CN112210134B - 一种汽车套胎胎面组合物及其制造方法 - Google Patents

一种汽车套胎胎面组合物及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车套胎胎面组合物及其制造方法，属于汽车轮胎领域。包括115‑140份基体橡胶，70‑85份炭黑，15‑25份芳烃油，1‑2份硬脂酸，3‑6份防老剂，1‑3份氧化锌，0.5‑2份脱模剂，2‑4份硫化剂，0.1‑0.5份促进剂，0.1‑0.2份防焦剂。本发明应用于轮胎胶料方面，解决了现有橡胶组合物用于汽车套胎胎面组合物时存在回弹性及耐磨性差的问题，具有高回弹性、高耐磨性、低滚动阻力，轮胎使用寿命长、安全性能高的特点。

Description

一种汽车套胎胎面组合物及其制造方法
技术领域
本发明属于汽车轮胎领域，尤其涉及一种汽车套胎胎面组合物及其制造方法。
背景技术
套胎轮胎是指出口时为节省占地面积，减少轮胎运输成本，在较大的轮胎内部放入较小规格的轮胎，形成一种套装，称为套胎。套胎在国外的使用要求相对较低，因而对轮胎整体耐磨性、滚动阻力等性能要求不高，但随着市场需求的细分化，对轮胎的要求越来越高，顾客在购买轮胎时更多考虑轮胎的耐磨性、滚动阻力及安全性能。传统套胎轮胎的耐磨性、滚阻性能和安全性能已满足不了海外市场需求。
中国专利CN201410342283.8公开了一种用于低滞后损失的载重子午线轮胎胎面的橡胶组合物，按照重量份数其包括基体橡胶100份、活性剂5-7份、炭黑15-30份、白炭黑25-40份、硅烷偶联剂2-5份、白炭黑分散剂1-3份、增塑剂1-3份、促进剂1.5-3份、防老剂3-6份、硫化剂1-2份、防焦剂0.1-0.3份、抗疲劳剂0-2份、环保塑解剂0-0.6份。其中，基体橡胶由天然橡胶或天然橡胶和稀土顺丁橡胶组成，白炭黑采用高分散沉淀法制得，白炭黑分散剂为高级脂肪酸金属皂盐混合物，该橡胶组合物具有较低的滞后损失，可以降低轮胎使用中的滚动阻力，从而减少车辆能源消耗。
然而，上述专利所公开的橡胶组合物用于载重子午线轮胎，当其用作汽车套胎胎面组合物时，存在回弹性及耐磨性差的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明所要解决的主要问题是克服现有橡胶组合物用于汽车套胎胎面组合物时存在回弹性及耐磨性差的问题，提出一种具有高回弹性、高耐磨性、低滚动阻力，轮胎使用寿命长、安全性能高的一种汽车套胎胎面组合物及其制造方法。
为解决所述技术问题，本发明采用的技术方案为：
本发明提供一种汽车套胎胎面组合物，按重量份计，包括115-140份基体橡胶，70-85份炭黑，15-25份芳烃油，1-2份硬脂酸，3-6份防老剂，1-3份氧化锌，0.5-2份脱模剂，2-4份硫化剂，0.1-0.5份促进剂，0.1-0.2份防焦剂。
优选的，所述基体橡胶由环保充油丁苯橡胶和钛型高顺式聚丁二烯橡胶组成；所述炭黑为采用炉法工艺制造的N375炭黑；所述芳烃油为经处理馏分的环保芳烃抽出油；所述硬脂酸为不饱和脂肪酸的混合物；所述防老剂由对苯二胺类防老剂、喹啉聚合体类防老剂及双峰微晶蜡组成；所述氧化锌为湿化学法制备的纳米级超细活性氧化锌；所述脱模剂为合成界面活性剂之金属皂基混合物；所述硫化剂为硫黄；所述促进剂为次磺酰胺类促进剂和二苯胍类促进剂并用；所述防焦剂为胺类化合物。
优选的，包括96.25份环保充油丁苯橡胶，30份钛型高顺式聚丁二烯橡胶，80份N375炭黑，20份环保芳烃抽出油，2份硬脂酸，2份对苯二胺类防老剂，1份喹啉聚合体类防老剂，1份双峰微晶蜡，2份氧化锌，1.5份脱模剂，1.8份硫化剂，2.1份促进剂，0.3份防焦剂。
优选的，所述钛型高顺式聚丁二烯橡胶的顺式含量大于93％。
优选的，所述环保充油丁苯橡胶的苯乙烯含量大于23.5％。
优选的，所述炉法工艺制造的炭黑的吸碘值为85％-95％g/kg，邻苯二甲酸二丁酯吸收值为109-119(10-5m3/kg)，着色强度为107-121％，压缩后邻苯二甲酸二丁酯吸收值为91-101(10-5m3/kg)，在145℃*30min条件下的300％定伸应力1-2Mpa。
