CN115536951B - 轮胎保气层橡胶混合物、制备方法、轮胎和代步车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮胎保气层橡胶混合物、制备方法、轮胎和代步车，配合比例以重质量计，轮胎保气层橡胶混合物包括：天然橡胶0‑10份、溴化异丁烯‑对甲基苯乙烯共聚物90‑100份、补强剂40‑100份，软化剂1‑10份，增粘剂5‑10份，均匀剂1‑5份，活性剂3‑10份，硫化剂0.1‑0.5份，促进剂1‑5份，其中，补强剂包括：炭黑和纳米轻质碳酸钙。由此，通过将溴化异丁烯‑对甲基苯乙烯共聚物与半补强炭黑和纳米轻质碳酸钙进行配合，不仅可以提升轮胎保气层橡胶混合物气密性，从而可以提升轮胎的保气性，而且还可以保证轮胎保气层橡胶混合物的其他性能不受影响。另外，通过增粘剂和均匀剂的配合，还可以改善制程作业性。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎技术领域，尤其是涉及一种轮胎保气层橡胶混合物、制备方法、轮胎和代步车。
背景技术
作为电动车的重要部件之一，小轮径轮胎的用量随着电动车需求的增涨越来越大，其中传统充气型小轮径轮胎舒适性能最优，已经被逐渐普及应用到电动滑板车、平衡车以及共享电动车等领域。
在相关技术中，由于充气型小轮径轮胎的型腔较小、无国标等缺点，充气型小轮径轮胎无法像轿车轮胎一样，具有很好的保气性，这就导致了充气型小轮径轮胎在市场中普遍存在漏气率较高的情况，给充气型小轮径轮胎日常维护造成很大困扰，更甚的是漏气也是导致轮胎爆胎的元凶之一。
随着中国轮胎走向国际化和全球化，轮胎技术需与全球顶尖企业进行竞争，而目前国内技术水平不能满足竞争。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种轮胎保气层橡胶混合物，该橡胶混合物可以提升轮胎的保气性。
本发明还提出了一种轮胎保气层橡胶混合物的制备方法。
本发明进一步地提出了一种轮胎。
本发明进一步地还提出了一种代步车。
根据本发明的轮胎保气层橡胶混合物，配合比例以质量计，包括：天然橡胶0-10份、溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物90-100份、补强剂40-100份，软化剂1-10份，增粘剂5-10份，均匀剂1-5份，活性剂3-10份，硫化剂0.1-0.5份，促进剂1-5份，其中，所述补强剂包括：炭黑和纳米轻质碳酸钙。
由此，通过将溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物与半补强炭黑和纳米轻质碳酸钙进行配合，不仅可以提升轮胎保气层橡胶混合物气密性，从而可以提升轮胎的保气性，而且还可以保证轮胎保气层橡胶混合物的其他性能不受影响。另外，通过增粘剂和均匀剂的配合，还可以改善制程作业性。
在本发明的一些示例中，所述补强剂由30-60份所述炭黑和10-40份所述纳米轻质碳酸钙组成。
在本发明的一些示例中，所述炭黑为半补强炭黑。
在本发明的一些示例中，所述软化剂为环烷油软化剂。
在本发明的一些示例中，所述活性剂由2-5份氧化锌和1-5份硬脂酸组成。
根据本发明的所述轮胎保气层橡胶混合物的制备方法，包括以下步骤：将所述天然橡胶、所述溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物、所述补强剂、所述软化剂、所述增粘剂、所述均匀剂、所述活性剂和所述促进剂按照配合比例混合，在第一温度下进行初步混炼，混炼时间为第一时间；混炼所述第一时间后加入所述硫化剂在所述第二温度下进行终混炼，混炼时间为第二时间，混炼所述第二时间后得到所述轮胎保气层橡胶混合物。
在本发明的一些示例中，所述第一温度为T1，T1满足关系式：145℃≤T1≤155℃；所述第一时间为t1，t1满足关系式：240s≤t1≤300s。
在本发明的一些示例中，所述第二温度为T2，T2满足关系式：90℃≤T2≤110℃；所述第二时间为t2，t2满足关系式：60s≤t2≤120s。
根据本发明的轮胎，包括所述的轮胎保气层橡胶混合物。
