CN113637239A - 一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶及其制备方法和轮胎 - Google Patents
一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶及其制备方法和轮胎 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113637239A CN113637239A CN202110829294.9A CN202110829294A CN113637239A CN 113637239 A CN113637239 A CN 113637239A CN 202110829294 A CN202110829294 A CN 202110829294A CN 113637239 A CN113637239 A CN 113637239A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- internal mixer
- rolling resistance
- minus
- plus
- parts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 48
- 239000005060 rubber Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 58
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 26
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 22
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 claims abstract description 20
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 claims abstract description 20
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 19
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical class O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 12
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 12
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims abstract description 12
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 11
- DKVNPHBNOWQYFE-UHFFFAOYSA-N carbamodithioic acid Chemical compound NC(S)=S DKVNPHBNOWQYFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000012990 dithiocarbamate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims abstract description 7
- 235000019808 microcrystalline wax Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 239000004200 microcrystalline wax Substances 0.000 claims abstract description 7
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims abstract description 7
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 150000003751 zinc Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 14
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 11
- 239000004843 novolac epoxy resin Substances 0.000 claims description 8
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 5
- SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N silanol Chemical group [SiH3]O SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- -1 fatty acid zinc salt Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002633 crown compound Substances 0.000 claims 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 18
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 abstract description 17
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 3
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 abstract description 2
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 12
- 239000004636 vulcanized rubber Substances 0.000 description 10
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000002444 silanisation Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000013040 rubber vulcanization Methods 0.000 description 2
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L7/00—Compositions of natural rubber
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2296—Oxides; Hydroxides of metals of zinc
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/002—Physical properties
- C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Tires In General (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶，包括天然胶、N134炭黑、二氧化硅、超级硅烷偶联剂、氧化锌、硬脂酸、烷基二硫代氨基甲酸钠、脂肪酸锌盐、微晶蜡、防老剂4020、防老剂RD、马来酸酐衍生物、酚醛环氧树脂、充油硫磺、促进剂NS；本发明还提供一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶的制备方法；本发明还提供一种通用型超低滚动阻力轮胎；本发明使用单种橡胶以及粒径相近的补强剂，消除了配方中材料相容性的缺陷，创新性的引入新的反应交联方式，增大、延伸了硫化交联网络结构，降低了交联网络变形损失模量，实现了超低的轮胎滚动阻力性能。创新性的设计了一种工业化密炼机生产方法，提升了生产效率，消除了轮胎硫化病疵。
Description
技术领域
本发明涉及超低滚动阻力轮胎，具体涉及一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶及制备方法和轮胎。
背景技术
低滚动阻力是近年来轮胎技术发展的一个方向，据统计乘用车有大约8％-20％的汽油被轮胎滚动阻力所消耗，卡客车有25％-35％汽油被轮胎滚动阻力所消耗。降低轮胎滚动阻力不但能有效减少能源消耗，更具有实际的经济意义。滚动阻力已成为轮胎市场竞争力的关键指标之一。
目前，轮胎低滚动阻力技术主要有两个方向。一是轮胎配方内高比例填充二氧化硅材料代替炭黑，降低硫化胶硬度，增加硫化胶弹性，降低橡胶大分子滞后损失，增加硫化胶贮存模量。根据对市场上轮胎分析，二氧化硅材料填充份数能达到50份-80份；另一个方向是高比例使用丁二烯合成的橡胶，聚丁二烯橡胶分子链具有很高的柔顺性，在硫化胶应力-应变过程中，能降低硫化交联网络变形损耗的模量，同时聚丁二烯橡胶具有优异的磨耗性能，能弥补配方因减少炭黑份数所损失的磨耗性能。根据市场上聚丁二烯橡胶用量分析，钕系聚丁二烯橡胶和镍系聚丁二烯橡胶均有应用。
现有低滚动阻力技术，一是配方高比例添加二氧化硅，二是配方高比例使用聚丁二烯橡胶。
二氧化硅材料粒径细、易飞扬，在密炼机混炼加工过程中难分散，需要消耗更多的能量，且在加工过程中密炼机每次提上顶栓时，二氧化硅材料飞扬被吸入吸尘管，造成硫化胶批次间滚动阻力高低大幅波动。
二氧化硅材料还具有亲水性，表面羟基与水产生强烈的氢键作用，羟基浓度增加，在与配方中硅烷偶联剂发生化学反应后，产生很对小分子物质，包括水、醇等。配方中二氧化硅材料份数多时，配方胶料混炼升温慢、二氧化硅材料聚集，需要多次提密炼机上顶栓排出小分子物质，增加材料在橡胶中的分散性能。这在配方小试时可以通过此方案解决，但工业批量生产效率低，生产的混炼胶在半制品工序挤出时半制品气孔率大，硫化胶含有大量气孔缺陷，造成轮胎实际滚阻大于设计值。
