CN115260614A - 一种高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶，包括以下重量份的原料：100份顺式‑1,4‑聚异戊二烯橡胶、50～70份炭黑、1～5份炭黑分散剂。本发明通过炭黑分散剂的内润滑作用促进胎面胶各组分之间的相容性，使得填料和助剂更加均匀的分散在橡胶中，最终提高胎面胶的抗撕裂性和耐磨性等综合性能，且不会增加生热，改善了现有技术主要通过添加填充体系或者补强树脂来改善胎面胶性能的现状。

Description

一种高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及轮胎技术领域，更具体的说是涉及一种高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶及其制备方法和应用。
背景技术
长途载重汽车由于载重量大，行驶速度快，对轮胎的安全和寿命要求越来越高，需要轮胎具备优异的耐撕裂及耐磨性能，但是目前轮胎抗撕裂和耐磨主要是通过增大填充体系和增加补强树脂来实现的。
但是通过增大填充体系或者增加补强树脂来改善轮胎的抗撕裂和耐磨性能，会在提高轮胎撕裂性能的同时出现胶料生热增加的情况，进而导致轮胎能耗增大，影响使用寿命；此外，如果需要同时改善生热，还需要添加其他助剂，会进一步增大轮胎的生产成本。
因此，如何提供一种高抗撕裂、高耐磨且不增加生热的全钢轮胎胎面胶是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶，包括以下重量份的原料：100份顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶、50～70份炭黑、1～5份炭黑分散剂。
本发明中，炭黑分散剂通过内润滑作用促进胎面胶各组分之间的相容性，使得填料和助剂更加均匀的分散在橡胶中，最终提高胎面胶的抗撕裂性和耐磨性等综合性能，且不会增加生热。
优选的，在上述高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶中，所述炭黑分散剂主要由质量比为1:(2-5)的高分子蜡和脂肪酸酯混合而成；其中脂肪酸酯作为一种小分子增塑剂，还能够同时改善胎面胶的加工性能。
优选的，在上述高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶中，所述炭黑分散剂主要由质量比为1:3的高分子蜡和脂肪酸酯混合而成。
优选的，在上述高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶中，所述脂肪酸酯选自硬脂酸季戊四醇四酯、硬脂酸季戊四醇三酯、单甘油硬脂酸酯、双甘油硬脂酸酯、三甘油硬脂酸酯、三梨醇酐硬脂酸酯、硬脂酸硬脂醇酯、油酸硬脂醇酯中的一种或多种的混合。
优选的，在上述高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶中，所述胎面胶还包括5～10份氧化锌，2～5份硬脂酸，1～3份微晶蜡，1～5份防老剂，2～5份硫磺，1～5份促进剂。
优选的，在上述高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶中，所述胎面胶包括以下重量份的原料：100份顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶、55～65份炭黑、2～3份炭黑分散剂，5～10份氧化锌，2～5份硬脂酸，1～3份微晶蜡，1～5份防老剂，2～5份硫磺，1～5份促进剂。
优选的，在上述高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶中，所述胎面胶包括以下重量份的原料：100份顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶、55份炭黑、2-3份炭黑分散剂，5份氧化锌，2份硬脂酸，2份微晶蜡，3份防老剂，2份硫磺，1份促进剂。
另外，本发明还提供了上述高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)非生产性混炼阶段：将顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶、炭黑、炭黑分散剂加入混炼机，混炼至温度达到145-155℃，得到第一混合物；
(2)生产性混炼阶段：在步骤(1)得到的第一混合物中加入氧化锌、硬脂酸、微晶蜡、防老剂、硫磺、促进剂，在混炼机内混炼至温度达到110-115℃，得到第二混合物；
(3)硫化阶段：将步骤(2)得到的第二混合物进行硫化，即得胎面胶。
优选的，在上述高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶的制备方法中，所述混炼机的转速为20-60r/min。
以及本发明还提供了上述高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶在全钢轮胎中的应用。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶，具有以下有益效果：
本发明以顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶、炭黑作为胎面胶的主要原材料，并添加炭黑分散剂，通过炭黑分散剂的内润滑作用促进胎面胶各组分之间的相容性，使得填料和助剂更加均匀的分散在橡胶中，最终提高胎面胶的抗撕裂性和耐磨性等综合性能，且不会增加生热，改善了现有技术主要通过添加填充体系或者补强树脂来改善胎面胶性能的现状。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
对比例1
一种高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶，包括以下重量份的原料：100份顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶、55份炭黑、5份氧化锌、2份硬脂酸、2份微晶蜡、3份防老剂、2份硫磺、1份促进剂；
其中，所述炭黑分散剂由质量比为1:3的高分子蜡和脂肪酸酯混合而成；所述脂肪酸酯为硬脂酸季戊四醇四酯。
实施例1
一种高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶，包括以下重量份的原料：100份顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶、55份炭黑、2份炭黑分散剂、5份氧化锌、2份硬脂酸、2份微晶蜡、3份防老剂、2份硫磺、1份促进剂；
其中，所述炭黑分散剂由质量比为1:3的高分子蜡和脂肪酸酯混合而成；所述脂肪酸酯为硬脂酸季戊四醇四酯。
实施例2
一种高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶，包括以下重量份的原料：100份顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶、55份炭黑、3份炭黑分散剂、5份氧化锌、2份硬脂酸、2份微晶蜡、3份防老剂、2份硫磺、1份促进剂；
其中，所述炭黑分散剂由质量比为1:3的高分子蜡和脂肪酸酯混合而成；所述脂肪酸酯为硬脂酸季戊四醇四酯。
