CN115141415A - 一种耐切割耐磨的工程机械轮胎胎面胶及其制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐切割耐磨的工程机械轮胎胎面胶及其制备方法及应用,所述胎面胶包括质量份数的如下组分:以天然橡胶的总质量为100份计,含有环氧化天然橡胶5~65份,优选为10~40份;炭黑30~75份,优选为40~65份;白炭黑15~45份,优选为20~40份。本发明在天然胶中加入环氧天然胶,环氧基团的存在导致链段内摩擦大,继而通过内摩擦,以生热的形式缓解应力对材料的破坏,大大提高了胎面胶的耐切割耐磨性能。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶轮胎领域,具体涉及一种耐切割耐磨的工程机械轮胎胎面胶及其制备方法及应用。
背景技术
工程机械轮胎主要用作轮式工程车辆和工程机械的充气轮胎。主要应用在像矿山、建筑工地这种苛刻路面上,容易被坚硬的石子割伤,因此对轮胎的耐切割、抗崩花性能、以及耐磨性能是一种考验。尤其像轮式装载机或推土机这种行驶速度慢,运输距离短、对生热要求不高的工程机械轮胎来说,优异的耐切割性能以及耐磨性能对轮胎使用寿命的延长,以及使用成本的降低具有重要的意义。
在已有的提高耐切割技术中,大多是在天然胶中并用耐切割、抗崩花性能更好的丁苯胶。但是在白炭黑填充的胶料中,环氧胶的替代能与白炭黑发生物理及化学相互作用,促进白炭黑在基体的良好分散,使胶料达到更优异的性能,而丁苯胶则没有这样的作用。
专利CN106084327A中提到天然橡胶和环氧化天然橡胶的加入,制备抗滑橡胶轮胎,克服了普通轮胎的滚动阻力大、抗湿滑性能差等安全隐患等问题,并未提及耐切割耐磨方面的性能,而本申请致力于采用环氧天然橡胶的环氧基团与白炭黑反应促进白炭黑分散,又利用环氧基团的极性增加复合材料的内摩擦消耗能量,因此提高工程机械轮胎胎面胶耐切割耐磨方面的性能。
发明内容
本发明的目的之一是解决现有技术中工程轮胎在苛刻路面的工作环境中易割裂划伤等技术问题,提供一种耐切割耐磨的工程机械轮胎胎面胶。
本发明的目的之二是为解决现有技术中工程机械轮胎胎面胶制备方法复杂,成本高等问题,提供一种耐切割耐磨的工程机械轮胎胎面胶的制备方法,该方法中环氧化天然橡胶与羟基的反应,环氧化天然橡胶与天然橡胶之间的共硫化可以在相同温度和压力下同时进行,可以节约大量时间和成本,而且简单易操作。
为了实现上述目的之一,本发明是通过以下技术方案实现的:本发明所述的一种耐切割耐磨的工程机械轮胎胎面胶,包括质量份数的如下组分:以天然橡胶的总质量为100份计,含有环氧化天然橡胶0~65份,优选为10~40份;炭黑30~75份,优选为40~65份;白炭黑15~45份,优选为20~40份。
上述技术方案中,所述环氧化天然橡胶的环氧化度为10mol%~50mol%,优选为20mol%~40mol%,环氧基团过少起不到耐磨耐切割的作用,环氧基团过多使极性进一步变大,与天然橡胶相容性变差。
所述炭黑为炭黑N115和炭黑N234中的至少一种;所述白炭黑为沉淀法白炭黑175、沉淀法白炭黑165和高分散白炭黑1165中的至少一种;炭黑和白炭黑的配比为5∶(1~3)。
上述技术方案中,所述炭黑为炭黑N115和炭黑N234中的至少一种,优选为炭黑N115和炭黑N234同时加入,炭黑N115和炭黑N234的配比范围为4:(3~6),优选为5:4;所述白炭黑为沉淀法白炭黑175、白炭黑165和高分散白炭黑1165中的至少一种;炭黑和白炭黑配比为5∶(1~3),优选为5:3。炭黑体系采用高比表面积和高结构度的炭黑,但比表面积过大可能使得炭黑的分散性变差,所以采用炭黑N115与炭黑N234并用的方法来平衡这种作用,以致达到良好的补强作用、耐切割性能及耐磨性能;此外,与炭黑相比,白炭黑表面能高,变形过程中能够消耗更多的变形能,抑制裂口的增长,所以白炭黑与炭黑的并用又能进一步提高胶料的耐切割性能。
上述技术方案中,所述天然橡胶为1#烟片胶、3#烟片胶、马来西亚标准天然胶、泰国标准天然橡胶或全乳橡胶。
上述技术方案中,还包含以天然橡胶的总质量为100份计的以下组分:
上述技术方案中,所述硅烷偶联剂可以为橡胶领域常用的硅烷偶联剂,优选为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物。
上述技术方案中,所述增塑剂可以为橡胶领域常用的增塑剂,优选为芳烃油;进一步优选为芳烃油Sundex170和芳烃油Sundex53中的至少一种。
