CN114805952A - 一种负重轮实心轮胎用橡胶组合物、制备方法、负重轮实心轮胎及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种负重轮实心轮胎用橡胶组合物、制备方法、负重轮实心轮胎及制备方法。所述橡胶组合物由包括杜仲橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、氧化锌、硬脂酸、炭黑、增塑剂、防老剂、促进剂、界面剂、塑解剂、防焦剂的原料制备而成；本发明以杜仲橡胶与其它橡胶共混，在配方体系中使用了界面剂，通过界面剂可以提高几种橡胶之间的相容性，并通过引入杜仲橡胶结晶结构，利用杜仲橡胶的结晶效应和界面效应协同作用，制得防刮擦性能极好的的硫化胶，所制得的硫化胶用于负重轮实心轮胎与履带金属诱导齿接触的部位，可有效改善金属履带的诱导齿和负重轮实心轮胎的侧面刮擦造成橡胶层早期损坏的问题，从而大大延长了负重轮的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶复合材料领域，进一步地说，是涉及一种负重轮实心轮胎用橡胶组合物、制备方法、负重轮实心轮胎及制备方法。
背景技术
负重轮在履带车辆行驶运动中起缓冲减震作用，是履带车辆动力行动系统的关键部件。作用是借助与其啮合的主动轮传递驱动力矩或制动力矩，依靠与地面的相互作用产生牵引力或制动力实现运动，并保障车辆平稳行驶，通过各种复杂路面和各种障碍物。负重轮由金属轮辐和外缘的弹性体材料制成，可减缓履带车辆行驶过程中颠簸作用力，大幅改善车辆乘员的舒适性。
随着履带车辆向重载、高速方向发展，负重轮的橡胶体承受的剪切、拉压、扭转作用更加强烈，履带车辆在行驶过程中，因负重轮实心轮胎的侧面与履带金属诱导齿的磨损和刮擦造成靠近诱导齿一侧的橡胶体损坏，负重轮行驶里程寿命与预期目标差距较大。负重轮早期疲劳损坏因素复杂，其承受扭转或拉压交变应力过大的极端工况是主要因素，橡胶配方设计存在缺陷、橡胶纳米复合材料制备工艺不合理，以及负重轮工作环境恶劣(高温、高湿、强紫外线、多尘等)，特别是在负重轮胎体与诱导齿接触的侧面，因与诱导齿在行驶中存在刮擦和碰撞，造成橡胶层的损坏加快了失效进程。使履带车辆行驶里程不能达到3000km。
因此，需要改进负重轮实心轮胎的特定部位的橡胶材料，主要是与履带金属诱导齿经常接触的部位的橡胶材料性能，提高材料的力学强度、弹性、抗磨损刮擦、耐疲劳性能、耐切割性能，有效防止因履带金属诱导齿反复刮擦，而造成的橡胶层损坏，从而实现提高负重轮的使用寿命。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种负重轮实心轮胎用橡胶组合物、制备方法、负重轮实心轮胎及制备方法。
本发明以杜仲橡胶与其它橡胶共混，在配方体系中建立多重橡胶网络，在配方体系中使用了界面剂，通过界面剂可以提高几种橡胶之间的亲和性及相容性，从而提高了复合材料的性能，并通过引入杜仲橡胶结晶结构，调控杜仲橡胶结晶的尺寸及数量，利用杜仲橡胶的结晶效应和界面效应协同作用，制备出具有多层次结构的聚合物。所制得的硫化胶用于负重轮实心轮胎与履带金属诱导齿接触的部位，可有效改善履带中间的诱导齿和负重轮实心轮胎的侧面刮擦造成橡胶层早期损坏这一问题。
本发明提出通过配方设计，调整杜仲橡胶分子链在纳米复合材料中的结晶行为，发挥杜仲橡胶的结晶效应，提高了负重轮的疲劳性能、撕裂性能、耐切割性能等；同时在配方体系中使用了界面剂，通过界面剂提高几种橡胶之间的亲和性及相容性，提高了复合材料的性能；通过对橡胶纳米复合材料的制备工艺进行调控，提高填料、助剂及杜仲橡胶晶体的分散，保证杜仲橡胶晶核在纳米复合材料中均匀分布，提高杜仲橡胶与天然橡胶的界面作用，最终提升负重轮用特种橡胶纳米复合材料的性能；采用双胶料制备复合型负重轮，实心胎上诱导齿能接触到的部位使用本发明制备的胶料，实心胎的其余部分使用实心轮胎胎面胶料，在有效节约成本的同时，有效地解决了本发明所要解决的技术问题。
本发明的目的之一是提供一种负重轮实心轮胎用橡胶组合物。
所述橡胶组合物由包括杜仲橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、氧化锌、硬脂酸、炭黑、增塑剂、防老剂、促进剂、硫化剂、界面剂、塑解剂、防焦剂的原料制备而成；
以天然橡胶为100重量份，各组分按重量份计：
本发明的一种优选的实施方式中，