实施例3
一种高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶，包括以下重量份的原料：100份顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶、50份炭黑、1份炭黑分散剂、8份氧化锌、3份硬脂酸、1份微晶蜡、1份防老剂、3份硫磺、3份促进剂；
其中，所述炭黑分散剂由质量比为1:2的高分子蜡和脂肪酸酯混合而成；所述脂肪酸酯为三甘油硬脂酸酯。
实施例4
一种高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶，包括以下重量份的原料：100份顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶、70份炭黑、5份炭黑分散剂、10份氧化锌、5份硬脂酸、3份微晶蜡、5份防老剂、5份硫磺、5份促进剂；
其中，所述炭黑分散剂由质量比为1:5的高分子蜡和脂肪酸酯混合而成；所述脂肪酸酯为三梨醇酐硬脂酸酯、硬脂酸硬脂醇酯、油酸硬脂醇酯的混合物。
对比例1及实施例1-4的高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶由以下方法制备而成：
(1)非生产性混炼阶段：将顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶、炭黑、炭黑分散剂加入混炼机，混炼至温度达到145-155℃，得到第一混合物；
(2)生产性混炼阶段：在步骤(1)得到的第一混合物中加入氧化锌、硬脂酸、微晶蜡、防老剂、硫磺、促进剂，在混炼机内混炼至温度达到110-115℃，得到第二混合物；
(3)硫化阶段：将步骤(2)得到的第二混合物进行硫化，即得胎面胶。
本发明对由上述方法制备得到的对比例1及实施例1-4的高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶的性能进行了测试，测试结果参见表1：
表1性能测试结果
测试项目 对比例1 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
门尼粘度 69.2 68 67.4 68.2 68.1
门尼焦烧(min) 22.09 22.73 22.64 22.68 22.65
硬度(邵氏) 64.8 65.2 65.4 65.3 65.2
扯断强度(MPa) 28.9 29.8 29.3 29.6 29.5
扯断伸长率(％) 523 531 535 531 533
300％定伸强度(MPa) 14.2 14.7 15.4 14.8 15.1
100％定伸强度(MPa) 2.6 2.7 2.8 2.7 2.7
撕裂强度(kN/m) 61 96 107 95 99
100℃回弹(％) 65.9 65.4 67.1 66.2 65.9
压缩生热(℃) 21 20.6 19 20 19
AKRON磨耗体积 0.155 0.147 0.134 0.141 0.138
DIN磨耗 83.5 79.3 78.3 78.9 79.1
从表1可以得出，通过添加炭黑分散剂，可显著提高轮胎胎面胶的扯断伸长率、撕裂强度和耐磨耗性能，且不会增加生热，有效改善了现有技术主要通过添加填充体系或者补强树脂来改善胎面胶性能的现状。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方案而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
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例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶，其特征在于，包括以下重量份的原料：100份顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶、50～70份炭黑、1～5份炭黑分散剂。
2.根据权利要求1所述的高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶，其特征在于，所述炭黑分散剂主要由质量比为1:(2-5)的高分子蜡和脂肪酸酯混合而成。
3.根据权利要求2所述的高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶，其特征在于，所述炭黑分散剂主要由质量比为1:3的高分子蜡和脂肪酸酯混合而成。
4.根据权利要求2或3所述的高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶，其特征在于，所述脂肪酸酯选自硬脂酸季戊四醇四酯、硬脂酸季戊四醇三酯、单甘油硬脂酸酯、双甘油硬脂酸酯、三甘油硬脂酸酯、三梨醇酐硬脂酸酯、硬脂酸硬脂醇酯、油酸硬脂醇酯中的一种或多种的混合。
5.根据权利要求1-3任一项所述的高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶，其特征在于，还包括5～10份氧化锌，2～5份硬脂酸，1～3份微晶蜡，1～5份防老剂，2～5份硫磺，1～5份促进剂。
6.根据权利要求5所述的高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶，其特征在于，所述胎面胶包括以下重量份的原料：100份顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶、55～65份炭黑、2～3份炭黑分散剂，5～10份氧化锌，2～5份硬脂酸，1～3份微晶蜡，1～5份防老剂，2～5份硫磺，1～5份促进剂。
7.根据权利要求6所述的高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶，其特征在于，所述胎面胶包括以下重量份的原料：100份顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶、55份炭黑、2-3份炭黑分散剂，5份氧化锌，2份硬脂酸，2份微晶蜡，3份防老剂，2份硫磺，1份促进剂。
8.一种权利要求1-7任一项所述的高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)非生产性混炼阶段：将顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶、炭黑、炭黑分散剂加入混炼机，混炼至温度达到145-155℃，得到第一混合物；
(2)生产性混炼阶段：在步骤(1)得到的第一混合物中加入氧化锌、硬脂酸、微晶蜡、防老剂、硫磺、促进剂，在混炼机内混炼至温度达到110-115℃，得到第二混合物；
(3)硫化阶段：将步骤(2)得到的第二混合物进行硫化，即得胎面胶。
9.根据权利要求8所述的高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶的制备方法，其特征在于，所述混炼机的转速为20-60r/min。
10.一种权利要求1-8任一项所述的高抗撕裂、高耐磨全钢轮胎胎面胶在全钢轮胎中的应用。
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