上述技术方案中,所述防老剂可以为橡胶领域常用的防老剂,优选为N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体和石蜡中的至少一种。
所述促进剂可以为橡胶领域常用的促进剂,优选为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺。
为了实现上述目的之二,本发明是通过以下技术方案实现的:本发明所述的胎面胶的制备方法,包括先将所述天然橡胶和环氧化天然橡胶进行塑炼;然后在生胶中加入包括所述炭黑、白炭黑在内的组分混炼。
优选地,上述方法包括如下步骤:(1)生胶塑炼:将天然橡胶和环氧化天然橡胶在开炼机薄通3~5次;(2)一段混炼:将上述生胶投入密炼机混练室内,转子转速为70~90rpm,混炼温度为70~90℃,1min后加入氧化锌和硬脂酸,待转矩平稳后加入防老剂,待转矩平稳后加入炭黑、白炭黑,待转矩平稳并保持1.5~2min后,加入硅烷偶联剂以及增塑剂,待转矩平稳并保持1.5~2min,胶料温度在145℃~155℃时排胶,控制一段混炼时间在6~8min;(3)二段混炼:将上述一段混炼胶在开炼机打三个包,搓三个卷,然后下胶,包辊后加入硫黄和促进剂,左右捣胶三次,打三个包,搓三个卷,出片,冷却,停放至少8小时,得到终炼胶。在上述步骤中,为防止密炼时转矩急剧上升,填料可以分批次加入,例如,可以将炭黑分2次加入;此外,通常的混练过程中,最后阶段会保持约150℃的密炼室温度,将混炼胶热处理5min、10min,是为了白炭黑与硅烷偶联剂的充分反应。但是本操作中没有设置热处理操作,节省了混炼时间。
本发明的目的之三是提供一种所述的胎面胶在工程机械轮胎中的应用,所述胎面胶耐切割耐磨。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:本发明在天然胶中加入环氧天然胶,环氧基团的存在导致链段内摩擦大,继而通过内摩擦,以生热的形式缓解应力对材料的破坏;同时,一部分环氧基团还可以与白炭黑表面的硅羟基发生氢键作用,以及反应生成Si-O-C键,从而诱导白炭黑在橡胶基体中均匀分散,构建强度高、耐破坏的三维网络结构,进一步达到好的补强效果,大大提高了胎面胶的耐切割耐磨性能。
具体实施方式
下面结合具体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1~10
实施例1~6耐切割耐磨的工程机械轮胎胎面胶配方见表1(以环氧化天然橡胶的总质量为100份计),制备方法如下;并对所得胶料进行性能测试(物理机械性能根据GB/T528-2009测试标椎;耐磨性能根据GB/T1689-2014测试标椎;耐切割性能通过RCC-1型动态切割试验机进行试验),其结果见表2。
(1)生胶塑炼:将生胶在开炼机薄通3次;
(2)一段混炼:将上述生胶投入密炼机混练室内,转子转速为80rpm,混炼温度为80℃,1min后加入氧化锌、硬脂酸,待转矩平稳后加入防老剂,待转矩平稳后加入炭黑、白炭黑,待转矩平稳并保持2min后,加入硅烷偶联剂以及增塑剂,待转矩平稳并保持1.5min,胶料温度在150℃时排胶,控制一段混炼时间在7min;
(3)二段混炼:将上述一段混炼胶在开炼机打三个包,搓三个卷,然后下胶,包辊后加入硫黄和促进剂,左右捣胶三次,打三个包,搓三个卷,出片,冷却,停放至少8小时,得到终炼胶。
表1
表2
实施例7~10耐切割耐磨的工程机械轮胎胎面胶配方见表3(以环氧化天然橡胶的总质量为100份计),制备方法如下;并对所得胶料进行性能测试,其结果见表4。
(1)生胶塑炼:将生胶在开炼机薄通3次;
(2)一段混炼:将上述生胶投入密炼机混练室内,转子转速为80rpm,混炼温度为80℃,1min后加入氧化锌、硬脂酸,待转矩平稳后加入防老剂,待转矩平稳后加入炭黑、白炭黑,待转矩平稳并保持2min后,加入硅烷偶联剂以及增塑剂,待转矩平稳并保持2min,胶料温度在150℃时排胶,控制一段混炼时间在8min;
(3)二段混炼:将上述一段混炼胶在开炼机打三个包,搓三个卷,然后下胶,包辊后加入硫黄和促进剂,左右捣胶三次,打三个包,搓三个卷,出片,冷却,停放至少8小时,得到终炼胶。
表3
表4
测试项目 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 |
硬度(邵尔A) | 71 | 71 | 72 | 72 |
