CN112250913A - 一种低滚动阻力橡胶和履带 - Google Patents
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Abstract
本发明属于橡胶领域，涉及一种低滚动阻力橡胶和履带，橡胶原料包括生胶、促进剂、硫化剂、活化剂、防老剂、炭黑、阻燃剂、光稳定剂，通过开放式炼胶机混合制备而成。所述履带包括设于履带环状内侧的齿胶和设于履带环状外侧的花纹侧胶。本发明所述的橡胶制备时加入了在橡胶中分散性好、硫化速度快、硫化性能好的自制硫化剂，降低了橡胶的滞后特性，在保持橡胶综合性能的同时，有效降低橡胶的滚动阻力。
Description
技术领域
本发明属于橡胶领域，具体涉及一种低滚动阻力橡胶和履带及其制备方法。
背景技术
橡胶履带是由橡胶和骨架制成的履带式车辆行走部件，具有接地压小、速度快、噪声低、振动小、路面友好等优点。因此在工程机械、特种设备、农林机械等领域中，橡胶履带的应用率不断升高。但是由于橡胶大分子的长链结构和大分子运动的逐步性质，橡胶的应变无法对应力做出即时反应。当驱动轮对橡胶履带施加动力，橡胶履带不仅要克服与支重轮、导向轮、地面等的摩擦力，还要克服橡胶分子内部阻力，这种滞后所带来的特定的能量损失最终造成燃料消耗、排放增加。滞后特性与tanδ密切相关，在0℃左右具有较高的tanδ，湿地牵引力较好，在60℃左右具有较低的tanδ，则滚动阻力较低。通过使用适当的胶料、填料、助剂等，可以控制滞后特性，降低橡胶内部能量消耗，从而达到较低的滚动阻力。
目前，国内针对橡胶履带低滚动阻力的研究，一是设计履带结构，如花纹侧胶；二是改进橡胶材料。履带花纹设计多样，涉及因素众多，主要包括车辆用途、车辆功率、驱动方式、断面结构的布置、花纹结构等。现有的橡胶履带一般采用一花纹侧胶二齿胶的排列方式，但这种结构支撑力一般，花纹侧胶与齿驱动胶中间的基部底胶易产生形变，导致车辆运行时内耗增加。改进橡胶材料主要通过改进硫化剂的结构和填料实现。如采用硫磺作为橡胶硫化剂，但传统的硫化方法存在许多问题，如游离硫含量高、溶解性差、交联结构不均匀等；填料的表面性质与橡胶存在很大差异，导致相容性变差，虽然硅烷偶联剂可以改善相容性，但是硅烷偶联剂与橡胶的相互作用力较弱，不利于白炭黑在橡胶中的分散，同时价格较贵，不利于成本控制。
发明内容
本发明结合实际需要，提出一种履带环状外侧花纹侧胶形式及低滚动阻力橡胶履带胶料及其制备方法。根据实际需要，对履带的生胶进行按比例添加，然后加入配合剂，如炭黑、促进剂、硫化剂、防老剂、光稳定剂、阻燃剂、活化剂等来提高履带的各种性能，使履带的滚动阻力降低，满足履带性能要求。通过配料准备、初始混炼、混炼、打包下片制备出高性能的橡胶，满足橡胶履带低滚动阻力的需求。
本发明提供的技术方案如下：
一种低滚动阻力橡胶，所述橡胶的原料包括生胶、促进剂、硫化剂、活化剂、防老剂、炭黑、阻燃剂、光稳定剂。
进一步的，由以下重量份数的原料制成：生胶100份、促进剂0.2-1份、硫化剂2-6份、活化剂3-6份、防老剂0.5-3份、炭黑20-50份、阻燃剂1-3份、光稳定剂1-3份。
进一步的，所述生胶包括天然橡胶、溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶的一种或几种的混合物。
进一步的，所述促进剂包括促进剂M、促进剂DM的一种或几种的混合物。
进一步的，所述的硫化剂为白炭黑和二氯化二硫的一种或几种的混合物。
进一步的，所述的活化剂为氧化锌和硬脂酸的的一种或几种的混合物。
进一步的，所述的阻燃剂为三氧化二锑、氯化石蜡的质量比的1:1混合物。
进一步的，所述的防老剂为对苯二胺类；所述的光稳定剂为聚合型受阻胺类光稳定剂PDS。
本发明还提供一种低滚动阻力橡胶制备方法，包括如下步骤：
