CN114752122B - 一种高动态粘合寿命胎体胶及其制备方法、应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种胎体胶，按原料质量份数计，包括，100重量份的聚异戊二烯橡胶、10～50重量份的炭黑、1～10重量份的白炭黑、1～4重量份的偶联剂、2～6重量份的氧化锌、1～4重量份的硬脂酸、2～8重量份的防老剂、0～5重量份的粘合树脂、0～5重量份的树脂固化剂、1～5重量份的芳烃油、0.1～0.5重量份的防焦剂、0.5～2重量份的抗返原剂、0.6～3重量份的硫化剂以及0.6～2重量份的促进剂。本发明提供的高动态粘合寿命胎体胶，动态粘合寿命超过20万次，静态H型抽出力大于180N/m，同时具有较高的拉伸强度和较低的压缩生热性能，并且具有良好的加工性能。

Description

一种高动态粘合寿命胎体胶及其制备方法、应用
技术领域
本发明属于航空轮胎胎体胶技术领域，涉及一种胎体胶及其制备方法、应用，尤其涉及一种高动态粘合寿命胎体胶及其制备方法、应用。
背景技术
航空轮胎作为飞机上最重要的零部件之一，对飞机的舒适性和安全性有着很大的影响，尤其是在飞机的起降和滑行过程中发挥着极其重要的作用。由于航空轮胎在使用过程中需要承受高内压、高载荷、高速度等极限作用，这就要求航空轮胎要具有优异的使用性能，不仅可以提高飞机降落与滑行的安全性，而且可以增加乘坐舒适性。
胎体是轮胎最重要的部位之一，在轮胎承载中起着主要的作用。胎体主要由帘线和橡胶两部分组成。而胎体胶需要具有良好的粘合性能、耐疲劳性能、耐老化性能和低生热性能。从而保证轮胎使用的稳定性和安全性。
现有技术中，胎体胶配方通常使用间甲白粘合体系来提高胶线粘合性，但由于树脂填料的加入的影响，这会对胎体胶的耐疲劳性能及轮胎的使用寿命产生明显的影响。
因而，如何得到一种适宜的胎体胶，具有更好的综合性能，特别是粘合性能，已成为业内诸多研究人员广为关注的焦点之一。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种胎体胶及其制备方法、应用。本发明提供的高动态粘合寿命胎体胶能够进一步提高胎体胶的动态粘合寿命、粘合强度、动态生热性能、机械性能和加工性能。
本发明提供了一种胎体胶，按原料质量份数计，包括：
优选的，所述炭黑包括N220、N234、N330、N339和N660中的一种或多种；
所述防老剂包括防老剂4010NA、防老剂RD、防老剂BLE、防老剂4020、防老剂MB和防老剂DTPD的一种或多种；
所述粘合树脂包括间苯二酚甲醛树脂和/或间甲酚甲醛树脂；
所述树脂固化剂包括六甲氧基甲基蜜胺和/或六亚甲基四胺。
优选的，所述防焦剂包括防焦剂CTP；
所述抗返原剂包括PK900；
所述硫化剂包括硫磺粉；
所述促进剂包括N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N-2二环己基-2,2-二苯并噻唑次磺酰胺和二硫化四甲基秋兰姆中的一种或多种。
优选的，所述胎体胶为高动态粘合寿命胎体胶；
所述胎体胶包括全钢或半钢子午胎胎体胶。
本发明还提供了一种胎体胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将聚异戊二烯橡胶密炼后，再加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、粘合树脂、炭黑、白炭黑、偶联剂和芳烃油继续密炼后，排胶得到胶片；
2)将上述步骤得到的胶片、防焦剂、抗返原剂、硫磺和促进剂经过开炼，薄通后出片，得到混炼胶；
3)将上述步骤得到的混炼胶硫化后，得到胎体胶。
优选的，所述密炼的起始温度小于70℃；
所述密炼的排胶温度小于等于155℃。
优选的，所述密炼的时间为5～10min；
所述密炼的转速为20～50rpm。
优选的，所述开炼的温度为40～60℃；
所述薄通的次数为3～4次；
所述薄通后还包括放置的步骤；
所述放置的时间大于等于12h。
优选的，所述硫化的温度为135～150℃；
所述硫化的时间为20～60min；
所述硫化的压力为0.2～20Mpa。
本发明还提供了上述技术方案任意一项所述的胎体胶或上述技术方案任意一项所述的制备方法所制备的胎体胶在航空轮胎胎体胶中的应用。