100%定伸(MPa) | 3.7 | 4.1 | 3.8 | 3.8 |
300%定伸(MPa) | 15.5 | 16.0 | 15.7 | 15.8 |
扯断伸长率(%) | 409 | 396 | 386 | 412 |
拉伸强度(MPa) | 20.2 | 19.8 | 19.0 | 20.8 |
撕裂强度(KN/m) | 95.7 | 101.6 | 100.3 | 98.4 |
阿克隆磨耗(cm<sup>3</sup>) | 0.26 | 0.25 | 0.28 | 0.27 |
耐切割磨耗(g) | 0.98 | 0.95 | 1.00 | 1.15 |
上述结果显示出当加入环氧度为30mol%的环氧胶比10mol%的环氧胶具有更优异的耐磨以及耐切割性能,这是由于分子主链环氧基团的增加使链段内摩擦增大,有利于以生热形式缓解应力对材料的破坏。同时,在相同环氧度的环氧胶下,适当增加环氧化天然橡胶的用量,耐磨性能以及耐切割性能进一步提高,同样是环氧基团增加使链段内摩擦增大的原因。根据GB/T1190-2018工程机械轮胎技术,胎面胶阿克隆磨耗量指标应在0.50cm3之内,本发明满足要求,甚至可以达到0.30cm3之内的磨耗量。根据文献调研,本发明的耐切割磨耗量处于较高的水平,例如,李明枝,工程轮胎胎面配方试验室耐切割性能试验[J].世界橡胶工业,2012,39(02):37-42.中的胎面胶耐切割磨耗在1.5~2.0g之间,而本发明耐切割磨耗量均小于1.50g,甚至可以提升到1.00g之内的水平,例如实施例7、实施例8。此优异的耐磨性能及耐切割性能对轮胎的使用寿命和使用成本具有积极作用。
对比例1
对比例1的实验配方见表5,制备方法如下;对所得胶料进行性能测试,其结果见表6。
(1)生胶塑炼:将生胶在开炼机薄通3次;
(2)一段混炼:将上述生胶投入密炼机混练室内,转子转速为80rpm,混炼温度为90℃,1min后加入氧化锌、硬脂酸,待转矩平稳后加入防老剂,待转矩平稳后加入炭黑、白炭黑,待转矩平稳并保持2min后,加入硅烷偶联剂以及增塑剂,待转矩平稳并保持1min后调节转子转速为120rpm,胶料温度在150℃时排胶,控制一段混炼时间在8min;
(3)二段混炼:将上述一段混炼胶在开炼机打三个包,搓三个卷,然后下胶,包辊后加入硫黄和促进剂,左右捣胶三次,打三个包,搓三个卷,出片,冷却,停放至少8小时,得到终炼胶。
表5
表6
此对比例中选用全乳天然橡胶与丁苯橡胶并用。
实验数据表明,与对比例1相比,实施例中环氧胶代替丁苯橡胶之后所得的胎面胶耐磨性相当,同时耐切割性能显著提高。
对比例2
对比例2中配方及方法与实施例1相同,不同之处在于去掉环氧化天然橡胶,对所得胶料进行性能测试,其结果见表7。
表7
测试项目 | 对比例2 |
硬度(邵尔A) | 64 |
100%定伸(MPa) | 2.2 |
300%定伸(MPa) | 11.5 |
扯断伸长率(%) | 438 |
拉伸强度(MPa) | 18.2 |
撕裂强度(KN/m) | 92.8 |
阿克隆磨耗(cm<sup>3</sup>) | 0.35 |
耐切割磨耗(g) | 1.30 |
对比例2相对于实施例1,对比结果显示,当加入环氧化天然橡胶时,胶料的磨耗体积变小,同时切割磨耗变小,表明环氧胶的加入能有效提高耐磨性以及耐切割性能。
Claims (8)
1.一种耐切割耐磨的工程机械轮胎胎面胶,包括质量份数的如下组分:以天然橡胶的总质量为100份计,含有环氧化天然橡胶5~65份,优选为10~40份;炭黑30~75份,优选为40~65份;白炭黑15~45份,优选为20~40份。
2.根据权利要求1所述的胎面胶,其特征在于:所述环氧化天然橡胶的环氧化度为10mol%~50mol%,优选为20mol%~40mol%。
3.根据权利要求1所述的胎面胶,其特征在于:所述炭黑为炭黑N115和炭黑N234中的至少一种;所述白炭黑为沉淀法白炭黑175、沉淀法白炭黑165和高分散白炭黑1165中的至少一种;炭黑和白炭黑的配比为5∶(1~3)。
4.根据权利要求1所述的胎面胶,其特征在于:所述天然橡胶为1#烟片胶、3#烟片胶、马来西亚标准天然胶、泰国标准天然橡胶或全乳橡胶。
6.根据权利要求5所述的胎面胶,其特征在于:所述硅烷偶联剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物;
所述增塑剂为芳烃油;优选为芳烃油Sundex170和芳烃油Sundex53中的至少一种;
