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Abstract

本发明涉及一种轮胎子口胶及其制备方法与应用，属于子口胶技术领域。解决了现有技术中轮胎子口胶的耐磨性、耐热性、耐老化性等还不能完全满足使用的性能要求的问题。本发明的轮胎子口胶，包括：100重量份异戊橡胶、1～2重量份防老剂、85～105重量份炭黑、1.5～2.5重量份不溶性硫磺、0.7～1.5重量份促进剂、6～8重量份活化剂、4～10重量份增塑剂和0～3重量份粘合剂。该轮胎子口胶具有高拉伸强度、高撕裂强度、优异的耐磨性、高硬度、较低的压缩生热、较好的屈挠性能和较好的抗老化性能。

Description

一种轮胎子口胶及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于子口胶技术领域，具体涉及一种轮胎子口胶及其制备方法与应用。
背景技术
航空轮胎保证航空飞行器械的可靠性和安全性，是航空飞行器械上的重要部件。航空飞行器械的安全起飞和降落都必须依靠航空轮胎的各种独特的功能。
航空轮胎的构造主要为：斜交与子午线。斜交轮胎的交错帘布层相对于胎面中心线成基本上小于90度的交错角。子午线轮胎的胎体和带束帘线角度呈子午线方向排列。相比于斜交轮胎，子午线轮胎的重量更轻，故应用越来越广泛。
航空轮胎使用条件更苛刻，为防止在轮胎高速转动和接触地面冲击变形过程中轮胎与轮辋产生相对滑移，轮胎胎圈和轮辋接触的部位需通过子口胶粘结。由于应用领域的特殊性，子口胶需要具备以下几个性能：
(1)高速转动的轮胎和地面接触的冲击力较大，故要求子口胶具备优异的撕裂性能；
(2)子口胶与轮辋紧密接触，受力很大，为防止胎圈被轮辋磨损出现破坏，故要求子口胶具备优异的耐磨性能；
(3)轮胎胎圈部位内部是钢丝和三角胶芯，刚性大，故要求子口胶具备较高的硬度与其匹配；
(4)航空飞行器械在刹车过程中轮辋温度会迅速升高，故要求子口胶具有优异的耐热性能。
现有技术中，轮胎子口胶配方中需要天然橡胶、丁苯橡胶等多种胶并用，分散均匀性差，轮胎子口胶的耐磨性、耐热性、耐老化性等还不能完全满足航空子午线轮胎使用的性能要求，子口胶部位容易出现磨损和熔胶等质量问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种轮胎子口胶及其制备方法与应用，该轮胎子口胶具有高拉伸强度、高撕裂强度、优异的耐磨性、高硬度、较低的压缩生热、较好的屈挠性能和较好的抗老化性能。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。
本发明的一种轮胎子口胶，包括：
Figure BDA0002752649340000021
所述异戊橡胶的Mn为20-40万，顺1,4异戊二烯含量≥96％，分子量分布为1-2.8；
所述促进剂为环己基-苯并噻唑次磺酰胺(CZ)和四甲基二硫化秋兰姆(TMTD)中的混合物，环己基-苯并噻唑次磺酰胺为0.55-1.2重量份，四甲基二硫化秋兰姆为0.05-0.3重量份；
所述活化剂为纳米氧化锌和硬脂酸的混合物，纳米氧化锌为4-8重量份，硬脂酸为0-4重量份。
优选的是，所述防老剂为三甲基二氢化喹啉(RD)、环乙基苯基对苯二胺(4010NA)中的一种或两种的混合物。
优选的是，所述炭黑为N660，或者为N220和N660的混合物，N220为0-30重量份，N660为60-90重量份；更优选的是，为N220和N660的混合物。
优选的是，所述不溶性硫磺为IS-80或OT-20。
优选的是，所述增塑剂为芳烃油、不饱和脂肪酸锌皂中的一种或几种的混合物。
优选的是，所述粘合剂为固体古马龙树脂、歧化松香中的一种或几种的混合物。
本发明还提供上述轮胎子口胶的制备方法，步骤如下：
步骤一、按配方称取各组分原料；
步骤二、先将密炼机预热至80℃，然后将异戊橡胶加入密炼机中，混炼1-3min，再加入活化剂和防老剂，混炼1-3min，再加入炭黑、粘合剂和增塑剂，混炼3-5min，排胶出片，放置24h以上后，得到密炼过的生胶；
步骤三、先将密炼过的生胶加入开炼机中开炼，开炼过程中加入不溶性硫磺与促进剂，开炼均匀后，出片，放置24h以上，得到轮胎子口胶。
优选的是，所述密炼机的转速为30-60rpm。
优选的是，所述密炼温度≤110℃。
