CN112159555A - 一种高耐磨全钢载重子午线轮胎胎面胶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高耐磨全钢载重子午线轮胎胎面胶。所述胎面胶的原料组成按重量份包括：顺1,4‑聚异戊二烯橡胶70‑90份、顺丁橡胶10‑30份、碳纳米管3份或碳纳米管/顺丁橡胶预分散母胶10‑40份、超耐磨炭黑40‑50份。有益效果：本发明胎面胶具有优异的磨耗性能、耐切割性能和导热性能，使用寿命显著延长。
Description
技术领域
本发明涉及一种高耐磨全钢载重子午线轮胎胎面胶。
背景技术
随着我国高速公路的飞速发展以及新国标的强制执行，我国的运输产业将进一步升级，未来轮胎的失效形式将更多由爆胎转为胎面磨耗，对轮胎的要求将会是更低的滚动阻力、更加优异的耐磨性能以及更长的行驶里程。目前，高速公路上使用的全钢载重子午线轮胎胎面配方中，生胶体系通常采用综合性能较好的天然橡胶或并用部分耐磨性能优异的顺丁橡胶，补强体系采用采用粒径小、比表面积大的超耐磨炭黑。
现行的胎面配方在适应高速公路路面所需求的高耐磨方面还有进一步提升的空间。一方面，大比例增加配方中顺丁橡胶的含量，可提高轮胎胎面的耐磨性能，但由于顺丁橡胶的自补强性差、内聚能低等特点，会使胎面胶的耐刺扎和抗崩花掉块能力降低。另一方面，粒径小、比表面积大的超耐磨炭黑在增强与橡胶的补强效果的同时，存在不易分散、生热增大、物理机械性能下降以及老化加快的弊端，从而降低轮胎的使用寿命。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种高耐磨全钢载重子午线轮胎胎面胶。该胎面胶可使胎面的磨耗性能、耐切割性能、滚阻性能以及导热性能明显改善。
一种高耐磨全钢载重子午线轮胎胎面胶，所述胎面胶的原料组成按重量份包括：顺1,4-聚异戊二烯橡胶70-90份、顺丁橡胶10-30份、碳纳米管3份或碳纳米管/顺丁橡胶预分散母胶10-40份、超耐磨炭黑40-50份。
进一步的，所述胎面胶的原料组成按重量份还包括：1份防老剂4020、1份防老剂RD、1份微晶蜡、2份硬脂酸、3.5份氧化锌、1.5份硫磺、1份促进剂。
进一步的，所述碳纳米管/顺丁橡胶预分散母胶是通过将碳纳米管、顺式含量大于96％的钕系顺丁橡胶、活化剂和分散助剂进行共混制得。
进一步的，所述碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管，直径5-50nm、长度0.01-50μm、纯度大于95％。
进一步的，所述碳纳米管、钕系顺丁橡胶、活化剂以及分散助剂的重量比为1：(5-30)：(0.1-5)：(0.5-10)。
进一步的，所述分散助剂为硬脂酸、硬脂酸盐中的一种。
进一步的，所述活化剂为硅烷类、钛酸酯类偶联剂、异氰酸酯类中的一种。
进一步的，所述顺丁橡胶是顺式含量＞96％的高顺式合成橡胶。
进一步的，所述超耐磨炭黑是吸碘值在110g/kg以上，DBP吸收值在115×10-5m3/kg以上，氮吸附比表面积在130×103m2/kg以上。
有益效果：本发明胎面胶具有优异的磨耗性能、耐切割性能和导热性能，使用寿命显著延长。
具体实施方式
本发明得到高比表面积、高结构、超耐磨炭黑的全钢载重子午线轮胎。其胎面由如下成分组成：一种顺1,4-聚异戊二烯橡胶，一种顺式含量大于96％的顺丁橡胶，一种碳纳米管或碳纳米管/顺丁橡胶预分散母胶，以及一种吸碘值大于110g/kg、DBP吸收值大于115×10-5m3/kg、氮吸附比表面积大于130×103m2/kg的超耐磨炭黑。