将生胶、炭黑加入开炼机中进行塑炼后，加入配合剂继续塑炼，控制辊温为45℃～55℃，塑炼完成后冷却停放24h；
将塑炼完成后的橡胶与促进剂、阻燃剂、光稳定剂进行混炼；混炼完成后，冷却停放12h，然后在橡胶中加入炭黑、防老剂进行再次混炼；混炼完成后，在橡胶中加入硫化剂进行最终混炼，混炼温度保持在140℃～160℃；
待完成吃粉后，进行12次打三角包，使生胶和配合剂分散均匀；随后胶料下片，停放12h；
所述配合剂为氧化锌、硬脂酸粉碎干燥后过筛并搅拌均匀。
进一步的，所述方法包括以下步骤：
a)准备好氧化锌、硬脂酸等配合剂，粉碎干燥后过筛，按比例称重放入容器内搅拌均匀。
b)将生胶、炭黑加入开炼机中进行塑炼，前后辊的速比为1:1.3，辊距调至1.0mm，塑化完成后加入步骤一中的配料继续进行塑炼，控制辊温为45℃～55℃，塑炼完成后冷却停放24h。
c)将开炼机辊距调整到0.7mm，然后将塑炼完成后的橡胶与促进剂、阻燃剂、光稳定剂进行混炼；混炼完成后，冷却停放12h，然后在橡胶中加入炭黑、防老剂进行再次混炼；混炼完成后，在橡胶中加入自制硫化剂进行最终混炼，混炼温度保持在140℃～160℃。
d)待完成吃粉后，进行12次打三角包，使生胶和配合剂分散均匀。随后胶料下片，停放12h。
本发明还提供一种履带，所述履带由上述低滚动阻力橡胶制备而成；所述履带包括设于履带环状内侧的齿胶和设于履带环状外侧的花纹侧胶；所述履带环状外侧沿长度方向设有间隔均匀排列的花纹块；所述花纹块呈梯形块状，沿履带宽度方向均匀排列；所述花纹块与齿胶内外位置相同。
有益效果
本发明所述的橡胶胶料由生胶、配合剂组成，通过配料准备、塑炼、混炼、终炼、打包下片制备出低滚动阻力的橡胶，通过不同的生胶组份以及二氯化二硫、炭黑、白炭黑、防老剂、促进剂、阻燃剂、活化剂等来降低橡胶的滞后特性，达到降低滚动阻力橡胶能力的要求。
本发明采用花纹侧胶形式，橡胶制备时加入了在橡胶中分散性好、硫化速度快、硫化性能好的自制硫化剂，降低了橡胶的滞后特性，在保持橡胶综合性能的同时，有效降低橡胶的滚动阻力。
采用一齿一花纹设计，降低橡胶履带运行时节距变化，减小运行阻力。
多花纹块设计，散热效果更好，保证橡胶履带工作温度稳定。
通过不同比例的天然橡胶、溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶以及添加促进剂、自制硫化剂、活化剂、防老剂、N399炭黑、阻燃剂、光稳定剂等来降低橡胶的滞后特性。
可根据实际需要，调整生胶的比例以及配合剂的比例，满足不同用户的需求。
采用自制硫化剂、氧化锌、硬脂酸等促进橡胶的硫化过程，使橡胶的硫化更加充分。
对不同组份的生胶采用不同的生产方法，降低橡胶的滞后特性，提高橡胶履带的综合性能。
附图说明
图1为履带剖面图；
图2为履带俯视图。
具体实施方式
实施例1
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
本实施例提供的一种低滚动阻力橡胶履带，所述的低滚动阻力橡胶履带包括如下重量份数的原料：天然橡胶50份、溶聚丁苯橡胶30份、顺丁橡胶20份、促进剂DM0.5份、自制硫化剂3份、氧化镁1份、氧化锌1份、硬脂酸1.5份、防老剂4010NA1份、炭黑30份、三氧化二锑+氯化石蜡1.5份、光稳定剂PDS1份。
步骤一：
准备好氧化锌、硬脂酸等配合剂，粉碎干燥后过筛，按比例称重放入容器内搅拌均匀。
步骤二：
将天然橡胶、溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶加入开炼机中进行塑炼，前后辊的速比为1:1.3，辊距调至1.0mm，塑化完成后加入步骤一中的配料继续进行塑炼，塑炼完成后冷却停放24h。
步骤三：
