CN113150409A - 一种全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于橡胶技术领域，尤其涉及一种全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物及其制备方法。本发明提供的橡胶组合物以重量份数计，其原料包括：稀土异戊橡胶50～100份；天然橡胶0～75份；炭黑40～70份；氧化锌4～10份；硬脂酸0.5～1份；防老剂2～4份；增粘树脂0.5～2份；间苯二酚‑801～2.5份；癸酸钴0.5～2份；粘合剂RA‑654～8份；不溶性硫磺3～10份；促进剂1～5份；所述稀土异戊橡胶中的异戊橡胶顺式结构含量≥96wt％。本发明通过对橡胶组合物的原料配方进行优化设计，在保证橡胶组合物具有较好力学性能的同时，显著降低了橡胶组合物对金属的粘滞力。

Description

一种全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于橡胶技术领域，尤其涉及一种全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物及其制备方法。

背景技术

近几年来，随着汽车领域的政策出台以及车型的改变，轮胎作为汽车一个重要部件，对其性能的要求越来越高。子午线轮胎因具有操作性能好、滚动阻力小节油和耐久耐磨性能好等优点，能够更好的满足汽车的平顺性、操控性以及牵引性等性能要求，受到广泛关注。

所谓子午线轮胎，是指胎体帘布层帘线与胎冠中心线呈90°角或接近90°角排列，并以带束层箍紧胎体的充气轮胎。子午线轮胎分为全钢子午线轮胎、半钢子午线轮胎和全纤维子午线轮胎。其中，全钢子午线轮胎其胎体和束带层全部采用钢丝帘线，胎体钢丝帘线只有一层。

全钢子午线轮胎的胎体胶在制造过程中需要进行压延，而在这个过程中胶料极易粘到金属压辊上。目前，轮胎厂普遍对胶料粘辊并无有效办法，只能选择降低压出速度来进行缓解，但这极大的影响了生产效率。因此，如何降低全钢子午线轮胎胎体胶料对金属的粘滞力，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物及其制备方法，本发明提供的橡胶组合物对金属的粘滞力低，非常适合作为全钢子午线轮胎胎体橡胶使用。

本发明提供了一种全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物，以重量份数计，其原料包括：

所述稀土异戊橡胶中的异戊橡胶顺式结构含量≥96wt％。

优选的，所述稀土异戊橡胶的数均分子量为40万～120万，相对分子量分布低于指数低于3，门尼粘度ML(1+4)100℃为70～90。

优选的，所述炭黑的吸碘值为76～96g/kg，吸油值为66×10^-5～120×10^-5m³/kg，压缩吸油值为62×10^-5～102×10^-5m³/kg，着色强度为103～121％，CTAB吸附比表面积为74×10³～101×10³m²/kg，总比表面积为72×10³～100×10³m²/kg。

优选的，所述防老剂包括防老剂4020、防老剂RD、防老剂AW、防老剂4010、防老剂4010NA、防老剂3100、防老剂2246、防老剂2246S和防老剂DAH中的一种或多种。

优选的，所述增粘树脂包括辛基酚醛增粘树脂和/或叔丁基酚醛增粘树脂。

优选的，所述间苯二酚-80以乳聚丁苯1502为载体，含有80wt％的间苯二酚。

优选的，所述粘合剂RA-65以白炭黑为载体，含有65wt％的六甲氧基甲基蜜胺。

优选的，所述促进剂包括促进剂DZ、促进剂DZ、促进剂CZ、促进剂NS、促进剂M、促进剂DS、促进剂MZ、促进剂TMTM、促进剂TMTD、促进剂ZDC、促进剂BZ、促进剂DPG、促进剂DOTG和促进剂H中的一种或多种。

本发明提供了一种上述技术方案所述全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：

将稀土异戊橡胶、天然橡胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂、增粘树脂、间苯二酚-80、癸酸钴、粘合剂RA-65、不溶性硫磺和促进剂进行混炼，得到全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物。

优选的，所述混炼的具体过程包括：

先将稀土异戊橡胶、天然橡胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂和增粘树脂进行混炼，之后与间苯二酚-80和癸酸钴进行混炼，最后与粘合剂RA-65、不溶性硫磺和促进剂进行混炼，得到全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物。

