CN113736152A - 一种低生热、低电阻的胎侧橡胶组合物及其混炼方法和低滚阻轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轮胎制造新材料技术领域,尤其涉及一种低生热、低电阻的胎侧橡胶组合物及其混炼方法和低滚阻轮胎。一种低生热、低电阻的胎侧橡胶组合物,该橡胶组合物由包括以下组分的原料混炼制备得到:天然橡胶40.0‑60.0重量份;炭黑30.0‑45.0重量份;低顺式丁二烯橡胶母胶粒40.0‑65.0重量份;所述天然橡胶和低顺式丁二烯橡胶之和为100重量份,低顺式丁二烯橡胶母胶粒中含有0.5‑3.0重量份碳纳米管,低顺式丁二烯橡胶采用锡偶联改性低顺式丁二烯橡胶,顺式含量低于35%。使用此橡胶组合物生产的胎侧橡胶部件,不仅具有极低的生热,同时解决了低炭黑填充带来的电阻过高而无法传导静电的问题。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎制造新材料技术领域,尤其涉及一种低生热、低电阻的胎侧橡胶组合物及其混炼方法和低滚阻轮胎。
背景技术
随着石油资源的日益枯竭,整个人类社会对节约能源都格外重视,轮胎行业也不例外,越来越多的轮胎企业着手开发高性能轮胎。近几年,新能源汽车的快速发展,消费者对新能源汽车的续航里程越来越看重,这就要求轮胎具有更低的滚阻阻力来配合新能源汽车进行节约能耗。
众所众知,胎面对轮胎的滚动阻力贡献值最高。当研究人员对胎面降低生热的开发遇到瓶颈时,也将降低生热的研究在轮胎的其他部件上进行了开展。
开发低生热的轮胎胎侧配方,传统的做法是降低炭黑的填充比例,同时为了保证良好的耐曲挠、耐老化特性,通常采用天然橡胶与高顺式丁二烯橡胶并用的体系。但对于轮胎胎侧而言,除了要保证良好的曲挠性、抗老化性能外,还肩负着静电传导的作用。降低炭黑的用量,虽然可以降低生热,但无疑会增加胎侧部件的电阻,最终导致其无法传导静电,这给轮胎的安全使用带来了一定的隐患。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明开发一种低生热、低电阻的胎侧橡胶组合物,使用此橡胶组合物生产的胎侧橡胶部件,不仅具有极低的生热,同时解决了低炭黑填充带来的电阻过高而无法传导静电的问题。
为了实现上述的目的,本发明采用了以下的技术方案:
一种低生热、低电阻的胎侧橡胶组合物,该橡胶组合物由包括以下组分的原料混炼制备得到:
天然橡胶 40.0-60.0重量份;
炭黑 30.0-45.0重量份;
低顺式丁二烯橡胶母胶粒 40.0-65.0重量份;
所述天然橡胶和低顺式丁二烯橡胶之和为100重量份,低顺式丁二烯橡胶母胶粒中含有0.5-3.0重量份碳纳米管,低顺式丁二烯橡胶采用锡偶联改性低顺式丁二烯橡胶,顺式含量低于35%。
作为优选,该橡胶组合物由包括以下组分的原料混炼制备得到:
天然橡胶 45.0-55.0重量份;
炭黑 35.0-40.0重量份;
低顺式丁二烯橡胶母胶粒 45.0-60.0重量份。
作为优选,碳纳米管选用阵列型碳纳米管。
作为再优选,所述的低顺式丁二烯橡胶母胶粒中含有0.5-2.0重量份碳纳米管。
作为优选,炭黑选用N330和N550中的一种或两种混合。
作为优选,该橡胶组合物的原料还包括以下组分:2.0-4.0份环保芳烃油,0-4.0份氧化锌,1.0-3.0份硬脂酸,4.5-10.0份防老剂,0.5-1.5份促进剂,1.5-3.5份硫磺。
作为再优选,防老剂选用1.0-2.5份防老剂TMQ、2.0-4.0份防老剂6PPD、0.5-1.5份防老剂DTPD、1.0-2.0份微晶蜡。
进一步,本发明还公开了所述的橡胶组合物的混炼方法,该方法包括以下的步骤:
1)采用切线型密炼机进行混炼,控制密炼机转子速度35-60rpm,控制上顶栓压力
4.8±0.2bar,密炼机冷却水温度25-40℃;具体包括以下的工艺步骤:
1.1)加入天然橡胶、低顺式丁二烯橡胶母胶粒、炭黑、橡胶活性剂、橡胶防老剂,压上顶栓使胶料升温至105℃;
1.2)升上顶栓加入芳烃油,保持8秒;
1.3)压上顶栓使胶料升温至120℃;
1.4)升上顶栓,保持10秒;
1.5)压上顶栓使胶料升温至140℃;
1.6)升上顶栓,保持10秒;
1.7)压上顶栓使胶料升温至148℃,排胶压片;