将开炼机辊距调整到0.8mm，然后将塑炼完成后的橡胶与三氧化二锑、氯化石蜡、光稳定剂PDS进行混炼；混炼完成后，冷却停放10h，然后在橡胶中加入自制硫化剂、炭黑进行再次混炼；混炼完成后，在橡胶中加入促进剂DM进行最终混炼。
步骤四：
待完成吃粉后，进行12次打三角包，使生胶和配合剂均匀分散。随后胶料下片，停放6h。
实施例2：
本实施例提供的一种低滚动阻力橡胶履带，所述的低滚动阻力橡胶履带包括如下重量份数的原料：天然橡胶50份、溶聚丁苯橡胶20份、顺丁橡胶30份、促进剂M1份、自制硫化剂3份、氧化镁1份、氧化锌1份、硬脂酸1.5份、防老剂4010NA1份、炭黑30份、三氧化二锑+氯化石蜡1.5份、光稳定剂PDS1份。
步骤一：
准备好氧化锌、硬脂酸等配合剂，粉碎干燥后过筛，按比例称重放入容器内搅拌均匀。
步骤二：
将天然橡胶、溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶加入开炼机中进行塑炼，前后辊的速比为1:1.3，辊距调至1.0mm，塑化完成后加入步骤一中的配料继续进行塑炼，塑炼完成后冷却停放24h。
步骤三：
将开炼机辊距调整到0.8mm，然后将塑炼完成后的橡胶与三氧化二锑、氯化石蜡、光稳定剂PDS进行混炼；混炼完成后，冷却停放10h，然后在橡胶中加入自制硫化剂、炭黑进行再次混炼；混炼完成后，在橡胶中加入促进剂M进行最终混炼。
步骤四：
待完成吃粉后，进行12次打三角包，使生胶和配合剂均匀分散。随后胶料下片，停放6h。
实施例3：
本实施例提供的一种低滚动阻力橡胶履带，所述的低滚动阻力橡胶履带包括如下重量份数的原料：天然橡胶70份、溶聚丁苯橡胶20份、顺丁橡胶10份、促进剂DM1份、自制硫化剂4份、氧化镁1份、氧化锌1份、硬脂酸1.5份、防老剂4010NA1份、炭黑30份、三氧化二锑+氯化石蜡1.5份、光稳定剂PDS1份。
步骤一：
准备好氧化锌、硬脂酸等配合剂，粉碎干燥后过筛，按比例称重放入容器内搅拌均匀。
步骤二：
将天然橡胶、溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶加入开炼机中进行塑炼，前后辊的速比为1:1.3，辊距调至1.0mm，塑化完成后加入步骤一中的配料继续进行塑炼，塑炼完成后冷却停放24h。
步骤三：
将开炼机辊距调整到0.8mm，然后将塑炼完成后的橡胶与三氧化二锑、氯化石蜡、光稳定剂PDS进行混炼；混炼完成后，冷却停放10h，然后在橡胶中加入自制硫化剂、炭黑进行再次混炼；混炼完成后，在橡胶中加入促进剂M进行最终混炼。
步骤四：
待完成吃粉后，进行12次打三角包，使生胶和配合剂均匀分散。随后胶料下片，停放6h。
通过性能检测，结果如表1所示：
表1橡胶性能检测结果
| 项目名称 | 案例1 | 案例2 | 案例3 | 对比例1 |
| 橡胶硬度/HS | 71 | 70 | 68 | 63 |
| 拉伸强度/MPa | 23.6 | 24.8 | 24.7 | 20.5 |
| 拉断伸长率/％ | 495 | 480 | 490 | 440 |
| tanδ(0℃) | 0.74 | 0.76 | 0.66 | 0.61 |
| tanδ(60℃) | 0.29 | 0.22 | 0.28 | 0.30 |
本发明通过上述方法可得到低滚动阻力橡胶履带，并可以通过调整生胶、配合剂的比例满足实际所需。在本发明上述各实施例中，实施例的序号或先后顺序仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
实施例4
一种履带，所述履带由本发明所述的低滚动阻力橡胶制备而成；所述履带包括设于履带环状内侧的齿胶1和设于履带环状外侧的花纹侧胶2；所述履带环状外侧沿长度方向设有间隔均匀排列的花纹块；所述花纹块呈梯形块状，沿履带宽度方向均匀排列；所述花纹块与齿胶内外位置相同。