与现有技术相比，本发明提供了一种全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物及其制备方法。本发明提供的橡胶组合物以重量份数计，其原料包括：稀土异戊橡胶50～100份；天然橡胶0～75份；炭黑40～70份；氧化锌4～10份；硬脂酸0.5～1份；防老剂2～4份；增粘树脂0.5～2份；间苯二酚-801～2.5份；癸酸钴0.5～2份；粘合剂RA-654～8份；不溶性硫磺3～10份；促进剂1～5份；所述稀土异戊橡胶中的异戊橡胶顺式结构含量≥96wt％。本发明通过对橡胶组合物的原料配方进行优化设计，在保证橡胶组合物具有较好力学性能的同时，显著降低了橡胶组合物对金属的粘滞力。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明提供了一种全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物，以重量份数计，其原料包括：

在本发明提供的橡胶组合物中，所述稀土异戊橡胶是以均相稀土作为催化剂合成的异戊橡胶；所述稀土异戊橡胶中的异戊橡胶顺式结构含量为≥96wt％；所述稀土异戊橡胶的数均分子量优选为40万～120万，具体可为40万、50万、60万、70万、80万、90万、100万、110万或120万；所述稀土异戊橡胶的相对分子量分布指数优选低于3；所述稀土异戊橡胶的门尼粘度ML(1+4)100℃优选为70～90，具体可为70、75、80、85或90。在本发明提供的一个实施例中，所述稀土异戊橡胶的牌号为SCNdIR，上述牌号的稀土异戊橡胶由山东神驰石化有限公司提供。在本发明中，所述稀土异戊橡胶在橡胶组合物原料中的含量具体可为50重量份、55重量份、60重量份、65重量份、70重量份、75重量份、80重量份、85重量份、90重量份、95重量份或100重量份。

在本发明提供的橡胶组合物中，所述天然橡胶的牌号优选为SIR20；所述天然橡胶在橡胶组合物原料中的含量具体可为0、5重量份、10重量份、15重量份、20重量份、25重量份、30重量份、35重量份、40重量份、45重量份、50重量份、55重量份、60重量份、65重量份、70重量份或75重量份。

在本发明提供的橡胶组合物中，所述炭黑的吸碘值优选为76～96g/kg；所述炭黑的吸油值为66×10^-5～120×10^-5m³/kg；所述炭黑的压缩吸油值为62×10^-5～102×10^-5m³/kg；所述炭黑的着色强度为103～121％；所述炭黑的CTAB吸附比表面积为74×10³～101×10³m²/kg；所述炭黑的总比表面积为72×10³～100×10³m²/kg。在本发明中，所述炭黑在橡胶组合物原料中的含量具体可为40重量份、45重量份、50重量份、55重量份、60重量份、65重量份或70重量份。

在本发明提供的橡胶组合物中，所述氧化锌在橡胶组合物原料中的含量具体可为4重量份、4.5重量份、5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份、9.5重量份或10重量份。

在本发明提供的橡胶组合物中，所述硬脂酸在橡胶组合物原料中的含量具体可为0.5重量份、0.55重量份、0.6重量份、0.65重量份、0.7重量份、0.75重量份、0.8重量份、0.85重量份、0.9重量份、0.95重量份或1重量份。

在本发明提供的橡胶组合物中，所述防老剂优选包括防老剂4020、防老剂RD、防老剂AW、防老剂4010、防老剂4010NA、防老剂3100、防老剂2246、防老剂2246S和防老剂DAH中的一种或多种。在本发明中，所述防老剂在橡胶组合物原料中的含量具体可为2重量份、2.3重量份、2.5重量份、2.7重量份、3重量份、3.2重量份、3.5重量份、3.7重量份或4重量份。

在本发明提供的橡胶组合物中，所述增粘树脂优选包括辛基酚醛增粘树脂和/或叔丁基酚醛增粘树脂；所述辛基酚醛增粘树脂的牌号优选包括SP-1068和/或SL-1801，牌号为SP-1068的辛基酚醛增粘树脂由美国圣莱科特公司提供，牌号为SL-1801的辛基酚醛增粘树脂由华奇(中国)化工有限公司提供；所述叔丁基酚醛增粘树脂优选为德国巴斯夫公司生产的Koresin树脂。在本发明中，所述增粘树脂在橡胶组合物原料中的含量具体可为0.5重量份、0.7重量份、1重量份、1.2重量份、1.5重量份、1.7重量份或2重量份。

在本发明提供的橡胶组合物中，所述间苯二酚-80优选以乳聚丁苯1502为载体，含有80wt％的间苯二酚；所述间苯二酚-80在橡胶组合物原料中的含量具体可为1重量份、1.2重量份、1.5重量份、1.7重量份、2重量份、2.3重量份或2.5重量份。