聚丁二烯橡胶与天然橡胶、丁苯橡胶配方炭黑填充份数相差很大。同等模量下，聚丁二烯橡胶炭黑填充份数比后两者高5份-8份。这就造成聚丁二烯橡胶与其他两种橡胶同时投入密炼机混炼时，局部混炼胶炭黑份数偏高。虽说现在密炼机转子技术有较大提高，剪切分散效果有很大突破，但聚丁二烯橡胶结晶能力差，生胶强度低，在与其他橡胶并用时仍然会出现局部炭黑分散差情况。这种缺陷不但在轮胎两半模硫化方式上，产生硫化模具割伤轮胎花纹块病疵，病疵发生率高达25％-40％，而且还造成批次间轮胎滚动阻力波动。
因此，需要对现有技术进行改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高效的通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶配方及制备方法和轮胎。
为解决上述技术问题，一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶，由如下重量份数的原料组成：
天然胶100±0.5kg、N134炭黑25±0.5kg、二氧化硅20±0.5kg、超级硅烷偶联剂2±0.01kg、氧化锌3.5±0.01kg、硬脂酸2±0.01kg、烷基二硫代氨基甲酸钠0.33±0.01kg、脂肪酸锌盐1.5±0.01kg、微晶蜡1±0.01kg、防老剂4020为2±0.01kg、防老剂RD为1±0.01kg、马来酸酐衍生物1.5±0.01kg、酚醛环氧树脂2.5±0.01kg、充油硫磺1.25±0.01kg、促进剂NS为1.55±0.01kg。
作为对本发明一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶的改进：由如下重量份数的原料组成：
天然橡胶100份、N134炭黑25份、二氧化硅材料20份、超级硅烷偶联剂2份、氧化锌3.5份、硬脂酸2份、烷基二硫代氨基甲酸钠0.33份、脂肪酸锌盐1.5份、微晶蜡1份、防老剂4020为2份、防老剂RD为1份、马来酸酐衍生物1.5份、酚醛环氧树脂2.5份、充油硫磺1.25份、促进剂NS 1.55份。
作为对本发明一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶的改进：
所述超级硅烷偶联剂为羟基硅烷偶联剂。
本发明还提供一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将天然橡胶、N134炭黑、马来酸酐衍生物投入F370密炼机高温预混；
第二步：在IM320串联密炼机的上密炼机投入第一步制备的物料，以及第一步剩余的除酚醛环氧树脂、充油硫磺、促进剂NS外的其余全部物料；物料在上密炼机混炼成团后排到下密炼机，同时在IM320串联密炼机的下密炼机投入酚醛环氧树脂进行混炼；
第三步：将第二步制备的物料投入F320密炼机，同时投入充油硫磺、促进剂NS混炼。
作为对本发明一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶的制备方法的改进：
第一步包括：
将原料中的天然橡胶、N134炭黑和马来酸酐衍生物加入F370密炼机中，压上顶栓，塑炼30s之后；然后升上顶栓进行清扫90s；打开卸料门，压上顶栓，进行排料6s；
在第一步中，F370密炼机中的温度162℃、压力50bar、转速58r/min。
作为对本发明一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶的制备方法的改进：
第二步包括：
将除酚醛环氧树脂、充油硫磺、促进剂NS、天然橡胶、N134炭黑和马来酸酐衍生物以外的原料，以及第一步制备得到的物料，共同加入IM320串联密炼机的上密炼机中，压上顶栓，在温度145℃、压力50bar、转速48r/min下塑炼40s；
在温度145℃、压力50bar、转速45r/min下升上顶栓进行清扫110s；
在温度145℃、压力50bar、转速10r/min下检测下密炼机2s；
在温度145℃、压力50bar、转速35r/min下打开卸料门，压上顶栓；然后在温度145℃、压力50bar、转速48r/min下进行排料10s；
在温度145℃、压力0bar、转速20r/min下打开翻板10S，将酚醛环氧树脂和IM320串联密炼机的上密炼机制备得到的物料，共同加入到IM320串联密炼机的下密炼机中；
在温度145℃、压力0bar、转速0r/min下塑炼105s；
在温度145℃、压力0bar、转速10r/min下打开卸料门，然后在温度145℃、压力0bar、转速20r/min下进行排料10s。
作为对本发明一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶的制备方法的改进：
第三步包括：
将充油硫磺、促进剂NS，以及第二步制备得到的物料，共同加入到F320密炼机中；压上顶栓，在温度108℃、压力40bar、转速28r/min下塑炼15s；
在温度108℃、压力40bar、转速25r/min下压上顶栓保持20s，然后进行清扫100s；
在温度108℃、压力40bar、转速25r/min下打开卸料门，压上顶栓；然后在温度108℃、压力40bar、转速28r/min下进行排料6s。
本发明还提供一种通用型超低滚动阻力轮胎：
轮胎的冠部胶采用上述的一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶。