优选的，所述环保芳烃抽出油为利用双重萃取程序制造的高芳香加工油。
本发明另一方面还提供了以上任一项所述的胎面组合物的制造方法。
优选的，包括以下步骤：
一段混炼，称取基体橡胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂、脱模剂，按顺序投入密炼机混炼室，调节密炼机转子稳定在45rpm，保持上顶栓压力在0.4-0.8MPa，混炼时间在40-50秒，混炼胶料温度达到105-110℃时，升上顶栓并打开加料门，加入环保芳烃抽出油，再降上顶栓，混炼30-40秒，再升降上顶栓后混炼20-30秒，混炼胶料温度达到150-160℃，制得一段混炼胶，冷却至表面温度≤40℃后备用；
二段混炼，将上述混炼冷却后得到的一段混炼胶，投入密炼机混炼室，调节密炼机转子稳定在30rpm，保持上顶栓压力在0.4-0.8MPa，混炼时间在25-35秒后，升降上顶栓，混炼30-40秒后，升降上顶栓，混炼20-30秒，再次升降上顶栓，混炼胶料温度达到145-155℃时，胶料排出密炼机，制得二段混炼胶，冷却至表面温度≤40℃后备用；
终炼段混炼，将上述制得的二段混炼胶、硫化剂、促进剂、防焦剂，加入密炼机混炼室，调节密炼机转子稳定在20rpm，保持上顶栓压力在0.5-0.8MPa，混炼时间在30-40秒后，升降上顶栓，混炼30-40秒，升降上顶栓，混炼20-30秒，混炼胶料温度达到95-105℃时，胶料排出密炼机，制得所述胎面组合物。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供一种汽车套胎胎面组合物具有高回弹性、高耐磨性、低滚动阻力，轮胎使用寿命长、安全性能高的特点。
具体实施方式
下面将对本发明具体实施例中的技术方案进行详细、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明总的技术方案的部分具体实施方式，而非全部的实施方式。基于本发明的总的构思，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都落于本发明保护的范围。
本发明提供一种汽车套胎胎面组合物，按重量份计，包括115-140份基体橡胶，70-85份炭黑，15-25份芳烃油，1-2份硬脂酸，3-6份防老剂，1-3份氧化锌，0.5-2份脱模剂，2-4份硫化剂，0.1-0.5份促进剂，0.1-0.2份防焦剂。可以理解的是，基体橡胶还可以为120份、130份及其范围内的任意点值，炭黑还可以为75份、80份及其范围内的任意点值，芳烃油还可以为20份及其范围内的任意点值，防老剂还可以为4份、5份及其范围内的任意点值，氧化锌还可以为2份及其范围内的任意点值，脱模剂还可以为1份、1.5份及其范围内的任意点值，硫化剂还可以为3份及其范围内的任意点值，促进剂还可以为0.2份、0.3份、0.4份及其范围内的任意点值。
在一优选实施例中，所述基体橡胶由环保充油丁苯橡胶和钛型高顺式聚丁二烯橡胶组成；所述炭黑为采用炉法工艺制造的N375炭黑；所述芳烃油为经处理馏分的环保芳烃抽出油；所述硬脂酸为不饱和脂肪酸的混合物；所述防老剂由对苯二胺类防老剂、喹啉聚合体类防老剂及双峰微晶蜡组成；所述氧化锌为湿化学法制备的纳米级超细活性氧化锌；所述脱模剂为合成界面活性剂之金属皂基混合物；所述硫化剂为硫黄；所述促进剂为次磺酰胺类促进剂和二苯胍类促进剂并用；所述防焦剂为胺类化合物。