本发明提供了一种胎体胶，按原料质量份数计，包括，100重量份的聚异戊二烯橡胶、10～50重量份的炭黑、1～10重量份的白炭黑、1～4重量份的偶联剂、2～6重量份的氧化锌、1～4重量份的硬脂酸、2～8重量份的防老剂、0～5重量份的粘合树脂、0～5重量份的树脂固化剂、1～5重量份的芳烃油、0.1～0.5重量份的防焦剂、0.5～2重量份的抗返原剂、0.6～3重量份的硫化剂以及0.6～2重量份的促进剂。与现有技术相比，本发明针对现有技术中的胎体胶存在动态粘合寿命较低的问题，进一步提高胎体胶的动态粘合寿命、粘合强度、动态生热性能、机械性能和加工性能。本发明提供的高动态粘合寿命胎体胶，以聚异戊二烯橡胶为基础，通过选定合适的补强材料、粘合体系与硫化体系，采用传统加工工艺制备，得到的胎体胶动态粘合寿命超过20万次，静态H型抽出力大于180N/m，同时具有较高的拉伸强度和较低的压缩生热性能，并且具有良好的加工性能，有效的解决了现有技术中，添加间甲白体系后，胎体胶的动态粘合寿命严重降低的问题。本发明提供的胎体胶用于航空轮胎时，能够保证航空轮胎在使用过程中胎体部位的可靠性，提高航空轮胎安全性和使用寿命。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用工业纯或胎体胶制备领域内使用的常规纯度。
本发明所用原料，其简称或牌号均属于本领域常规的简称或牌号，每个简称或牌号在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据简称或牌号，能够清楚准确唯一的进行理解和获取。
本发明提供了一种胎体胶，按原料质量份数计，包括：
在本发明中，所述炭黑的加入量为10～50重量份，优选为15～45重量份，更优选为20～40重量份，更优选为25～35重量份。
在本发明中，所述偶联剂的加入量为1～4重量份，优选为1.5～3.5重量份，更优选为2～3重量份。
在本发明中，所述氧化锌的加入量为2～6重量份，优选为2.5～5.5重量份，更优选为3～5重量份，更优选为3.5～4.5重量份。
在本发明中，所述硬脂酸的加入量为1～4重量份，优选为1.5～3.5重量份，更优选为2～3重量份。
在本发明中，所述防老剂的加入量为2～8重量份，优选为3～7重量份，更优选为4～6重量份。
在本发明中，所述粘合树脂的加入量为0～5重量份，优选为1～4重量份，更优选为2～3重量份。
在本发明中，所述树脂固化剂的加入量为0～5重量份，优选为1～4重量份，更优选为2～3重量份。
在本发明中，所述芳烃油的加入量为1～5重量份，优选为1.5～4.5重量份，更优选为2～4重量份，更优选为2.5～3.5重量份。
在本发明中，所述防焦剂的加入量为0.1～0.5重量份，优选为0.15～0.45重量份，更优选为0.2～0.4重量份，更优选为0.25～0.35重量份。
在本发明中，所述抗返原剂的加入量为0.5～2重量份，优选为0.7～1.8重量份，更优选为1.0～1.5重量份。
在本发明中，所述硫化剂的加入量为0.6～3重量份，优选为1～2.5重量份，更优选为1.5～2重量份。
在本发明中，所述促进剂的加入量为0.6～2重量份，优选为0.8～1.8重量份，更优选为1～1.6重量份，更优选为1.2～1.4重量份。
在本发明中，所述炭黑优选包括N220、N234、N330、N339和N660中的一种或多种，更优选为N220、N234、N330、N339或N660。
在本发明中，所述防老剂优选包括防老剂4010NA、防老剂RD、防老剂BLE、防老剂4020、防老剂MB和防老剂DTPD的一种或多种，更优选为防老剂4010NA、防老剂RD、防老剂BLE、防老剂4020、防老剂MB或防老剂DTPD。
在本发明中，所述粘合树脂优选包括间苯二酚甲醛树脂和/或间甲酚甲醛树脂，更优选为间苯二酚甲醛树脂或间甲酚甲醛树脂。
在本发明中，所述树脂固化剂优选包括六甲氧基甲基蜜胺和/或六亚甲基四胺，更优选为六甲氧基甲基蜜胺或六亚甲基四胺。
在本发明中，所述防焦剂优选包括防焦剂CTP。
在本发明中，所述抗返原剂包括PK900。
在本发明中，所述促进剂优选包括N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N-2二环己基-2,2-二苯并噻唑次磺酰胺和二硫化四甲基秋兰姆中的一种或多种，更优选为N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N-2二环己基-2,2-二苯并噻唑次磺酰胺或二硫化四甲基秋兰姆。
在本发明中，所述胎体胶优选为高动态粘合寿命胎体胶。
在本发明中，所述胎体胶优选包括全钢或半钢子午胎胎体胶。
本发明提供了一种胎体胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将聚异戊二烯橡胶密炼后，再加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、粘合树脂、炭黑、白炭黑、偶联剂和芳烃油继续密炼后，排胶得到胶片；
2)将上述步骤得到的胶片、防焦剂、抗返原剂、硫磺和促进剂经过开炼，薄通后出片，得到混炼胶；
3)将上述步骤得到的混炼胶硫化后，得到胎体胶。
本发明首先将聚异戊二烯橡胶密炼后，再加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、粘合树脂、炭黑、白炭黑、偶联剂和芳烃油继续密炼后，排胶得到胶片。
在本发明中，所述密炼的起始温度优选小于70℃。
在本发明中，所述密炼的排胶温度优选小于等于155℃。
