CN112812388A - 耐低温和高抗湿滑的雪地胎胎面胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐低温和高抗湿滑的雪地胎胎面胶及其制备方法，胎面胶是由以下质量份数的原料制得的：天然橡胶40.0‑60.0份、溶聚丁苯像胶20.0‑60.0份、顺丁橡胶10.0‑40.0份、高耐磨炭黑N234 5.0‑20.0份、高分散白炭黑50.0‑80.0份、白炭黑分散剂3.0‑8.0份、硅烷偶联剂4.0‑8.0份、石蜡基油10.0‑30.0份、活性氧化锌1.0‑3.0份、增粘树脂1.0‑3.0份、硬脂酸1.0‑3.0份、防老剂2.0‑5.0份、促进剂1.0‑3.0份、硫磺1.35份。本发明降低轮胎的滚阻，提高轮胎的轮胎湿抓，得到了一种低滚动阻力高湿抓性能轮胎胎面配方。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎，具体涉及一种耐低温和高抗湿滑的雪地胎胎面胶及其制备方法。
背景技术
近年来，我国东北、西北、内蒙等北方地区，冬季温度较低，通常在零下20℃以下。而更往北的俄罗斯，冬季日均温度更低，如：克孜勒-29℃、图蜡-35℃、雅库茨克-40℃。因此导致因路面积雪结冰造成的事故增多。
抗湿滑性能是衡量汽车使用过程中的行驶安全性，尤其在湿滑路面条件下的行驶安全的关键指标。伴随汽车动力技术以及现代高速公路的发展，汽车的行驶速度较以往有了很大程度的提高，因此轮胎抗湿滑性能就表现的更加重要。抗湿滑性能作为强制要求的性能之一，尤其是在冰天雪地路面其要求雪地胎抗湿滑性能越高，在积雪公路上行驶最好使用雪地胎，雪地胎对轮胎的抗滑和耐低温要求较高，普通雪地胎因为主体材料的选用，耐低温、冰雪抓地力不理想，且耐磨性差，使轮胎的使用年限大大降低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种耐低温和高抗湿滑的雪地胎胎面胶及其制备方法。
本发明所采用的技术方案如下：
一种耐低温和高抗湿滑的雪地胎胎面胶，其特征在于，是由以下质量份数的原料制得的：天然橡胶40.0-60.0份、溶聚丁苯像胶20.0-60.0份、顺丁橡胶10.0-40.0份、高耐磨炭黑N234 5.0-20.0份、高分散白炭黑50.0-80.0份、白炭黑分散剂3.0-8.0份、硅烷偶联剂4.0-8.0份、石蜡基油10.0-30.0份、活性氧化锌1.0-3.0份、增粘树脂1.0-3.0份、硬脂酸1.0-3.0份、防老剂2.0-5.0份、促进剂1.0-3.0份、硫磺1.35份。
其中：
天然橡胶，是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，分子式是(C5H8)n，是应用最广的通用橡胶。优选型号为SMR20的天然橡胶。
溶聚丁苯像胶，是丁二烯和苯乙烯的共聚物，优选的，苯乙烯占聚合物总重的35-45％；乙烯基占丁二稀总重的25-35％。
顺丁橡胶，是顺式1，4-聚丁二烯橡胶的简称，其分子式为(C4H6)n，属混合物，可使用标准为BR9000的顺丁橡胶。
高耐磨炭黑N234，是ASTM(美国材料实验协会，American Society of TestingMaterials)命名标准下型号为N234的炭黑。
高分散白炭黑，是相比普通白炭黑而言具有具有较窄的孔径分布的白炭黑，孔径为7.5-27.5nm的孔构成的，孔体积占孔径小于或等于40nm的孔构成的孔体积的60％以上。优选的，高分散白炭黑的氮吸附比表面积(NSA，nitrogens urfacea rea)为145-200㎡/g。
白炭黑分散剂，是加工助剂，可使白炭黑更好分散。优选的为莱茵化学所生产的型号为Aktiplast PP的分散剂。
硅烷偶联剂，硅烷偶联剂为正辛基三乙氧基硅烷。
石蜡基油，是从石蜡基原油分馏制得的无色无味混合物，以链烷烃为主，具有低致敏性和很好的封闭性，芳烃含量低。
活性氧化锌，是粒径介于1-100nm之间的氧化锌，由于其于产品粒子为纳米级，同时具有纳米材料和传统氧化锌的双重特性。
增粘树脂指能够提高橡胶材料粘性，尤其是表面粘性的小分子化合物的树脂。