在本发明提供的橡胶组合物中，所述癸酸钴在橡胶组合物原料中的含量具体可为0.5重量份、0.7重量份、1.2重量份、1.5重量份、1.7重量份或2重量份。

在本发明提供的橡胶组合物中，所述粘合剂RA-65优选以白炭黑为载体，含有65wt％的六甲氧基甲基蜜胺；所述粘合剂RA-65在橡胶组合物原料中的含量具体可为4重量份、4.5重量份、5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份或8重量份。

在本发明提供的橡胶组合物中，所述不溶性硫磺在橡胶组合物原料中的含量具体可为3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份、5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份、9.5重量份或10重量份。

在本发明提供的橡胶组合物中，所述促进剂优选包括促进剂DZ、促进剂CZ、促进剂NS、促进剂M、促进剂DS、促进剂MZ、促进剂TMTM、促进剂TMTD、促进剂ZDC、促进剂BZ、促进剂DPG、促进剂DOTG和促进剂H中的一种或多种。在本发明中，所述促进剂在橡胶组合物原料中的含量具体可为1重量份、1.5重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份或5重量份。

本发明还提供了一种上述技术方案所述全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：

将稀土异戊橡胶、天然橡胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂、增粘树脂、间苯二酚-80、癸酸钴、粘合剂RA-65、不溶性硫磺和促进剂进行混炼，得到全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物。

在本发明提供的制备方法中，所述混炼的具体过程优选包括：先将稀土异戊橡胶、天然橡胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂和增粘树脂进行混炼，之后与间苯二酚-80和癸酸钴进行混炼，最后与粘合剂RA-65、不溶性硫磺和促进剂进行混炼，得到全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物。

在本发明提供的制备方法中，所述混炼的具体过程更优选包括：先将稀土异戊橡胶、顺丁橡胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂和增粘树脂加入密炼机中，混炼至第一设定温度，提砣，并清扫上顶栓，混炼至第二设定温度，排胶；然后，将其在开炼机中过辊，下片停放一段时间；之后将其加入密炼机中，再加入间苯二酚-80和癸酸钴，混炼至第三设定温度；接着，将其在开炼机中过辊，下片停放一段时间；最后再加入粘合剂RA-65、不溶性硫磺和促进剂，薄通数次，下片。其中，所述密炼机转速优选为30～70rpm，具体可为50rpm；所述第一设定温度优选为100～150℃，具体可为130℃；所述第二设定温度优选为150～180℃，具体可为160℃；第一回过辊时的开炼机辊距优选为4～8mm，具体可为6mm；第一回过辊的次数优选为2～6次，具体可为4次；第一回下片停放的时间优选为4～24h；所述第三设定温度优选为110～150℃，具体可为135℃；第二回过辊时的开炼机辊距优选为4～8mm，具体可为6mm；第二回过辊的次数优选为2～6次，具体可为4次；第二回下片停放的时间优选为4～24h；所述薄通时的开炼机辊距优选为0.1～0.5mm，具体可为0.2mm；所述薄通的次数优选为2～6次，具体可为4次。

本发明提供的技术方案通过对橡胶组合物的原料配方进行优化设计，在保证橡胶组合物具有较好力学性能的同时，显著降低了橡胶组合物对金属的粘滞力。

为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。

1)成分设计：

表1橡胶组合物原料配方表(单位：重量份)

原材料	对比例	实施例1	实施例2	实施例3
					天然橡胶SIR20	100.0	50.0	25	0
稀土异戊橡胶	0	50.0	75	100.0
					炭黑N330	60.0	60.0	60.0	60.0
氧化锌	6.0	6.0	6.0	6.0
					硬脂酸	0.5	0.5	0.5	0.5
增粘树脂(Koresin树脂)	1.0	1.0	1.0	1.0
					防老剂4020	2.0	2.0	2.0	2.0
癸酸钴	1.0	1.0	1.0	1.0
					促进剂DZ	1.5	1.5	1.5	1.5
不溶性硫磺OT20	5.0	5.0	5.0	5.0
					粘合剂RA-65	6.0	6.0	6.0	6.0
间苯二酚-80	2.5	2.5	2.5	2.5

表1中，所述稀土异戊橡胶由山东神驰石化有限公司提供，牌号为SCNdIR；该稀土异戊橡胶以均相稀土为催化剂合成，异戊橡胶顺式含量≥96wt％，数均分子量为40万～120万，相对分子量分布低于指数低于3.0，ML(1+4)100℃门尼粘度介于70～90；

所述炭黑N330的吸碘值为76～96g/kg，吸油值为66×10^-5～120×10^-5m³/kg，压缩吸油值为62×10^-5～102×10^-5m³/kg，着色强度为103～121％，CTAB吸附比表面积为74×10³～101×10³m²/kg，总比表面积为72×10³～100×10³m²/kg；

