CN115181342A - 一种高回弹性高模量低生热胎唇护胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高回弹高模量低生热胎唇护胶，由低粘度天然胶，锂系顺丁胶，木质素磺酸钠，炭黑，氧化锌，防老剂，硫磺，N‑环己基‑2‑苯并噻唑次磺酰胺，硬脂酸等材料混炼制成，该配方材料使用密炼机F370+开炼机连动作业(低温一步法混炼流程)，其在密炼机作业的混炼手法，强调先高转速后低转速，使得胶温升到近125℃后即采用低转速拉长胶料温度升到145℃的时间，密炼作业得到的混合胶用有皮带自动翻切料装置的开炼机进行捣炼均匀后，再加入硫磺继续翻炼均匀，完成终炼。本配方降低了胎唇护胶的压缩生热、压缩变形，提高了回弹性能，且具有较高的模量。

Description

一种高回弹性高模量低生热胎唇护胶及其制备方法

技术领域

本发明旨在强调使用锂系顺丁胶、低粘度天然胶与木质素纤维、快压出炉黑进行优化配置，从而得到一种高回弹性高模量低生热的胎唇护胶，改善载重胎胎唇鼓包，提升轮胎的使用寿命与载重量。

背景技术

胎唇是轮胎内缘与钢圈接触的部位，负责固定轮胎于钢圈上，内置高张力的集束钢丝，紧密的扣住钢圈。胎唇护胶就是位于轮胎胎唇位置使用的橡胶。现有胎唇护胶配方的技术研究主要体现在耐磨性、低生热性、耐老化性与低压缩变形等方面，但一般普遍存在回弹性与模量低的现象，因此轮胎在超重行驶时，应力集中在轮辋与轮胎结合的部位，该部位帘线受到轮辋的长期剪切从而致使帘线断裂，帘线断裂处的胎唇容易出现鼓包，使轮胎的使用寿命与载重能力降低。

CN107200876A公开了一种降低胎唇护胶生热性和压缩变形的配方，由天然橡胶、N326炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂RD、补强树脂、硫磺、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺树脂组成。古德里奇压缩生热测试之最终疲劳温升由现有的33℃降至25℃，在压力为15Pa、温度50℃、时间6小时的测试条件下，压缩变形由1.4％降低到1.1％，轮胎的实验室耐久走行(依FMVSS139标准实施)性能提升8％，轮胎在全天候状态下静置测试气压损失率由现在的3％/3月降至2.5％/3月。该配方一定程度上降低了轮胎在使用过程中可能出现胎圈鼓包、裂口事故风险。

CN107722379A公开了一种改善肩空和冠空的全钢子午线轮胎组合胶料，利用天然橡胶、顺丁橡胶、炭黑、白炭黑、氧化锌、活性剂硬脂酸、炭黑分散剂、防老剂RD、防老剂、硅烷偶联剂、不溶性硫磺IS7020、促进剂NS、防焦剂、烷基苯酚二硫化物制成，该技术目的在于提高轮胎抵抗长时间高负载行驶的能力，其回弹达到56％，压缩永久变形为2.9％-3.6％。

CN113801384A公开了一种防止子口空的轮胎子口胶及其制备方法和应用，由天然橡胶、丁苯胶、溶聚丁苯胶、氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、分散剂、防老剂、防护蜡、增粘树脂、热稳定剂、炭黑、硅烷偶联剂、硫磺、促进剂和防焦剂，该技术旨在降低子口裂、子口炸等一系列早期损坏的质量问题，降低对车辆行驶安全性产生巨大威胁，老化前回弹达到61％-65％，压缩永久变形1.1％-1.4％，老化后回弹达到65-70％，压缩永久变形1.1％-1.4％。

高回弹性、高模量、低生热是本领域持续研究并追求的性能，尽管现有技术取得一些进展，仍然不能完全满足本领域的技术需求，而本发明在现有技术的基础上，对胎唇护胶综合性能进行了提高。

发明内容

现有轮胎的胎唇护胶生热较低，回弹与模量较低，轮胎在使用过程中很容易造成胎唇帘线断裂，从而造成胎唇鼓包。本发明通过使用锂系顺丁、低粘度天然胶与木质素磺酸钠、快压出炉黑炭黑的优化配置，提升了护唇胶料的回弹性与模量性能，同时保证了低生热性能，降低了胎唇部位因为帘线断裂而造成的胎唇鼓包问题，提升了轮胎的使用寿命与载重量。