硬脂酸，即十八烷酸，分子式C18H36O2。
防老剂，是可延缓橡胶老化的物质，是本领域常见的一种助剂。
促进剂，是能促进硫化作用的物质，可缩短橡胶的硫化时间或降低硫化温度，减少硫化剂用量及提高橡胶的物理机械性能等，是本领域常见的一种助剂。
硫磺，即无机物质硫单质，元素符号S。
一种如上所述的耐低温和高抗湿滑的雪地胎胎面胶的制备方法，控制密炼机转子速度40-60rpm，上顶栓压力50-60N/cm2，密炼机冷却水温度30-40℃，包括以下的步骤∶
(1)加入天然橡胶、溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶、一部分高分散白炭黑、白炭黑分散剂、硅烷偶联剂以及活性氧化锌、硬脂酸、防老剂、增粘树脂等，压上顶栓保持20-40秒；
(2)升上顶栓加入另一部分高分散白炭黑，保持5～15秒；
(3)压上顶栓使胶料升温至90-110℃；
(4)升上顶栓加入石蜡基油，保持5-10秒；
(5)压上顶栓使胶料升温至135-140℃；
(6)压上顶栓使胶料在140℃-145℃恒温混炼100-200秒；
(7)恒温炼胶完成后将胶料升温至155℃后排胶，经挤出机出片，冷却至室温得到一段母胶；
(8)将一段母胶投入密炼机使胶料升温至135-140℃；
(9)140℃-145℃恒温混炼90-120秒；
(10)恒温炼胶完成后将胶料升温至155℃后排胶，经挤出机出片，冷却至室温得到二段母胶。
(11)将二段母胶加入密炼机，将硫磺、促进剂同时加入，胶料温度升至105-110℃时排胶至开炼机，下片冷却至室温。得到终炼胶。
优选的，在步骤(1)中加入高分散白炭黑总质量的60-80％，在步骤(2)中加入高分散白炭黑总质量的20-40％。
本发明的有益效果如下：
本发明使用功能化的溶聚丁苯橡胶，能与高分散白炭黑在混炼过程中，产生化学结合，以减少由于橡胶分子链末端摩擦导致的生热，从而降低轮胎的滚阻。本发明使用高填充量的白炭黑，白炭黑能在轮胎湿地抓地时，起到刺破水膜而提高轮胎的实际接地面积，从而提高轮胎的轮胎湿抓。本发明密炼机中，使用硅烷偶联剂，提高白炭黑在橡胶基体中的分散性，降低填料Payne效应和胶料滞后损失，最终得到一种低滚动阻力高湿抓性能轮胎胎面配方。
具体实施方式
下面结合多个实施例，说明本发明的具体实施方式。
实施例1
原材料组成：天然橡胶40份、溶聚丁苯橡胶55份、顺丁橡胶BR9000 20份、高耐磨炭黑N234 5份、高分散白炭黑60份、白炭黑分散剂6份、硅烷偶联剂6份、石蜡基油16份、活性氧化锌2.50份、增粘树脂2份、硬脂酸1.50份、防老剂4份、促进剂2.70份、硫磺1.35份。
实施例1中的原材料经过以下步骤制得轮胎胎面胶：
控制密炼机转子速度40-60rpm，上顶栓压力50-60N/cm2，密炼机冷却水温度30-40℃，包括以下的步骤∶
(1)加入天然橡胶、溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶BR9000、高分散白炭黑总质量的70％、白炭黑分散剂、硅烷偶联剂以及活性氧化锌、增粘树脂、硬脂酸、防老剂等，压上顶栓保持30秒；
(2)升上顶栓加入高分散白炭黑30％，保持10秒；
(3)压上顶栓使胶料升温至100℃；
(4)升上顶栓加入石蜡基油，保持7秒；
(5)压上顶栓使胶料升温至135℃；
(6)压上顶栓使胶料在140℃恒温混炼150秒；
(7)恒温炼胶完成后将胶料升温至155℃后排胶，经挤出机出片，冷却至室温得到一段母胶。
(8)将一段母胶投入密炼机使胶料升温至135℃；
(9)140℃恒温混炼100秒；
(10)恒温炼胶完成后将胶料升温至155℃后排胶，经挤出机出片，冷却至室温得到二段母胶。
(11)将二段母胶加入密炼机，将硫磺、促进剂同时加入，胶料温度升至100℃时排胶至开炼机，下片冷却至室温。
实施例2
原材料组成：天然橡胶55份、溶聚丁苯橡胶34.375份、顺丁橡胶BR900020份、高耐磨炭黑N234 10份、高分散白炭黑60份、白炭黑分散剂6份、硅烷偶联剂6份、石蜡基油16份、活性氧化锌2.50份、增粘树脂2份、硬脂酸1.50份、防老剂4份、促进剂2.70份、硫磺1.35份。