本发明一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶配方及制备方法的技术优势为：
本发明创新性的引入新交联反应方式，使用新材料重新设计配方，以及配方实现高效率工业化密炼机生产。
具体包括：
1)、本发明使用单种橡胶以及粒径相近的补强剂，消除了配方中材料相容性的缺陷，批次间轮胎滚动阻力性能稳定、波动很小。
2)、本发明创新性的引入新的反应交联方式，增大、延伸了硫化交联网络结构，降低了交联网络变形损失模量，实现了超低的轮胎滚动阻力性能。
3)、创新性的设计了一种工业化密炼机生产方法，提升了生产效率，消除了轮胎硫化病疵。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1、一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶，由如下重量份数的原料组成：
天然橡胶100份、N134炭黑25份、二氧化硅材料20份、超级硅烷偶联剂2份、氧化锌3.5份、硬脂酸2份、烷基二硫代氨基甲酸钠0.33份、脂肪酸锌盐1.5份、微晶蜡1份、防老剂4020为2份、防老剂RD为1份、马来酸酐衍生物1.5份、酚醛环氧树脂2.5份、充油硫磺1.25份、促进剂NS为1.55份。
超级硅烷偶联剂为羟基硅烷偶联剂。
配方使用100份天然橡胶，不使用其他种类橡胶，同时二氧化硅材料使用份数降低到20份，并用25份超耐磨N134炭黑。天然胶分子量呈双峰分布，具有良好的加工工艺性能，具备良好的炭黑、二氧化硅材料相容性；N134炭黑粒径更接近于二氧化硅材料，两者在天然胶中的加工分散性能十分接近，同时N134结构度高能赋予轮胎冠部更好的磨耗性能，两种材料并用能消除在橡胶中填充相容性缺陷。
配方使用超级硅烷偶联剂，并引入马来酸酐衍生物、酚醛环氧树脂、烷基二硫代氨基甲酸钠新材料实现新的交联反应历程，轮胎具有超低滚动阻力。超级硅烷偶联剂为羟基硅烷偶联剂，与二氧化硅材料表面羟基有高效的化学反应，产生的小分子物质少，增加橡胶硫化交联网络交联点，降低硫化胶变形损失模量。在配方中其反应历程见反应式(1)；马来酸酐衍生物可做为橡胶与炭黑结合的中间体，增加炭黑结合胶量，增大、延伸橡胶硫化交联网络。另外，马来酸酐还能消除配方中硅烷化反应产生的水、醇，生成烯二酸、单酯，进一步促进硅烷化反应或润滑橡胶交联网络，降低硫化胶变形损失模量。在配方中其反应历程见反应式(2)；为降低二氧化硅材料硅烷化反应产生的小分子物质，在后面挤出工序产生水解作用。配方引入酚醛环氧树脂作为二氧化硅与橡胶结合交联的第二中间体。反应历程见反应式(3)；二氧化硅材料具有吸附促进剂的作用，从而降低配方硫化交联效率。烷基二硫代氨基甲酸钠作为调节配方硫化速率的第二促进剂，在吸附到二氧化硅材料表面后，自身的烷基仍可增加硅烷化反应交联点。
反应式(1)：
反应式(2)：
反应式(3)：
综合以上配方内各种材料特点，本发明还创新设计了一种工业化密炼机生产方法包括以下步骤：
第一步：天然橡胶、N134炭黑、马来酸酐衍生物投入F370密炼机高温预混，工艺步骤如表一。具体包括：
将原料中的天然橡胶、N134炭黑和马来酸酐衍生物加入F370密炼机中，压上顶栓，塑炼30s之后；然后升上顶栓进行清扫90s；打开卸料门，压上顶栓，进行排料6s。
在第一步中，F370密炼机中的温度162℃、压力50bar、转速58r/min。
第二步：在IM320串联密炼机上进行生产制备。上密炼机投入第一步制备的物料，以及第一步剩余的除酚醛环氧树脂、充油硫磺、促进剂NS外的其余全部物料(即为二氧化硅材料、超级硅烷偶联剂、氧化锌、硬脂酸、烷基二硫代氨基甲酸钠、脂肪酸锌盐、微晶蜡、防老剂4020、防老剂RD)。物料在上密炼机混炼成团后排到下密炼机，同时在下密炼机投入酚醛环氧树脂进行混炼，工艺步骤如表二。具体包括：
将除酚醛环氧树脂、充油硫磺、促进剂NS、天然橡胶、N134炭黑和马来酸酐衍生物以外的原料，以及第一步制备得到的物料，共同加入IM320串联密炼机的上密炼机中，压上顶栓，在温度145℃、压力50bar、转速48r/min下塑炼40s；
在温度145℃、压力50bar、转速45r/min下升上顶栓进行清扫110s；
在温度145℃、压力50bar、转速35r/min下打开卸料门，压上顶栓；然后在温度145℃、压力50bar、转速48r/min下进行排料10s。
在温度145℃、压力0bar、转速20r/min下打开翻板10S，将酚醛环氧树脂和IM320串联密炼机的上密炼机制备得到的物料，共同加入到IM320串联密炼机的下密炼机中；
在温度145℃、压力0bar、转速0r/min下塑炼105s；
在温度145℃、压力0bar、转速10r/min下打开卸料门，然后在温度145℃、压力0bar、转速20r/min下进行排料10s。
串联密炼机能实现高温下胶料连续混炼，能提高配合剂与橡胶在恒温下交联键的形成。上密炼机混炼橡胶将配合剂表面湿润，啮合分散到橡胶中，并形成初步交联键；下密炼机提供恒温下混炼形成配合剂与橡胶交联反应。
第三步：将第二步制备的物料投入密炼机，同时投入充油硫磺、促进剂NS混炼，工艺步骤如表三。具体包括：
将充油硫磺、促进剂NS，以及第二步制备得到的物料，共同加入到F320密炼机中；压上顶栓，在温度108℃、压力40bar、转速28r/min下塑炼15s；
