CN112011104A - 一种环保可循环再生功能材料为主体设计的绿色半钢轮胎胎面胶配方 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保可循环再生功能材料为主体设计的绿色半钢轮胎胎面胶配方，包括下列组分(质量份)：溶聚丁苯胶SSBR3830，137.5；高分散白炭黑，55‑85：N234炭黑，5‑15；绿色功能炭黑G‑1175，10‑30；Si‑69(X50s)，11‑17；硬脂酸，1‑4；氧化锌，2.5‑5；RD，1‑2.5；4020，1.5‑3；微晶蜡，1‑3；NS，1.2‑2；DPG，1‑2.5；普通硫黄，1‑2.5。本发明公开的胎面胶配方，在轿车全绿色轮胎胎面胶中应用，在保持其它力学性能的同时滚动阻力改善约15%，抗湿滑提高约15%，且其加工工艺优异、绿色性能突岀、性价比高，多次验证试验重现性能规律一致，完全满足绿色半钢高性能轮胎的要求。

Description

一种环保可循环再生功能材料为主体设计的绿色半钢轮胎胎 面胶配方

技术领域

本发明涉及一种环保可循环再生功能材料为主体设计的绿色半钢轮胎胎面胶配方，属于轮胎制造技术领域。

背景技术

随着当今社会汽车保有量的增加，汽车给人类生活带来巨大方便的同时，汽车大量耗油并产生大量的废气给环境带来严重的危害。从20世纪70年代能源危机开始，人们对汽车的节油问题开始重视，子午线轮胎的节油效果优于斜交胎，因此应势而生，90年代开始，人们对环保问题更加关注，汽车废气已成为一个世界范围的主要污染源。因此以安全高效、节能环保为主要特点的绿色轮胎，已经成为国际轮胎工业发展的主流方向。随着欧盟REACH法规和欧盟轮胎标签法的相继实施，以及中国轮胎标签制度的完善，国内轮胎企业安全环保压力日益增大，使用绿色橡胶原料生产安全环保轮胎成为大势所趋。众所周知，目前轮胎的绿色性主要通过添加白炭黑来实现，但是白炭黑在加工过程中有易团聚、生热高的问题，加工困难。目前采用的绿色轮胎配方是溶聚丁苯+高分散的白炭黑+偶联剂，胶料成本较高。绿色轮胎生产因配方中大量使用高分散的白炭黑80份上下，而非绿色轮胎仅10-20份左右，所以轮胎生产过程中的工艺和加工难度很大，产品均一性和稳定性差。现有国内轮胎企业要达到标签法规定的较高分级仍然比较困难。

为改善此问题，本公司自主研发制备出一种可循环再生的绿色功能炭黑G-1175，G-1175系采用准原位干法改性原理，用通过自行分子设计的硼酸酯偶联剂对裂解炭黑进行改性，然后与碳纳米管复配，得到的一种低滞后新型炭黑。该炭黑可广泛应用于高性能/绿色半钢胎的胎面，具有优异的抗湿滑、低滚阻、高弹性、低生热等动静态物理机械性能和优异的加工工艺性能，是制造绿色轮胎、低滚阻轮胎的首选功能型新材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种环保可循环再生功能材料为主体设计的绿色半钢轮胎胎面胶配方。

一种环保可循环再生功能材料为主体设计的绿色半钢轮胎胎面胶配方，其特征在于，包括下列质量份数的组分： 溶聚丁苯胶 SSBR3830，137. 5 份；

高分散白炭黑，55-85份；

N234炭黑，5~15份；

偶联剂TESPT（X50s），11-17份；

硬脂酸，1-4份；

氧化锌，2.5-5份；

防老剂RD，1-2.5份；

防老剂4020，1.5-3份；

微晶石蜡，1-3份；

促进剂NS，1.2-2份；

促进剂DPG，1-2.5份；

普通硫黄粉，1-2.5份；

绿色功能炭黑，10-30份。

优选的，上述所述的一种环保可循环再生功能材料为主体设计的绿色半钢轮胎胎面胶配方，具体包括下列质量份数的组分：

溶聚丁苯胶 SSBR3830，137. 5 份；

高分散白炭黑，60份；

N234炭黑，7份；

偶联剂TESPT（X50s），13份；

硬脂酸，2份；

氧化锌，3份；

防老剂RD，1.5份；

防老剂4020，2份；

微晶石蜡，2份；

促进剂NS， 1.8份；

促进剂DPG，1.8份；

普通硫黄粉，1.5份；

绿色功能炭黑G-1175，15份。

所述的可循环再生的绿色功能炭黑G-1175，包括下列质量份数的物质：85-90份裂解炭黑；5-10份硼酸酯偶联剂；1-5份碳纳米管；

所述裂解炭黑，其为废半钢胎分拣后橡胶部热裂解后大约30%~40%的残余物，成分包括：80%质量份以上的炭黑，其余部分为无机成分和少量橡胶烃；其主要技术指标：细度＞1400 目，吸油值40-80cm3/100g，105℃加热减量≤3%，pH值7-9；