实施例2中的制备方法与实施例1相同
对比例1
一种抗湿滑的雪地胎胎面胶，是由以下重量份数的原料制得的：天然胶55份、溶聚丁苯橡胶20.6份、顺丁橡胶30份、高耐磨炭黑N234 25份、高分散白炭黑40份、白炭黑分散剂4份、硅烷偶联剂4份、芳烃油16份、活性氧化锌2.50份、增粘树脂2份、硬脂酸1.50份、防老剂4份、促进剂2.70份、硫磺1.35份。
对比文1的制备方法与实施例1相同。
性能测试
将制备的雪地胎胎面胶采用模具压制并在160℃下硫化制得硫化橡胶，分别测定其力学性能、抗湿滑性能、滚动阻力。测试结果如表1所示。其中，滚动阻力采用60℃的tanδ值来表征，60℃的tanδ值低表明材料的滚动阻力低；抗湿滑性能采用0℃的tanδ值来表征，0℃的tanδ值越高表明材料的抗湿滑性能越好。采用Tg来表征耐雪地胎面胶耐低温的性能、Tg越低表明胶料耐低温性能越好。
表1：雪地胎胎面胶测试结果
由表1可看出，实施例1和实施例2中，拉伸强度、断裂伸长率、100％定伸，300％定伸，撕裂强度、低温下的滚动阻力等均强于对比例1，耐低温性能、硬度，尤其是低温下的硬度也优于对比例1。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。
Claims (6)
1.一种耐低温和高抗湿滑的雪地胎胎面胶，其特征在于，是由以下质量份数的原料制得的：天然橡胶40.0-60.0份、溶聚丁苯像胶20.0-60.0份、顺丁橡胶10.0-40.0份、高耐磨炭黑N2345.0-20.0份、高分散白炭黑50.0-80.0份、白炭黑分散剂3.0-8.0份、硅烷偶联剂4.0-8.0份、石蜡基油10.0-30.0份、活性氧化锌1.0-3.0份、增粘树脂1.0-3.0份、硬脂酸1.0-3.0份、防老剂2.0-5.0份、促进剂1.0-3.0份、硫磺1.35份。
2.根据权利要求1所述的耐低温和高抗湿滑的雪地胎胎面胶，其特征在于，溶聚丁苯像胶是丁二烯和苯乙烯的共聚物，其中苯乙烯占聚合物总重的35-45％；乙烯基占丁二稀总重的25-35％。
3.根据权利要求1所述的耐低温和高抗湿滑的雪地胎胎面胶，其特征在于，硅烷偶联剂为正辛基三乙氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述的耐低温和高抗湿滑的雪地胎胎面胶，其特征在于，所述的高分散白炭黑的氮吸附比表面积为145-200m2/g。
5.一种如权利要求1～4任一项所述的耐低温和高抗湿滑的雪地胎胎面胶的制备方法，其特征在于，控制密炼机转子速度40-60rpm，上顶栓压力50-60N/cm2，密炼机冷却水温度30-40℃，包括以下的步骤：
(1)加入天然橡胶、溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶、一部分高分散白炭黑、白炭黑分散剂、硅烷偶联剂以及活性氧化锌、增粘树脂、硬脂酸、防老剂，压上顶栓保持20-40秒；
(2)升上顶栓加入另一部分高分散白炭黑，保持5-15秒；
(3)压上顶栓使胶料升温至90-110℃；
(4)升上顶栓加入石蜡基油，保持5-10秒；
(5)压上顶栓使胶料升温至135-140℃；
(6)压上顶栓使胶料在140℃-145℃恒温混炼100-200秒；
(7)恒温炼胶完成后将胶料升温至155℃后排胶，经挤出机出片，冷却至室温得到一段母胶；
(8)将一段母胶投入密炼机使胶料升温至135-140℃；
(9)140℃-145℃恒温混炼90-120秒；
(10)恒温炼胶完成后将胶料升温至155℃后排胶，经挤出机出片，冷却至室温得到二段母胶；
(11)将二段母胶加入密炼机，将硫磺、促进剂同时加入，胶料温度升至105-110℃时排胶至开炼机，下片冷却至室温。得到终炼胶。
6.根据如权利要求5所述的耐低温和高抗湿滑的雪地胎胎面胶的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中加入高分散白炭黑总质量的60-80％，在步骤(2)中加入高分散白炭黑总质量的20-40％。
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