CN114316401B - 抗切割低生热的矿用工程轮胎胎面胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗切割低生热的矿用工程轮胎胎面胶及其制备方法，属于矿用工程轮胎技术领域。其技术方案为：以重量份计，包括以下组分：橡胶组分100份、炭黑40‑60份、抗切割树脂6‑8份、白碳黑5‑10份、硅烷偶联剂1‑2份、烷基苯酚增粘树脂或对特辛基苯酚甲醛增粘树脂1‑3份、防老剂3‑5份、微晶蜡1‑2份、氢氧化铝3‑7份、氧化锌3‑5份、硬脂酸1‑2份、硫磺1.2‑1.5份、促进剂1.2‑2.4份。本发明的胎面胶能够在保证与现有工程轮胎生热相当/略低的情况下，进一步提高胎面胶中丁苯橡胶和细粒子炭黑的比例，从而达到提升抗切割性能的要求。
Description
技术领域
本发明涉及矿用工程轮胎技术领域，具体涉及一种抗切割低生热的矿用工程轮胎胎面胶及其制备方法。
背景技术
随着世界矿业的繁荣发展，对于矿用工程车辆的要求也越来越高，更快的速度及更大的载重量是矿用工程车辆近些年来的发展方向，矿用车辆的发展，对于矿用轮胎也提出了更高的要求。
对于矿用轮胎来说，高承载量是其必备的性能要求，但在对于轮胎强度的要求之外，决定轮胎使用寿命长短的主要制约因素是轮胎的抗切割能力以及生热性能的高低。矿用轮胎不同于常规轮胎，其使用环境非常恶劣，轮胎极易出现扎伤、刺穿等切割问题导致损坏失效；再加上高负荷下轮胎生热极高，生热脱层问题也是导致轮胎寿命下降的主要原因之一，因此提供一种兼具有抗切割能力与生热低的轮胎成为现阶段OTR轮胎研究的重点方向。
从配方角度来说，主要原材料的性质决定了轮胎很难达到抗切割与低生热性能同时提升的要求，丁苯橡胶的刚性苯乙烯链段有助于提高胎面的抗切割能力，但是生热较高，天然橡胶生热低，但是抗裂口增长较差；细粒子炭黑抗切割能力强，但是生热高。因此提供一种具有较好的抗切割性能同时生热较低的胎面胶成为急需解决的问题。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在胎面抗切割与低生热无法同时兼顾的缺点，而提出的一种抗切割低生热的矿用工程轮胎胎面胶及其制备方法。
一方面，本发明提供了一种抗切割低生热的矿用工程轮胎胎面胶，以重量份计，包括以下组分：橡胶组分100份、炭黑40-60份、抗切割树脂6-8份、白碳黑5-10份、硅烷偶联剂1-2份、烷基苯酚增粘树脂或对特辛基苯酚甲醛增粘树脂1-3份、防老剂3-5份、微晶蜡1-2份、氢氧化铝3-7份、氧化锌3-5份、硬脂酸1-2份、硫磺1.2-1.5份、促进剂1.2-2.4份；所述橡胶组分为40-60份的低生热生物基改性天然胶与40-60份的丁苯橡胶的组合物。
其中天然橡胶采用环保生物制剂、改性剂与天然橡胶分子末端的醛基进行反应接枝后得到的低生热生物基改性天然胶，具有更低的滞后损失、极低的生热和更高的强度。
优选地，所述炭黑为N115炭黑、N220炭黑、N234炭黑中的一种或者两种。
优选地，所述抗切割树脂为DCPD树脂或Y-HI树脂。
优选地，所述白碳黑为高分散沉淀法白碳黑1165MP或HD175MP；所述硅烷偶联剂为Si-69含量50wt％的硅烷混合物TESPT，其用量为白碳黑用量的五分之一。
优选地，所述烷基苯酚增粘树脂为TYC-0412增粘树脂或改性烷基酚树脂TKM或对特辛基苯酚甲醛增粘树脂SL1801。
优选地，所述防老剂采用对苯二胺及酮胺类防老剂；优选地，所述防老剂为酮胺类防老剂RD及对苯二胺类防老剂4020。
优选地，所述微晶蜡为碳数分布在C25-C60范围内双峰微晶蜡或三峰微晶蜡。
优选地，所述氢氧化铝为含有一定微粒化的氢氧化铝，密度在0.15-0.35g/cm3之间，比重过高会导致耐磨性能明显下降，比重过低则会导致混炼难度增加。
优选地，所述促进剂为次磺酰胺类促进剂与噻唑类促进剂的组合。
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：
S1一段混炼
将100份橡胶组分、30份炭黑投入密炼机中混炼30-35s，之后加入部分防老剂和全部的白碳黑、硅烷偶联剂、烷基苯酚增粘树脂、微晶蜡、氧化锌及硬脂酸，在转速37-40rpm下进行混炼，每隔30-35s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到165-170℃时进行排胶落片，室温放置冷却4-6h后得到一段母胶，随后对其进行二段混炼；
