CN113652014A - 一种轮胎胎侧胶料组合物及其混炼方法和全钢子午线轮胎 - Google Patents

一种轮胎胎侧胶料组合物及其混炼方法和全钢子午线轮胎 Download PDF

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Abstract

本发明涉及轮胎制造新材料技术领域，具体涉及一种低滚阻高疲劳全钢子午线轮胎胎侧胶料组合物及其混炼方法和全钢子午线轮胎。一种轮胎胎侧胶料组合物，该组合物由包括以下组分的原料混炼制得：生胶100phr，炭黑30‑40phr，硅格粉5‑15phr，酰肼类助剂0.2‑0.5phr。本发明优势主要体现在，将硅格粉用于全钢子午线轮胎胎侧配方，并用酰肼类助剂降低生热的同时，提升动态疲劳性能，并且成本低廉，经济效益提升。

Description

一种轮胎胎侧胶料组合物及其混炼方法和全钢子午线轮胎
技术领域
本发明涉及轮胎制造新材料技术领域，具体涉及一种低滚阻高疲劳全钢子午线轮胎胎侧胶料组合物及其混炼方法和全钢子午线轮胎。
背景技术
随着汽车工业的发展迅猛，汽车尾气排放日益严峻，与绿色经济发展背道而驰。相关研究认为轮胎滚动阻力油耗达整车油耗的15％左右。降低轮胎滚动阻力减少油量消耗减少尾气排放意义重大。米其林公司于1992年首次研发出低滚动阻力轮胎，欧盟、美国等已对乘用车排放(或燃油限)设定了部分标准，我国也在2020年开始对汽车要求实施国六标准。
橡胶对轮胎滚动阻力的影响胎冠部位占70％，胎侧部位15％，子口部位15％，除胎冠占主导因素外，降低胎侧胶的滞后损失也至关重要。轮胎配方中生胶体系、补强体系是影响胶料损耗因子tanδ的两大主要因素(tanδ用以表征滚动阻力)。专利(公开号CN111518321A公开日：20200811)通过橡胶种类研究降低滚阻，在胎侧中加入一种改性的末端为锂离子的聚丁二烯橡胶降低胎侧胶的滞后损失。填料体系降低滚阻通常是考虑并用部分白炭黑，但白炭黑在橡胶基体中难分散；配方通过填料体系降低生热，相关低滚阻胎面专利研究较多，低滚阻胎侧配方则少有研究。
轮胎在行驶过程中胎侧部位往复变形，好的耐动态屈挠疲劳性是必要保证。专利(公开号CN110283364A公开日：20190927)公开了一种缺气高支撑性安全轮胎用胎侧，使用多马来酰亚胺与抗硫化返原剂/酰肼提升耐热性及高温刚性保持同时改善低生热性，提升零气压轮胎耐久性，但未考虑酰肼与填料相互作用对加工性及动态疲劳性能的影响。
硅格粉由哈尔滨硅格新材料有限公司生产，是属于生物基粒子，来源于自然界，价格低廉，为天然硅矿石/硅藻土经深度纯化/复合而成，具有比白炭黑更低的生热特性,同时多孔性有效抵抗形变，减少形变损失，变形恢复能力强。申请人子公司杭州中策清泉实业有限公司申请的中国发明专利申请(公开号：CN112080161A公开日：20201215)公开了硅格粉与炭黑粒子高温结合形成的新型双相炭黑能赋予材料优异性能。
发明内容
基于上述背景技术，本申请提供一种低滚阻高疲劳轮胎胎侧胶料组合物，该组合物使用硅格粉与烃基酰肼类助剂原位偶联消除或减弱表面效应，提高加工性能、降低滞后损失的同时提升动态屈挠疲劳性能。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种低滚阻轮胎胎侧胶料组合物，该组合物由包括以下组分的原料混炼制得：
Figure BDA0003241680150000021
作为优选，所述生胶用天然橡胶与顺丁橡胶并用；再优选，天然橡胶与顺丁橡胶的比例为40-60:60-40。
作为优选，所述炭黑用N330或N375。
作为优选，所述硅格粉以天然硅矿石和/或硅藻土经纯化、复合而成，具有丰富的微孔结构，比表面积在72-120m2/g，孔体积0.20-0.40cm3/g，孔隙数量约为2-2.5亿个/g，D50在4.0-6.0um。