本发明还提供上述轮胎子口胶作为航空子午线轮胎子口胶的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的轮胎子口胶的具有高拉伸强度、高撕裂强度、优异的耐磨性、高硬度、较低的压缩生热、较好的屈挠性能和较好的抗老化性能，经检测，本发明的子口胶邵氏硬度达到80A以上，拉伸强度可以达到15MPa以上，撕裂强度达到44KN/m以上，扯断伸长率为208％以上，在100℃-10h热空气老化变化伸长率低于-31％，阿克隆磨耗低于0.18cm3，屈挠达到6级的次数超过20万次，压缩生热低于50.2℃，回弹值高于31％。使用该子口胶的航空轮胎可以适应高负荷下的高速起飞和降落，承受大变形、大承载、高温等苛刻的使用条件，保证航空轮胎使用过程中胎圈部位的可靠性，提高航空轮胎安全性和使用寿命。
本发明的轮胎子口胶还能够解决混炼工艺中胶料硬度过高难于操作等问题。
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。
本发明的轮胎子口胶，包括：100重量份异戊橡胶、1～2重量份防老剂、85～105重量份炭黑、1.5～2.5重量份不溶性硫磺、0.7～1.5重量份促进剂、6～8重量份活化剂、4～10重量份增塑剂和0～3重量份粘合剂。
上述技术方案中，异戊橡胶是指由异戊二烯单体合成的以顺-1，4-聚异戊二烯为主体成分的高弹性聚合物，本实施方式中，异戊橡胶的Mn为20～40万，顺1,4异戊二烯含量≥96％，分子量分布为1-2.8，优选采用的异戊橡胶产地为俄罗斯，牌号为SKI-5PM。
上述技术方案中，防老剂为三甲基二氢化喹啉(RD)、环乙基苯基对苯二胺(4010NA)中的一种或多种的混合物。防老剂的加入能够进一步增加子口胶的耐热氧老化。
上述技术方案中，炭黑为N660，或者为N220和N660的混合物，优选为N220和N660的混合物，N220为0～30重量份，N660为60～90重量份。本发明的轮胎子口胶中添加N660和N220的混合物，可以改善轮胎子口胶抗撕裂性能差、拉伸强度低、弹性低、加工性能不好等问题，合适的炭黑添加量在不降低其他性能的条件下，可同时提高轮胎子口胶的硬度以适用于实际需求。
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。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。本发明的轮胎子口胶选用不溶性硫磺，可防止混炼胶停放过程中出现喷霜现象，保持其表面的状态、粘性和物性，有利于其与相邻胶的粘接。
上述技术方案中，促进剂为环己基-苯并噻唑次磺酰胺(CZ)和四甲基二硫化秋兰姆(TMTD)的混合物，CZ为0.55-1.2重量份，TMTD为0.05-0.3重量份。本发明的轮胎子口胶使用次磺酰胺类促进剂和秋兰姆超级促进剂的复配，使子口胶可以具有相对较长的焦烧时间和较快的硫化速度，同时还能保持硫化曲线的平坦防止过硫现象的产生，这样的硫化条件可以更好地与轮胎其他部位的配方胶配合使用，达到航空轮胎实际生产过程中不同部位胶可实现更接近于同步硫化的最佳效果。
上述技术方案中，活化剂为纳米氧化锌和硬脂酸中的混合物，纳米氧化锌为4～8重量份，硬脂酸为0～4重量份。本发明的轮胎子口胶通过纳米级氧化锌和硬脂酸并用，可以进一步提高子口胶的导热性和力学强度，纳米氧化锌可以有效降低其填料添加量和提高子口胶的综合性能，关键在于保证其在橡胶体系中分散均匀性。
上述技术方案中，增塑剂为芳烃油、不饱和脂肪酸锌皂中的一种或几种的混合物。
上述技术方案中，粘合剂为固体古马龙树脂、歧化松香中的一种或几种的混合物。
本发明的轮胎子口胶的制备方法，步骤如下：
步骤一、按配方称取各组分原料；
步骤二、先将密炼机预热至80℃，然后将异戊橡胶加入密炼机中，混炼1-3min，再加入活化剂和防老剂，混炼1-3min，再加入炭黑、粘合剂和增塑剂，混炼3-5min，排胶出片，放置24h以上后，得到密炼过的生胶；
步骤三、先将密炼过的生胶加入开炼机中开炼，开炼过程中加入不溶性硫磺与促进剂，开炼均匀后，出片，放置24h以上，得到轮胎子口胶。
上述技术方案中，密炼机的转速为30-60rpm。密炼温度≤110℃。