在温度108℃、压力40bar、转速25r/min下压上顶栓保持20s，然后进行清扫100s；
在温度108℃、压力40bar、转速25r/min下打开卸料门，压上顶栓；然后在温度108℃、压力40bar、转速28r/min下进行排料6s。
轮胎行业通常用DMA(动态热机械分析)方法，测试硫化胶60℃时的滚动损耗因子tanα，评价配方的滚动阻力性能。
本发明配方中各类配合剂功能不同，需要分批次加入，同时各类配合剂在橡胶中的分散能力不同，分批加入提高配合剂分散性能。
通过以上技术方案，通用型轮胎超低滚动阻力冠部配方密炼机混炼制备的物料，DMA检测(频率10HZ、拉伸5％、升温速率1℃/min)60℃tanα值在0.1032-0.1046，数值稳定波动小；检测硫变时间、100℃(1+4)门尼粘度均达到工业化生产工艺要求，测试数据见表四；硫化胶物理机械性能达到轮胎冠部性能要求，测试数据见表四；制作的7.00R16规格轮胎测试滚动阻力稳定在6.0841-6.2206范围，制作的12R22.5规格轮胎测试滚动阻力稳定在4.9612-5.1405范围，滚动阻力远低于市场上在售轮胎的低滚动阻力；用本发明的通用型轮胎超低滚动阻力冠部配方及制备方法，两半模硫化方式生产的轮胎未产生轮胎花纹块被刮伤掉胶病疵。本发明的通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶配方及制备方法，具有稳定的超低滚动阻力性能，实现了工业化生产。
| 轮胎规格 | 现有技术的滚动阻力 | 本发明的滚动阻力 |
| 7.00R16-14PR | 6.8921 | 6.1083 |
| 12R22.5-18PR | 5.6048 | 4.9835 |
为实现本发明的通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶配方及制备方法，应该严格按技术方案中通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶配方材料份数，称量配合各材料，称量配合公差如表五。配方中各种材料均为市售产品，无特殊要求。
除配方中材料称量配合正确无误，为实现轮胎超低滚动阻力性能及工业化生产。配方制备生产应严格按技术方案中表一至表三密炼机混炼工艺参数执行。
配方制备的物料各项测试应严格按国家标准、行业标准执行。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶，其特征在于：由如下重量份数的原料组成：
天然胶100±0.5kg、N134炭黑25±0.5kg、二氧化硅20±0.5kg、超级硅烷偶联剂2±0.01kg、氧化锌3.5±0.01kg、硬脂酸2±0.01kg、烷基二硫代氨基甲酸钠0.33±0.01kg、脂肪酸锌盐1.5±0.01kg、微晶蜡1±0.01kg、防老剂4020为2±0.01kg、防老剂RD为1±0.01kg、马来酸酐衍生物1.5±0.01kg、酚醛环氧树脂2.5±0.01kg、充油硫磺1.25±0.01kg、促进剂NS为1.55±0.01kg。
2.根据权利要求1所述的一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶，其特征在于：由如下重量份数的原料组成：
天然橡胶100份、N134炭黑25份、二氧化硅材料20份、超级硅烷偶联剂2份、氧化锌3.5份、硬脂酸2份、烷基二硫代氨基甲酸钠0.33份、脂肪酸锌盐1.5份、微晶蜡1份、防老剂40202份、防老剂RD 1份、马来酸酐衍生物1.5份、酚醛环氧树脂2.5份、充油硫磺1.25份、促进剂NS1.55份。
3.根据权利要求2所述的一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶，其特征在于：
所述超级硅烷偶联剂为羟基硅烷偶联剂。
4.利用如权利要求1-3任一所述的一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶的一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：将天然橡胶、N134炭黑、马来酸酐衍生物投入F370密炼机高温预混；
第二步：在IM320串联密炼机的上密炼机投入第一步制备的物料，以及第一步剩余的除酚醛环氧树脂、充油硫磺、促进剂NS外的其余全部物料；物料在上密炼机混炼成团后排到下密炼机，同时在IM320串联密炼机的下密炼机投入酚醛环氧树脂进行混炼；
第三步：将第二步制备的物料投入F320密炼机，同时投入充油硫磺、促进剂NS混炼。
5.根据权利要求4所述的一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶的制备方法，其特征在于：
第一步包括：
将原料中的天然橡胶、N134炭黑和马来酸酐衍生物加入F370密炼机中，压上顶栓，塑炼30s之后；然后升上顶栓进行清扫90s；打开卸料门，压上顶栓，进行排料6s；
在第一步中，F370密炼机中的温度162℃、压力50bar、转速58r/min。
6.根据权利要求5所述的一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶的制备方法，其特征在于：
第二步包括：