所述防老剂为N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体和石蜡中的至少一种;
所述促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺。
7.一种权利要求1~6之任一项所述的胎面胶的制备方法,包括先将所述天然橡胶和环氧化天然橡胶进行塑炼;然后在生胶中加入包括所述炭黑、白炭黑在内的组分混炼。
8.一种权利要求1~6之任一项所述的胎面胶在工程机械轮胎中的应用,所述胎面胶耐切割耐磨。
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CN (1) | CN115141415A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115975265A (zh) * | 2022-12-26 | 2023-04-18 | 中策橡胶集团股份有限公司 | 一种硬度变化缓慢的轮胎的胎面胶组合物、应用、混炼方法和轮胎 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102977418A (zh) * | 2012-11-15 | 2013-03-20 | 北京橡胶工业研究设计院 | 矿山用巨型工程机械子午线轮胎胎面橡胶组合物 |
CN105384978A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-03-09 | 风神轮胎股份有限公司 | 一种环保型工程机械轮胎耐切割胎面胶 |
CN111073067A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-04-28 | 中国化工集团曙光橡胶工业研究设计院有限公司 | 一种抗静电及耐磨的航空轮胎胎面胶料及其制备方法 |
CN111286089A (zh) * | 2020-02-18 | 2020-06-16 | 山东玲珑轮胎股份有限公司 | 一种全钢载重汽车胎面胶料及其制备方法 |
-
2021
- 2021-03-31 CN CN202110345078.7A patent/CN115141415A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102977418A (zh) * | 2012-11-15 | 2013-03-20 | 北京橡胶工业研究设计院 | 矿山用巨型工程机械子午线轮胎胎面橡胶组合物 |
CN105384978A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-03-09 | 风神轮胎股份有限公司 | 一种环保型工程机械轮胎耐切割胎面胶 |
CN111073067A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-04-28 | 中国化工集团曙光橡胶工业研究设计院有限公司 | 一种抗静电及耐磨的航空轮胎胎面胶料及其制备方法 |
CN111286089A (zh) * | 2020-02-18 | 2020-06-16 | 山东玲珑轮胎股份有限公司 | 一种全钢载重汽车胎面胶料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
刘涛: "白炭黑补强天然橡胶的反应性加工及结构与性能", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
王磊等: "环氧化天然橡胶对累托石/炭黑/天然橡胶纳米复合材料性能的影响", 《橡胶工业》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115975265A (zh) * | 2022-12-26 | 2023-04-18 | 中策橡胶集团股份有限公司 | 一种硬度变化缓慢的轮胎的胎面胶组合物、应用、混炼方法和轮胎 |
CN115975265B (zh) * | 2022-12-26 | 2023-10-20 | 中策橡胶集团股份有限公司 | 一种硬度变化缓慢的轮胎的胎面胶组合物、应用、混炼方法和轮胎 |
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