所述界面剂为非离子型表面活性剂，所述非离子型表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种；
辛基酚聚氧乙烯醚优选为OP-8、OP-10等，失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚优选为Tween-20、Tween-40、Tween-60、Tween-80等、壬基酚聚氧乙烯醚优选为NP-4、NP-6、NP-8、NP-10、NP-11、NP-12、NP-13、NP-15、NP-30等；
更优选为OP-10、Tween-20、TX-10、NP-10中的至少一种；
界面剂在本发明中起到两种作用，一是可以改善不同种类橡胶的界面作用，提高不同种类橡胶的相容性，减弱分子链段的滞后效应，降低生热，强化橡胶网络结构，提高切割性能；二是可以提高炭黑与橡胶分子链之间的界面作用，提高分散，降低生热。
本发明的一种优选的实施方式中，
所述增塑剂为芳烃油、环烷油、机油、石蜡油中的至少一种。
本发明所用的原料或助剂，如氧化锌、硬脂酸、炭黑、防老剂、促进剂、塑解剂、防焦剂，均为常规原料或常规助剂；
本发明还可以加入其它橡胶用常规助剂，如填充补强剂、偶联剂等，其中填充补强剂可以为白炭黑、黏土、陶土等，技术人员可根据实际情况进行选择；其用量也为常规用量，技术人员可以根据实际情况确定。
本发明的目的之二是提供一种负重轮实心轮胎用橡胶组合物的制备方法，包括：
将杜仲橡胶塑炼、天然橡胶加入塑解剂塑炼，再与丁苯橡胶、顺丁橡胶混炼，然后加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、界面剂、增塑剂、炭黑、防焦剂、促进剂、硫化剂混炼后得到所述负重轮实心轮胎用橡胶组合物。
本发明的一种优选的实施方式中，
杜仲橡胶在80℃～95℃塑炼，可将杜仲橡胶在高温开炼机(80℃～95℃)或密炼机中进行塑炼，将杜仲橡胶的结晶网络打开，使其成为高弹态橡胶；
天然橡胶在140℃～150℃塑炼，可在密炼机中对天然橡胶进行塑炼，塑炼温度为140℃～150℃，转速60～100rpm，塑炼时间2～10分钟；
本发明的目的之三是提供一种包含上述橡胶组合物的负重轮实心轮胎。
所述负重轮实心轮胎还包含实心轮胎胎面胶料；
所述橡胶组合物制成的胶条缠绕贴合于金属轮毂一侧，所述实心轮胎胎面胶料制成的胶条缠绕贴合于金属轮毂另一侧。
本发明的目的之四是提供一种负重轮实心轮胎的制备方法，包括：
(1)负重轮的金属轮毂表面涂胶黏剂、晾干、停放；
(2)将所述橡胶组合物制成胶条，胶条的宽度小于金属轮毂的宽度，所述胶条缠绕贴合于金属轮毂表面一侧，缠绕厚度为负重轮橡胶层的设计厚度，在金属轮毂表面另一侧，所述实心轮胎胎面胶料制成胶条在其上贴合缠绕，缠绕厚度为负重轮橡胶层的设计厚度，两种胶条缠绕层在垂直于金属轮毂方向上紧密接触；
所述橡胶组合物制成胶条缠绕的一侧，是与金属履带的诱导齿接触的一侧，可以保证制得的负重轮实心轮胎与金属履带的诱导齿相接触的橡胶层为有一定厚度的所述橡胶组合物硫化后的橡胶层，更为耐磨、耐刮擦；
(3)将贴好胶的金属轮毂置于负重轮硫化模具中，硫化成型，制得所述负重轮实心轮胎。
所述实心轮胎胎面胶料可采用现有技术的常规的负重轮实心轮胎胎面用胶料，本发明中，可以优选由包括以下原料的组分制备而成：
实心轮胎胎面胶料所用的原料或助剂，如氧化锌、硬脂酸、炭黑、增塑剂、防老剂、促进剂、硫化剂，均为常规原料或常规助剂；实心轮胎胎面胶料中还可以加入其它橡胶用常规助剂，如填充补强剂、偶联剂等，其用量也为常规用量。
所述实心轮胎胎面胶料的制备方法为：
第一步，在密炼机中将天然橡胶、氧化锌、硬脂酸、炭黑、增塑剂、防老剂进行混炼，温度达到150℃后排胶，得到一段混炼胶，停放一天。
第二步，在开炼机上将一段混炼胶、促进剂、硫化剂进行混炼，混炼后出片停放一天得到所述实心轮胎胎面胶料；
本发明所用的实心轮胎胎面胶料不限于以上配方和制备方法的限定，现有技术中的负重轮实心轮胎用胶料均可以作为本发明中的实心轮胎胎面胶料，与本发明的橡胶组合物并用制备负重轮。
本发明的一种优选的实施方式中，
步骤(2)，
所述橡胶组合物制成的胶条的宽度为30mm～50mm；
所述实心胎胎面配方胶料缠绕的宽度为120mm～140mm；
所述负重轮橡胶层的设计厚度为80mm～120mm；