根据本发明的代步车，包括所述的轮胎。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。
根据本发明实施例的轮胎保气层橡胶混合物，配合比例以质量计，包括：基体橡胶、补强剂40-100份，软化剂1-10份，增粘剂5-10份，均匀剂1-5份，活性剂3-10份，硫化剂0.1-0.5份，促进剂1-5份。
其中，基体橡胶可以主要包括：天然橡胶和溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物，其中，天然橡胶为0-10份，溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物为90-100份，天然橡胶可以有效保证轮胎的强度，其中，溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物的气密性、耐热性、耐臭氧性、动态性能、粘和性能和硫化性能较好，并且溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物与天然橡胶的相容性也较好，采用天然橡胶和溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物的组合，可以在保证轮胎的结构强度的前提下，提升轮胎的保气性能。其中，天然橡胶可以为NR#1、NR3#、SCRWF任意一种，溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物可以为Exxpro 3563。
进一步地，补强剂为轮胎保气层中用量较大的配合剂，其可以明显提高轮胎保气层的气密性，从而可以显著提升轮胎的保气性。软化剂和橡胶有着良好的相容性，可以用于改善橡胶的加工性能、增加胶料的塑性、降低胶料粘度、改善分散性和混合性、提高胶料的性能。增粘剂可降低胶料的门尼粘度，改善胶料的自粘性，提高胶料的物理机械性能及热老化性能，并且增粘剂对硫化剂的物性无不良影响。均匀剂可在不影响胶料力学性能和硫化性能的前提下促进不同极性、不同粘度的橡胶快速均匀地混合，稳定相态结构，并且具有增塑、增粘和润滑功效，不仅可以显著提高共混胶料的加工性能，而且还可以节约能耗。
进一步地，活性剂可以起到促进助剂的作用，活化促进橡胶的性能，提高硫化效率。硫化剂可以把橡胶分子相互连接起来，形成网状结构，表现出来的现象是橡胶变硬，强度变大，从而实现所需要的性能。促进剂可以提高橡胶的硫化效率，缩短硫化时间。
补强剂可以主要包括：炭黑和纳米轻质碳酸钙，炭黑可以提高胶体的模量、提升胶体的断裂强度、耐磨性、熔体剪切粘度以及拉伸粘度，纳米轻质碳酸钙不仅可以使胶体的抗撕裂性能提高,挤出工艺性能得到改善，而且还可以降低生产成本,具有一定的经济效益，炭黑和纳米轻质碳酸钙都可以有效起到补强作用，将两者与溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物进行配合，对橡胶的物理机械性能和加工工艺都有重要影响。另外，这样不仅可以使轮胎的保气性能提升，而且还可以保证轮胎的其他性质不被影响，可以进一步地提升轮胎的结构可靠性。
由此，根据本发明实施例的轮胎保气层橡胶混合物，通过将溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物与半补强炭黑和纳米轻质碳酸钙进行配合，不仅可以提升轮胎保气层橡胶混合物气密性，从而可以提升轮胎的保气性，而且还可以保证轮胎保气层橡胶混合物的其他性能不受影响。另外，通过增粘剂和均匀剂的配合，可以改善制程作业性。
根据本发明的一个可选实施例，补强剂由30-60份炭黑和10-40份纳米轻质碳酸钙组成。也就是说，在补强剂中，炭黑可以多于纳米轻质碳酸钙，如此设置的基体橡胶可以在轮胎保气层基础性能的前提下，还可以有效提升保气层的气密性。其中，炭黑为N-330、N-550、N-660中的任意一种或多种。
进一步地，炭黑为半补强炭黑，半补强炭黑具有中等补强的性能，不仅可以赋予胶料高伸长率、低生热、高弹性和良好的耐老化性能等，而且对胶体兼有补强和填充的作用。
软化剂为环烷油软化剂，用环烷油作为软化剂，不仅可以对胶体进行软化，而且环烷油的倾点低，密度高、粘度高、无毒副。
