CN111825891B - 一种高性能汽车轮胎钢丝胶及其制备方法 - Google Patents

一种高性能汽车轮胎钢丝胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能汽车轮胎钢丝胶，以重量百分比计，所述高性能汽车轮胎钢丝胶包括，天然橡胶20～23％、丁苯橡胶SBR1502 17～20％、通用炉黑35～40％、加工油7～9％、活性剂ZnO 0.6～1.0％、活性剂SA 3～5％、增粘剂WS‑27 1.5～2.0％、增粘剂1102 1.5～2.0％、增粘剂HRJ10420 1.5～2.0％、硫化剂OT‑20 1.0～3.0％、硫化剂CLS‑B 1.0～2.0％、促进剂NS 0.3～0.8％和防焦剂0.06～0.1％，各组分含量之和为100％，本发明还提供了一种高性能汽车轮胎钢丝胶的制备方法，通过上述方式，本发明制备出的产品装胎时对轮毂的适配性更高，胎唇受力后会有比较好的恢复形状，同时有效提升了与钢丝的结合粘性，而且使用寿命大大提升。

Description

一种高性能汽车轮胎钢丝胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶制品技术领域，特别是涉及一种高性能汽车轮胎钢丝胶及其制备方法。
背景技术
近年来，中国已发展成为了全球最大的轮胎生产国，同时也成为了全球最大的轮胎市场；但是，我国轮胎核心技术缺失的状况并没有随着产业规模和市场的扩大以及制造技术的提高而得到彻底改变，因此，大力发展新工艺、新配方，是实现我国由轮胎制造大国向轮胎强国转变的必经之路。
常规的汽车轮胎钢丝胶主要偏向于高硬度方面，通常是以胶料本身的高硬度来支撑，装胎时胎唇受力需特别小心，容易产生永久变形；同时胎唇与轮毂的配合需要非常合适，若匹配度稍差，则会产生装胎困难，强硬装胎容易产生胎体损伤；另一个方面，常规的汽车轮胎钢丝胶与钢丝的粘性一般，时间长容易分层脱离开。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种高性能汽车轮胎钢丝胶及其制备方法，通过调试胶料粘性和物性的平衡性，制备出的钢丝胶产品装胎时对轮毂的适配性更高，胎唇受力后会有比较好的恢复形状，同时有效提升了与钢丝的结合粘性，而且使用寿命大大提升。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种高性能汽车轮胎钢丝胶，以重量百分比计，所述高性能汽车轮胎钢丝胶包括，天然橡胶20～23％、丁苯橡胶SBR1502 17～20％、通用炉黑35～40％、加工油7～9％、活性剂ZnO 0.6～1.0％、活性剂SA3～5％、增粘剂WS-27 1.5～2.0％、增粘剂11021.5～2.0％、增粘剂HRJ10420 1.5～2.0％、硫化剂OT-20 1.0～3.0％、硫化剂CLS-B1.0～2.0％、促进剂NS 0.3～0.8％和防焦剂0.06～0.1％，各组分含量之和为100％。
优选的，所述天然橡胶和丁苯橡胶SBR1502份数之比为10:7.5至10:9.5之间。
优选的，所述丁苯橡胶SBR1502和通用炉黑份数之比至少为1:2.2。
优选的，所述丁苯橡胶SBR1502和加工油份数之比至少为2:1。
优选的，所述活性剂SA和活性剂ZnO份数之比至少为5:1。
优选的，所述防焦剂和促进剂份数之比至少为1:10。
本发明还提供了一种高性能汽车轮胎钢丝胶的制备方法，制备步骤如下：
第一步：投入天然橡胶、丁苯橡胶SBR1502、通用炉黑、活性剂ZnO、活性剂SA、增粘剂WS-27、增粘剂1102、增粘剂HRJ10420和防焦剂，混炼40～50秒，混炼温度80～100℃，混炼压力为0.51～0.59Mpa；
第二步：升起上顶栓，注入加工油，再混炼40～50秒；
第三步：出片经过冷却水槽，进行冷却；
第四步：将第三步所制备得到的混炼胶精炼一次，精炼时间为100～120秒，精炼温度为160～170℃，精炼压力为0.51～0.59Mpa。
第五步：出片经过冷却水槽，进行冷却；