2)采用切线型密炼机进行终炼加硫,控制密炼机转子速度15-30rpm,控制上顶栓压力
4.2±0.2bar,密炼机冷却水温度25-40℃;具体包括以下的工艺步骤:
2.1)加入混炼好的母胶;
2.2)压上顶栓使胶料升温至75℃
2.3)升上顶栓,保持8秒;
2.4)压上顶栓使胶料升温至90℃;
2.5)升上顶栓,保持8秒;
2.6)压上顶栓使胶料升温至98℃,排胶压片。
进一步,本发明还公开了一种低滚阻轮胎,该轮胎的胎侧采用所述的橡胶组合物硫化制备得到。
采用本技术方案的有益效果是:本发明采用低炭黑填充设计,降低生热。使用锡偶联改性的低顺式丁二烯橡胶来保证胶料模量及改善炭黑分散。为了降低低炭黑填充带来的高电阻,需加入碳纳米管。为了降低碳纳米管用量,选择分散及导电性能更加优异的阵列型碳纳米管。为了进一步降低阵列型碳纳米管用量,并使其达到最佳分散的效果,需提前将其制备成碳纳米管丁二烯橡胶母胶粒,锡偶联的丁二烯橡胶也可以进一步提高碳纳米管的分散。通过以上手段,解决了低炭黑填充胎侧具有极高电阻的问题,减少了因轮胎不导电产生的安全隐患,为开发低滚动阻力轮胎带来突破。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清查、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部实施例。给予本发明中的实施例,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。
参比例
原材料组成:50.0份天然橡胶,50.0份聚丁二烯橡胶,35.0份N550炭黑,5.0份N330炭黑,3.0份环保芳烃油,3.0份氧化锌,1.5份硬脂酸,1.5份防老剂TMQ,3.0份防老剂6PPD,1.0份防老剂DTPD,2.0份微晶蜡,0.7份促进剂CZ,1.8份硫磺。
其中,聚丁二烯橡胶为BR9000,中石油大庆石化分公司产品;其余产品皆为市售。
对比例
原材料组成:50.0份天然橡胶,50.0份聚丁二烯橡胶,35.0份N550炭黑,5.0份N330炭黑,3.0份环保芳烃油,3.0份氧化锌,1.5份硬脂酸,1.5份防老剂TMQ,3.0份防老剂6PPD,1.0份防老剂DTPD,2.0份微晶蜡,0.7份促进剂CZ,1.8份硫磺,1.5份碳纳米管。
其中,聚丁二烯橡胶,牌号为BR9000,中石油大庆石化分公司产品;碳纳米管,牌号为GC21,山东大展纳米材料有限公司产品;其余产品皆为市售。
实施例1
原材料组成:50.0份天然橡胶,53.0份改性低顺式丁二烯橡胶母胶粒,35.0份N550炭黑,5.0份N330炭黑,3.0份环保芳烃油,3.0份氧化锌,1.5份硬脂酸,1.5份防老剂TMQ,3.0份防老剂6PPD,1.0份防老剂DTPD,2.0份微晶蜡,0.7份促进剂CZ,1.8份硫磺。
其中,改性低顺式丁二烯橡胶母胶粒填充了1.5重量份的阵列型碳纳米管;其余产品皆为市售。
实施例2
原材料组成:50.0份天然橡胶,53.0份改性低顺式丁二烯橡胶母胶粒,35.0份N550炭黑,3.0份环保芳烃油,3.0份氧化锌,1.5份硬脂酸,1.5份防老剂TMQ,3.0份防老剂6PPD,1.0份防老剂DTPD,2.0份微晶蜡,0.7份促进剂CZ,1.8份硫磺。
参比例、对比例、实施例1、2胶料的混炼方法包括以下的步骤:
1)采用切线型密炼机进行混炼,控制密炼机转子速度35-60rpm,控制上顶栓压力4.8±0.2bar,密炼机冷却水温度25-40℃;具体包括以下的工艺步骤:
1.1)加入天然橡胶、低顺式丁二烯橡胶母胶粒、炭黑、橡胶活性剂、橡胶防老剂,压上顶栓使胶料升温至105℃;
1.2)升上顶栓加入芳烃油,保持8秒;
1.3)压上顶栓使胶料升温至120℃;
1.4)升上顶栓,保持10秒;
1.5)压上顶栓使胶料升温至140℃;
1.6)升上顶栓,保持10秒;
1.7)压上顶栓使胶料升温至148℃,排胶压片;
2)采用切线型密炼机进行终炼加硫,控制密炼机转子速度15-30rpm,控制上顶栓压力4.2±0.2bar,密炼机冷却水温度25-40℃;具体包括以下的工艺步骤:
2.1)加入混炼好的母胶;
2.2)压上顶栓使胶料升温至75℃
2.3)升上顶栓,保持8秒;
2.4)压上顶栓使胶料升温至90℃;
2.5)升上顶栓,保持8秒;