为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：

一种高回弹高模量低生热胎唇护胶，包括以下组分：

低粘度天然胶，18-42phr；

锂系顺丁胶，58-82phr；

木质素磺酸钠，10-20phr；

炭黑，40-60phr；

氧化锌，2-5phr；

防老剂RD：0-3phr；

硫磺，5-7phr；

N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，1.0-2.0phr；

硬脂酸，1-3phr。

为解决上述的技术问题，本发明更优选采用以下技术方案：一种高回弹高模量低生热胎唇护胶，包括以下组分：

低粘度天然胶，18-22phr；

锂系顺丁胶，78-82phr；

木质素磺酸钠，10-20phr；

炭黑，40-60phr；

氧化锌，2-5phr；

防老剂RD：0-3phr；

硫磺，5-7phr；

N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，1.0-2.0phr；

硬脂酸，1-3phr。

锂系顺丁胶采用瑞翁BR1250H，它是锂系低顺式聚丁二烯橡胶，由日本瑞翁株式会社制造，顺式含量：40质量％；Mw：570,000。BR1250H的顺式结构含量较低，分子量分布窄，物理性能较优，抗冲击性能好，但具有加工性能差的缺点。

低粘度天然胶采用NR SVR-3L，其门尼粘度为65-75；低粘度天然橡胶的加工性能较优，可弥补锂系顺丁胶加工性差的问题。

炭黑优选使用快压出炉黑N550。

锂系顺丁胶的用量为58-82phr，是指锂系顺丁胶的用量在实施时应当在该范围内取值，包括但不限于58phr、60phr、63phr、65phr、67phr、70phr、72phr、75phr、78phr、80phr、82phr。

低粘度天然胶的用量为18-42phr，是指低粘度天然胶的用量在实施时应当在该范围内取值，包括但不限于18phr、20phr、23phr、25phr、27phr、29phr、30phr、33phr、36phr、38phr、40phr、42phr。

NR SVR-3L的门尼粘度为65-75，在实施例中，使用的NR SVR-3L的门尼粘度可能是65、68、70、72、75或者其他。

炭黑的用量为40-60phr，是指炭黑的用量在实施时应当在该范围内取值，包括但不限于40phr、42phr、45phr、48phr、50phr、53phr、55phr、57phr、60phr。

木质素磺酸钠的用量为10-20phr，是指木质素磺酸钠的用量在实施时应当在该范围内取值，包括但不限于10phr、12phr、15phr、17phr、19phr、20phr。

本发明提供了上述高回弹高模量低生热胎唇护胶的制备方法，该配方材料使用密炼机F370+开炼机连动作业(低温一步法混炼流程)，其在密炼机作业的混炼手法，强调先高转速后低转速，使得胶温升到近125℃后即采用低转速拉长胶料温度升到145℃的时间，密炼作业得到的混合胶用有皮带自动翻切料装置的开炼机进行捣炼均匀后，再加入硫磺继续翻炼均匀，完成终炼。

更具体地，高回弹高模量低生热胎唇护胶的制备方法的详细操作步骤如下：

将所有橡胶(低粘度天然胶、锂系顺丁胶)投入F370密炼机，使用55RPM转速混炼20秒，提上顶栓分别从投料门及填料输送管将硫磺以外已称量好的所有助剂(炭黑、木质素磺酸钠、氧化锌、硬脂酸、防老剂、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺)投入密炼机混炼，当温度升到125℃时降低混炼转速至30RPM，直到温度达到145℃后将混炼胶从密炼机排到有皮带自动翻切料装置的开炼机上进行翻炼，待胶料温度降到约90℃(85-95℃)后投入硫磺翻炼均匀，挤出压片，冷却收胶，得到高回弹高模量低生热胎唇护胶。

本发明的配方制备而成的橡胶，可进一步降低胶料的动态生热性能和压缩变形，提升胶料的回弹性与模量性能，促使轮胎胎唇护胶与轮辋在动态状态下完美配合，确保轮胎的耐久行驶性能和保气性显著提升，降低了轮胎在使用过程中可能出现胎圈鼓包、裂口事故风险。具体表现为：

1、古德里奇压缩生热测试之最终疲劳温升由现有的25℃降至20℃。

2、在压力为15Pa、温度为50℃、时间为6小时测试条件下，压缩变形由1.1％降低到0.8％。

3、本发明的胶料回弹性能高，达到79-80％，同时也具有较高的模量。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

各实施例和对比例的制备方法

按照表1准备原料，然后将所有橡胶(低粘度天然胶SVR-3L(门尼粘度70左右)、锂系顺丁胶)投入F370密炼机，使用55RPM转速混炼20秒，提上顶栓分别从投料门及填料输送管将硫磺以外已称量好的所有助剂、填料(包括炭黑、木质素磺酸钠、氧化锌、硬脂酸、防老剂、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺)投入密炼机混炼，当温度升到125℃时降低混炼转速至30RPM，直到温度达到145℃后将混炼胶从密炼机排到有皮带自动翻切料装置的开炼机上进行翻炼，待胶料温度降到约90℃后投入硫磺翻炼均匀，挤出压片，冷却收胶，得到高回弹高模量低生热胎唇护胶。