第六步：将第五步获得的胶片、硫化剂OT-20、硫化剂CLS-B、促进剂NS进行混炼，混炼时间为90～100秒，混炼温度为95～115℃，混炼压力为0.40～0.50Mpa；
第七步：出片经过冷却水槽，进行冷却；
第八步：将冷却好的胶片进行收存
优选的，上述第二步和第三步之间增加二次混炼，即：再次升起上顶栓，再次混炼40～50秒，混炼温度为160～170℃，混炼压力为0.51～0.59Mpa。
优选的，上述第三步、第五步、第七步中的冷却方式为风扇冷却后，自然冷却8h。
本发明的有益效果是：
本发明通过对天然橡胶、丁苯橡胶SBR1502、通用炉黑、加工油、多种活性剂、多种增粘剂、多种硫化剂、促进剂和防焦剂等不同材料种类和用量，通过反复的试验对比和制备条件调整，开发出一种高性能汽车轮胎钢丝胶配方及其制备方法，制备出的胶片适当性的降低了其硬度，在保证硬度要求的前提下有效提高了与钢丝的结合力，一方面能够确保其硬度足够钢丝间不会错位，良好的韧性保证轮胎在装配时的顺畅性，装胎时对轮毂的适配性更高，同时具有良好的钢丝结合性，保证与钢丝的结合能力；另外，低的发热性确保轮胎在行驶中形变后生热低，有效降低爆胎的概率，因此能够良好满足轮胎在行驶状态的低损伤率，提高轮胎使用寿命，综合性能优异，克服了现有技术中常规胎体装胎困难、易损伤、容易与钢丝分层等弊端，具有良好的市场前景。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1：
原材料组分：55份天然橡胶、45份丁苯橡胶SBR1502、95份通用炉黑、22份加工油、12份活性剂(2份ZNO、10份SA)、12份增粘剂(4份WS-27、4份1102、4份HRJ10420)、10份硫化剂(6份OT-20、4份CLS-B)、1.5份促进剂NS、0.2份防焦剂。
制备过程：(本过程在270L密炼机进行)
第一步：投入天然橡胶、丁苯橡胶SBR1502、通用炉黑、活性剂ZnO、活性剂SA、增粘剂WS-27、增粘剂1102、增粘剂HRJ10420和防焦剂，混炼45秒，混炼温度90℃，混炼压力为0.55Mpa；
第二步：升起上顶栓，注入加工油，再混炼45秒；
第三步：再次升起上顶栓，再次混炼45秒，混炼温度为165℃，混炼压力为0.55Mpa；
第四步：出片经过冷却水槽，进行冷却，冷却方式为风扇冷却后，自然冷却8h；
第五步：将第三步所制备得到的混炼胶精炼一次，精炼时间为110秒，精炼温度为165℃，精炼压力为0.55Mpa。
第六步：出片经过冷却水槽，进行冷却，冷却方式为风扇冷却后，自然冷却8h；
第七步：将第五步获得的胶片、硫化剂OT-20、硫化剂CLS-B、促进剂NS进行混炼，混炼时间为95秒，混炼温度为100℃，混炼压力为0.45Mpa；
第八步：出片经过冷却水槽，进行冷却，冷却方式为风扇冷却后，自然冷却8h；
第九步：将冷却好的胶片进行收存。
实施例2：
原材料组分：53份天然橡胶、47份丁苯橡胶SBR1502、104份通用炉黑、19份加工油、13份活性剂(2.6份ZNO、10.4份SA)、16.2份增粘剂(5.4份WS-27、5.4份1102、5.4份HRJ10420)、7.8份硫化剂(2.6份OT-20、5.2份CLS-B)、0.78份促进剂NS、0.156份防焦剂。
制备过程：(本过程在270L密炼机进行)
第一步：投入天然橡胶、丁苯橡胶SBR1502、通用炉黑、活性剂ZnO、活性剂SA、增粘剂WS-27、增粘剂1102、增粘剂HRJ10420和防焦剂，混炼50秒，混炼温度95℃，混炼压力为0.59Mpa；
第二步：升起上顶栓，注入加工油，再混炼50秒；
第三步：再次升起上顶栓，再次混炼50秒，混炼温度为170℃，混炼压力为0.59Mpa；
第四步：出片经过冷却水槽，进行冷却，冷却方式为风扇冷却后，自然冷却8h；
第五步：将第三步所制备得到的混炼胶精炼一次，精炼时间为120秒，精炼温度为170℃，精炼压力为0.59Mpa。
第六步：出片经过冷却水槽，进行冷却，冷却方式为风扇冷却后，自然冷却8h；
第七步：将第五步获得的胶片、硫化剂OT-20、硫化剂CLS-B、促进剂NS进行混炼，混炼时间为100秒，混炼温度为110℃，混炼压力为0.50Mpa；