在本发明中，所述密炼的时间优选为5～10min，更优选为6～9min，更优选为7～8min。
在本发明中，所述密炼的转速优选为20～50rpm，更优选为25～45rpm，更优选为30～40rpm。
本发明再将上述步骤得到的胶片、防焦剂、抗返原剂、硫磺和促进剂经过开炼，薄通后出片，得到混炼胶。
在本发明中，所述开炼的温度优选为40～60℃，更优选为44～56℃，更优选为48～52℃。
在本发明中，所述薄通的次数优选为3～4次。
在本发明中，所述薄通后优选包括放置的步骤。
在本发明中，所述放置的时间优选大于等于12h。
本发明最后将上述步骤得到的混炼胶硫化后，得到胎体胶。
在本发明中，所述硫化的温度优选为135～150℃，更优选为138～147℃，更优选为141～144℃。
在本发明中，所述硫化的时间优选为20～60min，更优选为25～55min，更优选为30～50min，更优选为35～45min。
在本发明中，所述硫化的压力优选为0.2～20Mpa，更优选为4～16Mpa，更优选为8～12Mpa。
本发明为完整和细化整体制备工艺，更好的提高胎体胶的综合性能，特别是提高胎体胶的动态粘合寿命，上述高动态粘合寿命胎体胶的制备方法具体可以为以下步骤：
步骤一、按组成和重量份称取各原料；
步骤二、将聚异戊二烯橡胶投入密炼机中密炼，然后加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、粘合树脂、炭黑、白炭黑、偶联剂和芳烃油密炼，密炼均匀后，排胶出片；
步骤三、将步骤二得到的胶片投入开炼机开炼，加入防焦剂、抗返原剂、硫磺和促进剂，薄通，出片并置于室温下停放12h以上，得到混炼胶，硫化，得到高动态粘合寿命胎体胶。
具体的，步骤二中，密炼机起始温度低于70℃，排胶温度不超过155℃，密炼时间为5～10min，密炼机转速为20～50rpm。
具体的，步骤三中，开炼机温度为40～60℃，薄通3～4次；硫化的温度为135～150℃，压力为0.2～20MPa，时间为20～60min。
本发明提供的高动态粘合寿命胎体胶，由100重量份聚异戊二烯橡胶、10-50重量份炭黑、1-10重量份白炭黑、1-4重量份偶联剂、2-6重量份氧化锌、1-4重量份硬脂酸、2-8重量份防老剂、0-5重量份粘合树脂、0-5重量份树脂固化剂、1-5重量份芳烃油、0.1-0.5重量份防焦剂、0.5-2重量份抗返原剂、0.6-3重量份硫磺和0.6-2重量份促进剂组成。
具体的，炭黑为N220、N234、N330的一种或两组混合物。炭黑的用量优选为10-40重量份。
具体的，氧化锌、硬脂酸、防焦剂CTP均为市售商品，氧化锌用量优选为3-5重量份，硬脂酸用量优选为2-4重量份，防焦剂CTP用量优选为0.2-0.4重量份。
具体的，防老剂为4010NA、RD、BLE、4020、MB和DTPD的一种或多种混合物。防老剂的用量优选为2-4重量份。
具体的，粘合树脂为间苯二酚甲醛树脂或间甲酚甲醛树脂中的一种或多种混合物。粘合树脂的用量优选为0-3重量份。
具体的，树脂固化剂为六甲氧基甲基蜜胺或六亚甲基四胺。树脂固化剂的用量优选为0-3份。
具体的，促进剂为N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N-2二环己基-2,2-二苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四甲基秋兰姆中的一种或多种混合物。促进剂的用量优选为0.6-1.5重量份。
本发明提供了上述技术方案中任意一项所述的胎体胶或上述技术方案中任意一项所述的制备方法所制备的胎体胶在航空轮胎胎体胶中的应用。
本发明上述步骤提供了一种高动态粘合寿命胎体胶及其制备方法、应用。本发明解决了现有的胎体胶存在动态粘合寿命较低的问题，进一步提高胎体胶的动态粘合寿命、粘合强度、动态生热性能、机械性能和加工性能。本发明提供的高动态粘合寿命胎体胶，以聚异戊二烯橡胶为基础，通过选定合适的补强材料、粘合体系与硫化体系，采用传统加工工艺制备，得到的胎体胶动态粘合寿命超过20万次，静态H型抽出力大于180N/m，同时具有较高的拉伸强度和较低的压缩生热性能，并且具有良好的加工性能，有效的解决了现有技术中，添加间甲白体系后，胎体胶的动态粘合寿命严重降低的问题。本发明提供的胎体胶用于航空轮胎时，能够保证航空轮胎在使用过程中胎体部位的可靠性，提高航空轮胎安全性和使用寿命。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种胎体胶及其制备方法、应用进行了详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例1～3和对比例1～3
本发明具体实施例和对比例如表1所示。按照以下方法制备：
步骤一、按组成和重量份称取各原料；
