1份硫磺粉、0.2份防焦剂CTP，投入BB430型密炼机中进行混炼，转子转速为30r/min，上顶栓压力为3.5MPa，排胶温度为110℃，时间为130s，得到所述胎面胶；
上述湿法混炼胶母胶为天然橡胶、炭黑(吸油值70～110ml/100g、氮吸附比表面为120～150m2/g，下同)和防老剂4010NA的湿法混炼胶母胶，按重量份数计，每100份天然橡胶含有55份炭黑和1.2份防老剂4010NA。
实施例2
一种全钢驱动轮胎胎面胶的制备方法，采用以下工艺步骤，组份比例按重量份数计：
(1)一段法混炼：5.5份天然橡胶、147.7份湿法混炼胶母胶、1份碳纳米管、4份氧化锌、2份硬脂酸、1.5份防老剂RD、0.8份防老剂4020、1.2份B型微晶蜡、1.4份促进剂NS、1份硫磺粉、0.2份防焦剂CTP，投入BB430型密炼机中进行混炼，转子转速为30r/min，上顶栓压力为3.5MPa，排胶温度为110℃，时间为130s，得到所述胎面胶；
上述湿法混炼胶母胶与实施例1中相同。
实施例3
一种全钢驱动轮胎胎面胶的制备方法，采用以下工艺步骤，组份比例按重量份数计：
(1)一段法混炼：14.6份天然橡胶、133.5份湿法混炼胶母胶、2份碳纳米管、氧化锌4份、硬脂酸2份、1.5份防老剂RD、0.8份防老剂4020、1.2份B型微晶蜡、1.4份促进剂NS、1份硫磺粉、0.2份防焦剂CTP，投入BB430型密炼机中进行混炼，转子转速为30r/min，上顶栓压力为3.5MPa，排胶温度为110℃，时间为130s，得到所述胎面胶；
上述湿法混炼胶母胶与实施例1中相同。
实施例4
一种全钢驱动轮胎胎面胶的制备方法，采用以下工艺步骤，组份比例按重量份数计：
(1)一段法混炼：0.1份天然橡胶、160份湿法混炼胶母胶、0.1份碳纳米管、2份氧化锌、1份硬脂酸、0.5份防老剂RD、0.5份B型微晶蜡、0.5份促进剂NS、0.5份硫磺粉、0.1份防焦剂CTP，投入BB430型密炼机中进行混炼，转子转速为20r/min，上顶栓压力为4.5MPa，排胶温度为105℃，时间为110s，得到所述胎面胶；
上述湿法混炼胶母胶为天然橡胶、炭黑和防老剂3100的湿法混炼胶母胶，按重量份数计，每100份天然橡胶含有45份炭黑和0.1份防老剂3100。
实施例5
一种全钢驱动轮胎胎面胶的制备方法，采用以下工艺步骤，组份比例按重量份数计：
(1)一段法混炼：50份天然橡胶、120份湿法混炼胶母胶、3份碳纳米管、5份氧化锌、3份硬脂酸、1.5份防老剂4020、2.5防老剂RD、2.0份B型微晶蜡、2份促进剂NS、2份硫磺粉、0.5份防焦剂CTP，投入BB430型密炼机中进行混炼，转子转速为40r/min，上顶栓压力为5.5MPa，排胶温度为115℃，时间为140s，得到所述胎面胶；
上述湿法混炼胶母胶为天然橡胶、炭黑和防老剂的湿法混炼胶母胶，按重量份数计，每100份天然橡胶含有60份炭黑以及0.2防老剂4010NA、0.5防老剂4020和0.8防老剂3100。
将对比例1和实施例1-3得到的全钢驱动轮胎胎面胶进行硫化(硫化条件：151℃、30分钟)得到硫化胶的物性参数如表1所示。
表1实施例1-3胎面胶硫化后物性参数与对比胶料的对比
测试项目 对比胶料 实施例1 实施例2 实施例3
硬度(邵尔A型) 66 66 67 67
拉断伸长率％ 526 513 516 514
拉伸强度Mpa 28.1 30.4 31 30.5
