CN111925573A - 一种抗低温好性能好的四季胎面胶料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗低温好性能好的四季胎面胶料及其制备方法，其包括按重量份计的如下组分：橡胶100.0份，补强填料50.0～80.0份，活性剂3.0～8.0份，含硫有机硅化合物2.0～7.0份，防老剂2.5～4.5份，防护蜡1.0～2.5份，橡胶操作油5.0～15.0份，硫磺1.5～3.5份(以纯硫磺含量计)，促进剂0.8～3.0份，防焦剂0.1～0.4份；其中补强剂采用细粒径炭黑与白炭黑相混合，保证能够提高湿滑路面的抓地力，同时确保低的滚动阻力，提升轮胎耐磨性；本发明采用含有天然胶、顺丁胶、丁苯胶确保轮胎出色的低温性能；配方设计灵活，加工条件宽松，安全性高，质量稳定。
Description
技术领域
本发明涉及胎面胶技术领域，具体的说，尤其涉及一种抗低温好性能好的四季胎面胶料及其制备方法。
背景技术
目前冬季轮胎已经被得到广泛运用，并且取得了市场得肯定。随着轮胎尺寸增大，汽车速度越来越快，轮胎的湿滑性能越来越受到重视。长期以来，冬季轮胎只关注低温性能，忽略了湿滑性能。
抗湿滑性能是衡量轮胎行驶安全性，尤其是雨天的行驶安全性的一项重要指标。对于乘用车，因其具有较高的行驶速度，轮胎的抗湿滑性能显得尤为重要，在2012年强制执行的新欧洲法规标签中，已将抗湿滑性能作为强制要求的性能之一。雨天时，当汽车在湿路面行驶时，由于水的存在，轮胎胎面和路面之间存在一层水膜间隔，会使轮胎的湿抓着力大幅度下降，影响行驶安全性，因而，改善轮胎抗湿滑性能对于保障车辆的行驶安全具有重要意义。为了满足市场需求，本发明旨在提高胎面胶冬季的湿滑性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗低温好性能好的四季胎面胶料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种抗低温好性能好的四季胎面胶料，包括按重量份计的如下组分：橡胶100.0份，补强填料50.0～80.0份，活性剂3.0～8.0份，含硫有机硅化合物2.0～7.0份，防老剂2.5～4.5份，防护蜡1.0～2.5份，橡胶操作油5.0～15.0份，硫磺1.5～3.5份(以纯硫磺含量计)，促进剂0.8～3.0份，防焦剂0.1～0.4份。
优选的，各组分的质量份为：橡胶100.0份；补强填料60.0～75.0份；活性剂4.0-8.0份；含硫有机硅化合物5.0-6.5份；防老剂2.0～3.0份；防护蜡1.8～2.5份；橡胶操作油7.0～12.0份；硫磺1.4～2.5份(以纯硫磺含量计)；促进剂1.0～2.0份；防焦剂0.15～0.35份。
优选的，所述胎面胶料中分散有0.5-0.7wt％的生胶，分散有0.25-0.40wt％的补强材料。
优选的，所述生胶为天然胶、顺丁胶BR9000、丁苯橡胶SBR1723。
优选的，所述生胶中各具体组分质量份为：天然胶15.0～35.0份，BR9000顺丁胶15.0～45.0份，SBR1723丁苯橡胶45.0～75.0份。
优选的，所述橡胶为二烯基类橡胶；
所述补强填料选用炭黑和/或白炭黑，所用炭黑为高耐磨炉法炭黑；白炭黑为高分散白炭黑；
所述活性剂采用橡胶领域常用的硬脂酸和氧化锌；
所述含硫有机硅化合物为3，3′-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3，3′-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3，3′-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3，3′-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物的至少一种；
所述防老剂采用喹啉类防老剂和胺类防老剂；
所述防护蜡为高温防护蜡和低温防护蜡混用；所述低温蜡的C26～C27含量为14.0～24.0wt％，C28～C29含量为15.0～25.0wt％，C30～C32含量为24.0～34.0wt％，异构含量为25.0～35.0wt％；其中，≤C29的组分提供良好的低温防护，≥C30的组分提供良好的中高温防护，异构组分含有支链，迁移速度慢，能够发挥长效防护作用；
所述橡胶操作油为低多环芳烃油；
所述橡胶操作油采用本领域公知常用的芳烃油、环烷油、蔬菜油和低PAHs油；
所述硫磺采用普通硫磺粉或不同硫磺含量的不溶性硫磺；
所述促进剂采用噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、胍类、二硫代氨基甲酸盐类促进剂；
所述防焦剂采用橡胶加工中常用N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺。