S2二段混炼
将步骤S1的一段母胶及炭黑、抗切割树脂、余量的防老剂投入密炼机中，在37-40rpm转速下进行混炼，每隔30-35s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到160-165℃时进行排胶落片，室温放置冷却4-6h后得到二段母胶，随后对其进行终炼；
S3终炼
将步骤S2的二段母胶及氢氧化铝、硫磺、促进剂投入密炼机中，在27-30rpm转速下进行混炼，依次间隔30-35s、25-30s、15-20s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到95-100℃时排胶下片，放置冷却后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：
本发明与现有的工程轮胎胎面胶相比，采用全新的低生热生物基改性天然胶作为主体，极大地降低了胎面胶的生热问题，同时添加少量的氢氧化铝可以提高胎面胶的导热性能和耐磨性能，因此能够在保证与现有工程轮胎生热相当的情况下，进一步提高胎面胶中丁苯橡胶和细粒子炭黑的比例，从而达到提升抗切割性能的要求。
具体实施方式
实施例1-4及对比例1、对比例2的胎面胶配方如表1所示：
表1
实施例1-4及对比例1、对比例2的胎面胶的制备方法包括以下步骤：
S1一段混炼：将100份橡胶组分、30份炭黑投入密炼机中混炼30s，之后加入全部白碳黑、TESPT、TYC-0412树脂、防老剂RD、微晶蜡、氧化锌及硬脂酸，在转速40rpm下进行混炼，每隔30s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到165℃时进行排胶落片，室温放置冷却4-6h后得到一段母胶，随后对其进行二段混炼；
S2二段混炼：将步骤S1的一段母胶及剩余的炭黑、Y-HI树脂、防老剂4020投入密炼机中，在37rpm转速下进行混炼，每隔30s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到160℃时进行排胶落片，室温放置冷却4-6h后得到二段母胶，随后对其进行终炼；
S3终炼：将步骤S2的二段母胶及氢氧化铝、硫磺、促进剂投入密炼机中，在27rpm转速下进行混炼，依次间隔30s、25s、15s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到100℃时排胶下片，放置冷却后即得矿用工程轮胎胎面胶。
对实施例1-4及对比例1、对比例2制备的矿用工程轮胎胎面胶进行性能测试，测试结果如表2所示：
表2
实施例5-8及对比例3的胎面胶配方如表3所示：
表3
实施例5-8及对比例3的胎面胶的制备方法包括以下步骤：
S1一段混炼：将100份橡胶组分、30份炭黑投入密炼机中混炼35s，之后加入全部白碳黑、TESPT、TYC-0412树脂、防老剂RD、微晶蜡、氧化锌及硬脂酸，在转速37rpm下进行混炼，每隔35s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到170℃时进行排胶落片，室温放置冷却4-6h后得到一段母胶，随后对其进行二段混炼；
S2二段混炼：将步骤S1的一段母胶及剩余的炭黑、Y-HI树脂、防老剂4020投入密炼机中，在40rpm转速下进行混炼，每隔35s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到165℃时进行排胶落片，室温放置冷却4-6h后得到二段母胶，随后对其进行终炼；
S3终炼：将步骤S2的二段母胶及氢氧化铝、硫磺、促进剂投入密炼机中，在30rpm转速下进行混炼，依次间隔35s、30s、20s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到95℃时排胶下片，放置冷却后即得矿用工程轮胎胎面胶。
对实施例5-8及对比例3制备的矿用工程轮胎胎面胶进行性能测试，测试结果如表4所示：
表4
本发明采用的低生热改性天然胶NRX-2是由青岛金瑞纳橡胶科技有限公司开发出的产品，是采用了环保生物制剂、改性剂通过环保胶乳法生产研制的纯天然胶，其中改性剂能够与天然橡胶分子末端的醛基进行接枝反应，提高橡胶分子与填料的结合强度与相容性，大幅降低填料的聚集态效应，从而到达降低滞后损失及生热，提高弹性的作用。