硫化成型方法中所使用的粘合剂为通用粘合剂，如开姆洛克205、开姆洛克6125、开姆洛克6150等。
所述橡胶组合物与所述实心轮胎胎面胶料的正硫化时间差不大于10％。
本发明具体可采取以下技术方案：
1、配方
按照所述原料及配比称取各种原料。
2、负重轮用橡胶纳米复合材料制备工艺
负重轮用橡胶纳米复合材料制备工艺分为三个阶段：
第一阶段：橡胶塑炼及前处理阶段
将杜仲橡胶在高温开炼机(80℃～95℃)或密炼机中进行塑炼，将杜仲橡胶的结晶网络打开，使其成为高弹态橡胶；同时在密炼机中对天然橡胶进行塑炼，塑炼温度为140℃～150℃，转速60～100rpm，塑炼时间2～10分钟；
第二阶段：一段混炼
将密炼机转速调整为40rpm，将天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、杜仲橡胶投入到密炼机中进行混炼时间80s～120s；然后将密炼机转速调整为60rpm，再将氧化锌、硬脂酸、防老剂、界面剂、增塑剂及1/2的炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s～120s；最后将剩余的1/2炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s～120s，最后在胶料温度达到120℃～150℃时进行排胶，得到一段混炼胶；
第三阶段：二段混炼
一段混炼胶停放12h以上后，在开炼机上添加促进剂和硫磺，将开炼机辊距调整为6～8mm，将一段混炼胶放入开炼机，胶料过辊1～2次，待胶料包辊后分2～3次添加硫化剂，最后薄通6～8次后出片，整个混炼过程辊温控制在35～75℃；停放12h后，将胶片裁剪出需要的尺寸，裁片温度≤40℃。
3、胶片贴合成型硫化工艺
将处理好的负重轮金属轮表面先涂刷胶黏剂A，室温晾干50min～70min，再涂胶黏剂B，室温晾干，停放6～9小时；胶黏剂A和胶黏剂B选用通用粘合剂，如开姆洛克205、开姆洛克6125、开姆洛克6150等。
采用预成型工艺，并在预成型时，将本发明制备的橡胶纳米复合材料的混炼胶制成30mm～50mm的胶条，预成型时将胶条贴合缠绕在预成型模具负重轮的金属轮毂表面一侧，这一侧是与金属履带的诱导齿接触的一侧，为缠绕厚度负重轮橡胶层的设计厚度，为80mm～120mm，在金属轮毂表面另一侧，采用实心轮胎胎面胶料制成胶条在其上贴合缠绕，缠绕厚度为负重轮橡胶层的设计厚度，为80mm～120mm，实心胎胎面配方胶料缠绕的宽度为120mm～140mm，两种胶条缠绕层在垂直于金属轮毂方向上紧密接触；将贴合好的胶片的金属轮毂置于负重轮硫化模具中，在规定的时间、压力和温度下硫化成型，制成带胶胎的履带车辆负重轮成品，硫化时间40min～80min，硫化温度140℃～180℃。制成的负重轮具有接触金属履带诱导齿一侧具有耐磨、耐刮擦功能，在履带车辆上使用时，负重轮的工作寿命显著提高。
通过本项技术能够改善重载履带车辆负重轮的耐刮擦、耐磨损、耐疲劳、耐切割等性能，解决重载履带车辆高速行驶过程的与履带金属诱导齿产生的刮擦磨损，导致负重轮损坏，使用寿命短等问题。通过对橡胶纳米复合材料进行配方设计、制备工艺调控，可制备出负重轮用高性能特种橡胶纳米复合材料，进而制备出耐磨损、耐切割、耐疲劳、长寿命的负重轮，改善履带车辆行驶过程中橡胶轮胎侧面胶层的早期损坏，提高负重轮的行驶里程。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提出通过配方设计，调整杜仲橡胶分子链在纳米复合材料中的结晶行为，发挥杜仲橡胶的结晶效应，提高了负重轮的疲劳性能、撕裂性能、耐切割性能等；同时在配方体系中使用了界面剂，通过界面剂提高几种橡胶之间的亲和性及相容性，提高了复合材料的性能；通过对橡胶纳米复合材料的制备工艺进行调控，提高填料、助剂及杜仲橡胶晶体的分散，保证杜仲橡胶晶核在纳米复合材料中均匀分布，最终提升负重轮用特种橡胶纳米复合材料的性能。
本发明采用双胶合型负重轮，负重轮实心轮胎上诱导齿能接触到的部位使用本发明制备的胶料，实心胎的其余部分使用实心轮胎胎面胶料，料制备复在有效节约成本的同时，有效地解决了本发明所要解决的技术问题。
本发明所设计制作的新型高重载履带车辆负重轮，与诱导齿接触的位置的耐磨橡胶与轮胎胶基体完全贴合，耐磨橡胶层抗磨损和刮擦的性能远远高于轮胎胶基底，很大程度上减少了轮胎的损坏，延长了其工作寿命。
附图说明
图1为实施例5制备的负重轮实心轮胎负载20吨行驶2000公里后的照片；
图2为对比例1制备的负重轮实心轮胎负载20吨行驶2000公里后的照片；
实施例5与对比例1制备的的负重轮实心轮胎安装在同一辆履带车上，负载20吨，履带车在复杂路面上行驶2000km后。
具体实施方式
下面结合具体附图及实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
实施例中所用原料均为常规市购原料；
表1实施例中所用的测试标准
实施例和对比例所用的实心轮胎胎面胶料的制备：
天然橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸2份，炭黑60份，芳烃油20份，防老剂4020 4份，促进剂NS 3份，硫磺2份；
实心轮胎胎面胶料的制备方法为：
第一步，在密炼机中将天然橡胶、氧化锌、硬脂酸、炭黑、增塑剂、防老剂进行混炼，温度达到150℃后排胶，得到一段混炼胶，停放一天。
第二步，在开炼机上将一段混炼胶、促进剂、硫化剂进行混炼，混炼后出片停放一天，得到实心轮胎胎面胶料。
实施例1
配方：
天然橡胶100份，杜仲橡胶5份，丁苯橡胶20份，顺丁橡胶20份，氧化锌8份，硬脂酸6份，炭黑70份，芳烃油10份，防老剂MB 4份，促进剂CZ3份，硫黄3份，OP-10 5份，DBD 0.4份，防焦剂CTP 0.3份；
工艺：
先将杜仲橡胶在高温开炼机(80℃)上进行塑炼5min，同时在密炼机中对天然橡胶进行塑炼，加入塑解剂，塑炼温度为150℃，转速60rpm，塑炼时间3min；
将密炼机转速调整为40rpm，将塑炼好的天然橡胶、杜仲橡胶与丁苯橡胶、顺丁橡胶投入到密炼机中进行混炼，混炼时间80s；然后将密炼机转速调整为60rpm，再将氧化锌、硬脂酸、防老剂、界面剂、增塑剂、防焦剂及1/2的炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s；最后将剩余的1/2炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s，最后在胶料温度达到150℃时进行排胶，得到一段混炼胶；
将一段混炼胶停放12h以上后，在开炼机上添加促进剂和硫磺，将开炼机辊距调整为6mm，将一段混炼胶放入开炼机，胶料过辊2次，待胶料包辊后分2次添加硫化剂，最后薄通6次后出片，整个混炼过程辊温控制在55℃以内；停放12h后，将混炼胶于温度150℃、压力150MPa下硫化得到橡胶纳米复合材料。取胶片裁剪出需要的尺寸，裁片温度≤40℃，进行后续性能测试。
实施例2
配方：
天然橡胶100份，杜仲橡胶30份，丁苯橡胶20份，顺丁橡胶20份，氧化锌8份，硬脂酸6份，炭黑70份，芳烃油10份，防老剂MB 4份，促进剂CZ3份，硫黄3份，OP-10 5份，DBD 0.4份，防焦剂CTP 0.3份；
工艺：
将杜仲橡胶在高温开炼机(80℃)上进行塑炼5min；
在密炼机中对天然橡胶进行塑炼，加入塑解剂，塑炼温度为150℃，转速60rpm，塑炼时间3min；
将密炼机转速调整为40rpm，将塑炼好的天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、投入到密炼机中进行混炼时间80s；然后将密炼机转速调整为60rpm，再将氧化锌、硬脂酸、防老剂、界面剂、增塑剂、防焦剂及1/2的炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s；最后将剩余的1/2炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s，最后在胶料温度达到150℃时进行排胶，得到一段混炼胶；
将一段混炼胶停放12h以上后，在开炼机上添加促进剂和硫磺，将开炼机辊距调整为6mm，将一段混炼胶放入开炼机，胶料过辊2次，待胶料包辊后分2次添加硫化剂，最后薄通6次后出片，整个混炼过程辊温控制在55℃以内；停放12h后，将混炼胶于温度150℃、压力150MPa下硫化得到橡胶纳米复合材料。取胶片裁剪出需要的尺寸，裁片温度≤40℃，进行后续性能测试。
将处理好的负重轮金属轮表面先涂刷开姆洛克205，室温晾干60min，再涂开姆洛克6150，室温晾干，停放6小时。
将得到的混炼胶制成30mm的胶条，预成型时将胶条贴合缠绕在预成型模具负重轮的金属轮毂表面一侧，这一侧是与金属履带的诱导齿接触的一侧，缠绕厚度为120mm，在金属轮毂表面另一侧，采用实心轮胎胎面胶料制成胶条在其上贴合缠绕，缠绕的宽度为140mm，厚度为120mm，两种胶条缠绕层在垂直于金属轮毂方向上紧密接触，两种胶料的正硫化温度的时间差小于10％，将贴好胶的金属轮毂置于负重轮硫化模具中硫化成型，硫化温度为150℃，硫化压力为150MPa，硫化时间为60min，制得负重轮实心轮胎。
实施例3
配方：
天然橡胶100份，杜仲橡胶20份，丁苯橡胶20份，顺丁橡胶20份，氧化锌8份，硬脂酸6份，炭黑70份，芳烃油10份，防老剂MB 4份，促进剂CZ3份，硫黄3份，OP-10 5份，DBD 0.4份，防焦剂CTP 0.3份；
工艺：
将杜仲橡胶在高温开炼机(80℃)上进行塑炼5min；
在密炼机中对天然橡胶进行塑炼，加入塑解剂，塑炼温度为150℃，转速60rpm，塑炼时间3min；
将密炼机转速调整为40rpm，将塑炼好的天然橡胶投入到密炼机中进行混炼时间80s；然后将密炼机转速调整为60rpm，再将氧化锌、硬脂酸、防老剂、界面剂、增塑剂、防焦剂及1/2的炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s；最后将剩余的1/2炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s，最后在胶料温度达到150℃时进行排胶，得到一段混炼胶；
将一段混炼胶停放12h以上后，在开炼机上添加促进剂和硫磺，将开炼机辊距调整为6mm，将一段混炼胶放入开炼机，胶料过辊2次，待胶料包辊后分2次添加硫化剂，最后薄通6次后出片，整个混炼过程辊温控制在55℃以内；停放12h后，将混炼胶于温度150℃、压力150MPa下硫化得到橡胶纳米复合材料。取胶片裁剪出需要的尺寸，裁片温度≤40℃，进行后续性能测试。
将处理好的负重轮金属轮表面先涂刷开姆洛克205，室温晾干60min，再涂开姆洛克6150，室温晾干，停放6小时。
将得到的混炼胶制成50mm的胶条，预成型时将胶条贴合缠绕在预成型模具负重轮的金属轮毂表面一侧，这一侧是与金属履带的诱导齿接触的一侧，缠绕厚度为80mm，在金属轮毂表面另一侧，采用实心胎胎面配方胶料制成胶条在其上贴合缠绕，缠绕的宽度为120mm，厚度为80mm，两种胶条缠绕层在垂直于金属轮毂方向上紧密接触，两种胶料的正硫化温度的时间差小于10％，将贴好胶的金属轮毂置于负重轮硫化模具中硫化成型，硫化温度为150℃，硫化压力为150MPa，硫化时间为60min，制得负重轮实心轮胎。
实施例4
配方：
天然橡胶100份，杜仲橡胶20份，丁苯橡胶20份，顺丁橡胶20份，氧化锌8份，硬脂酸6份，炭黑70份，芳烃油10份，防老剂MB 4份，促进剂CZ3份，硫黄3份，OP-10 2份，DBD 0.4份，防焦剂CTP 0.3份；
工艺：
先将杜仲橡胶在高温开炼机(80℃)上进行塑炼5min，同时在密炼机中对天然橡胶进行塑炼，加入塑解剂，塑炼温度为150℃，转速60rpm，塑炼时间3min；
将密炼机转速调整为40rpm，将塑炼好的天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、杜仲橡胶投入到密炼机中进行混炼时间80s；然后将密炼机转速调整为60rpm，再将氧化锌、硬脂酸、防老剂、界面剂、增塑剂、防焦剂及1/2的炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s；最后将剩余的1/2炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s，最后在胶料温度达到150℃时进行排胶，得到一段混炼胶；
将一段混炼胶停放12h以上后，在开炼机上添加促进剂和硫磺，将开炼机辊距调整为6mm，将一段混炼胶放入开炼机，胶料过辊2次，待胶料包辊后分2次添加硫化剂，最后薄通6次后出片，整个混炼过程辊温控制在55℃以内；停放12h后，将混炼胶于温度150℃、压力150MPa下硫化得到橡胶纳米复合材料。取胶片裁剪出需要的尺寸，裁片温度≤40℃，进行后续性能测试。
实施例5
配方：
天然橡胶100份，杜仲橡胶20份，丁苯橡胶20份，顺丁橡胶20份，氧化锌8份，硬脂酸6份，炭黑70份，芳烃油10份，防老剂MB 4份，促进剂CZ3份，硫黄3份，OP-10 8份，DBD 0.4份，防焦剂CTP 0.3份；
工艺：
将杜仲橡胶在高温开炼机(80℃)上进行塑炼5min，同时在密炼机中对天然橡胶进行塑炼，加入塑解剂，塑炼温度为150℃，转速60rpm，塑炼时间3min；
将密炼机转速调整为40rpm，将天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、杜仲橡胶投入到密炼机中进行混炼时间80s；然后将密炼机转速调整为60rpm，再将氧化锌、硬脂酸、防老剂、界面剂、增塑剂、防焦剂及1/2的炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s；最后将剩余的1/2炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s，最后在胶料温度达到150℃时进行排胶，得到一段混炼胶；
将一段混炼胶停放12h以上后，在开炼机上添加促进剂和硫磺，将开炼机辊距调整为6mm，将一段混炼胶放入开炼机，胶料过辊2次，待胶料包辊后分2次添加硫化剂，最后薄通6次后出片，整个混炼过程辊温控制在55℃以内；停放12h后，将混炼胶于温度150℃、压力150MPa下硫化得到橡胶纳米复合材料。取胶片裁剪出需要的尺寸，裁片温度≤40℃，进行后续性能测试。
将处理好的负重轮金属轮表面先涂刷开姆洛克205，室温晾干60min，再涂开姆洛克6150，室温晾干，停放6小时。
将得到的混炼胶制成40mm的胶条，预成型时将胶条贴合缠绕在预成型模具负重轮的金属轮毂表面一侧，这一侧是与金属履带的诱导齿接触的一侧，缠绕厚度为100mm，在金属轮毂表面另一侧，采用实心胎胎面配方胶料制成胶条在其上贴合缠绕，缠绕的宽度为130mm，厚度为100mm，两种胶条缠绕层在垂直于金属轮毂方向上紧密接触，两种胶料的正硫化温度的时间差为小于10％，将贴好胶的金属轮毂置于负重轮硫化模具中硫化成型，硫化温度为150℃，硫化压力为150MPa，硫化时间为60min，制得负重轮实心轮胎。所得负重轮实心轮胎装履带车进行路试。
实施例6
配方：
天然橡胶100份，杜仲橡胶20份，丁苯橡胶5份，顺丁橡胶30份，氧化锌3份，硬脂酸10份，炭黑40份，芳烃油5份，防老剂MB 2份，促进剂CZ1.5份，硫黄1.5份，OP-105份，塑解剂DBD 0.1份，防焦剂CTP 0.1份；
工艺：
先将杜仲橡胶在高温开炼机(95℃)上进行塑炼5min，同时在密炼机中对天然橡胶进行塑炼，加入塑解剂，塑炼温度为140℃，转速60rpm，塑炼时间3min；
将密炼机转速调整为40rpm，将塑炼好的天然橡胶、杜仲橡胶与丁苯橡胶、顺丁橡胶投入到密炼机中进行混炼，混炼时间80s；然后将密炼机转速调整为60rpm，再将氧化锌、硬脂酸、防老剂、界面剂、增塑剂、防焦剂及1/2的炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s；最后将剩余的1/2炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s，最后在胶料温度达到150℃时进行排胶，得到一段混炼胶；
将一段混炼胶停放12h以上后，在开炼机上添加促进剂和硫磺，将开炼机辊距调整为6mm，将一段混炼胶放入开炼机，胶料过辊2次，待胶料包辊后分2次添加硫化剂，最后薄通6次后出片，整个混炼过程辊温控制在55℃以内；停放12h后，将混炼胶于温度150℃、压力150MPa下硫化得到橡胶纳米复合材料。取胶片裁剪出需要的尺寸，裁片温度≤40℃，进行后续性能测试。
实施例7
配方：
天然橡胶100份，杜仲橡胶20份，丁苯橡胶30份，顺丁橡胶5份，氧化锌10份，硬脂酸2份，炭黑80份，芳烃油15份，防老剂MB 5份，促进剂CZ4份，硫黄3.5份，OP-105份，塑解剂DBD0.5份，防焦剂CTP 0.5份；
工艺：
先将杜仲橡胶在高温开炼机(80℃)上进行塑炼5min，同时在密炼机中对天然橡胶进行塑炼，加入塑解剂，塑炼温度为150℃，转速60rpm，塑炼时间3min；
将密炼机转速调整为40rpm，将塑炼好的天然橡胶、杜仲橡胶与丁苯橡胶、顺丁橡胶投入到密炼机中进行混炼，混炼时间80s；然后将密炼机转速调整为60rpm，再将氧化锌、硬脂酸、防老剂、界面剂、增塑剂、防焦剂及1/2的炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s；最后将剩余的1/2炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s，最后在胶料温度达到150℃时进行排胶，得到一段混炼胶；