表1实施例和对比例的原料配比(单位：phr)

将实施例和对比例得到的胶料在用热动态分析仪DMA测试，测试项目包括80℃时的Tanδ。测试胶料的邵氏硬度、拉伸强度、定伸应力、拉断伸长率，回弹性、压缩永久变形、压缩生热，测试的标准为：

邵氏硬度测试标准GB/T 531.1-2008/ISO 7619-1：

拉伸强度、定伸应力、拉断伸长率的测试标准为HB/T 2198-2011；

回弹性的测试标准为GB/T 1681-2009；

压缩生热为古德里奇压缩永久生热测试之最终疲劳温升；

实施例和对比例的胶料性能检测结果如表2所示。

表2实施例和对比例的胶料性能

如表2所示，从实施例1、实施例2、实施例3的胶料性能可以看出，胶料回弹性高，模量高(硬度高、定伸应力高)，压缩永久变形低，压缩生热下降。

对比例1与实施例3相比，将低粘度天然胶更换为高粘度天然胶，胶料的回弹性稍有下降，压缩生热稍有升高。

对比例2与实施例3相比，将锂系顺丁胶更换为钕系顺丁胶，胶料的回弹性稍有下降，压缩生热稍有升高。

对比例3与实施例3相比，将木质素磺酸钠更换成10Phr N550，总共使用70PhrN550，填料用量与实施例3相同。胶料的回弹明显下降，压缩生热明显升高。

对比例4在实施例3的基础上调整低粘度天然胶与锂系顺丁胶的比例，对比例5在实施例3的基础上调整低粘度天然胶与锂系顺丁胶的比例，并且都提高了低粘度天然胶的用量，降低了锂系顺丁胶的用量，胶料的回弹性、压缩永久变形、压缩生热均比实施例差，并且随着锂系顺丁胶的用量逐渐降低，这些性能进一步变差，表明低粘度天然胶与锂系顺丁胶的比例对胶料的性能有较大的影响，应当注意二者在配方中的比例。

低粘度天然胶与锂系顺丁胶的比例配合恰当，使得锂系顺丁胶的加工性能被充分改善，促使配方中可以使用高含量的锂系顺丁胶，让胶料具有高回弹性、压缩永久变形效、压缩生热降低的特点，木质素磺酸钠参与性能补强，与快压出炉黑N550共同改善了胶料的性能。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (7)

1.一种高回弹高模量低生热胎唇护胶，其特征在于，包括以下组分：

低粘度天然胶，18-42phr；

锂系顺丁胶，58-82phr；

木质素磺酸钠，10-20phr；

炭黑，40-60phr；

氧化锌，2-5phr；

防老剂RD：0-3phr；

硫磺，5-7phr；

N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，1.0-2.0phr；

硬脂酸，1-3phr。

2.根据权利要求1所述的高回弹高模量低生热胎唇护胶，其特征在于，包括以下组分：

低粘度天然胶，18-22phr；

锂系顺丁胶，78-82phr；

木质素磺酸钠，10-20phr；

炭黑，40-60phr；

氧化锌，2-5phr；

防老剂RD：0-3phr；

硫磺，5-7phr；

N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，1.0-2.0phr；

硬脂酸，1-3phr。

3.根据权利要求1或2所述的高回弹高模量低生热胎唇护胶，其特征在于，所述锂系顺丁胶采用瑞翁BR1250H。

4.根据权利要求1或2所述的高回弹高模量低生热胎唇护胶，其特征在于，所述低粘度天然胶采用NR SVR-3L。

5.根据权利要求4所述的高回弹高模量低生热胎唇护胶，其特征在于，所述低粘度天然胶的门尼粘度为65-75。

6.根据权利要求1或2所述的高回弹高模量低生热胎唇护胶，其特征在于，所述炭黑为快压出炉黑N550。

7.权利要求1或2所述的高回弹高模量低生热胎唇护胶的制备方法，其特征在于，将低粘度天然胶、锂系顺丁胶投入F370密炼机，使用55RPM转速混炼20秒，提上顶栓分别从投料门及填料输送管将硫磺以外已称量好的炭黑、木质素磺酸钠、氧化锌、硬脂酸、防老剂、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺投入密炼机混炼，当温度升到125℃时降低混炼转速至30RPM，直到温度达到145℃后将混炼胶从密炼机排到有皮带自动翻切料装置的开炼机上进行翻炼，待胶料温度降到85-95℃后投入硫磺翻炼均匀，挤出压片，冷却收胶，得到高回弹高模量低生热胎唇护胶。