第八步：出片经过冷却水槽，进行冷却，冷却方式为风扇冷却后，自然冷却8h；
第九步：将冷却好的胶片进行收存。
实施例3：
原材料组分：57份天然橡胶、43份丁苯橡胶SBR1502、86份通用炉黑、21.5份加工油、11.27份活性剂(1.47份ZNO、9.8份SA)、14.7份增粘剂(4.9份WS-27、4.9份1102、4.9份HRJ10420)、9.8份硫化剂(7.35份OT-20、2.45份CLS-B)、1.96份促进剂NS、0.245份防焦剂。
制备过程：(本过程在270L密炼机进行)
第一步：投入天然橡胶、丁苯橡胶SBR1502、通用炉黑、活性剂ZnO、活性剂SA、增粘剂WS-27、增粘剂1102、增粘剂HRJ10420和防焦剂，混炼40秒，混炼温度100℃，混炼压力为0.56Mpa；
第二步：升起上顶栓，注入加工油，再混炼40秒；
第三步：再次升起上顶栓，再次混炼45秒，混炼温度为165℃，混炼压力为0.54Mpa；
第四步：出片经过冷却水槽，进行冷却，冷却方式为风扇冷却后，自然冷却8h；
第五步：将第三步所制备得到的混炼胶精炼一次，精炼时间为100秒，精炼温度为160℃，精炼压力为0.54Mpa。
第六步：出片经过冷却水槽，进行冷却，冷却方式为风扇冷却后，自然冷却8h；
第七步：将第五步获得的胶片、硫化剂OT-20、硫化剂CLS-B、促进剂NS进行混炼，混炼时间为90秒，混炼温度为100℃，混炼压力为0.48Mpa；
第八步：出片经过冷却水槽，进行冷却，冷却方式为风扇冷却后，自然冷却8h；
第九步：将冷却好的胶片进行收存。
实施例4：
原材料组分：50份天然橡胶、50份丁苯橡胶SBR1502、86.4份通用炉黑、19.2份加工油、14.4份活性剂(2.4份ZNO、12份SA)、10.8份增粘剂(3.6份WS-27、3.6份1102、3.6份HRJ10420)、7.2份硫化剂(2.4份OT-20、4.8份CLS-B)、1.2份促进剂NS、0.24份防焦剂。
制备过程：(本过程在270L密炼机进行)
第一步：投入天然橡胶、丁苯橡胶SBR1502、通用炉黑、活性剂ZnO、活性剂SA、增粘剂WS-27、增粘剂1102、增粘剂HRJ10420和防焦剂，混炼40秒，混炼温度100℃，混炼压力为0.56Mpa；
第二步：升起上顶栓，注入加工油，再混炼50秒；
第三步：再次升起上顶栓，再次混炼40秒，混炼温度为160℃，混炼压力为0.52Mpa；
第四步：出片经过冷却水槽，进行冷却，冷却方式为风扇冷却后，自然冷却8h；
第五步：将第三步所制备得到的混炼胶精炼一次，精炼时间为120秒，精炼温度为164℃，精炼压力为0.52Mpa。
第六步：出片经过冷却水槽，进行冷却，冷却方式为风扇冷却后，自然冷却8h；
第七步：将第五步获得的胶片、硫化剂OT-20、硫化剂CLS-B、促进剂NS进行混炼，混炼时间为94秒，混炼温度为115℃，混炼压力为0.40Mpa；
第八步：出片经过冷却水槽，进行冷却，冷却方式为风扇冷却后，自然冷却8h；
第九步：将冷却好的胶片进行收存。
实施例5：
原材料组分：51份天然橡胶、49份丁苯橡胶SBR1502、100份通用炉黑、20份加工油、9.5份活性剂(2份ZNO、7.5份SA)、13.5份增粘剂(4.5份WS-27、4.5份1102、4.5份HRJ10420)、5.5份硫化剂(3份OT-20、2.5份CLS-B)、1.25份促进剂NS、0.25份防焦剂。
制备过程：(本过程在270L密炼机进行)
第一步：投入天然橡胶、丁苯橡胶SBR1502、通用炉黑、活性剂ZnO、活性剂SA、增粘剂WS-27、增粘剂1102、增粘剂HRJ10420和防焦剂，混炼48秒，混炼温度80℃，混炼压力为0.51Mpa；
第二步：升起上顶栓，注入加工油，再混炼48秒；
第三步：再次升起上顶栓，再次混炼44秒，混炼温度为168℃，混炼压力为0.51Mpa；
第四步：出片经过冷却水槽，进行冷却，冷却方式为风扇冷却后，自然冷却8h；
第五步：将第三步所制备得到的混炼胶精炼一次，精炼时间为105秒，精炼温度为168℃，精炼压力为0.51Mpa。
