CN113234261A - 含有4-乙氧基苯酚的矿用工程轮胎胎面胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含有4‑乙氧基苯酚的矿用工程轮胎胎面胶及其制备方法，属于工程机械轮胎胎面橡胶技术领域。其技术方案为：以重量份计，包括以下组分：天然橡胶80‑100份、乳聚丁苯橡胶0‑20份、炭黑45‑55份、白炭黑10‑15份、硅烷偶联剂2‑3份、抗撕裂树脂6‑8份、4‑乙氧基苯酚1‑8份、增粘树脂1‑3份、加工助剂1‑3份、对苯二胺类防老剂40201.5‑2.5份、酮胺类防老剂RD 1.5‑2.5份、微晶蜡1‑2份、氧化锌3‑5份、硬脂酸1‑2份、硫黄1.3‑1.6份、促进剂0.8‑2份。本发明的矿用工程轮胎胎面胶具有高撕裂强度、耐切割性能高、耐磨性能好、生热低、拉伸强度高、扯断伸长率高等优点，适用于矿用工程机械轮胎。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械轮胎胎面橡胶技术领域，具体涉及一种含有4-乙氧基苯酚的矿用工程轮胎胎面胶及其制备方法。
背景技术
由于丁苯橡胶的刚性苯乙烯链段有助于改善胶料的抗切割和磨耗性能，而天然橡胶具有较好的低滞后性和粘合性能，所以在矿用工程机械轮胎胎面胶普遍采用合成橡胶与天然橡胶并用的生胶体系。
矿山用工程机械轮胎的使用环境非常恶劣，高负载量对轮胎强度和承载力有着严峻的考验，在车辆行进过程中轮胎对沿途锋利矿石或散落钢筋反复碾压，极易导致轮胎受到严重切割、撕裂或崩花掉块，大大降低轮胎的使用寿命；同时高负载反复运动对轮胎生热也是一种极大考验，轮胎生热导致胶料脱层也是轮胎寿命降低的一大原因。
现有改善胎面胶抗切割性能和防止崩花掉块的方法主要以改变填料、调整硫化体系和使用新材料等，但都会导致轮胎其它性能下降，如生热增加、滚阻增加等问题。因此提供一种具有高撕裂强度、耐切割，同时压缩生热低而且拉伸强度、扯断伸长率高的胎面胶成为急需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种含有4-乙氧基苯酚的矿用工程轮胎胎面胶及其制备方法，本发明的矿用工程轮胎胎面胶具有高撕裂强度、耐切割性能高、耐磨性能好、生热低、拉伸强度高、扯断伸长率高等优点，适用于矿用工程机械轮胎。
一方面，本发明提供了一种含有4-乙氧基苯酚的矿用工程轮胎胎面胶，以重量份计，包括以下组分：天然橡胶80-100份、乳聚丁苯橡胶0-20份、炭黑45-55份、白炭黑10-15份、硅烷偶联剂2-3份、抗撕裂树脂6-8份、4-乙氧基苯酚1-8份、增粘树脂1-3份、加工助剂1-3份、对苯二胺类防老剂40201.5-2.5份、酮胺类防老剂RD 1.5-2.5份、微晶蜡1-2份、氧化锌3-5份、硬脂酸1-2份、硫黄1.3-1.6份、促进剂0.8-2份。
优选地，所述天然橡胶采用20#标准胶块或3#烟片胶；所述乳聚丁苯橡胶采用申华化学工业有限公司的环保型丁苯胶1502。
优选地，所述炭黑采用N110炭黑、N115炭黑、N220炭黑、N234炭黑中的一种或两种。
优选地，所述白炭黑采用HD175MP或1165MP；所述硅烷偶联剂采用荆州市江汉精细化工有限公司硅烷偶联剂TESPT50％。
优选地，所述抗撕裂树脂采用多环碳氢共聚抗撕裂树脂或脂肪族树脂；所述增粘树脂采用对特辛基酚醛树脂或对特辛基苯酚甲醛增粘树脂。
优选地，所述加工助剂采用增塑剂A、均匀剂40MSF或炭黑分散剂FNS-78T中的一种或几种。
优选地，所述微晶蜡为双峰/三峰微晶蜡，重量份数为1.0-1.5份。