2.6)压上顶栓使胶料升温至98℃,排胶压片。
由参比例、对比例、实施例1、2获得的橡胶组合物相关性能参数见表1。表1中DMA测试tanδ值的以参比例性能为100%对实施例数据进行处理。
采用DMA测试的方法表征橡胶组合物的动态粘弹性能,以60℃下tanδ表征橡胶组合物的生热性能,数值越高生热越低。采用ACL Staticide ACL-395表面电阻测试仪进行表面电阻测试,数值越低电阻越低。
表1参比例与实施例胶料相关性能参数
上述胶料的测试结果可以说明,一种低生热、低电阻的胎侧橡胶组合物与传统低生热胎侧橡胶组合物相比,可以保证相同的硬度及加工性能,耐臭氧老化性能、耐曲挠性能均符合使用要求。同时,一种低生热、低电阻的胎侧橡胶组合物具有更低的生热、更低的电阻,既满足了低滚阻轮胎的开发需求,又满足导电的需求。
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。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。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 (9)
1.一种低生热、低电阻的胎侧橡胶组合物,其特征在于,该橡胶组合物由包括以下组分的原料混炼制备得到:
天然橡胶 40.0-60.0重量份;
炭黑 30.0-45.0重量份;
低顺式丁二烯橡胶母胶粒 40.0-65.0重量份;
所述天然橡胶和低顺式丁二烯橡胶之和为100重量份,低顺式丁二烯橡胶母胶粒中含有0.5-3.0重量份碳纳米管,低顺式丁二烯橡胶采用锡偶联改性低顺式丁二烯橡胶,顺式含量低于35%。
2.根据权利要求1所述的一种低生热、低电阻的胎侧橡胶组合物,其特征在于,该橡胶组合物由包括以下组分的原料混炼制备得到:
天然橡胶 45.0-55.0重量份;
炭黑 35.0-40.0重量份;
低顺式丁二烯橡胶母胶粒 45.0-60.0重量份。
3.根据权利要求1或2所述的一种低生热、低电阻的胎侧橡胶组合物,其特征在于,碳纳米管选用阵列型碳纳米管。
4.根据权利要求3所述的一种低生热、低电阻的胎侧橡胶组合物,其特征在于, 所述的低顺式丁二烯橡胶母胶粒中含有0.5-2.0重量份碳纳米管。
5.根据权利要求1或2所述的一种低生热、低电阻的胎侧橡胶组合物,其特征在于,炭黑选用N330和N550中的一种或两种混合。
6.根据权利要求1或2所述的一种低生热、低电阻的胎侧橡胶组合物,其特征在于,该橡胶组合物的原料还包括以下组分:2.0-4.0份环保芳烃油, 0-4.0份氧化锌,1.0-3.0份硬脂酸,4.5-10.0份防老剂,0.5-1.5份促进剂,1.5-3.5份硫磺。
7.根据权利要求6所述的一种低生热、低电阻的胎侧橡胶组合物,其特征在于,防老剂选用1.0-2.5份防老剂TMQ、2.0-4.0份防老剂6PPD、0.5-1.5份防老剂DTPD、1.0-2.0份微晶蜡。
8.权利要求1-7任意一项权利要求所述的橡胶组合物的混炼方法,其特征在于,该方法包括以下的步骤:
1)采用切线型密炼机进行混炼,控制密炼机转子速度35-60rpm,控制上顶栓压力4.8±0.2bar,密炼机冷却水温度25-40℃;具体包括以下的工艺步骤:
1.1)加入天然橡胶、低顺式丁二烯橡胶母胶粒、炭黑、橡胶活性剂、橡胶防老剂,压上顶栓使胶料升温至105℃;
1.2)升上顶栓加入芳烃油,保持8秒;
1.3)压上顶栓使胶料升温至120℃;
1.4)升上顶栓,保持10秒;
1.5)压上顶栓使胶料升温至140℃;
1.6)升上顶栓,保持10秒;
1.7)压上顶栓使胶料升温至148℃,排胶压片;
2)采用切线型密炼机进行终炼加硫,控制密炼机转子速度15-30rpm,控制上顶栓压力4.2±0.2bar,密炼机冷却水温度25-40℃;具体包括以下的工艺步骤:
2.1)加入混炼好的母胶;
2.2)压上顶栓使胶料升温至75℃
2.3)升上顶栓,保持8秒;
2.4)压上顶栓使胶料升温至90℃;
2.5)升上顶栓,保持8秒;
2.6)压上顶栓使胶料升温至98℃,排胶压片。
9.一种低滚阻轮胎,其特征在于,该轮胎的胎侧采用权利要求1-7任意一项权利要求所述的橡胶组合物硫化制备得到。
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