将除酚醛环氧树脂、充油硫磺、促进剂NS、天然橡胶、N134炭黑和马来酸酐衍生物以外的原料，以及第一步制备得到的物料，共同加入IM320串联密炼机的上密炼机中，压上顶栓，在温度145℃、压力50bar、转速48r/min下塑炼40s；
在温度145℃、压力50bar、转速45r/min下升上顶栓进行清扫110s；
在温度145℃、压力50bar、转速35r/min下打开卸料门，压上顶栓；然后在温度145℃、压力50bar、转速48r/min下进行排料10s；
在温度145℃、压力0bar、转速20r/min下打开翻板10S，将酚醛环氧树脂和IM320串联密炼机的上密炼机制备得到的物料，共同加入到IM320串联密炼机的下密炼机中；
在温度145℃、压力0bar、转速0r/min下塑炼105s；
在温度145℃、压力0bar、转速10r/min下打开卸料门，然后在温度145℃、压力0bar、转速20r/min下进行排料10s。
7.根据权利要求6所述的一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶的制备方法，其特征在于：
第三步包括：
将充油硫磺、促进剂NS，以及第二步制备得到的物料，共同加入到F320密炼机中；压上顶栓，在温度108℃、压力40bar、转速28r/min下塑炼15s；
在温度108℃、压力40bar、转速25r/min下压上顶栓保持20s，然后进行清扫100s；
在温度108℃、压力40bar、转速25r/min下打开卸料门，压上顶栓；然后在温度108℃、压力40bar、转速28r/min下进行排料6s。
8.一种通用型超低滚动阻力轮胎，其特征在于：
轮胎的冠部胶采用上述权利要求1-7任一所述的一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110829294.9A CN113637239A (zh) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶及其制备方法和轮胎 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110829294.9A CN113637239A (zh) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶及其制备方法和轮胎 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113637239A true CN113637239A (zh) | 2021-11-12 |
Family
ID=78418015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110829294.9A Pending CN113637239A (zh) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶及其制备方法和轮胎 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113637239A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020011293A1 (en) * | 1999-03-02 | 2002-01-31 | David John Zanzig | Tire with reinforced rubber sidewall |
| JP2006274045A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Bridgestone Corp | ゴム組成物及びそれを用いたスタッドレスタイヤ |
| CN105273249A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-01-27 | 四川化工职业技术学院 | 一种橡胶制品补强用改性粉煤灰及其制备方法 |
| CN106832448A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-06-13 | 双钱集团上海轮胎研究所有限公司 | 一种用于制备高性能轮胎的胎面胶 |
| CN108530696A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-09-14 | 张可池 | 一种磁悬浮轮胎胎面用的橡胶组合物及其制备方法 |
| CN109836629A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-06-04 | 朝阳浪马轮胎有限责任公司 | 一种全钢载重子午线轮胎胎面配方胶料及制备方法和轮胎 |
-
2021
- 2021-07-22 CN CN202110829294.9A patent/CN113637239A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020011293A1 (en) * | 1999-03-02 | 2002-01-31 | David John Zanzig | Tire with reinforced rubber sidewall |
