CN114805954B - 一种炭黑补强的轮胎下胎面胶料、混炼方法和双层胎面的充气轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轮胎制造新材料技术领域，尤其涉及一种炭黑补强的轮胎下胎面胶料及其混炼方法和双层胎面的充气轮胎。本发明采用锂系低顺式聚丁二烯橡胶与天然橡胶并用，少用甚至不用镍系聚丁二烯橡胶，同时创造性的引用了炭黑偶联剂和抗撕裂钛酸钾晶须来增强胶料的模量和抗撕裂性能。使用本发明中的下胎面胶的轮胎，结合高耐磨、抗湿滑、干地制动性能优良的上层胎面胶。不仅能够降低轮胎的滚动阻力，滚阻可降低0.1～0.5，获得更低的油耗，达到节约能源的目的。而且保证了轮胎的高耐磨、抗湿滑、干地制动性能。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎制造新材料技术领域，尤其涉及一种炭黑补强的轮胎下胎面胶料及其混炼方法和双层胎面的充气轮胎。
背景技术
随着汽车行业的发展以及人们节能环保意识以及安全意识的增强，汽车厂家及社会对轮胎提出越来越高的要求，如轮胎的节能环保、安全性能等。轮胎的节能环保主要指轮胎滚动阻力小，降低轮胎的滚阻指降低轮胎行驶单位距离的油耗，从而减少废气排放。轮胎制动距离包括湿地制动距离和干地制动距离。要获得良好的干地制动性能，可以通过提高配方中的苯乙烯含量、白炭黑、树脂用量等方式达到，但随着苯乙烯、白炭黑、树脂用量的提升，轮胎的滚阻也会相应的提升。因此，提高轮胎干地制动性能和降低轮胎滚阻之间存在矛盾。如何在提高轮胎干湿地制动性能的同时，降低滚阻，面临较大的挑战。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种炭黑补强的轮胎下胎面胶料，使用本发明中的下胎面胶的轮胎，结合高耐磨、抗湿滑、干地制动性能优良的上层胎面胶。不仅能够降低轮胎的滚动阻力，获得更低的油耗，而且保证了轮胎的高耐磨、抗湿滑、干地制动性能。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种炭黑补强的轮胎下胎面胶料，该轮胎下胎面胶料按胶料总重量份数为100份计，由以下的组分混炼制备得到：
作为优选，该轮胎下胎面胶料按胶料总重量份数为100份计，由以下的组分混炼制备得到：
作为优选，所述炭黑的平均粒径在20nm～40nm，氮吸附比表面积(BET)在71～115m2/g。
作为优选，所述的锂系聚丁二烯为低顺式聚丁二烯橡胶，顺式含量为30％～40％，所述的镍系聚丁二烯橡胶为高顺式聚丁二烯复合橡胶顺式含量为60％～99％。
作为优选，所述的锂系聚丁二烯顺式含量：45质量％，乙烯基含量：10～13质量％，Mw/Mn：1.5，锡原子含量：250ppm。
作为优选，增粘树脂选用对特辛基苯酚甲醛增粘树脂。
作为优选，炭黑偶联剂为下述化学式(1)表述的硫代硫酸S-(3-氨基丙基)：
作为优选，钛酸钾晶须纤维长度为4～25μm，纤维直径为0.1～2.5μm。
进一步，本发明还提供了所述的一种炭黑补强的轮胎下胎面胶料的混炼方法，该方法包括以下的步骤：
第一步：采用密炼机进行混炼，将天然橡胶、炭黑偶联剂50％、钛酸钾晶、10～20％的炭黑进行预混炼，在150-170℃下保持200-300秒，得到混合物Q；
第二步，采用密炼机进行混炼，混合物Q、除硫磺、促进剂、硫化促进剂之外的所有材料加入在140-160℃下保持200-300秒，得到混合物P；
第三步，采用密炼机进行混炼，将混合物P、剩余的材料加入密炼机，在90-103℃下混炼得到混合物W。
进一步，本发明还提供了一种含双层胎面的充气轮胎，包括胎面、胎圈、胎侧、胎体层和配置在所述胎体层的径向外侧的带束层，胎面由上胎面和下胎面构成，上胎面位于胎面部的表面，下胎面配置在所述上胎面的下层，下胎面的厚度H1与上下胎面总厚度H0的比值，0.3≤H1/H0≤0.6；下胎面采用所述的一种炭黑补强的轮胎下胎面胶料硫化制得。
本发明创造性的采用锂系低顺式聚丁二烯橡胶与天然橡胶并用，少用甚至不用镍系聚丁二烯橡胶，因为锂系聚丁二烯橡胶比普通镍系聚丁二烯橡胶具有更高的模量、更低的生热。同时创造性的引用了炭黑偶联剂和抗撕裂钛酸钾晶须来增强胶料的模量和抗撕裂性能。使用本发明中的下胎面胶的轮胎，结合高耐磨、抗湿滑、干地制动性能优良的上层胎面胶。不仅能够降低轮胎的滚动阻力，滚阻可降低0.1～0.5，获得更低的油耗，达到节约能源的目的。而且保证了轮胎的高耐磨、抗湿滑、干地制动性能。
附图说明
图1为本发明的一种含双层胎面的充气轮胎的结构示意图。
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，进而进一步解释发明。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、实施例、对比例具体如表1所示。
表1
上述各实例胎面橡胶组合物的混炼方法包括以下步骤：
第一步：采用密炼机进行混炼，将天然橡胶、炭黑偶联剂50％(如果有)、钛酸钾晶(如果有)、10～20％的炭黑进行预混炼，在160℃下保持200-300秒，得到混合物Q。
第二步，采用密炼机进行混炼，混合物Q、除硫磺、促进剂、硫化促进剂之外的所有材料加入在150℃下保持250秒，得到混合物P。
第三步，采用密炼机进行混炼，将混合物P、剩余的材料(硫磺、促进剂、硫化促进剂)加入密炼机，在100℃下混炼得到混合物W。
如图1所示，采用上述的下胎面胶料硫化制得的一种含双层胎面的充气轮胎，包括胎面、胎圈、胎侧、胎体层和配置在所述胎体层的径向外侧的带束层，胎面由上胎面和下胎面构成，上胎面1位于胎面部的表面，下胎面2配置在所述上胎面的下层，下胎面的厚度H1与上下胎面总厚度H0的比值，0.3≤H1/H0≤0.6。
将参比例、实施例、对比例制备的下胎面胶料进行性能测试，测试结果如表2所示。
表2为分别使用比较例、实施例与对比例制得的下胎面胶的主要性能参数对比表
拉断伸长率指数＝实施例拉断伸长率/比较例拉断伸长率X100 公式(一)
60℃tanδ指数＝实施例60℃tanδ/比较例60℃tanδX100 公式(二)
溶胀度指数＝实施例溶胀度/比较例溶胀度X100 公式(三)。
用动态粘弹谱仪数据表征硫化胶的动态力学性能是研究轮胎胎面胶的重要手段。60℃下的tanδ数值与胶料的滚阻性能相关，60℃下的tanδ数值越低，则胎面胶料的滚动阻力越低。
由表1试验结果分析可知，实施例1、实施例2、实施例4与比较例相比，60℃下的Tanδ明显降低。表明使用锂系低顺式聚丁二烯橡胶的下胎面配方比使用普通聚丁二烯橡胶的下胎面配方具有更低的滚阻。对比例6虽然具有和实施例1差不多的Tanδ，但是在拉伸强度刚性方面会较差，无法满足生产需要。
实施例1、实施例2、实施例4与对比例1相比，溶胀度均有不同程度的提高，表明使用锂系低顺式聚丁二烯橡胶或镍系高顺式聚丁二烯复合橡胶的下胎面配方的溶胀度提高。
拉断伸长率在100％以上时，下胎面的性能较优。实施例2的拉断伸长率高于100％。
综上所述，本发明创造性的将天然胶、锂系低顺式聚丁二烯橡胶、镍系高顺式聚丁二烯复合橡胶和炭黑联合使用。在确保硬度、强度的同时降低了胶料的滚阻。
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 (4)
1.一种炭黑补强的轮胎下胎面胶料，其特征在于，该轮胎下胎面胶料按橡胶总重量份数为100份计，由以下的组分混炼制备得到：
天然橡胶 40.0～60.0份，
锂系聚丁二烯橡胶 15.0～50.0份，
镍系聚丁二烯橡胶 5.0～25.0份，
炭黑 35.0～55.0份，
炭黑偶联剂 0.5～3.0份，
钛酸钾晶须 1.0～5.0份
氧化锌 3.0～6.0份，
硬脂酸 1.0～2.0份，
防老剂 2.0～5.0份，
增粘树脂 1.0～8.0份，
硫磺 1.5～3.5份，
硫化促进剂 1.0-3.0份；
所述的锂系聚丁二烯为低顺式聚丁二烯橡胶，顺式含量为30％～40％，所述的镍系聚丁二烯橡胶为高顺式聚丁二烯橡胶，顺式含量为60％～99％；所述炭黑的平均粒径在20nm～40nm，氮吸附比表面积（BET）在71～115m2/g；
所述炭黑偶联剂为下述化学式表述的硫代硫酸-S-（3-氨基丙基）：
所述钛酸钾晶须，纤维长度为4～25μm，纤维直径为0.1～2.5μm。
2.根据权利要求1所述的一种炭黑补强的轮胎下胎面胶料，其特征在于，该轮胎下胎面胶料按橡胶总重量份数为100份计，由以下的组分混炼制备得到：
天然橡胶 50.0～60.0份，
锂系聚丁二烯橡胶 15.0～35.0份，
镍系聚丁二烯橡胶 5.0～25.0份，
炭黑 40.0～50.0份，
炭黑偶联剂 0.5～3.0份，
钛酸钾晶须 1.0～5.0份，
氧化锌 3.0～6.0份，
硬脂酸 1.0～2.0份，
防老剂 2.0～5.0份，
增粘树脂 1.0～3.0份，
硫磺 1.5～3.5份，
硫化促进剂 1.0-2.0份。
3.根据权利要求1所述的一种炭黑补强的轮胎下胎面胶料，其特征在于，增粘树脂选用对特辛基苯酚甲醛增粘树脂。
4.一种含双层胎面的充气轮胎，包括胎面、胎圈、胎侧、胎体层和配置在所述胎体层的径向外侧的带束层，胎面由上胎面和下胎面构成，上胎面位于胎面部的表面，下胎面配置在所述上胎面的下层，下胎面的厚度H1与上下胎面总厚度H0的比值，0 .3≤H1/H0≤0 .6；其特征在于，下胎面采用权利要求1-3任意一项权利要求所述的一种炭黑补强的轮胎下胎面胶料硫化制得。
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