将一段混炼胶停放12h以上后，在开炼机上添加促进剂和硫磺，将开炼机辊距调整为6mm，将一段混炼胶放入开炼机，胶料过辊2次，待胶料包辊后分2次添加硫化剂，最后薄通6次后出片，整个混炼过程辊温控制在55℃以内；停放12h后，将混炼胶于温度150℃、压力150MPa下硫化得到橡胶纳米复合材料。取胶片裁剪出需要的尺寸，裁片温度≤40℃，进行后续性能测试。
对比例1
负重轮胶料全部使用前面所述的实心轮胎胎面胶料，取胶片裁剪出需要的尺寸，裁片温度≤40℃，进行后续性能测试。
同时，将处理好的负重轮金属轮表面先涂刷开姆洛克205，室温晾干60min，再涂开姆洛克6150，室温晾干，停放6小时。
将上述裁剪好的胶片缠绕在负重轮上，缠绕宽度为负重轮设计宽度，为170mm，厚度为设计厚度，为100mm。最后将贴合好的胶片的金属轮毂置于负重轮硫化模具中，在150℃、150MPa压力下硫化60min，制成负重轮实心轮胎，装履带车进行路试。
对比例2
与实施例3～5相比，对比例2没有加界面剂。
配方：
天然橡胶100份，杜仲橡胶20份，丁苯橡胶20份，顺丁橡胶20份，氧化锌8份，硬脂酸6份，炭黑70份，芳烃油10份，防老剂MB 4份，促进剂CZ3份，硫黄3份，塑解剂DBD 0.4份，防焦剂CTP 0.3份；
工艺：
将杜仲橡胶在高温开炼机(80℃)上进行塑炼5min，同时在密炼机中对天然橡胶进行塑炼，塑炼温度为150℃，转速60rpm，塑炼时间3min；
将密炼机转速调整为40rpm，将天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、杜仲橡胶投入到密炼机中进行混炼时间80s；然后将密炼机转速调整为60rpm，再将氧化锌、硬脂酸、防老剂、增塑剂、塑解剂、防焦剂及1/2的炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s；最后将剩余的1/2炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s，最后在胶料温度达到150℃时进行排胶，得到一段混炼胶；
将一段混炼胶停放12h以上后，在开炼机上添加促进剂和硫磺，将开炼机辊距调整为6mm，将一段混炼胶放入开炼机，胶料过辊2次，待胶料包辊后分2次添加硫化剂，最后薄通6次后出片，整个混炼过程辊温控制在55℃以内；停放12h后，将混炼胶于温度150℃、压力150MPa下硫化得到橡胶纳米复合材料。取胶片裁剪出需要的尺寸，裁片温度≤40℃，进行后续性能测试。
对比例3
与实施例5相比，对比例3没有用杜仲胶，并用等量天然胶替换了实施例5中的杜仲胶。
配方：
天然橡胶120份，丁苯橡胶20份，顺丁橡胶20份，氧化锌8份，硬脂酸6份，炭黑70份，芳烃油10份，防老剂MB 4份，促进剂CZ3份，硫黄3份，OP-108份，塑解剂DBD 0.4份，防焦剂CTP 0.3份；
工艺：
将杜仲橡胶在高温开炼机(80℃)上进行塑炼5min，同时在密炼机中对天然橡胶进行塑炼，塑炼温度为150℃，转速60rpm，塑炼时间3min；
将密炼机转速调整为40rpm，将天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶投入到密炼机中进行混炼时间80s；然后将密炼机转速调整为60rpm，再将氧化锌、硬脂酸、防老剂、界面剂、增塑剂、塑解剂、防焦剂及1/2的炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s；最后将剩余的1/2炭黑投入到密炼机中，混炼时间80s，最后在胶料温度达到150℃时进行排胶，得到一段混炼胶；
将一段混炼胶停放12h以上后，在开炼机上添加促进剂和硫磺，将开炼机辊距调整为6mm，将一段混炼胶放入开炼机，胶料过辊2次，待胶料包辊后分2次添加硫化剂，最后薄通6次后出片，整个混炼过程辊温控制在55℃以内；停放12h后，将混炼胶于温度150℃、压力150MPa下硫化得到橡胶纳米复合材料。取胶片裁剪出需要的尺寸，裁片温度≤40℃，进行后续性能测试。
表2实施例1～5及对比例1～3性能测试结果