| JP2006274045A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Bridgestone Corp | ゴム組成物及びそれを用いたスタッドレスタイヤ |
| CN105273249A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-01-27 | 四川化工职业技术学院 | 一种橡胶制品补强用改性粉煤灰及其制备方法 |
| CN106832448A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-06-13 | 双钱集团上海轮胎研究所有限公司 | 一种用于制备高性能轮胎的胎面胶 |
| CN108530696A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-09-14 | 张可池 | 一种磁悬浮轮胎胎面用的橡胶组合物及其制备方法 |
| CN109836629A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-06-04 | 朝阳浪马轮胎有限责任公司 | 一种全钢载重子午线轮胎胎面配方胶料及制备方法和轮胎 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102634078B (zh) | 轮胎胎肩垫橡胶组合物 | |
| CN111218045B (zh) | 一种室温改性白炭黑补强丁苯橡胶及混炼胶制备方法 | |
| CN111607136A (zh) | 一种全钢子午线轮胎基部胶配方及其制备方法 | |
| EP1939014A2 (en) | Method of production of rubber composition for tire | |
| CN103159994B (zh) | 一种母炼胶及其制备方法和硫化橡胶及其应用 | |
| JP2015193845A (ja) | 複合体及びその製造方法 | |
| JP2012001571A (ja) | 複合体の製造方法、ゴム組成物及び空気入りタイヤ | |
| CN102617898A (zh) | 一种轮胎胎面材料和用该材料制备的轮胎胶 | |
| CN114805954A (zh) | 一种炭黑补强的轮胎下胎面胶料、混炼方法和双层胎面的充气轮胎 | |
| CN109575372B (zh) | 超低滚阻全钢子午线轮胎胎面橡胶组合物 | |
| CN114921002A (zh) | 一种带有硬质片层结构金属盐的冬季轮胎胎面胶及其混炼方法和轮胎 | |
| CN114409980A (zh) | 一种抗耐磨低滚阻的橡胶组合物和制备工艺及轮胎 | |
| CN116693944B (zh) | 一种耐磨轮胎胶料组合物及其制备方法 | |
| CN103073761B (zh) | 一种低滚动阻力轮胎胎面的制造方法 | |
| CN113637239A (zh) | 一种通用型超低滚动阻力轮胎冠部胶及其制备方法和轮胎 | |
| CN113861520A (zh) | 一种防止花纹沟底裂的轮胎胎面胶及其制备方法 | |
| CN114656699A (zh) | 一种低滚阻高抓地胎面胶料组合物及其混炼方法和轮胎 | |
| CN114835959A (zh) | 一种用于四季轮胎的超低滚动阻力橡胶组合物及其混炼方法和轮胎 | |
| CN112778590B (zh) | 橡胶组合物及其制备方法与应用、轮胎胎面用橡胶组合物及其制备方法 | |
| CN114425823A (zh) | 一种橡胶混炼方法、混炼胶及应用 | |
| KR102218440B1 (ko) | 타이어용 고무 조성물 및 그 제조방법 | |
| CN113603941A (zh) | 一种含有白炭黑的橡胶复合材料及降低白炭黑在橡胶基体中团聚的混炼方法 | |
| TWI797460B (zh) | 橡膠組合物及其製作方法以及節能輪胎 | |
| CN109401083A (zh) | 一种密封圈用改性三元乙丙橡胶及其制备方法 | |
| CN109651667B (zh) | 一种红衣陶土改性的橡胶材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 311600 Xia Ya Zhen Chun Qiu Cun, Jiande City, Hangzhou City, Zhejiang Province Applicant after: Zhongce Rubber (Jiande) Co.,Ltd. Address before: 311600 Xia Ya Zhen Chun Qiu Cun, Jiande City, Huzhou City, Zhejiang Province Applicant before: Zhongce Rubber (Jiande) Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211112 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |