CN113201173A - 一种胎圈三角胶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，尤其涉及一种胎圈三角胶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10～90份；顺丁橡胶10～50份；天然橡胶0～80份；炭黑50～80份；氧化锌2～7份；硬脂酸0.5～3份；苯酚甲醛补强树脂10～25份；防老剂1～6份；增粘树脂1～5份；促进剂0.5～5份；不溶性硫磺3～10份；所述促进剂包括促进剂DZ。本发明通过对橡胶组合物的原料配方进行优化设计，可以显著提高橡胶组合物的模量，降低生热。实验结果表明：本发明提供的橡胶组合物的邵尔A硬度≥93，拉伸强度＞16MPa，100％定伸应力＞7.5MPa，屈挠温升显著降低。

Description

一种胎圈三角胶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，尤其涉及一种胎圈三角胶用橡胶组合物及其制备方法。

背景技术

三角胶作为较硬的胎圈及较软胎侧之间的过渡，起到支撑与过渡的作用，是轮胎胎圈结构不可或缺的组成部分。橡胶制品在往复变形下会产生可逆形变和不可逆形变，其中不可逆形变产生的滞后损失会转化为热能，使橡胶内部温度上升，这种现象称橡胶生热。若三角胶生热高，则老化速度加快，容易引起三角胶在胎圈与胎侧之间的过渡失效，从而导致轮胎早期损坏。

可见，三角胶的生热为轮胎使用寿命的决定因素之一；因此，开发低生热的胎圈三角胶用橡胶制品，对于延长轮胎使用寿命具有十分重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种胎圈三角胶用橡胶组合物及其制备方法，本发明提供的橡胶组合物模量高，生热低，非常适合作为胎圈三角胶使用。

本发明提供了一种胎圈三角胶用橡胶组合物，以重量份数计，其原料包括：

所述促进剂包括促进剂DZ。

优选的，所述稀土异戊橡胶中的异戊橡胶顺式结构含量≥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，门尼粘度ML(1+4)100℃为70～90。

优选的，所述顺丁橡胶的牌号包括BR9000、BR1280、CB22、CB24、BR40和BR60中的一种或多种。

优选的，所述炭黑的吸碘值为82～96g/kg，吸油值为113×10^-5～127×10^-5m³/kg，压缩吸油值为93×10^-5～105×10^-5m³/kg，着色强度为103～119％，CTAB吸附比表面积为86×10³～96×10³m²/kg，总比表面积为85×10³～97×10³m²/kg。

优选的，所述苯酚甲醛补强树脂为改性苯酚甲醛树脂；所述改性苯酚甲醛树脂的牌号包括SL-2101、SL-2201和SL-2005中的一种或多种。

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，以重量份数计，所述胎圈三角胶用橡胶组合物的原料包括：

本发明提供了一种上述技术方案所述胎圈三角胶用橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：

将稀土异戊橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸、苯酚甲醛补强树脂、防老剂、增粘树脂、促进剂和不溶性硫磺进行混炼，得到胎圈三角胶用橡胶组合物。

优选的，所述混炼的具体过程包括：

先将稀土异戊橡胶、顺丁橡胶和天然橡胶进行混炼，之后与炭黑、氧化锌、硬脂酸、苯酚甲醛补强树脂、防老剂和增粘树脂进行混炼，最后与促进剂和不溶性硫磺进行混炼，得到胎圈三角胶用橡胶组合物。

与现有技术相比，本发明提供了一种胎圈三角胶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10～90份；顺丁橡胶10～50份；天然橡胶0～80份；炭黑50～80份；氧化锌2～7份；硬脂酸0.5～3份；苯酚甲醛补强树脂10～25份；防老剂1～6份；增粘树脂1～5份；促进剂0.5～5份；不溶性硫磺3～10份；所述促进剂包括促进剂DZ。本发明通过对橡胶组合物的原料配方进行优化设计，可以显著提高橡胶组合物的模量，降低生热。实验结果表明：本发明提供的橡胶组合物的邵尔A硬度≥93，拉伸强度＞16MPa，100％定伸应力＞7.5MPa，屈挠温升显著降低。

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。

本发明提供了一种胎圈三角胶用橡胶组合物，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优选为≥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、75重量份、80重量份、85重量份或90重量份。

在本发明提供的橡胶组合物中，所述顺丁橡胶为顺式含量大于97wt％的聚丁二烯橡胶；所述顺丁橡胶的牌号优选包括BR9000、BR1280、CB22、CB24、BR40和BR60中的一种或多种。在本发明中，所述顺丁橡胶在橡胶组合物原料中的含量具体可为10重量份、12重量份、15重量份、17重量份、20重量份、23重量份、25重量份、27重量份、30重量份、32重量份、35重量份、37重量份、40重量份、42重量份、45重量份、47重量份或50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、75重量份或80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82～96g/kg；所述炭黑的吸油值优选为113×10^-5～127×10^-5m³/kg；所述炭黑的压缩吸油值优选为93×10^-5～105×10^-5m³/kg；所述炭黑的着色强度优选为103～119％；所述炭黑的CTAB吸附比表面积优选为86×10³～96×10³m²/kg；所述炭黑的总比表面积优选为85×10³～97×10³m²/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50重量份、52重量份、55重量份、57重量份、60重量份、62重量份、65重量份、67重量份、70重量份、72重量份、75重量份、77重量份或80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、5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份或7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、0.7重量份、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、2.5重量份、2.7重量份或3重量份。

在本发明提供的橡胶组合物中，所述苯酚甲醛补强树脂优选为改性苯酚甲醛树脂；所述改性苯酚甲醛树脂的牌号包括SL-2101、SL-2201和SL-2005中的一种或多种，上述牌号的改性苯酚甲醛树脂由华奇化工有限公司提供。在本发明中，所述苯酚甲醛补强树脂在橡胶组合物原料中的含量具体可为10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份、20重量份、21重量份、22重量份、23重量份、24重量份或25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、5重量份、5.5重量份或6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。