步骤二、先将聚异戊二烯橡胶投入密炼机中密炼，然后加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、粘合树脂、炭黑、白炭黑、偶联剂和操作油密炼，密炼均匀后，排胶出片；密炼机起始温度低于70℃，排胶温度不超过155℃，密炼时间为8min，密炼机转速为50rpm；
步骤三、将步骤二得到的胶片投入开炼机开炼，加入防焦剂、抗返原剂、硫磺和促进剂，薄通，出片并置于室温下停放12h以上，得到混炼胶，硫化，得到高动态粘合寿命胎体胶；开炼机温度为50℃，薄通4次；硫化的温度为140℃，压力为10MPa，时间为30min。
参见表1，表1为本发明实施例1～3和对比例的胎体胶配方。
表1
组成 对比例1 对比例2 对比例3 实施例1 实施例2 实施例3
天然橡胶 100
异戊橡胶 100 100 100 100 100
硫磺粉 2.8 3.2 2.5 3 2.5 3
促进剂CZ 0.5 1 0.9 0.5 0.5
促进剂DZ 1 1
促进剂NS 0.7 0.7 0.7 0.5
促进剂TMTD 0.1 0.2
防老剂4010NA 1 1 1.5 1 1 1.5
防老剂RD 1 1.5 1
防老剂BLE 1 1 1
偶联剂 2 2 1.6 2 2 2
氧化锌 4 5 5 5 5 7
硬脂酸 2 2 2 2 2 2
防焦剂CTP 0.2 0.4 0.2 0.2 0.2
SL-3005 2 2 1
六亚甲基四胺 0.2 0.2 0.1
芳烃油 2 2 3 2 2 2
N220 40
N234 30 40 35 35
N330 32
白炭黑 8 8 8 8 8 8
抗返原剂PK900 1 1 3 1 1 1
对实施例1～3和对比例1～3的胎体胶的配方性能进行检测，检测结果如表2所示。表2为实施例1～3和对比例1～3的胎体胶的性能。
表2
以上对本发明提供的一种高动态粘合寿命胎体胶及其制备方法、应用进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.胶料在胎体胶方面的应用：
所述胶料，按原料质量份数计，由以下成分组成：
所述粘合树脂为间苯二酚甲醛树脂和/或间甲酚甲醛树脂；
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述炭黑包括N220、N234、N330、N339和N660中的一种或多种；
所述防老剂包括防老剂4010NA、防老剂RD、防老剂BLE、防老剂4020、防老剂MB和防老剂DTPD的一种或多种；
所述树脂固化剂包括六甲氧基甲基蜜胺和/或六亚甲基四胺。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述防焦剂包括防焦剂CTP；
所述抗返原剂包括PK900；
所述硫化剂包括硫磺粉；
所述促进剂包括N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N-2二环己基-2,2-二苯并噻唑次磺酰胺和二硫化四甲基秋兰姆中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述胎体胶为高动态粘合寿命胎体胶；
所述胎体胶包括全钢或半钢子午胎胎体胶。
5.一种如权利要求1～4任意一项所述的应用中的胶料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将聚异戊二烯橡胶密炼后，再加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、粘合树脂、炭黑、白炭黑、偶联剂和芳烃油继续密炼后，排胶得到胶片；
2)将上述步骤得到的胶片、防焦剂、抗返原剂、硫磺和促进剂经过开炼，薄通后出片，得到混炼胶；
3)将上述步骤得到的混炼胶硫化后，得到胎体胶。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述密炼的起始温度小于70℃；
所述密炼的排胶温度小于等于155℃。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述密炼的时间为5～10min；
所述密炼的转速为20～50rpm。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述开炼的温度为40～60℃；
所述薄通的次数为3～4次；
所述薄通后还包括放置的步骤；
所述放置的时间大于等于12h。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述硫化的温度为135～150℃；
所述硫化的时间为20～60min；
所述硫化的压力为0.2～20Mpa。
10.权利要求1～4任意一项所述的应用中的胶料或权利要求5～9任意一项所述的制备方法所制备的胶料在航空轮胎胎体胶中的应用。
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