CN112280121A - 一种带束层橡胶及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带束层橡胶及其制备方法与应用，属于橡胶技术领域。解决了现有技术中以天然橡胶为原料的带束层存在批次稳定性差的问题。本发明的带束层橡胶，以重量份计，包括：100份顺式‑1,4‑聚异戊二烯橡胶、4.5～10份氧化锌、0～0.5份硬脂酸、2.5～3.5份防老剂、0.5～1份氧化钙、0.8～1.8份钴盐、2～5份粘合树脂、1～3份树脂固化剂、4～8份操作油、45～65份炭黑、0.2～0.5份防焦剂CTP、0.5～2份抗返原剂、0.6～1.5份促进剂和不溶性硫磺(不溶性硫磺中的硫磺为3.5～5.5份)。该带束层橡胶在动态使用过程中生热小，且质量高，稳定性好，粘合强度高。

Description

一种带束层橡胶及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于橡胶技术领域，具体涉及一种带束层橡胶及其制备方法与应用，尤其涉及该带束层橡胶作为全钢或半钢结构子午胎的带束层橡胶的应用。

背景技术

子午胎是指胎体帘布层中从一个胎圈到另一个胎圈的帘线与胎面中心线大体呈90°角排列的充气轮胎。子午胎与斜交轮胎相比，具有使用寿命长，滚动阻力小、节省燃料，承载能力大，附着性能好，胎温低，散热快，胎面不易穿刺，不易爆胎等优点，近些年被广泛应用和研究。

子午胎的带束层是其主要受力部件。带束层帘线与胎体帘线成一个较大角度(70-80)排列，带束层帘线与胎体帘线从三个方向交叉构成无数个三角形网格结构。这样，带束层通过周向紧箍胎体，可以在降低轮胎厚度的情况下，提高轮胎的强度和刚性，直接赋予轮胎更高的承载能力，间接降低轮胎的生热，提高轮胎的连续工作时的安全性和可靠性。对于承载高的卡车胎、工程胎，通常采用全钢或半钢结构子午胎，即子午胎的带束层帘线内部采用钢丝帘线作为骨架材料。

从材料性能要求而言，内部采用钢丝作为骨架材料的带束层帘线用橡胶需要具有高定伸应力，低生热性能和介于胎面、胎体之间的硬度，还需要与钢丝帘线保持良好的界面粘合性。现有技术中，全钢或半钢结构子午胎的带束层都是以天然橡胶为生胶原料，通过配方设计获得低的生热性和高的橡胶-骨架粘合性。但由于天然橡胶生产工艺流程长，其性能既受到温湿度、光照等自然因素的影响，也会受到贯穿胶乳到生胶生产过程的加工因素的影响，因此性能波动较大，这会对带束层橡胶的性能、质量产生明显的影响，造成带束层橡胶的批次稳定性差。

发明内容

本发明为解决现有技术中以天然橡胶为原料的带束层存在批次稳定性差的问题，进一步提高带束层的抗动态生热性能和粘合强度，提供一种带束层橡胶及其制备方法与应用。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。

本发明提供一种带束层橡胶，包括：

优选的是，所述防老剂为BLE、RD、4010NA、4020和MB中的一种或多种混合物。

优选的是，所述钴盐中钴元素的质量百分含量为8～23％；更优选的是，所述钴盐为环烷酸钴、硬脂酸钴、新癸酸钴、硼酰化钴中的一种或多种的混合物。

优选的是，所述粘合树脂为SL-R80、SL-3005树脂、SL-3061树脂或SL-3090树脂。

优选的是，所述树脂固化剂为六甲氧基甲基蜜胺(HMMM)或六亚甲基四胺(HMT)。

优选的是，所述操作油为芳烃油或环烷油。

优选的是，所述炭黑为N220、N234、N330、N339、N375中的一种或多种的混合物。

优选的是，所述抗返原剂为HVA-2、HTS、PK900或WY9188。

优选的是，所述促进剂为n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(促进剂NS)、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(促进剂CZ)、N,N-2二环己基-2,2-二苯并噻唑次磺酰胺(促进剂DZ)、苯并噻唑次磺酰胺(促进剂NOBS)中的一种或多种的混合物。

本发明还提供上述带束层橡胶的制备方法，步骤如下：

步骤一、按配比称取各组分；

步骤二、先将顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶投入密炼机密炼，然后加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、氧化钙、钴盐和粘合树脂密炼，然后加入炭黑密炼，最后加入操作油密炼，密炼均匀后，排胶出片，得到密炼胶片；