其中碳纳米管/顺丁橡胶预分散母胶是通过将碳纳米管和顺式含量大于96％的钕系顺丁橡胶在开炼机或密炼机机械共混时加入活化剂和分散助剂原位改性制得，显著提高碳纳米管在橡胶中的分散，并可在现有生产设备上进行，高效且环保。碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管，直径5-50nm、长度0.01-50μm、纯度大于95％，碳纳米管和钕系顺丁橡胶的混合比例范围为1：5-1：30。该胎面胶具有优异的磨耗性能、耐切割性能和导热性能，使用寿命显著延长。
一种高耐磨全钢载重子午线轮胎胎面胶，其混炼可采用橡胶混炼领域技术人员已知的方法完成。例如在通常情况下，将各组分在至少两个阶段中进行混炼，即至少一个非生产性混炼阶段，随后一个生产性混炼阶段。橡胶与聚合物树脂在一个或多个非生产性混炼阶段进行混炼。
实例1
在BR Banbury密炼机中制备如表1中所规定成分的胎面胶，制备过程采取两个分开的加料混炼阶段，即，一个非生产性混炼阶段和一个生产性混炼阶段。非生产性阶段分别进行约2-3min的混炼，直至橡胶温度达到160℃，即完成。生产性阶段的混炼时间是使橡胶温度达到115℃的时间。
该胎面胶在这里被称之为样品a、样品b、样品c、样品d、样品e。样品a在这里被当做对比样，即，在填料体系中未使用最优化的填料用量。
所有的样品在约151℃硫化约30min。表2给出了硫化样品a-e的表观和物理性能。
表1实例1胎面胶各原料组分
表2实例1胎面胶性能表
| 151℃*30min硫化 | 样品a | 样品b | 样品c | 样品d | 样品e |
| 阿克隆磨耗cm<sup>3</sup> | 0.33 | 0.30 | 0.27 | 0.25 | 0.23 |
| 切割量/cm<sup>3</sup> | 0.84 | 0.86 | 0.87 | 0.88 | 0.84 |
| 60℃tanδ | 0.103 | 0.110 | 0.113 | 0.115 | 0.123 |
| 导热系数/W(m·K)<sup>-1</sup> | 0.325 | 0.324 | 0.326 | 0.325 | 0.345 |
实例2
在BR Banbury密炼机中制备如表3中所规定成分的胎面胶，制备过程采取两个分开的加料混炼阶段，即，一个非生产性混炼阶段和一个生产性混炼阶段。非生产性阶段分别进行约2-3min的混炼，直至橡胶温度达到160℃，即完成。生产性阶段的混炼时间是使橡胶温度达到115℃的时间。其中碳纳米管/顺丁预分散母胶为机械共混原位改性制备，再在非生产性阶段加入密炼机进行混炼。
该胎面胶在这里被称之为样品A、样品B、样品C、样品D、样品E。样品A在这里被当做对比样，即，在胎面胶中未使用最优化的橡胶配比。
所有的样品在约151℃硫化约30min。表4给出了硫化样品A-E的物理性能。
表3实例2胎面胶各原料组分
表4实例2胎面胶性能表
| 151℃*30min硫化 | 样品A | 样品B | 样品C | 样品D | 样品E |
| 阿克隆磨耗/cm<sup>3</sup> | 0.25 | 0.23 | 0.24 | 0.22 | 0.21 |
| 切割量/cm<sup>3</sup> | 0.88 | 0.84 | 0.86 | 0.83 | 0.81 |
| 60℃tanδ | 0.115 | 0.123 | 0.116 | 0.117 | 0.119 |
| 导热系数/W(m·K)<sup>-1</sup> | 0.325 | 0.345 | 0.330 | 0.347 | 0.357 |
实例3
在BR Banbury密炼机中制备如表5中所规定成分的胎面胶，制备过程采取两个分开的加料混炼阶段，即，一个非生产性混炼阶段和一个生产性混炼阶段。非生产性阶段分别进行约2-3min的混炼，直至橡胶温度达到160℃，即完成。生产性阶段的混炼时间是使橡胶温度达到115℃的时间。其中碳纳米管/顺丁橡胶预分散母胶为机械共混原位改性制备，再在非生产性阶段加入密炼机进行混炼。