缩略语和关键术语定义
溶聚丁苯橡胶：丁二烯和苯乙烯在烃类溶剂中采用有机锂引发阴离子聚合而制得的共聚物。其综合性能优异，尤其在滚动阻力和抗湿滑性方面表现良好。
顺丁橡胶：顺式1,4-结构的聚丁二烯橡胶，它具有较低的滞后损失，同时在耐寒性、耐曲挠性和动态力学性能方面表现优异。
二氯化二硫：无机化合物，具有活泼氯。在橡胶中易分散，硫化速度快，硫化性能好。
光稳定剂PDS：聚合型受阻胺类，具有捕获自由基、分解过氧化物的能力，能够防止高分子材料发生光老化，延长使用寿命。
tanδ：损耗因子，粘弹性材料在交变力作用下应变与应力周期相位差角的正切，耗能模量与储能模量之比。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低滚动阻力橡胶，其特征在于，所述橡胶原料包括生胶、促进剂、硫化剂、活化剂、防老剂、炭黑、阻燃剂、光稳定剂。
2.根据权利要求1所述的低滚动阻力橡胶，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：生胶100份、促进剂0.2-1份、硫化剂2-6份、活化剂3-6份、防老剂0.5-3份、炭黑20-50份、阻燃剂1-3份、光稳定剂1-3份。
3.根据权利要求1所述的低滚动阻力橡胶，其特征在于，所述生胶包括天然橡胶、溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的低滚动阻力橡胶，其特征在于，所述促进剂包括促进剂M、促进剂DM的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的低滚动阻力橡胶，其特征在于，所述的硫化剂为白炭黑和二氯化二硫的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的低滚动阻力橡胶，其特征在于，所述的活化剂为氧化锌和硬脂酸的的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的低滚动阻力橡胶，其特征在于，所述的阻燃剂为三氧化二锑、氯化石蜡的质量比的1:1混合物。
8.根据权利要求1所述的低滚动阻力橡胶，其特征在于，所述的防老剂为对苯二胺类；所述的光稳定剂为聚合型受阻胺类光稳定剂PDS。
9.根据权利要求1～8任一项所述的低滚动阻力橡胶制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将生胶、炭黑加入开炼机中进行塑炼后，加入配合剂继续塑炼，控制辊温为45℃～55℃，塑炼完成后冷却停放24h；
将塑炼完成后的橡胶与促进剂、阻燃剂、光稳定剂进行混炼；混炼完成后，冷却停放12h，然后在橡胶中加入炭黑、防老剂进行再次混炼；混炼完成后，在橡胶中加入硫化剂进行最终混炼，混炼温度保持在140℃～160℃；
待完成吃粉后，进行12次打三角包，使生胶和配合剂分散均匀；随后胶料下片，停放12h；
所述配合剂为氧化锌、硬脂酸粉碎干燥后过筛并搅拌均匀。
10.一种履带，其特征在于，所述履带由权利要求1～8任一项所述低滚动阻力橡胶制备而成；所述履带包括设于履带环状内侧的齿胶和设于履带环状外侧的花纹侧胶；所述履带环状外侧沿长度方向设有间隔均匀排列的花纹块；所述花纹块呈梯形块状，沿履带宽度方向均匀排列；所述花纹块与齿胶内外位置相同。
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| CN101068707A (zh) * | 2004-12-02 | 2007-11-07 | 株式会社普利司通 | 无芯骨橡胶履带 |
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