优选地，所述促进剂为次磺酰胺类促进剂CZ或NS，噻唑类促进剂M或DM。
另一方面，本发明还提供了上述矿用工程轮胎胎面胶的制备方法，包括以下步骤：
S1预混炼：将天然橡胶、白炭黑及4-乙氧基苯酚投入密炼机混炼室中，转子转速30-33rmb，胶料温度达到95-98℃时提栓5s；压栓，温度达到130-133℃时提栓5s；第三次压栓，混炼至胶料温度达到160-162℃时排胶，得到天然橡胶/白炭黑及4-乙氧基苯酚预混炼母胶；
将预混炼母胶停置于空气中停放6-12h冷却至室温备用；
S2一段混炼：将S1的天然橡胶/白炭黑及4-乙氧基苯酚预混炼母胶、30-40份炭黑、硅烷偶联剂、一半抗撕裂树脂、增粘树脂、加工助剂、防老剂RD、微晶蜡、氧化锌、硬脂酸投入到密炼机中进行混炼，转子转速为45-60rpm，30s提栓清扫一次，温度达到130-140℃时提栓再压栓，混炼至胶料温度达到160-165℃时排胶，将一段母胶放置于室内冷却4-12h后进行二段混炼；
S3二段混炼：将S2的一段母胶再次投入密炼机，转子转速为35-45rpm，30s后提栓，然后再加入剩余炭黑、另一半抗撕裂树脂、防老剂4020，转速30-40rpm，温度达到120-130℃时提栓再压栓，胶料温度达到150℃时排胶，将二段母胶放置于室温冷却4h后进行终炼；
S4终炼：将S3的二段母胶和硫黄、促进剂投入密炼机，转子转速为25-30rpm，两次提栓、压栓，温度达到95-100℃时排胶，经过开炼机薄通下片，即得矿用工程轮胎胎面胶。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明与现有胎面胶相比，添加了少量4-乙氧基苯酚，4-乙氧基苯酚在胶料高温混炼过程中，其酚基活性基团能与天然橡胶分子末端醛基发生化学反应，对天然橡胶分子链末端进行改性，同时与白碳黑表面极性基团作用，提高白碳黑与橡胶的相容性，增强白炭黑的补强效果，降低动态生热的同时能提高一定的抗切割性能，提高轮胎使用寿命。
具体实施方式
实施例1-4
实施例1-4及对比例1的胎面胶配方如表1所示：
表1实施例1-4及对比例1的胎面胶配方
实施例1-4及对比例1的胎面胶的制备方法包括以下步骤：
S1预混炼：将天然橡胶、白炭黑及4-乙氧基苯酚投入密炼机混炼室中，转子转速30rmb，胶料温度达到95-98℃时提栓5s；压栓，温度达到130-133℃时提栓5s；第三次压栓，混炼至胶料温度达到160-162℃时排胶，得到天然橡胶/白炭黑及4-乙氧基苯酚预混炼母胶；
将预混炼母胶停置于空气中停放12h冷却至室温备用；
S2一段混炼：将S1的天然橡胶/白炭黑及4-乙氧基苯酚预混炼母胶、30份炭黑、硅烷偶联剂、一半抗撕裂树脂、增粘树脂、加工助剂、防老剂RD、微晶蜡、氧化锌、硬脂酸投入到密炼机中进行混炼，转子转速为45rpm，30s提栓清扫一次，温度达到130-140℃时提栓再压栓，混炼至胶料温度达到160-165℃时排胶，将一段母胶放置于室内冷却4h后进行二段混炼；
S3二段混炼：将S2的一段母胶再次投入密炼机，转子转速为35rpm，30s后提栓，然后再加入15份炭黑、另一半抗撕裂树脂、防老剂4020，转速30rpm，温度达到120-130℃时提栓再压栓，胶料温度达到150℃时排胶，将二段母胶放置于室温冷却4h后进行终炼；
S4终炼：将S3的二段母胶和硫黄、促进剂投入密炼机，转子转速为25rpm，两次提栓、压栓，温度达到95-100℃时排胶，经过开炼机薄通下片，即得矿用工程轮胎胎面胶。
对实施例1-4及对比例1制备的矿用工程轮胎胎面胶进行性能测试，测试结果见表2：
表2实施例1-4及对比例1制备的矿用工程轮胎胎面胶的物理性能表