还有，活性剂可以由2-5份氧化锌和1-5份硬脂酸组成。采用上述配合比例的活性剂可以起到促进助剂的作用，活化促进橡胶的性能，提高硫化效率。
根据本发明实施例的轮胎保气层橡胶混合物的制备方法，包括：
S1、将基体橡胶、补强剂、软化剂、增粘剂、均匀剂、活性剂和促进剂按照配合比例混合，在第一温度下进行初步混炼，混炼时间为第一时间。也就是说，先将除硫化剂之外的所有材料进行初步的混合密炼。第一温度为T1，T1满足关系式：145℃≤T1≤155℃，第一时间为t1，t1满足关系式：240s≤t≤300s。在上述温度和时间范围内，可以得到满足性能的胶料。其中，T1可以为150℃，t可以为280s。
S2、混炼第一时间后加入硫化剂在第二温度下进行终混炼，混炼时间为第二时间，终混炼第二时间后便可以得到轮胎保气层橡胶混合物。采用上述的制备方法，可以快速制备出满足需求的轮胎保气层橡胶混合物。其中，第二温度为T2，T2满足关系式：90℃≤T2≤110℃，第二时间为t2，t2满足关系式：60s≤t2≤120s，上述温度范围可以满足硫化反应的要求。
下面详细一组对比试验数据。
对比例和本发明的三个实施例的轮胎胎面橡胶混合物配合比例如下表。
| 材料(PHR) | 对比例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| NR | 45 | 45 | 0 | 0 |
| Exxpro 3563 | 0 | 55 | 100 | 100 |
| BB 2222 | 55 | 0 | 0 | 0 |
| N-550 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| N-660 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| 轻质碳酸钙 | 25 | 25 | 25 | 0 |
| 纳米碳酸钙 | 0 | 0 | 0 | 25 |
| 环烷油 | 7 | 7 | 7 | 7 |
| RT-45f | 3 | 3 | 3 | 3 |
| CS7521 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 1102 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| SA | 1 | 1 | 1 | 1 |
| ZnO | 3 | 3 | 3 | 3 |
| MBTS | 1.3 | 1.3 | 1.3 | 1.3 |
| HT-OT-20 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 总量 | 198.5 | 198.5 | 198.5 | 198.5 |
表1
所有成分均为市售的成分，具体地，天然胶NR为SCRWF，溴化丁基橡胶BB2222，软化剂为环烷油，炭黑为N-550，均匀剂为RT-45F，增粘剂为CS7521或1102，活性剂为ZNO或SA，硫化剂为HT-OT-20，促进剂为MBTS。
对上述混合完成的组合物进行性能测试，上述混合完成的组合物即为轮胎保气层胶料，将其压延成1-2mm薄的胶片，在轮胎成型阶段贴合在胎坯内侧，再经过硫化即得到成品轮胎，将上述成品轮胎安装到滑板车配套轮毂上进行对比测试，同时进行，按相同条件进行测试，结果见表2，由表2明显可得：使用上述配比，可以使胶体的透气系数下降明显，即胶体的保气性能提升，并且其他物理性能与现有胶体相同之结论。
表2
上述轮胎装在滑板车配套轮毂进行漏气率的测试，测试条件为：室内，温度为19℃，湿度为73％，通过将轮胎安装到滑板车配套轮毂上，并且向轮胎打入40psi胎压，静置30天再次测量和记录胎压值，结果见表3，由表3明显可得：使用该配比，可以使胶体的漏气率明显下降的结论。需要说明的是，此处轮胎除保气层胶料不同外其他部位材料均相同。