300％定伸应力Mpa 13.3 13.5 13.6 13.4
撕裂强度(直角形))kN/m 96 106 104 113
曲挠龟裂万次(6级) 20.1 28.4 30 28.6
DIN磨耗量/(cm<sup>3</sup>.m<sup>-1</sup>) 105 95 90 91
耐切割体积比％ 7.9 6.7 6.3 6.6
压缩生热/℃ 19.3 17.8 17.3 17.1
从表1所示的物理性能测试结果可知：在全钢驱动轮胎胎面中，随着湿法混炼胶母胶用量的增加，胶料的拉伸强度、曲挠龟裂即耐疲劳性能、耐磨性能、耐切割性能和压缩生热都随着改善；随着碳纳米管用量的增加，胶料的撕裂强度、耐磨性能和压缩生热也随着改善；在胎面胶中应用湿法混炼胶母胶和碳纳米管，可以提升胎面胶的耐疲劳性能、抗崩花掉块性能和耐磨性能，同时又能降低胎面胶的生热，从而延长轮胎的使用寿命。
实施案例1-3的一段法混炼工艺与对比案例1的传统多段法混炼工艺相比比较，可以看出应用湿法混炼胶母胶后可以改变传统胶料混炼工艺，可以实现真正的低温一段法混炼炼胶工艺。采用低温一段法混炼炼胶工艺相比传统多段法混炼工艺，炼胶平均能耗可以降低15～25％，同时大幅度提高工厂生产效率。

Claims (8)

1.一种全钢驱动轮胎胎面胶，其特征在于，配方比例按重量份计如下：天然橡胶0.1~50份、湿法混炼胶母胶120～160份、碳纳米管0.1～3份、氧化锌2～5份、硬脂酸1～3份、第一防老剂1～6份、促进剂NS 0.5～2份、硫磺粉0.5～2份、防焦剂CTP 0.1～0.5份。
2.如权利要求1所述的全钢驱动轮胎胎面胶，其特征在于，所述湿法混炼胶母胶为天然橡胶、炭黑和防老剂的湿法混炼胶母胶，按重量份计，每100份天然橡胶含有45~60份炭黑和0.1~1.5份第二防老剂。
3.如权利要求2所述的全钢驱动轮胎胎面胶，其特征在于，所述炭黑的吸油值在70~110ml/100g、氮吸附比表面积为120~150m2/g。
4.如权利要求1或2所述的全钢驱动轮胎胎面胶，其特征在于，所述防老剂为第二防老剂4010NA、防老剂4020和防老剂3100中的至少一种。
5.如权利要求1所述的全钢驱动轮胎胎面胶，其特征在于，所述碳纳米管为气相沉淀法多壁碳纳米管，碳纳米管的管径为12~15nm、长度为5~12um、比表面积为120~150m2/g。
6.如权利要求1所述的全钢驱动轮胎胎面胶，其特征在于，所述第一防老剂为防老剂4020、防老剂RD和B型微晶蜡中的至少一种。
7.一种全钢驱动轮胎胎面胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）一段法混炼：按质量份数计，将天然橡胶0.1~50份、湿法混炼胶母胶120～160份、碳纳米管0.1～3份、氧化锌2～5份、硬脂酸1～3份、第一防老剂1～6份、促进剂NS 0.5～2份、硫磺粉0.5～2份、防焦剂CTP 0.1～0.5份投入密炼机中进行混炼，转子转速为20~40r/min，上顶栓压力为3.5~5.5MPa，排胶温度为105~115℃，时间为110～140s，得到所述胎面胶。
8.如权利要求7所述的全钢驱动轮胎胎面胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中采用的密炼机为BB430密炼机。
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