该胎面胶在这里被称之为样品1、样品2、样品3、样品4。样品1在这里被当做对比样，即，在胎面胶中未使用最优化的橡胶配比。
所有的样品在约151℃硫化约30min。表6给出了硫化样品1-4的物理性能。
表5实例3胎面胶各原料组分
表6实例3胎面胶性能表
| 151℃*30min硫化 | 样品1 | 样品2 | 样品3 | 样品4 |
| 阿克隆磨耗cm<sup>3</sup> | 0.25 | 0.21 | 0.24 | 0.27 |
| 切割量/cm<sup>3</sup> | 0.88 | 0.81 | 0.86 | 0.90 |
| 60℃tanδ | 0.115 | 0.119 | 0.117 | 0.112 |
| 导热系数/W(m·K)<sup>-1</sup> | 0.325 | 0.357 | 0.328 | 0.322 |
其中上述碳纳米管/顺丁预分散母胶具体如下：在开炼机或密炼机中制备如表7中所规定成分的碳纳米管/顺丁预分散母胶，制备过程中依次加入顺丁橡胶、活化剂、分散助剂、碳纳米管。
该预混合物在这里被称之为样品①、样品②、样品③、样品④、样品⑤。样品①在这里被当做对比样，即，在预混体系中未使用最优化的混合比例。
表8给出了所有的预混完成后的表观性能。
表7实例4胎面胶各原料组分
表8实例4胎面胶表观质量表
这些结果表明，在胎面橡胶中使用了与顺丁橡胶预分散的碳纳米管母胶后，可使胎面的磨耗性能、耐切割性能、滚阻性能以及导热性能明显改善。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求书指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在本发明的权利要求书的范围内。
Claims (9)
1.一种高耐磨全钢载重子午线轮胎胎面胶，其特征在于，所述胎面胶的原料组成按重量份包括：顺1,4-聚异戊二烯橡胶70-90份、顺丁橡胶10-30份、碳纳米管3份或碳纳米管/顺丁橡胶预分散母胶10-40份、超耐磨炭黑40-50份。
2.如权利要求1所述的高耐磨全钢载重子午线轮胎胎面胶，其特征在于，所述胎面胶的原料组成按重量份还包括：1份防老剂4020、1份防老剂RD、1份微晶蜡、2份硬脂酸、3.5份氧化锌、1.5份硫磺、1份促进剂。
3.如权利要求1所述的高耐磨全钢载重子午线轮胎胎面胶，其特征在于，所述碳纳米管/顺丁橡胶预分散母胶是通过将碳纳米管、顺式含量大于96％的钕系顺丁橡胶、活化剂和分散助剂进行共混制得。
4.如权利要求1所述的高耐磨全钢载重子午线轮胎胎面胶，其特征在于，所述碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管，直径5-50nm、长度0.01-50μm、纯度大于95％。
5.如权利要求1所述的高耐磨全钢载重子午线轮胎胎面胶，其特征在于，所述碳纳米管、钕系顺丁橡胶、活化剂以及分散助剂的重量比为1：(5-30)：(0.1-5)：(0.5-10)。
6.如权利要求1所述的高耐磨全钢载重子午线轮胎胎面胶，其特征在于，所述分散助剂为硬脂酸、硬脂酸盐中的一种。
7.如权利要求1所述的高耐磨全钢载重子午线轮胎胎面胶，其特征在于，所述活化剂为硅烷类、钛酸酯类偶联剂、异氰酸酯类中的一种。
8.如权利要求1所述的高耐磨全钢载重子午线轮胎胎面胶，其特征在于，所述顺丁橡胶是顺式含量＞96％的高顺式合成橡胶。
9.如权利要求1所述的高耐磨全钢载重子午线轮胎胎面胶，其特征在于，所述超耐磨炭黑是吸碘值在110g/kg以上，DBP吸收值在115×10-5m3/kg以上，氮吸附比表面积在130×103m2/kg以上。
Priority Applications (2)
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