第六步：出片经过冷却水槽，进行冷却，冷却方式为风扇冷却后，自然冷却8h；
第七步：将第五步获得的胶片、硫化剂OT-20、硫化剂CLS-B、促进剂NS进行混炼，混炼时间为96秒，混炼温度为95℃，混炼压力为0.44Mpa；
第八步：出片经过冷却水槽，进行冷却，冷却方式为风扇冷却后，自然冷却8h；
第九步：将冷却好的胶片进行收存。
根据上述实施例中的配方和制备方法获得的胶片进行性能的测试，见如下表1所示：
表1：主要技术指标
Figure BDA0002618513150000081
Figure BDA0002618513150000091
Figure BDA0002618513150000092
根据上述普通胶料和本发明获得胶料在同等条件下进行的性能测试数据，可看出：本发明制备的胶料在粘合力提高和发热性降低的作用下，100％定伸应力有效降低，同时胶料的硬度适度降低，此种性能条件下的胶料一方面能够确保其硬度足够钢丝间不会错位，良好的韧性保证轮胎在装配时的顺畅性，同时具有良好的钢丝结合性，保证与钢丝的结合能力，低的发热性确保轮胎在行驶中形变后生热低，有效降低爆胎的概率，因此能够良好满足轮胎在装配轮毂及行驶状态的低损伤率，提高轮胎使用寿命。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种高性能汽车轮胎钢丝胶，其特征在于：以重量百分比计，所述高性能汽车轮胎钢丝胶包括，天然橡胶20～23％、丁苯橡胶SBR1502 17～20％、通用炉黑35～40％、加工油7～9％、活性剂ZnO 0.6～1.0％、活性剂SA 3～5％、增粘剂WS-27 1.5～2.0％、增粘剂11021.5～2.0％、增粘剂HRJ10420 1.5～2.0％、硫化剂OT-20 1.0～3.0％、硫化剂CLS-B 1.0～2.0％、促进剂NS 0.3～0.8％和防焦剂0.06～0.1％，各组分含量之和为100％，所述天然橡胶和丁苯橡胶SBR1502份数之比为10:7.5至10:9.5之间。
2.根据权利要求1所述的一种高性能汽车轮胎钢丝胶，其特征在于：所述丁苯橡胶
SBR1502和通用炉黑份数之比为至少为1:2.2。
3.根据权利要求1所述的一种高性能汽车轮胎钢丝胶，其特征在于：所述丁苯橡胶
SBR1502和加工油份数之比至少为2:1。
4.根据权利要求1所述的一种高性能汽车轮胎钢丝胶，其特征在于：所述活性剂SA和活性剂ZnO份数之比至少为5:1。
5.根据权利要求1所述的一种高性能汽车轮胎钢丝胶，其特征在于：所述防焦剂和促进剂份数之比至少为1:10。
6.根据权利要求1所述的一种高性能汽车轮胎钢丝胶的制备方法，制备步骤如下：
第一步：投入天然橡胶、丁苯橡胶SBR1502、通用炉黑、活性剂ZnO、活性剂SA、增粘剂WS27、增粘剂1102、增粘剂HRJ10420和防焦剂，混炼40～50秒，混炼温度80～100℃，混炼压力为0.51～0.59MPa；
第二步：升起上顶栓，注入加工油，再混炼40～50秒；
第三步：出片经过冷却水槽，进行冷却；
第四步：将第三步所制备得到的混炼胶精炼一次，精炼时间为100～120秒，精炼温度为160～170℃，精炼压力为0.51～0.59MPa；
第五步：出片经过冷却水槽，进行冷却；
第六步：将第五步获得的胶片、硫化剂OT-20、硫化剂CLS-B、促进剂NS进行混炼，混炼时间为90～100秒，混炼温度为95～115℃，混炼压力为0.40～0.50MPa；
第七步：出片经过冷却水槽，进行冷却；
第八步：将冷却好的胶片进行收存。
7.根据权利要求6所述的一种高性能汽车轮胎钢丝胶的制备方法，其特征在于：上述第二步和第三步之间增加二次混炼，即：再次升起上顶栓，再次混炼40～50秒，混炼温度为160～170℃，混炼压力为0.51～0.59MPa。
8.根据权利要求6所述的一种高性能汽车轮胎钢丝胶的制备方法，其特征在于：上述第三步、第五步、第七步中的冷却方式为风扇冷却后，自然冷却8h。
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