另外，对比例1为将天然胶、溴化丁基胶和轻质碳酸钙进行配合，并且应用于轮胎保气层中，实施例1为将天然胶、溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物和轻质碳酸钙进行配合，并且应用于轮胎保气层中,实施例2为大量使用溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物和轻质碳酸钙进行配合，并且应用于轮胎保气层中，实施例3为大量使用溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物和纳米碳酸钙进行配合，并且应用于轮胎保气层中，将对比例1和实施例1结合对比可以进一步得：溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物相比于溴化丁基胶，可以进一步地降低轮胎的漏气率，将实施例1和实施例2结合对比可以进一步得：溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物含量越多，轮胎的漏气率越低，将实施例2和实施例3结合对比可以进一步得：在溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物含量相同的前提下，纳米碳酸钙相较于轻质碳酸钙，可以进一步地降低轮胎的漏气率，可以进一步地提升轮胎的保气性。
表3
根据本发明实施例的轮胎，包括：上述实施例的轮胎保气层橡胶混合物，该轮胎的气密性更佳，保气性更好的优点，可以在保证轮胎的其他性能不被影响的前提下，降低轮胎漏气甚至爆胎的概率，这样可以提升轮胎的可靠性。
根据本发明实施例的代步车，包括：上述实施例的轮胎。该代步车可以为两轮代步车，例如，电动自行车、滑板车和电动滑板车等，也可以为四轮代步车，例如，四轮燃油车和四轮电动车等，将上述轮胎应用于代步车，可以使代步车的可靠性得到提升，不仅可以保证代步车正常行驶的安全性，而且还可以降低用户对轮胎日常维护的难度，可以提升用户对代步车的使用体验。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种轮胎保气层橡胶混合物，其特征在于，配合比例以质量计，包括：天然橡胶0-10份、溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物90-100份、补强剂40-100份，软化剂1-10份，增粘剂5-10份，均匀剂1-5份，活性剂3-10份，硫化剂0.1-0.5份，促进剂1-5份，其中，所述补强剂由30-60份炭黑和10-40份纳米轻质碳酸钙组成，所述炭黑多于所述纳米轻质碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的轮胎保气层橡胶混合物，其特征在于，所述炭黑为半补强炭黑。
3.根据权利要求1所述的轮胎保气层橡胶混合物，其特征在于，所述软化剂为环烷油软化剂。
4.根据权利要求1所述的轮胎保气层橡胶混合物，其特征在于，所述活性剂由2-5份氧化锌和1-5份硬脂酸组成。
5.一种权利要求1-4中任一项所述的轮胎保气层橡胶混合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述天然橡胶、所述溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物、所述补强剂、所述软化剂、所述增粘剂、所述均匀剂、所述活性剂和所述促进剂按照配合比例混合，在第一温度下进行初步混炼，混炼时间为第一时间；
混炼所述第一时间后加入所述硫化剂在所述第二温度下进行终混炼，混炼时间为第二时间，混炼所述第二时间后得到所述轮胎保气层橡胶混合物。
6.根据权利要求5所述的轮胎保气层橡胶混合物的制备方法，其特征在于，所述第一温度为T1，T1满足关系式：145℃≤T1≤155℃；
所述第一时间为t1，t1满足关系式：240s≤t1≤300s。
7.根据权利要求5所述的轮胎保气层橡胶混合物的制备方法，其特征在于，所述第二温度为T2，T2满足关系式：90℃≤T2≤110℃；
所述第二时间为t2，t2满足关系式：60s≤t2≤120s。
8.一种轮胎，其特征在于，包括权利要求1-4中任一项所述的轮胎保气层橡胶混合物。
9.一种代步车，其特征在于，包括权利要求8所述的轮胎。
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