在一优选实施例中，包括96.25份环保充油丁苯橡胶，30份钛型高顺式聚丁二烯橡胶，80份N375炭黑，20份环保芳烃抽出油，2份硬脂酸，2份对苯二胺类防老剂，1份喹啉聚合体类防老剂，1份双峰微晶蜡，2份氧化锌，1.5份脱模剂，1.8份硫化剂，2.1份促进剂，0.3份防焦剂。该胎面组合物的生胶体系中，减少合成橡胶环保充油丁苯橡胶(SBR1712)和钛型高顺式聚丁二烯橡胶(BR9000)数量，能提升胶料回弹性和降低滚动阻力性能；填充体系中，换用耐磨性和回弹性能更好的N375炭黑作为填充剂，能更好的与橡胶融合分散，同时增加环保芳烃抽出油用量，使胶料耐磨性能更好；防老体系中，采用防老剂对苯二胺类防老剂(6PPD)、喹啉聚合体类防老剂(TMQ)、微晶蜡并用，同时增加各防老剂等配合剂用量，提升胶料耐老化性能。同时，胎面配方中高油配比的应用，能提高胎冠胶料的曲挠性能。
在一优选实施例中，所述钛型高顺式聚丁二烯橡胶的顺式含量大于93％。本技术方案具体限定了钛型高顺式聚丁二烯橡胶的顺式含量大于93％，原因在于，大于93％钛型高顺式聚丁二烯橡胶具有弹性高、耐磨性好、耐曲挠性和动态性能好等特点。
在一优选实施例中，所述环保充油丁苯橡胶的苯乙烯含量大于23.5％。本实施例具体限定了环保充油丁苯橡胶的苯乙烯含量大于23.5％，原因在于，苯乙烯含量大于23.5％的丁苯橡胶，其加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，耐磨、耐热、耐老化性能较天然橡胶更为优良。
在一优选实施例中，所述炉法工艺制造的炭黑的吸碘值为85％-95％g/kg，邻苯二甲酸二丁酯吸收值为109-119(10-5m3/kg)，着色强度为107-121％，压缩后邻苯二甲酸二丁酯吸收值为91-101(10-5m3/kg)，在145℃*30min条件下的300％定伸应力1-2Mpa。该技术方案具体限定了炭黑的性质，原因在于，炭黑的性质直接影响胎面的耐磨性、弹性及曲挠性能，限定的炭黑能在保证胎面耐磨性的前提下，提升胶料的弹性和曲挠性能。
在一优选实施例中，所述环保芳烃抽出油为利用双重萃取程序制造的高芳香加工油。
本发明另一方面还提供了以上任一项所述的胎面组合物的制造方法。
在一优选实施例中，包括以下步骤：
一段混炼，称取基体橡胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂、脱模剂，按顺序投入密炼机混炼室，调节密炼机转子稳定在45rpm，保持上顶栓压力在0.4-0.8MPa，混炼时间在40-50秒，混炼胶料温度达到105-110℃时，升上顶栓并打开加料门，加入环保芳烃抽出油，再降上顶栓，混炼30-40秒，再升降上顶栓后混炼20-30秒，混炼胶料温度达到150-160℃，制得一段混炼胶，冷却至表面温度≤40℃后备用；
二段混炼，将上述混炼冷却后得到的一段混炼胶，投入密炼机混炼室，调节密炼机转子稳定在30rpm，保持上顶栓压力在0.4-0.8MPa，混炼时间在25-35秒后，升降上顶栓，混炼30-40秒后，升降上顶栓，混炼20-30秒，再次升降上顶栓，混炼胶料温度达到145-155℃时，胶料排出密炼机，制得二段混炼胶，冷却至表面温度≤40℃后备用；
终炼段混炼，将上述制得的二段混炼胶、硫化剂、促进剂、防焦剂，加入密炼机混炼室，调节密炼机转子稳定在20rpm，保持上顶栓压力在0.5-0.8MPa，混炼时间在30-40秒后，升降上顶栓，混炼30-40秒，升降上顶栓，混炼20-30秒，混炼胶料温度达到95-105℃时，胶料排出密炼机，制得所述胎面组合物。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的一种汽车套胎胎面组合物及其制造方法，下面将结合具体实施例进行描述。
实施例1
配方组成见表1：
配合剂 实施例1
SBR1712 96.25
BR9000 30.00
N375 80.00
环保芳烃抽出油 20.00
氧化锌 2.00
硬脂酸 2.00
防老剂6PPD 2.00
防老剂TMQ 1.50
双峰微晶蜡 1.50
脱模剂 1.50
硫黄 1.8
促进剂CZ 1.8
促进剂DPG 0.3
防焦剂CTP 0.3
合计 240.85
具体混炼工艺如表2-4：
表2母炼胶第一段混炼
步骤 时间(s) 转速(rpm) 上顶栓压力(MPa) 温度(℃)