| 物性测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 |
| 门尼粘度/ML | 64 | 65 | 63 | 64 | 64 |
| 拉伸强度/MPa | 24.5 | 25.2 | 25.7 | 25.3 | 24.3 |
| 100％定伸应力/MPa | 2.7 | 2.6 | 2.8 | 2.7 | 2.6 |
| 300％定伸应力/MPa | 13.2 | 13.5 | 13.8 | 13.6 | 12.4 |
| 扯断伸长率/％ | 612 | 603 | 587 | 596 | 580 |
| 邵氏硬度A/度 | 67 | 68 | 68 | 68 | 67 |
| 撕裂强度KN/m | 90 | 92 | 92 | 96 | 86 |
| 磨耗/cm<sup>3</sup>/1.61km | 0.110 | 0.112 | 0.107 | 0.105 | 0.116 |
| 切割减量/g | 0.22 | 0.18 | 0.16 | 0.13 | 0.25 |
| 最终疲劳温升/℃ | 33 | 32 | 30 | 27 | 36 |
| 永久变形/％ | 12 | 14 | 15 | 17 | 12 |
| 60℃Tanδ | 0.1348 | 0.1225 | 0.1187 | 0.1040 | 0.1437 |
| 老化保持率/％ | 60 | 62 | 64 | 65 | 58 |
实施例5-8及对比例2的胎面胶配方如表3所示：
表3实施例5-8及对比例2的胎面胶配方
实施例5-8及对比例2的胎面胶的制备方法包括以下步骤：
S1预混炼：将天然橡胶、白炭黑及4-乙氧基苯酚投入密炼机混炼室中，转子转速33rmb，胶料温度达到95-98℃时提栓5s；压栓，温度达到130-133℃时提栓5s；第三次压栓，混炼至胶料温度达到160-162℃时排胶，得到天然橡胶/白炭黑及4-乙氧基苯酚预混炼母胶；
将预混炼母胶停置于空气中停放6h冷却至室温备用；
S2一段混炼：将S1的天然橡胶/白炭黑及4-乙氧基苯酚预混炼母胶、30份炭黑、硅烷偶联剂、一半抗撕裂树脂、增粘树脂、加工助剂、防老剂RD、微晶蜡、氧化锌、硬脂酸投入到密炼机中进行混炼，转子转速为60rpm，30s提栓清扫一次，温度达到130-140℃时提栓再压栓，混炼至胶料温度达到160-165℃时排胶，将一段母胶放置于室内冷却12h后进行二段混炼；
S3二段混炼：将S2的一段母胶再次投入密炼机，转子转速为45rpm，30s后提栓，然后再加入15份炭黑、另一半抗撕裂树脂、防老剂4020，转速40rpm，温度达到120-130℃时提栓再压栓，胶料温度达到150℃时排胶，将二段母胶放置于室温冷却4h后进行终炼；
S4终炼：将S3的二段母胶和硫黄、促进剂投入密炼机，转子转速为30rpm，两次提栓、压栓，温度达到95-100℃时排胶，经过开炼机薄通下片，即得矿用工程轮胎胎面胶。
对实施例5-8及对比例2制备的矿用工程轮胎胎面胶进行性能测试，测试结果见表4：
表4实施例5-8及对比例2制备的矿用工程轮胎胎面胶的物理性能表
由以上实施例及对比例的对比数据可以得知，在胎面配方组分中加入4-乙氧基苯酚后，在保持较好的拉伸强度、断裂伸长率、100％定伸应力、300％定伸应力及动态性能的基础上，胶料的抗撕裂性能、抗切割能力和压缩生热均有了较大提升，同时耐老化性能提高，轮胎使用寿命提升。