步骤三、将步骤二得到密炼胶片在开炼机上开炼，开炼过程中加入不溶性硫磺、促进剂、树脂固化剂、防焦剂CTP和抗返原剂，开炼均匀后，出片，得到混炼胶片，即带束层橡胶。

优选的是，所述密炼机起始温度低于70℃，排胶温度不超过155℃，密炼时间为4～10min。

优选的是，所述开炼机的前后辊温为50±5℃，开炼工艺按GB/T 6038执行。

本发明还提供上述带束层橡胶作为全钢或半钢结构子午胎带束层橡胶的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明的带束层橡胶以顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶为原材料，相比于天然橡胶，顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶的分子量更低，分子链柔顺性更好，因此在动态使用过程中生热更小；且制备过程更加可控，因此生胶的批次稳定性更高，用于带束层制造时，可以显著提高带束层的质量和稳定性。

2)本发明的带束层橡胶添加了粘结树脂和钴盐，形成间-甲-钴粘合体系，提高了带束层橡胶与钢丝帘线的界面粘合性。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合具体实施方式对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

本发明的带束层橡胶，包括：100重量份顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶、4.5～10重量份氧化锌、0～0.5重量份硬脂酸、2.5～3.5重量份防老剂、0.5～1重量份氧化钙、0.8～1.8重量份钴盐、2～5重量份粘合树脂、1～3重量份树脂固化剂、4～8重量份操作油、45～65重量份炭黑、0.2～0.5重量份防焦剂CTP、0.5～2重量份抗返原剂、0.6～1.5重量份促进剂和不溶性硫磺(不溶性硫磺中的硫磺为3.5～5.5重量份)。也可以仅由上述组分组成。

上述技术方案中，氧化锌、硬脂酸、防焦剂CTP均为市售商品，氧化锌用量优选为5.5～10重量份。防焦剂CTP的用量优选为0.2～0.4重量份。

上述技术方案中，防老剂为BLE、RD、4010NA、4020和MB中的一种或多种混合物。

上述技术方案中，钴盐中钴元素的质量百分含量8～23％；钴盐优选为环烷酸钴、硬脂酸钴、新癸酸钴、硼酰化钴中的一种或多种的混合物。钴盐的用量优选为0.8～1.5量份。

上述技术方案中，粘合树脂为SL-R80、SL-3005树脂、SL-3061树脂或SL-3090树脂。粘合树脂的用量优选为2～3重量份。

上述技术方案中，树脂固化剂为六甲氧基甲基蜜胺(HMMM)或六亚甲基四胺(HMT)中。树脂固化剂的用量优选为1～2.5重量份。

上述技术方案中，操作油为芳烃油或环烷油。

上述技术方案中，炭黑为N220、N234、N330、N339、N375中的一种或多种的混合物。

上述技术方案中，抗返原剂为HVA-2、HTS、PK900、WY9188中的一种或多种的混合物。抗返原剂的用量优选为0.5～1.2重量份。

上述技术方案中，促进剂为n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(促进剂NS)、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(促进剂CZ)、N,N-2二环己基-2,2-二苯并噻唑次磺酰胺(促进剂DZ)、苯并噻唑次磺酰胺(促进剂NOBS)中的一种或多种的混合物。促进剂的用量优选为0.8～1.2重量份。

上述技术方案中，不溶性硫磺为充油的硫磺粉末、含有硫磺的橡胶颗粒中的一种或两种的混合物，不溶性硫磺的用量没有特殊限制，只要保证添加的不溶性硫磺中硫磺的重量份为3.5～5.5重量份即可。充油的硫磺粉末优选为充油20wt％的硫磺粉末，如硫磺OT-20。含有不溶性硫磺的橡胶颗粒优选为以20wt％的EPDM为载体，硫磺含量为80wt％的橡胶颗粒，如IS-80。不溶性硫磺中硫磺的用量优选为4～5.5重量份。

本发明的带束层橡胶的制备方法，步骤如下：

步骤一、按配比称取各组分；

步骤二、先将顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶投入密炼机密炼，然后加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、氧化钙、钴盐和粘合树脂密炼，然后加入炭黑密炼，最后加入操作油密炼，密炼均匀后，排胶出片，得到密炼胶片；密炼机起始温度低于70℃，排胶温度不超过155℃，密炼时间为4～10min；

步骤三、将步骤二得到密炼胶片在开炼机上开炼，开炼过程中加入不溶性硫磺、促进剂、树脂固化剂、防焦剂CTP和抗返原剂，开炼均匀后，出片，得到混炼胶片，即带束层橡胶；开炼机的前后辊温为50±5℃，开炼工艺按GB/T 6038执行。

本发明的带束层橡胶作为全钢或半钢子结构子午胎带束层橡胶的应用。

在本发明中所使用的术语，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义，除非另有说明。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合实施例对本发明作进一步的详细介绍。