制备方法包括如下步骤：

依据准原位干法改性原理，在裂解炭黑制备过程中，在线边研磨细化边进行界面包覆改性，然后再与碳纳米管复配。

（1）改性热解炭黑：废轮胎胶体颗粒热裂解之后，大约产生30%-40%的残留固态物为热解炭黑，待所述残留固态物冷却至室温后，加入公司自主研发的硼酸酯偶联剂，并充分混合形成均一混合物，所述偶联剂的加入量为所述固态物的质量的5.0%-10.0%；将所述均一混合物在改性温度为50-240℃下进行超微研磨得到粉碎物，当所述粉碎物的粒径小于或等于1400目时开始通过分离系统，最终通过所述分离系统收集得到改性热解炭黑。热解炭黑经改性后，减少或阻止热解炭黑的原生粒子形成聚集体的粒径尺寸，有效扼制进一步聚结或团聚，进一步改善热解炭黑在基质胶中的分散与分布均化性，并增加热解炭黑的表面官能团，进而提高了热解炭黑的动静态物理机械性能。

（2）在室温下，将得到的改性热解炭黑在混合设备中与碳纳米管按1.0%-5.0%比例进行机械混合复配，均匀后计量包装，最终得到综合性能优异的可循环再生的绿色功能炭黑。

本发明的有益效果：本发明的环保可循环再生功能材料为主体设计的绿色半钢轮胎胎面胶配方，能够实现抓地安全性和低滚阻节油的双重优异特性，而且可以解决白炭黑不易加工的工艺问题；在轿车全绿色轮胎胎面中应用，在保持其它力学性能的同时滚动阻力改善15%，抗湿滑提高约15 %，且其加工工艺优异、绿色性能突岀、性价比高，反复验证试验性能一致，完全满足绿色半钢高性能轮胎胎面胶的使用要求。由配方制备的轮胎胎面，可提高轮胎产品等级和档次，提高了轮胎的安全、环保和节油性能，具有可观的社会效益。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的实施例的DMA拉伸模式测试的损耗因子tanδ随温度的变化曲线（预应变5%，动态应变0.25%，温度测试范围-40℃~80℃，升温速率3℃/min，频率10 Hz）；

图2是本发明的实施例的DMA拉伸模式测试的损耗因子tanδ随温度的变化曲线（预应变5%，动态应变0.25%，温度测试范围-10℃~10℃，升温速率3℃/min，频率10 Hz）；

图3是本发明的实施例的DMA拉伸模式测试的损耗因子tanδ随温度的变化曲线（预应变5%，动态应变0.25%，温度测试范围40℃~80℃，升温速率3℃/min，频率10 Hz）。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

实施例一

一种半钢轮胎胎面胶配方，具体包括下列质量份数的组分：

溶聚丁苯胶 SSBR3830，137.5 份；

高分散白炭黑，5份；

N234炭黑，5份；

偶联剂TESPT（X50s），15份；

硬脂酸，2份；

氧化锌，3份；

防老剂RD，1.5份；

防老剂4020，2份；

微晶石蜡，2份；

促进剂NS，1.8份；

促进剂DPG，1.8份；

普通硫黄粉，1.5份。

实施例二

一种环保可循环再生功能材料为主体设计的绿色半钢轮胎胎面胶配方，具体包括下列质量份数的组分：

溶聚丁苯胶 SSBR3830，137.5 份；

高分散白炭黑，60份；

N234炭黑，7份；

偶联剂TESPT，13份；

硬脂酸，2份；

氧化锌，3份；

防老剂RD，1.5份；

防老剂4020，2份；

微晶石蜡，2份；

促进剂NS，1.8份；

促进剂DPG，1.8份；

普通硫黄粉，1.5份；

绿色功能炭黑G-1175，15份。

上述两个实施例，区别在于实施例一配方中不含有可循环再生的绿色功能炭黑G-1175，为方便 区分，在对比试验中，将实施例一的轮胎配方标记为1#（空白），实施例二的轮胎配方标记为 2#实验。