如表2所示，实施例1～5的撕裂性能、DIN磨耗性能、动态切割性能与对比例1相比，均有明显的提升，因此本发明制得的硫化胶大大改善了胶料的耐磨和耐刮擦性能；与对比例2相比，实施例3～5的拉伸性能、撕裂性能、生热性能、DIN磨耗性能、动态切割性能均有明显的提高，体现了本发明在配方中加入界面剂，能够有效提升胶料之间的界面作用，从而整体提升了胶料的各项性能；与对比例3相比，实施例5的撕裂强度、DIN磨耗、动态切割均有明显的提高，因此本发明的杜仲胶结晶调控技术，可明显提升制品的耐磨、耐撕、耐刮擦性能。
表3实施例5与对比例1的装履带车路试后不同公里数时的轮胎破坏情况对比
| 行驶里程 | 实施例5 | 对比例1 |
| 1000km | 轻微刮擦 | 刮擦严重 |
| 2000km | 中度刮擦 | 出现掉块破坏 |
| 3000km | 重度刮擦 | 报废 |
| 4000km | 出现掉块破坏 | — |
| 5000km | 报废 | — |
表3为实施例5与对比例1的装履带车路试后不同公里数时的轮胎破坏情况对比，对比例1在3000km时即报废，而实施例5在5000km时报废。图1和图2分别是在2000km时观察实施例5与对比例1的负重轮破坏情况，在2000km时，对比例1的负重轮接触诱导齿一侧的橡胶已经出现掉块破坏状况，而实施例5的相应一侧只处于中度刮擦状况，因此证明本发明所制备的负重轮实心轮胎，能够有效防止因履带金属诱导齿反复刮擦，而造成的橡胶层损坏，从而实现提高负重轮的使用寿命，通过本项技术制备的复合型负重轮的使用寿命比采用实心胎胎面胶制备的负重轮长30％以上。
Claims (10)
1.一种负重轮实心轮胎用橡胶组合物，其特征在于：
所述橡胶组合物由包括杜仲橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、氧化锌、硬脂酸、炭黑、增塑剂、防老剂、促进剂、硫化剂、界面剂、塑解剂、防焦剂的原料制备而成；
以天然橡胶为100重量份，各组分按重量份计：
2.如权利要求1所述的负重轮实心轮胎用橡胶组合物，其特征在于：
3.如权利要求1所述的负重轮实心轮胎用橡胶组合物，其特征在于：
所述界面剂为非离子型表面活性剂，所述非离子型表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。
4.如权利要求1所述的负重轮实心轮胎用橡胶组合物，其特征在于：
所述增塑剂为芳烃油、环烷油、机油、石蜡油中的至少一种。
5.一种如权利要求1～4之一所述的负重轮实心轮胎用橡胶组合物的制备方法，其特征在于所述方法包括：
将杜仲橡胶塑炼、天然橡胶加入塑解剂塑炼，再与丁苯橡胶、顺丁橡胶混炼，然后加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、界面剂、增塑剂、炭黑、防焦剂、促进剂、硫化剂混炼后得到所述负重轮实心轮胎用橡胶组合物。
6.如权利要求5所述的负重轮实心轮胎用橡胶组合物的制备方法，其特征在于：
杜仲橡胶在80～95℃塑炼；
天然橡胶在140～150℃塑炼。
7.一种包含如权利要求1～4之一所述的橡胶组合物的负重轮实心轮胎，其特征在于：
所述负重轮实心轮胎还包含实心轮胎胎面胶料；
所述橡胶组合物制成的胶条缠绕贴合于金属轮毂一侧，所述实心轮胎胎面胶料制成的胶条缠绕贴合于金属轮毂另一侧。
8.一种如权利要求7所述的负重轮实心轮胎的制备方法，其特征在于所述方法包括：
(1)负重轮的金属轮毂表面涂胶黏剂、晾干、停放；
(2)将所述橡胶组合物制成胶条，胶条的宽度小于金属轮毂的宽度，所述胶条缠绕贴合于金属轮毂表面一侧，缠绕厚度为负重轮橡胶层的设计厚度，在金属轮毂表面另一侧，所述实心轮胎胎面胶料制成胶条在其上贴合缠绕，缠绕厚度为负重轮橡胶层的设计厚度，两种胶条缠绕层在垂直于金属轮毂方向上紧密接触；
(3)将贴好胶的金属轮毂置于负重轮硫化模具中，硫化成型，制得所述负重轮实心轮胎。
9.如权利要求8所述的负重轮实心轮胎的制备方法，其特征在于：
步骤(2)，
所述橡胶组合物制成的胶条的宽度为30mm～50mm；
所述实心轮胎胎面胶料缠绕的宽度为120mm～140mm；
所述负重轮橡胶层的设计厚度为80mm～120mm。
10.如权利要求8所述的负重轮实心轮胎的制备方法，其特征在于：
所述橡胶组合物与所述实心轮胎胎面胶料的正硫化时间差不大于10％。
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