本发明的轮胎子口胶的硫化成型条件为：硫化温度130-155℃，压力0.2-20MPa下，优选硫化温度为145℃，压力为20MPa；硫化时间为tc90+1-2min。
本发明的轮胎子口胶作为航空子午轮胎子口胶的应用。
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。
实施例1～4
实施例1～4的轮胎子口胶的配方如表1所示。制备方法如下：
步骤一、按配方称取各组分原料；
步骤二、先将密炼机预热至80℃，然后将异戊橡胶加入密炼机中，混炼1-3min，再加入活化剂和防老剂，混炼1-3min，再加入炭黑、粘合剂和增塑剂，混炼3-5min，排胶出片，放置24h以上后，得到密炼过的生胶；密炼机的转速为30-60rpm；密炼温度≤110℃；
步骤三、先将密炼过的生胶加入开炼机中开炼，开炼过程中加入不溶性硫磺与促进剂，开炼均匀后，出片，放置24h以上，得到轮胎子口胶。
表1实施例1～4的轮胎子口胶的配方
原料名称 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
SKI-5PM 100 100 100 100
RD 2 0.5 1 0
4010NA 0 1 1 2
N220 0 10 15 30
N660 85 80 90 60
IS-80 2 2.5 1.5 2
CZ 0.6 1.2 0.85 1.2
TMTD 0.1 0.3 0.05 0.15
纳米氧化锌 6 4 5 4
硬脂酸 0 2 2 4
芳烃油 2 5 2 5
不饱和脂肪酸锌皂 2 0 3 0
古马龙树脂 3 0 0 1.5
歧化松香 0 0 1 1.5
对实施例1～4的轮胎子口胶的性能进行检测，检测结果如表2所示。
表2实施例1～4的轮胎子口胶的性能
Figure BDA0002752649340000061
Figure BDA0002752649340000071
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 (9)

1.一种轮胎子口胶，其特征在于，包括：
Figure FDA0002752649330000011
所述异戊橡胶的Mn为20-40万，顺1,4异戊二烯含量≥96％，分子量分布为1-2.8；
所述促进剂为环己基-苯并噻唑次磺酰胺和四甲基二硫化秋兰姆中的混合物，环己基-苯并噻唑次磺酰胺为0.55-1.2重量份，四甲基二硫化秋兰姆为0.05-0.3重量份；
所述活化剂为纳米氧化锌和硬脂酸的混合物，纳米氧化锌为4-8重量份，硬脂酸为0-4重量份。
2.根据权利要求1所述的一种轮胎子口胶，其特征在于，所述防老剂为三甲基二氢化喹啉、环乙基苯基对苯二胺中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种轮胎子口胶，其特征在于，所述炭黑为N660，或者为N220和N660的混合物，N220为0-30重量份，N660为60-90重量份。
4.根据权利要求1所述的一种轮胎子口胶，其特征在于，所述不溶性硫磺为IS-80或OT-20。
5.根据权利要求1所述的一种轮胎子口胶，其特征在于，所述增塑剂为芳烃油、不饱和脂肪酸锌皂中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种轮胎子口胶，其特征在于，所述粘合剂为固体古马龙树脂、歧化松香中的一种或几种的混合物。
7.权利要求1-6任何一项所述的轮胎子口胶的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一、按配方称取各组分原料；
步骤二、先将密炼机预热至80℃，然后将异戊橡胶加入密炼机中，混炼1-3min，再加入活化剂和防老剂，混炼1-3min，再加入炭黑、粘合剂和增塑剂，混炼3-5min，排胶出片，放置24h以上后，得到密炼过的生胶；
步骤三、先将密炼过的生胶加入开炼机中开炼，开炼过程中加入不溶性硫磺与促进剂，开炼均匀后，出片，放置24h以上，得到轮胎子口胶。
8.根据权利要求7所述的轮胎子口胶的制备方法，其特征在于，所述密炼机的转速为30-60rpm；密炼温度≤110℃。
9.权利要求1-6任何一项所述的轮胎子口胶作为航空子午线轮胎子口胶的应用。
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