作为优选，所述酰肼助剂用十二烷二羧酸二酰肼、癸二酸二酰肼、己二酸二酰肼等烃基酰肼类。
作为优选，该组合物还包括以下成分：
Figure BDA0003241680150000022
作为优选，所述软化剂用芳烃油、叔丁基酚醛树脂、辛基酚醛树脂中的一种或两种。
作为优选，所述活化剂为硬脂酸和氧化锌。
进一步，本申请还公开了所述的一种轮胎胎侧胶料组合物的混炼方法，该方法天然橡胶和少量炭黑先塑炼，再加入顺丁橡胶保证较好的相分散及避免炭黑过多进入顺丁胶相；加入剩余炭黑与硅格粉和酰肼类助剂，酰肼亚氨基上氮原子对硅格粉上少量羟基的吸附偶联有效减少填料聚集，同时烃基端与橡胶类较好的相容性增强无机填料与有机橡胶的结合从而提高填料在橡胶基体中的分散；待填料基本分散后加入其它配合剂。
作为一种实施方式，该方法包括以下步骤：
第一段塑炼：加入生胶(天然橡胶+1/5-2/5炭黑)压坨保持30-40s，提坨清扫，加入顺丁橡胶，再压坨混炼，到140-150℃排胶；
第二段混炼：加入一段塑炼胶、剩余补强填充材料，压坨混炼到115℃-125℃，加入软化剂与其余配合剂，压坨混炼25-35s，提坨清扫，再压坨混炼到155℃-165℃排胶；
第三段混炼：加入二段混炼胶和终炼细料，压坨保持30-40sec，提坨清扫，再压坨保持30-40sec，提坨清扫，再压坨混炼到105-115℃排胶；
进一步，本申请还公开了一种低滚阻高疲劳全钢子午线轮胎，该轮胎的胎侧胶采用所述的一种轮胎胎侧胶料组合物硫化制得。
本发明硅格粉属于生物基粒子，来源于自然界，价格低廉，为天然硅矿石/硅藻土经深度纯化/复合而成。含有丰富的纳米级微孔结构，表现出显著的空气弹簧作用，能量损失小、生热降低明显，同时形变恢复能力提高，对轮胎胎侧动态疲劳性大有益处。硅格粉相比于白炭黑表面羟基含量相对少，团聚性低，并用烃基酰肼类化合物偶联少量的羟基进一步降低填料团聚，提高分散；同时烃基部分能够与橡胶有机物更好的相容，橡胶组合物表现出高的物理机械性能。有效提高胶料加工性能及物理机械性能。
本发明的有益技术效果体现在：将硅格粉用于全钢子午线轮胎胎侧配方，并用酰肼类助剂降低生热的同时，有效提升动态疲劳性能，并且成本低廉，经济效益提升。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
对比例1
对比例1的配方设计如下：天然胶45phr，顺丁胶55phr，N375 50phr，软化剂11phr，硬脂酸2phr，氧化锌3.5phr，4020 4phr，RD 1phr，蜡1.5phr，硫磺1.5phr，促进剂0.8phr。
对比例2
对比例2的配方设计如下：天然胶45phr，顺丁胶55phr，N375 35phr，硅格粉15phr，软化剂9phr，硬脂酸2phr，氧化锌3.5phr，4020 3phr，RD 1phr，蜡2.5phr，硫磺1.7phr，促进剂1.1phr。
实施例1
实施例1的配方设计如下：天然胶45phr，顺丁胶55phr，N375 35phr，硅格粉15phr，酰肼0.5phr，软化剂9phr，硬脂酸2phr，氧化锌3.5phr，4020 3phr，RD 1phr，蜡2.5phr，硫磺1.7phr，促进剂1.1phr。
实施例2
实施例2的配方设计如下：天然胶50phr，顺丁胶50phr，N330 30phr，硅格粉10phr，酰肼0.3phr，软化剂5phr，硬脂酸2phr，氧化锌2.5phr，4020 4phr，RD 1phr，蜡3phr，硫磺1.5phr，促进剂1.0phr。
实施例3
实施例3的配方设计如下：天然胶50phr，顺丁胶50phr，N330 37phr，硅格粉8phr，酰肼0.2phr，软化剂4phr，硬脂酸1.5phr，氧化锌2.5phr，4020 3phr，RD 1phr，蜡2.5phr，硫磺1.4phr，促进剂0.8phr。