氢氧化铝是一种金属两性氢氧化物，在混炼过程中能够以一种平面的形状分布在胎面表面，增加胎面的耐磨性及抗切割性能，另外含有一定的微粒化结构，可在胎面胶中形成一定的孔径，提高散热能力，同时氢氧化铝在终炼胶中加入能达到与氧化锌相同的导热效果，虽然降低了其分散均匀度，但是氢氧化铝本身的金属离子态可以增加胎面胶的导热能力，进而带来一定程度的生热降低。
由以上实施例及对比例的对比数据可以得知，在胎面配方组分中使用低生热生物基改性天然胶和氢氧化铝组分后，胶料依然能够保持较好的拉伸强度、断裂伸长率、100％定伸应力、300％定伸应力、撕裂强度及动态性能；硬度有所增加；胶料的抗切割性能和耐磨性得到了一定的提升，同时胶料生热也有明显降低的趋势。因此本发明所述技术可以在现有配方的基础上提高丁苯橡胶与细粒子炭黑的比例，从而达到抗切割性能明显提升，同时生热不增加的目的。
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.抗切割低生热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：橡胶组分100份、炭黑40-60份、抗切割树脂6-8份、白碳黑5-10份、硅烷偶联剂1-2份、烷基苯酚增粘树脂或对特辛基苯酚甲醛增粘树脂1-3份、防老剂3-5份、微晶蜡1-2份、氢氧化铝3-7份、氧化锌3-5份、硬脂酸1-2份、硫磺1.2-1.5份、促进剂1.2-2.4份；所述橡胶组分为40-60份的低生热生物基改性天然胶NRX-2与40-60份的丁苯橡胶的组合物；氢氧化铝含有微粒化结构；其中，所述炭黑为N220炭黑，所述抗切割树脂为DCPD树脂，所述白碳黑为白碳黑1165MP。
2.如权利要求1所述的矿用工程轮胎胎面胶，其特征在于，所述硅烷偶联剂为硅烷混合物TESPT，其用量为白碳黑用量的五分之一。
3.如权利要求1所述的矿用工程轮胎胎面胶，其特征在于，所述烷基苯酚增粘树脂为TYC-0412增粘树脂或改性烷基酚树脂TKM或对特辛基苯酚甲醛增粘树脂SL1801。
4.如权利要求1所述的矿用工程轮胎胎面胶，其特征在于，所述防老剂采用对苯二胺及酮胺类防老剂。
5.如权利要求4所述的矿用工程轮胎胎面胶，其特征在于，所述防老剂为酮胺类防老剂RD及对苯二胺类防老剂4020。
6.如权利要求1所述的矿用工程轮胎胎面胶，其特征在于，所述微晶蜡为双峰微晶蜡或三峰微晶蜡。
7.如权利要求1所述的矿用工程轮胎胎面胶，其特征在于，所述氢氧化铝的密度为0.15-0.35g/cm³。
8.如权利要求1所述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与噻唑类促进剂的组合。
9.如权利要求1-8任一项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：
S1一段混炼
将100份橡胶组分、30份炭黑投入密炼机中混炼30-35s，之后加入部分防老剂和全部的白碳黑、硅烷偶联剂、烷基苯酚增粘树脂、微晶蜡、氧化锌及硬脂酸，在转速37-40rpm下进行混炼，每隔30-35s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到165-170℃时进行排胶落片，室温放置冷却4-6h后得到一段母胶，随后对其进行二段混炼；
S2二段混炼
将步骤S1的一段母胶及炭黑、抗切割树脂、余量的防老剂投入密炼机中，在37-40rpm转速下进行混炼，每隔30-35s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到160-165℃时进行排胶落片，室温放置冷却4-6h后得到二段母胶，随后对其进行终炼；
S3终炼
将步骤S2的二段母胶及氢氧化铝、硫磺、促进剂投入密炼机中，在27-30rpm转速下进行混炼，依次间隔30-35s、25-30s、15-20s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到95-100℃时排胶下片，放置冷却后即得矿用工程轮胎胎面胶。
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