所述间苯二酚-80以乳聚丁苯1502为载体，含有80wt％的间苯二酚；

所述粘合剂RA-65以白炭黑为载体，含有65wt％的六甲氧基甲基蜜胺。

2)橡胶组合物的制备，具体步骤包括：

使用小型密炼机混炼，将转速设置为50rpm，将橡胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂和增粘树脂加入密炼机中，混炼至温度为130℃，提砣，并清扫上顶栓，混炼至160℃排胶；开炼机辊距6mm过辊4次，下片停放4小时至24小时。之后，将上述停放后胶料加入密炼机，再加入间苯二酚-80和癸酸钴，混炼至温度为135℃排胶；开炼机辊距6mm过辊4次，下片停放4小时至24小时。最后，将上述停放后胶料置于开炼机上，加入粘合剂RA-65、促进剂和不溶性硫磺，开炼机辊距0.2mm薄通4次，下片，得到橡胶组合物产品。

3)性能测试：

对制备的橡胶组合物产品进行动力学性能测试，结果如表2所示：

表2动态力学性能结果

试验	标准	对比例	实施例1	实施例2	实施例3
						邵尔A硬度	GB/T 531	73.2	73.4	72.5	71.9
拉伸强度，MPa	GB/T 528	24.8	24.9	25.0	25.7
						300％定伸应力	GB/T 528	16.8	16.3	16.0	16.5
粘合力，N/25mm	GB/T 16586	1491	1463	1408	1480
						100℃×48小时后粘合力，N/25mm	GB/T 16586	1265	1242	1223	1283
粘滞力	滚球法<sup>①</sup>	1.5	1.41	1.39	1.34

①表面粘性使用胶料表面粘性分析仪，测量小铁球在胶料表面滚动时所受粘性等力的作用而时滚动阻力下降，直至停止，通过电脑计算出粘滞力。

通过表2可以看出，实施例使用不含非橡胶成分的高顺式稀土异戊橡胶部分或全部替代天然胶，显著降低了胶料对金属小球的粘滞力，且胶料的其他力学性能无明显不良影响。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物，以重量份数计，其原料包括：

所述稀土异戊橡胶中的异戊橡胶顺式结构含量≥96wt％。

2.根据权利要求1所述的全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物，其特征在于，所述稀土异戊橡胶的数均分子量为40万～120万，相对分子量分布低于指数低于3，门尼粘度ML(1+4)100℃为70～90。

3.根据权利要求1所述的全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物，其特征在于，所述炭黑的吸碘值为76～96g/kg，吸油值为66×10^-5～120×10^-5m³/kg，压缩吸油值为62×10^-5～102×10^-5m³/kg，着色强度为103～121％，CTAB吸附比表面积为74×10³～101×10³m²/kg，总比表面积为72×10³～100×10³m²/kg。

4.根据权利要求1所述的全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物，其特征在于，所述防老剂包括防老剂4020、防老剂RD、防老剂AW、防老剂4010、防老剂4010NA、防老剂3100、防老剂2246、防老剂2246S和防老剂DAH中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物，其特征在于，所述增粘树脂包括辛基酚醛增粘树脂和/或叔丁基酚醛增粘树脂。

6.根据权利要求1所述的全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物，其特征在于，所述间苯二酚-80以乳聚丁苯1502为载体，含有80wt％的间苯二酚。

7.根据权利要求1所述的全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物，其特征在于，所述粘合剂RA-65以白炭黑为载体，含有65wt％的六甲氧基甲基蜜胺。

8.根据权利要求1所述的全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物，其特征在于，所述促进剂包括促进剂DZ、促进剂DZ、促进剂CZ、促进剂NS、促进剂M、促进剂DS、促进剂MZ、促进剂TMTM、促进剂TMTD、促进剂ZDC、促进剂BZ、促进剂DPG、促进剂DOTG和促进剂H中的一种或多种。

9.一种权利要求1～8任一项所述全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：

将稀土异戊橡胶、天然橡胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂、增粘树脂、间苯二酚-80、癸酸钴、粘合剂RA-65、不溶性硫磺和促进剂进行混炼，得到全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述混炼的具体过程包括：

先将稀土异戊橡胶、天然橡胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂和增粘树脂进行混炼，之后与间苯二酚-80和癸酸钴进行混炼，最后与粘合剂RA-65、不溶性硫磺和促进剂进行混炼，得到全钢子午线轮胎胎体用橡胶组合物。