在半刚胎面胶中应用的混炼胶和硫化胶的性能参数如下：

表1.混炼胶和硫化胶的性能参数

从表1中的物理机械性能数据可见，2#实验胶料的加工性能改善，其它性能保持与空白相当。

DMA（拉伸模式）测试结果如下：

在硫化胶的动态测试中，通常会以60℃时的tanδ表征轮胎胎面胶的滚动阻力，此时的tanδ越低则表示滚动阻力越低。通常用0℃时的tanδ表征轮胎胎面胶的抗湿滑性，tanδ越高抗湿滑性越好。

表2. 硫化胶的损耗因子（拉伸模式DMA测）

结合附图1、2、3和表2可以看出，与空白配方相比较，实验配方的滚动阻力明显降低抗湿滑性能均明显提高。

结合混炼胶和硫化胶的物性分析，2#实验配方的综合性能优于1#空白对比配方。随着欧盟REACH法规和欧盟轮胎标签法的相继实施，以及中国轮胎标签制度的完善，本发明的环保可循环再生功能材料为主体设计的绿色轮胎配方发展前景广阔。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种环保可循环再生功能材料为主体设计的绿色半钢轮胎胎面胶配方，其特征在于，包括下列质量份数的组分：溶聚丁苯胶 SSBR3830，137. 5 份；

高分散白炭黑，55-85份；

N234炭黑，5~15份；

偶联剂TESPT（X50s），11-17份；

硬脂酸，1-4份；

氧化锌，2.5-5份；

防老剂RD，1-2. 5份；

防老剂4020，1.5-3份；

微晶石蜡，1-3份；

促进剂NS1，2-2份；

促进剂DPG，1-2.5份；

普通硫黄粉，1-2.5份；

绿色功能炭黑G-1175，10-30份。

2.根据权利要求1所述的一种环保可循环再生功能材料为主体设计的绿色半钢轮胎胎面胶配方，其特征在于，包括下列质量份数的组分：

溶聚丁苯胶 SSBR3830，137. 5 份，

高分散白炭黑，60份；

N234炭黑，7份；

偶联剂TESPT（X50s），13份；

硬脂酸，2份；

氧化锌，3份；

防老剂RD，1. 5份；

防老剂4020，2份；

微晶石蜡，2份；

促进剂NS，1. 8份；

促进剂DPG，1. 8份；

普通硫黄粉，1. 5份；

绿色功能炭黑G-1175，15份。

3.根据权利要求1或2所述的环保可循环再生功能材料为主体设计的绿色半钢轮胎胎面胶配方，其特征在于，所述的可循环再生的绿色功能炭黑，包括下列质量份数的物质：85-90份裂解炭黑；5-10份硼酸酯偶联剂；1-5份碳纳米管；

所述裂解炭黑，其为废半钢胎分拣后橡胶部热裂解后大约30%-40%的残余物，成分包括：80%质量份以上的炭黑，其余部分为无机成分和少量橡胶烃；其主要技术指标：细度＞1400 目，吸油值40-80cm³/100g，105℃加热减量≤3%，pH值7-9；

制备方法包括如下步骤：

依据准原位干法改性原理，在裂解炭黑制备过程中，在线边研磨细化边进行界面包覆改性，然后再与碳纳米管复配；

（1）改性热解炭黑：废轮胎胶体颗粒热裂解之后，大约产生30%-40%的残留固态物为热解炭黑，待所述残留固态物冷却至室温后，加入公司自主研发的硼酸酯偶联剂，并充分混合形成均一混合物，所述偶联剂的加入量为所述固态物的质量的5.0%-10.0%；将所述均一混合物在改性温度为50-240℃下进行超微研磨得到粉碎物，当所述粉碎物的粒径小于或等于1400目时开始通过分离系统，最终通过所述分离系统收集得到改性热解炭黑；

热解炭黑经改性后，减少或阻止热解炭黑的原生粒子形成聚集体的粒径尺寸，有效扼制进一步聚结或团聚，进一步改善热解炭黑在基质胶中的分散与分布均化性，并增加热解炭黑的表面官能团，进而提高了热解炭黑的动静态物理机械性能；

（2）在室温下，将得到的改性热解炭黑在混合设备中与碳纳米管按1.0%-5.0%比例进行机械混合复配，均匀后计量包装，最终得到综合性能优异的可循环再生的绿色功能炭黑。

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