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.含有4-乙氧基苯酚的矿用工程轮胎胎面胶，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：天然橡胶80-100份、乳聚丁苯橡胶0-20份、炭黑45-55份、白炭黑10-15份、硅烷偶联剂2-3份、抗撕裂树脂6-8份、4-乙氧基苯酚1-8份、增粘树脂1-3份、加工助剂1-3份、对苯二胺类防老剂4020 1.5-2.5份、酮胺类防老剂RD 1.5-2.5份、微晶蜡1-2份、氧化锌3-5份、硬脂酸1-2份、硫黄1.3-1.6份、促进剂0.8-2份。
2.如权利要求1所述的含有4-乙氧基苯酚的矿用工程轮胎胎面胶，其特征在于，所述天然橡胶采用20#标准胶块或3#烟片胶；所述乳聚丁苯橡胶采用丁苯胶1502。
3.如权利要求1所述的含有4-乙氧基苯酚的矿用工程轮胎胎面胶，其特征在于，所述炭黑采用N110炭黑、N115炭黑、N220炭黑、N234炭黑中的一种或两种。
4.如权利要求1所述的含有4-乙氧基苯酚的矿用工程轮胎胎面胶，其特征在于，所述白炭黑采用HD175MP或1165MP；所述硅烷偶联剂采用硅烷偶联剂TESPT50％(Si-69，50％)。
5.如权利要求1所述的含有4-乙氧基苯酚的矿用工程轮胎胎面胶，其特征在于，所述抗撕裂树脂采用多环碳氢共聚抗撕裂树脂或脂肪族树脂；所述增粘树脂采用对特辛基酚醛树脂或对特辛基苯酚甲醛增粘树脂。
6.如权利要求1所述的含有4-乙氧基苯酚的矿用工程轮胎胎面胶，其特征在于，所述加工助剂采用增塑剂A、均匀剂40MSF或炭黑分散剂FNS-78T中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的含有4-乙氧基苯酚的矿用工程轮胎胎面胶，其特征在于，所述微晶蜡为双峰/三峰微晶蜡，重量份数为1.0-1.5份。
8.如权利要求1所述的含有4-乙氧基苯酚的矿用工程轮胎胎面胶，其特征在于，所述促进剂为次磺酰胺类促进剂CZ或NS，和噻唑类促进剂M或DM。
9.如权利要求1所述的矿用工程轮胎胎面胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1预混炼：将天然橡胶、白炭黑及4-乙氧基苯酚投入密炼机混炼室中，转子转速30-33rmb，胶料温度达到95-98℃时提栓5s；压栓，温度达到130-133℃时提栓5s；第三次压栓，混炼至胶料温度达到160-162℃时排胶，得到天然橡胶/白炭黑及4-乙氧基苯酚预混炼母胶；
将预混炼母胶停置于空气中停放6-12h冷却至室温备用；
S2一段混炼：将S1的天然橡胶/白炭黑及4-乙氧基苯酚预混炼母胶、30-40份炭黑、硅烷偶联剂、一半抗撕裂树脂、增粘树脂、加工助剂、防老剂RD、微晶蜡、氧化锌、硬脂酸投入到密炼机中进行混炼，转子转速为45-60rpm，30s提栓清扫一次，温度达到130-140℃时提栓再压栓，混炼至胶料温度达到160-165℃时排胶，将一段母胶放置于室内冷却4-12h后进行二段混炼；
S3二段混炼：将S2的一段母胶再次投入密炼机，转子转速为35-45rpm，30s后提栓，然后再加入剩余炭黑、另一半抗撕裂树脂、防老剂4020，转速30-40rpm，温度达到120-130℃时提栓再压栓，胶料温度达到150℃时排胶，将二段母胶放置于室温冷却4h后进行终炼；
S4终炼：将S3的二段母胶和硫黄、促进剂投入密炼机，转子转速为25-30rpm，两次提栓、压栓，温度达到95-100℃时排胶，经过开炼机薄通下片，即得矿用工程轮胎胎面胶。
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