上述实施例和对比例的参考工艺如下：
第一段塑炼：加入天然橡胶+1/5炭黑压坨保持35s，提坨清扫，加入顺丁橡胶，再压坨混炼，到145℃排胶；
第二段混炼：加入一段塑炼胶、剩余补强填充材料，压坨混炼到120℃，加入软化剂与其余配合剂，压坨混炼30s，提坨清扫，再压坨混炼到160℃排胶；
第三段混炼：加入二段混炼胶和终炼细料，压坨保持35sec，提坨清扫，再压坨保持30sec，提坨清扫，再压坨混炼到110℃排胶；
上述制得胎侧胶的主要技术指标如下：
Figure BDA0003241680150000041
*注：胶料各项性能均是按照国家或行业标准进行测试，硫化条件为151℃x30min。其中耐臭氧龟裂测试，按100pphm臭氧浓度,40％拉伸，40℃条件进行；德国GABO公司动态粘弹谱分析仪(DMA)测试tanδ。
从配方示例，胎侧胶使用硅格粉生热可降低20％左右，动态屈挠疲劳性提升；硅格粉并用酰肼生热进一步降低20％以上，动态疲劳性显著提升，静态耐老化性能试验条件下相当。
以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中可以实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种轮胎胎侧胶料组合物，其特征在于，该组合物由包括以下组分的原料混炼制得：
生胶 100phr，
炭黑 30-40phr，
硅格粉 5-15phr，
酰肼 0.2-0.5phr。
2.根据权利要求1所述的一种轮胎胎侧胶料组合物，其特征在于，所述生胶用天然橡胶与顺丁橡胶并用，优选，天然橡胶与顺丁橡胶的比例为40-60:60-40。
3.根据权利要求1所述的一种轮胎胎侧胶料组合物，其特征在于，所述炭黑用N330或N375。
4.根据权利要求1所述的一种轮胎胎侧胶料组合物，其特征在于，所述硅格粉以天然硅矿石和/或硅藻土经纯化、复合而成，具有丰富的微孔结构，比表面积在72-120m2/g，孔体积0.20-0.40cm3/g，孔隙数量约为2-2.5 亿个/g，D50在4.0-6.0um。
5.根据权利要求1所述的一种轮胎胎侧胶料组合物，其特征在于，所述酰肼助剂使用十二烷二羧酸二酰肼 、癸二酸二酰肼、己二酸二酰肼等烃基酰肼类。
6.根据权利要求1所述的一种轮胎胎侧胶料组合物，其特征在于，该组合物还包括以下成分：
软化剂 3.0-11.0phr，
防护蜡 1.0-4.5phr，
防老剂4020 2.0-4.0phr，
防老剂RD 0.5-2.0phr，
活化剂 4.0-6.0phr，
硫化剂 1.0-2.0phr，
促进剂 0.5-2.0phr。
7.根据权利要求6所述的一种轮胎胎侧胶料组合物，其特征在于，所述软化剂用芳烃油、叔丁基酚醛树脂、辛基酚醛树脂中的一种或两种。
8.根据权利要求6所述的一种轮胎胎侧胶料组合物，其特征在于，所述活化剂为硬脂酸和氧化锌。
9.权利要求1-8任意一项权利要求所述的一种轮胎胎侧胶料组合物的混炼方法，其特征在于，该方法包括以下的步骤：
第一段塑炼：加入天然橡胶+1/5-2/5炭黑压坨保持30-40s，提坨清扫，加入顺丁橡胶，再压坨混炼，到140-150℃排胶；
第二段混炼：加入一段塑炼胶、剩余补强填充材料，压坨混炼到115℃-125℃，加入软化剂与其余配合剂，压坨混炼25-35s，提坨清扫，再压坨混炼到155℃-165℃排胶；
第三段混炼：加入二段混炼胶和终炼细料，压坨保持30-40sec，提坨清扫，再压坨保持30-40sec，提坨清扫，再压坨混炼到105-115℃排胶。
10.一种低滚阻高疲劳全钢子午线轮胎，其特征在于，该轮胎的胎侧胶采用权利要求1-8任意一项权利要求所述的一种轮胎胎侧胶料组合物硫化制得。
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