优选的，所述橡胶为天然橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶中的至少一种；
所述促进剂在补强填料为白炭黑时使用胍类促进剂DPG以促进硅烷化反应；
所述炭黑优选N220、N234、N339、N375中的至少一种，BET比表面积为70～130m2/g，DBP吸收值为85～145ml/100g；所述白炭黑，BET比表面积为90～240m2/g；
所述含硫有机硅化合物采用白炭黑作为填料时使用比例为白炭黑使用份数的8％；
所述橡胶操作油的玻璃化转变温度为-30℃至-80℃；
所述低PAHs油包括但不仅限于TDAE、RAE、NAP和调和油，如重质环烷油HNAP，其中低PAHs油包括玻璃化转变温度为约-30℃至约-80℃的油；
所述防老剂采用防老剂RD和防老剂4020；
所述不溶性硫磺为OT20、IS6033、IS7020的至少一种；
本发明提供的一种抗低温好性能好的四季胎面胶料的制备方法，其中，该制备方法为混炼工艺并按如下步骤进行：
S1：一段母炼胶：将密炼机转速调至40～60r/min，将生胶、2/3炭黑、白炭黑、含硫有机硅化合物加入，压上顶栓混炼20～40秒；升上顶栓，加入橡胶操作油，密炼机转速降低至35～55r/min，压上顶栓，混炼15～25秒；升上顶栓清扫，密炼机转速降低至25～35r/min，升上顶栓，温度达到145℃温度时恒温30～40秒；压上顶栓至温度150℃；开卸料门排胶，双螺杆出片，冷却摆片。
S2：二段母炼胶：将密炼机转速调至35～55r/min，将一段母炼胶、1/3炭黑、活性剂、防老剂RD、防老剂4020、防护蜡加入，压上顶栓混炼25～35秒，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓混炼25～35秒，升上顶栓保持5秒，压上顶栓混炼，温度达到155℃温度时开卸料门排胶，双螺杆挤出下片，冷却摆片；
S3：终炼胶：混炼在班伯里密炼机中进行，密炼机转速15`～40转/分。将二段母炼胶、硫化剂、促进剂、防焦剂加入，压上顶栓混炼25～35秒，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓混炼25～35秒，升上顶栓，压上顶栓混炼25～35秒，升上顶栓，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓，开卸料门排胶，控制排胶温度100～115℃；开炼机下片，冷却摆片。
有益效果：本发明的有益效果是：本发明提供的一种抗低温好性能好的四季胎面胶料及其制备方法，其中补强剂采用细粒径炭黑与白炭黑相混合，保证能够提高湿滑路面的抓地力，同时确保低的滚动阻力，提升轮胎耐磨性；本发明采用含有天然胶、顺丁胶、丁苯胶确保轮胎出色的低温性能；配方设计灵活，加工条件宽松，安全性高，质量稳定。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
本实施例的高湿滑性能的冬季轮胎胎面胶，包括以下重量份的组分：天然橡胶15.00份，丁二烯橡胶25.00份，丁苯橡胶82.00份，N37545.00份，7000GR25.00份，TDAE8.00份，硬脂酸1.50份，氧化锌3.50份，防护蜡1.50份，防老剂40202.00份，防老剂RD1.50份，普通硫磺1.80份，促进剂NS1.30份，促进剂DPG0.80份，防焦剂CTP0.20份。
实施例2
本实施例的高湿滑性能的冬季轮胎胎面胶，包括以下重量份的组分：天然橡胶20.00份，丁二烯橡胶25.00份，丁苯橡胶75.63份，N37550.00份，1165MP20.00份，RAE5.00份，硬脂酸1.70份，氧化锌3.20份，防护蜡2.00份，防老剂40202.50份，防老剂RD0.50份，不溶性硫磺2.50份，促进剂NS1.50份，促进剂DPG0.70份，防焦剂CTP0.20份。
实施例3
本实施例的高湿滑性能的冬季轮胎胎面胶，包括以下重量份的组分：天然橡胶25.00份，丁二烯橡胶25.00份，丁苯橡胶68.75份，N23455.00份，7000GR15.00份，HNAP3.00份，硬脂酸1.50份，氧化锌3.00份，防护蜡1.50份，防老剂40202.00份，防老剂RD1.00份，不溶性硫磺2.80份，促进剂NS1.80份，促进剂DPG0.50份，防焦剂CTP0.20份。
上述实施例1-3中的高湿滑性能的冬季轮胎胎面胶的制备方法，按如下步骤进行：
S1：一段母炼胶：将密炼机转速调至40～60r/min，将生胶、2/3炭黑、白炭黑、含硫有机硅化合物加入，压上顶栓混炼20～40秒；升上顶栓，加入橡胶操作油，密炼机转速降低至35～55r/min，压上顶栓，混炼15～25秒；升上顶栓清扫，密炼机转速降低至25～35r/min，升上顶栓，温度达到145℃温度时恒温30～40秒；压上顶栓至温度150℃；开卸料门排胶，双螺杆出片，冷却摆片；