在以下实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂、装置、仪器、设备等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。其中，SL-80是以20wt％的三元乙丙橡胶为载体，间苯二酚的含量80wt％的橡胶颗粒；SL-3005树脂为一种非自固化的活性酚醛树脂；SL-3061树脂为一种间甲酚与甲醛的缩合物；SL-3090树脂为一种间苯二酚与甲醛的预缩合产物；硫磺OT-20是一种充油20wt％的硫磺粉末。天然橡胶为烟片1号。

实施例1～4

实施例1～4的带束层橡胶的配方如表1所示。按照以下方法制备：

步骤一、按配比称取各组分；

步骤二、先将顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶投入密炼机密炼，然后加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、氧化钙、钴盐和粘合树脂密炼，然后加入炭黑密炼，最后加入操作油密炼，密炼均匀后，排胶出片，得到密炼胶片；密炼机起始温度低于70℃，排胶温度不超过155℃，密炼时间为4～10min；

步骤三、将步骤二得到密炼胶片在开炼机上开炼，开炼过程中加入不溶性硫磺、促进剂、树脂固化剂、防焦剂CTP和抗返原剂，开炼均匀后，出片，得到混炼胶片，即带束层橡胶；开炼机的前后辊温为50±5℃，开炼工艺按GB/T 6038执行。

表1实施例1～4的带束层橡胶的配方

对比例1～3

对比例1～3的带束层橡胶的配方如表2所示。按照以下方法制备：

步骤一、按配比称取各组分；

步骤二、先将天然橡胶投入密炼机密炼，然后加入氧化锌、防老剂、氧化钙、钴盐和粘合树脂密炼，然后加入炭黑密炼，最后加入操作油密炼，密炼均匀后，排胶出片，得到密炼胶片；密炼机起始温度低于70℃，排胶温度不超过155℃，密炼时间为4～10min；

步骤三、将步骤二得到密炼胶片在开炼机上开炼，开炼过程中加入不溶性硫磺、促进剂、树脂固化剂、防焦剂CTP和抗返原剂，开炼均匀后，出片，得到混炼胶片，即带束层橡胶；开炼机的前后辊温为50±5℃，开炼工艺按GB/T 6038执行。

表2对比例1～3的带束层橡胶的配方

对实施例1～4和对比例1～3的带束层橡胶的性能进行检测。测试结果如表3所示。

表3实施例1～4和对比例1～3的带束层橡胶的性能测试结果

注：实施例1～4和对比例1～3测试样品的硫化温度为145℃，时间为20min。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施例的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种带束层橡胶，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种带束层橡胶，其特征在于，所述防老剂为BLE、RD、4010NA、4020和MB中的一种或多种混合物。

3.根据权利要求1所述的一种带束层橡胶，其特征在于，所述钴盐中钴元素的质量百分含量为8～23％，钴盐为环烷酸钴、硬脂酸钴、新癸酸钴、硼酰化钴中的一种或多种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种带束层橡胶，其特征在于，所述粘合树脂为SL-R80、SL-3005树脂、SL-3061树脂或SL-3090树脂。

5.根据权利要求1所述的一种带束层橡胶，其特征在于，所述树脂固化剂为六甲氧基甲基蜜胺或六亚甲基四胺。

6.根据权利要求1所述的一种带束层橡胶，其特征在于，所述操作油为芳烃油或环烷油。

7.根据权利要求1所述的一种带束层橡胶，其特征在于，所述炭黑为N220、N234、N330、N339、N375中的一种或多种的混合物。

8.根据权利要求1所述的一种带束层橡胶，其特征在于，所述抗返原剂为HVA-2、HTS、PK900、WY9188中的一种或多种的混合物；

所述促进剂为n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N-2二环己基-2,2-二苯并噻唑次磺酰胺、苯并噻唑次磺酰胺中的一种或多种的混合物。

9.权利要求1～8任何一项所述的一种带束层橡胶的制备方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一、按配比称取各组分；

步骤二、先将顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶投入密炼机密炼，然后加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、氧化钙、钴盐和粘合树脂密炼，然后加入炭黑密炼，最后加入操作油密炼，密炼均匀后，排胶出片，得到密炼胶片；

步骤三、将步骤二得到密炼胶片在开炼机上开炼，开炼过程中加入不溶性硫磺、促进剂、树脂固化剂、防焦剂CTP和抗返原剂，开炼均匀后，出片，得到混炼胶片，即带束层橡胶。

10.权利要求1～8任何一项所述的一种带束层橡胶作为全钢或半钢结构子午胎带束层橡胶的应用。