在本发明提供的橡胶组合物中，所述促进剂包括促进剂DZ；所述促进剂在橡胶组合物原料中的含量具体可为0.5重量份、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。

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。

本发明还提供了一种上述技术方案所述胎圈三角胶用橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：

将稀土异戊橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸、苯酚甲醛补强树脂、防老剂、增粘树脂、促进剂和不溶性硫磺进行混炼，得到胎圈三角胶用橡胶组合物。

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、顺丁橡胶和天然橡胶进行混炼，之后与炭黑、氧化锌、硬脂酸、苯酚甲醛补强树脂、防老剂和增粘树脂进行混炼，最后与促进剂和不溶性硫磺进行混炼，得到胎圈三角胶用橡胶组合物。

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、顺丁橡胶和天然橡胶加入密炼机中混炼；然后再加入炭黑、氧化锌、硬脂酸、苯酚甲醛补强树脂、防老剂和增粘树脂，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；之后，将其在开炼机中过辊，下片停放一段时间；最后再加入促进剂和不溶性硫磺，薄通数次，下片。其中，所述密炼机转速优选为50～100rpm，具体可为70rpm；所述稀土异戊橡胶和顺丁胶混炼的时间优选为10～60s，具体可为30s；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150～200℃，具体可为170℃；所述过辊时的开炼机辊距优选为4～8mm，具体可为6mm；所述过辊的次数优选为2～6次，具体可为4次；所述停放的时间优选为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，可以显著提高橡胶组合物的模量，降低生热。实验结果表明：本发明提供的橡胶组合物的邵尔A硬度≥93，拉伸强度＞16MPa，100％定伸应力＞7.5MPa，屈挠温升显著降低。

为更清楚起见，下面通过以下实施例和对比例进行详细说明。

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	80	60	40	0
稀土异戊橡胶	0	20	40	80
					顺丁橡胶BR9000	20	20	20	20
炭黑N339	70	70	70	70
					氧化锌	4.0	4.0	6.0	6.0
硬脂酸	1.0	1.0	1.0	1.0
					改性苯酚甲醛树脂SL-2101	20.0	20.0	20.0	20.0
防老剂4020	2.0	2.0	2.0	2.0
					辛基酚醛增粘树脂SP-1068	2.0	2.0	2.0	2.0
促进剂NS	1.0	0	0	0
					促进剂DZ	0	2.5	2.5	2.5
不溶性硫磺OT20	5.0	5.0	5.0	5.0

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N339的吸碘值为82～96g/kg，吸油值为113×10^-5～127×10^-5m³/kg，压缩吸油值为93×10^-5～105×10^-5m³/kg，着色强度为103～119％，CTAB吸附比表面积为86×10³～96×10³m²/kg，总比表面积为85×10³～97×10³m²/kg。

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70rpm，将橡胶加入密炼机中混炼30秒后，加入炭黑、氧化锌、硬脂酸、补强树脂、防老剂和增粘树脂，混炼至温度为130℃，提砣，并清扫上顶栓，混炼至170℃排胶；开炼机辊距6mm过辊4次，下片停放4小时至24小时后，加入促进剂和硫磺，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

原材料	标准	对比例	实施例1	实施例2	实施例2
						邵尔A硬度	GB/T531	90	94	93	93
拉伸强度，MPa	GB/T528	15.0	16.2	16.5	16.3
						100％定伸应力，MPa	GB/T528	6.2	8.0	7.8	7.8
屈挠温升，％	GB/T1687	100.0	95.14	92.41	89.69

通过表2可以看出，相比较对比例，实施例的硬度、定伸应力、拉伸强度均有提升，这主要是由于使用促进剂DZ为后效型促进剂，且促进剂用量大，显著提升交联密度所致；而增加氧化锌用量可以中和硫化后期产生的硫化氢，使硫化返原性降低；高顺式稀土异戊橡胶序列规整度高，生热低，故实施例屈挠温升相较于对比例显著降低。

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)

1.一种胎圈三角胶用橡胶组合物，以重量份数计，其原料包括：

所述促进剂包括促进剂DZ。

2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述稀土异戊橡胶中的异戊橡胶顺式结构含量≥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，门尼粘度ML(1+4)100℃为70～90。

3.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述顺丁橡胶的牌号包括BR9000、BR1280、CB22、CB24、BR40和BR60中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述炭黑的吸碘值为82～96g/kg，吸油值为113×10^-5～127×10^-5m³/kg，压缩吸油值为93×10^-5～105×10^-5m³/kg，着色强度为103～119％，CTAB吸附比表面积为86×10³～96×10³m²/kg，总比表面积为85×10³～97×10³m²/kg。

5.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述苯酚甲醛补强树脂为改性苯酚甲醛树脂；所述改性苯酚甲醛树脂的牌号包括SL-2101、SL-2201和SL-2005中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的橡胶组合物，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。

7.根据权利要求1所述的橡胶组合物，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。

8.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，以重量份数计，其原料包括：

9.一种权利要求1～8任一项所述胎圈三角胶用橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：

将稀土异戊橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸、苯酚甲醛补强树脂、防老剂、增粘树脂、促进剂和不溶性硫磺进行混炼，得到胎圈三角胶用橡胶组合物。

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、顺丁橡胶和天然橡胶进行混炼，之后与炭黑、氧化锌、硬脂酸、苯酚甲醛补强树脂、防老剂和增粘树脂进行混炼，最后与促进剂和不溶性硫磺进行混炼，得到胎圈三角胶用橡胶组合物。