S2：二段母炼胶：将密炼机转速调至35～55r/min，将一段母炼胶、1/3炭黑、活性剂、防老剂RD、防老剂4020、防护蜡加入，压上顶栓混炼25～35秒，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓混炼25～35秒，升上顶栓保持5秒，压上顶栓混炼，温度达到155℃温度时开卸料门排胶，双螺杆挤出下片，冷却摆片；
S3：终炼胶：混炼在班伯里密炼机中进行，密炼机转速15～40转/分。将二段母炼胶、硫化剂、促进剂、防焦剂加入，压上顶栓混炼25～35秒，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓混炼25～35秒，升上顶栓，压上顶栓混炼25～35秒，升上顶栓，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓，开卸料门排胶，控制排胶温度100～115℃；开炼机下片，冷却摆片。
对比例1
本对比例的轮胎胎面胶，包括以下重量份的组分：丁二烯橡胶35.00份，丁苯橡胶89.38份，N23445.00份，1165MP25.00份，TDAE10.00份，硬脂酸2.00份，氧化锌3.00份，防护蜡1.50份，防老剂40202.00份，防老剂RD1.00份，普通硫磺1.60份，促进剂NS1.50份，促进剂DPG0.60份，防焦剂CTP0.20份。
上述对比例1的制备工艺与实施例1-3的相同。
实施例1-3与对比例1的各组分配方如表1所示。
表1：实施例1-3与对比例1的各组分配方
性能测试
分别测试实施例1-3与对比例1的性能，测试结果如表2所示。
表2：表2--实例1-3及对比例1胶料物理性能
| 硫化150℃X30分钟 | 对比1 | 实例1 | 实例2 | 实例3 |
| 拉伸强度MPa | 17.8 | 18.0 | 17.9 | 17.3 |
| 扯断伸长率％ | 546 | 529 | 514 | 534 |
| 100％定伸MPa | 1.90 | 1.8 | 1.8 | 1.9 |
| 300％定伸MPa | 8.50 | 8.7 | 9.0 | 8.8 |
| 直角撕裂KN/m | 50.3 | 48.7 | 52.1 | 48.6 |
| 硬度邵尔A | 57 | 58 | 58 | 58 |
| 阿克隆磨耗cm3/1.61km | 0.186 | 0.176 | 0.174 | 0.178 |
| 回弹性％ | 45 | 44 | 46 | 48 |
| Tg℃ | -19.4 | -45.2 | -46.4 | -48.7 |
| tanδ60℃ | 0.137 | 0.131 | 0.129 | 0.125 |
| tanδ0℃ | 0.324 | 0.331 | 0.328 | 0.326 |
从表2中可以看出，在四季胎面橡胶中使用了天然胶后，能够使胎面的低温性能得到明显改善。典型的数据是Tg数值由对比值的-19.4℃下降到-45℃左右。另外，湿滑性能是通过DMA试验机测试0℃下的tanδ，报告值越大，意味湿滑性能越高。燃油经济性能是通过DMA试验机测试60℃下的tanδ，报告值越小，意味节油性能越好。
本发明提供的一种抗低温好性能好的四季胎面胶料及其制备方法，其中补强剂采用细粒径炭黑与白炭黑相混合，保证能够提高湿滑路面的抓地力，同时确保低的滚动阻力，提升轮胎耐磨性；本发明采用含有天然胶、顺丁胶、丁苯胶确保轮胎出色的低温性能；配方设计灵活，加工条件宽松，安全性高，质量稳定。
以上所描述的实施例是本发明的优选实施方式，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种抗低温好性能好的四季胎面胶料，其特征在于，包括按重量份计的如下组分：橡胶100.0份，补强填料50.0～80.0份，活性剂3.0～8.0份，含硫有机硅化合物2.0～7.0份，防老剂2.5～4.5份，防护蜡1.0～2.5份，橡胶操作油5.0～15.0份，硫磺1.5～3.5份(以纯硫磺含量计)，促进剂0.8～3.0份，防焦剂0.1～0.4份。
2.根据权利要求1所述的一种抗低温好性能好的四季胎面胶料，其特征在于，各组分的质量份为：橡胶100.0份；补强填料60.0～75.0份；活性剂4.0-8.0份；含硫有机硅化合物5.0-6.5份；防老剂2.0～3.0份；防护蜡1.8～2.5份；橡胶操作油7.0～12.0份；硫磺1.4～2.5份(以纯硫磺含量计)；促进剂1.0～2.0份；防焦剂0.15～0.35份。
3.根据权利要求1或2所述的一种抗低温好性能好的四季胎面胶料，其特征在于，所述胎面胶料中分散有0.5-0.7wt％的生胶，分散有0.25-0.40wt％的补强材料。
4.根据权利要求3所述的一种抗低温好性能好的四季胎面胶料，其特征在于，所述生胶为天然胶、顺丁胶BR9000、丁苯橡胶SBR1723。
5.根据权利要求4所述的一种抗低温好性能好的四季胎面胶料，其特征在于，所述生胶中各具体组分质量份为：天然胶15.0～35.0份，BR9000顺丁胶15.0～45.0份，SBR1723丁苯橡胶45.0～75.0份。