胶粉同时 30 45 0.5 /
注油 35 45 0.5 105
升栓 25 45 0.5 /
排胶 15 45 0.5 155
升栓 5 45 0.5 /
表3母炼胶第二段混炼
表4终炼段混炼
对比例1
正常轮胎胎面组合物配方见对比例1：
配合剂 比例1
SBR1712 99.00
BR9000 28.00
N234 60.00
环保芳烃抽出油 13.00
氧化锌 2.00
硬脂酸 1.00
防老剂6PPD 2.00
防老剂TMQ 1.50
双峰微晶蜡 1.50
脱模剂 0.80
硫黄 1.7
促进剂CZ 1.7
防焦剂CTP 0.2
合计 237.40
对比例1与实施例1差异如下：
差异一：生胶体系，实施例1与对比例1中配方生胶种类不变，减少合成橡胶SBR1712数量，同时增加顺丁橡胶BR9000数量，提升胶料回弹性；
差异二：填充体系中，换用分子直径更小的N375炭黑作为填充剂，能更好的与橡胶融合分散，同时增加油料使用，适当降低提升胶料硬度，使胶料回弹性更好；
差异三：防老体系中，增加胶料中各防老剂等配合剂用量，提升胶料耐老化性能；
性能测试
对实施例1、对比例1得到的胎面组合物进行性能测试，性能检测结果见表5：
性能检测时，将制得的实施例1及对比例1的到的组合物使用小开炼机压制成7mm和2.0mm厚的胶片，停放12h后，将2mm的胶片放入特定的模具，使用蒸汽平板硫化机分别保持在161℃下15min、20min、25min三种时间的性能，其中7mm的胶片测定胶料硫化特性，具体数据如下：
表5实施例1、对比例1得到的胎面组合物性能测试结果
根据检测结果可以看出，实施例1得到的套胎胎面组合物胶料拉伸强度≥24MPa，扯断伸长率≥600％，回弹性≥40％，阿克隆磨耗≤0.2cm3/1.61km，曲挠性能≥30万次。
本发明技术方案的套胎胎面胶料生产过程中，在原有配方的基础上，对配方进行优化，根据材料性能，对相应配方中各个原材料进行重新优化设计实验，提升轮胎的回弹性能、高耐磨性能，具体的：
在胎面配方中使用钛型高顺式顺丁橡胶BR9000及高耐磨性的填充材料N375炭黑，提升套胎胎面的耐磨性；高油配比的应用，能提高胎冠胶料的曲挠性能；增加胶料配方中防老剂用量，增强胶料抗老化性能，生产出的套胎胎面组合物曲挠性能超过30万次，回弹性超过45％，耐磨性能0.089cm3/1.61km。
由该胶料制备得到的轮胎在回弹性、曲挠性能、老化性能均有提升的前提下，轮胎的整体性能提升，不仅能实现正常轮胎的功能，还可以在运输过程中长时间挤压情况下保持轮胎不变形，不影响使用。

Claims (3)

1.一种汽车套胎胎面组合物，其特征在于，按重量份计，包括96.25份SBR1712环保充油丁苯橡胶，30份钛型高顺式聚丁二烯橡胶，80份N375炭黑，20份环保芳烃抽出油，2份硬脂酸，2份对苯二胺类防老剂，1份喹啉聚合体类防老剂，1份双峰微晶蜡，2份氧化锌，1.5份脱模剂，1.8份硫化剂，2.1份促进剂，0.3份防焦剂；
所述N375炭黑为采用炉法工艺制造的N375炭黑；所述环保芳烃抽出油为经处理馏分的环保芳烃抽出油；所述氧化锌为湿化学法制备的纳米级超细活性氧化锌；所述脱模剂为合成界面活性剂之金属皂基混合物；所述硫化剂为硫黄；所述促进剂为次磺酰胺类促进剂和二苯胍类促进剂并用；所述防焦剂为胺类化合物；
所述钛型高顺式聚丁二烯橡胶的顺式含量大于93%。
2.根据权利要求1所述的胎面组合物，其特征在于，所述炉法工艺制造的炭黑的吸碘值为85%-95% g/kg，邻苯二甲酸二丁酯吸收值为109-119 10-5m3/kg，着色强度为107-121%，压缩后邻苯二甲酸二丁酯吸收值为91-101 10-5m3/kg，在145℃*30min条件下的300%定伸应力1-2Mpa。
3.根据权利要求1所述的胎面组合物，其特征在于，所述环保芳烃抽出油为利用双重萃取程序制造的高芳香加工油。
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