6.根据权利要求1或2所述的一种抗低温好性能好的四季胎面胶料，其特征在于：
所述橡胶为二烯基类橡胶；
所述补强填料选用炭黑和/或白炭黑，所用炭黑为高耐磨炉法炭黑；白炭黑为高分散白炭黑；
所述活性剂采用橡胶领域常用的硬脂酸和氧化锌；
所述含硫有机硅化合物为3，3′-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3，3′-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3，3′-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3，3′-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物的至少一种；
所述防老剂采用喹啉类防老剂和胺类防老剂；
所述防护蜡为高温防护蜡和低温防护蜡混用；所述低温蜡的C26～C27含量为14.0～24.0wt％，C28～C29含量为15.0～25.0wt％，C30～C32含量为24.0～34.0wt％，异构含量为25.0～35.0wt％；
所述橡胶操作油为低多环芳烃油；
所述橡胶操作油采用本领域公知常用的芳烃油、环烷油、蔬菜油和低PAHs油；
所述硫磺采用普通硫磺粉或不同硫磺含量的不溶性硫磺；
所述促进剂采用噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、胍类、二硫代氨基甲酸盐类促进剂；
所述防焦剂采用橡胶加工中常用N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺。
7.根据权利要求6所述的一种抗低温好性能好的四季胎面胶料，其特征在于：
所述橡胶为天然橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶中的至少一种；
所述促进剂在补强填料为白炭黑时使用胍类促进剂DPG以促进硅烷化反应；
所述炭黑优选N220、N234、N339、N375中的至少一种，BET比表面积为70～130m2/g，DBP吸收值为85～145ml/100g；所述白炭黑，BET比表面积为90～240m2/g；
所述含硫有机硅化合物采用白炭黑作为填料时使用比例为白炭黑使用份数的8％；
所述橡胶操作油的玻璃化转变温度为-30℃至-80℃；
所述低PAHs油包括但不仅限于TDAE、RAE、NAP和调和油，如重质环烷油HNAP，其中低PAHs油包括玻璃化转变温度为约-30℃至约-80℃的油；
所述防老剂采用防老剂RD和防老剂4020。
所述不溶性硫磺为OT20、IS6033、IS7020的至少一种；
8.一种抗低温好性能好的四季胎面胶料的制备方法，其特征在于，该制备方法为混炼工艺并按如下步骤进行：
S1：一段母炼胶：将密炼机转速调至40～60r/min，将生胶、2/3炭黑、白炭黑、含硫有机硅化合物加入，压上顶栓混炼20～40秒；升上顶栓，加入橡胶操作油，密炼机转速降低至35～55r/min，压上顶栓，混炼15～25秒；升上顶栓清扫，密炼机转速降低至25～35r/min，升上顶栓，温度达到145℃温度时恒温30～40秒；压上顶栓至温度150℃；开卸料门排胶，双螺杆出片，冷却摆片。
S2：二段母炼胶：将密炼机转速调至35～55r/min，将一段母炼胶、1/3炭黑、活性剂、防老剂RD、防老剂4020、防护蜡加入，压上顶栓混炼25～35秒，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓混炼25～35秒，升上顶栓保持5秒，压上顶栓混炼，温度达到155℃温度时开卸料门排胶，双螺杆挤出下片，冷却摆片；
S3：终炼胶：混炼在班伯里密炼机中进行，密炼机转速15`～40转/分。将二段母炼胶、硫化剂、促进剂、防焦剂加入，压上顶栓混炼25～35秒，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓混炼25～35秒，升上顶栓，压上顶栓混炼25～35秒，升上顶栓，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓，开卸料门排胶，控制排胶温度100～115℃；开炼机下片，冷却摆片。
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| JP2012224864A (ja) * | 2012-08-08 | 2012-11-15 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | スタッドレスタイヤ用ゴム組成物及びスタッドレスタイヤ |
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