CN115651278B - 耐磨耐热工程轮胎胎面胶及其制备方法 - Google Patents

耐磨耐热工程轮胎胎面胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨耐热工程轮胎胎面胶及其制备方法,属于矿用工程机械轮胎胎面胶技术领域。其技术方案为:以重量份计,包括以下组分:橡胶组分100份、炭黑37‑50份、聚氨基甲酸酯橡胶颗粒20‑30份、抗撕裂树脂5‑7份、增粘树脂2‑3份、2‑甲基‑3,3‑双(3,5‑二甲基‑2‑羟基苯基)丙烷3‑5份、防老剂3‑5份、微晶蜡1‑2份、氧化锌3‑5份、硬脂酸1‑2份、硫磺1.5‑2.0份、促进剂1.2‑2.4份。本发明的耐磨耐热工程轮胎胎面胶能够提高轮胎耐磨性能的同时降低胶料生热,提升胶料耐久性能。

Description

耐磨耐热工程轮胎胎面胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及矿用工程机械轮胎胎面胶技术领域,具体涉及一种耐磨耐热工程轮胎胎面胶及其制备方法。
背景技术
由于矿用车辆使用环境的特殊性,导致矿山用轮胎对胎面耐磨性能的要求极高,同时载重量大、长时间运行的作业条件,对轮胎的生热也是极大的考验。经过多年市场调研,在我国新疆等地,夏季地表温度较高,轮胎长时间运行过程中,其胎面温度可达到80℃以上,胎面胶磨耗、强度等多项性能急剧下降,导致夏季所使用轮胎的故障率极高,寿命明显低于平均使用寿命。
发明内容
本发明为了解决现有夏季高温条件下使用的轮胎存在胎面耐磨性能差,胶料耐久性能下降严重,生热脱层、胎面掉块等故障率较高,轮胎寿命明显下降的问题,而提出一种能够提高轮胎耐磨性能的同时降低胶料生热,提升胶料耐久性能的胎面胶及其制备方法。
本发明的技术方案为:
一方面,本发明提供了一种耐磨耐热工程轮胎胎面胶,以重量份计,包括以下组分:橡胶组分100份、炭黑37-50份、聚氨基甲酸酯橡胶颗粒20-30份、抗撕裂树脂5-7份、增粘树脂2-3份、2-甲基-3,3-双(3,5-二甲基-2-羟基苯基)丙烷3-5份、防老剂3-5份、微晶蜡1-2份、氧化锌3-5份、硬脂酸1-2份、硫磺1.5-2.0份、促进剂1.2-2.4份。
聚氨酯橡胶作为特种橡胶常被用于胶管、电缆等橡胶产品的主体材料,但由于其高强度、高硬度,在轮胎中无法当作主体材料使用,因此极少用于轮胎产品。本发明创新性的将聚氨酯橡胶颗粒作为替代炭黑的补强填充材料用于轮胎中,利用聚氨酯橡胶材料自身的高耐磨性能去弥补炭黑用量减少带来的耐磨性下降的问题,同时替代等量炭黑能够有效降低胶料生热,使胶料耐磨性能及低生热性能均维持在较高水平。
优选地,所述橡胶组分为天然橡胶,可采用STR10、STR20、SMR10、SMR20、国产9710或3#烟片胶;炭黑为N115炭黑、N220炭黑和N234炭黑中的一种或者两种。
优选地,所述聚氨基甲酸酯橡胶颗粒采用粒径10-30μm、导热系数0.035-0.041W/(m·k)、熔点>170℃的橡胶颗粒。
优选地,所述抗撕裂树脂为双环戊二烯类DCPD树脂或Y-HI树脂。
优选地,所述增粘树脂为烷基苯酚增粘树脂TYC-0412增粘树脂、改性烷基酚树脂TKM或对特辛基苯酚甲醛增粘树脂SL1801。
优选地,所述2-甲基-3,3-双(3,5-二甲基-2-羟基苯基)丙烷为熔点140-144℃的结晶粉末。
优选地,所述防老剂为酮胺类防老剂RD和对苯二胺类防老剂4020。
优选地,所述微晶蜡为碳数分布在C25-C60范围内的双峰微晶蜡或三峰微晶蜡。
优选地,所述促进剂为次磺酰胺类促进剂CZ或NS和噻唑类促进剂DM。
另一方面,本发明还提供了上述耐磨耐热工程轮胎胎面胶的制备方法,包括以下步骤:
S1一段混炼
将全部的橡胶组分、部分炭黑投入密炼机中混炼25-30s,之后加入部分防老剂和全部2-甲基-3,3-双(3,5-二甲基-2-羟基苯基)丙烷、抗撕裂树脂、增粘树脂、微晶蜡、氧化锌及硬脂酸,在转速39-42rpm下进行混炼,每隔30-35s进行一次提坨压坨,当胶料温度达到160-166℃时进行排胶落片,室温放置冷却4-6h后得到一段母胶,随后对其进行二段混炼;
S2二段混炼
将步骤S1的一段母胶、聚氨基甲酸酯橡胶颗粒、剩余炭黑和防老剂投入密炼机中,在37-40rpm转速下进行混炼,每隔30-35s进行一次提坨压坨,当胶料温度达到158-163℃时进行排胶落片,室温放置冷却4-6h后得到二段母胶,随后对其进行终炼(若门尼粘度高于80,则需要加一段回车返炼);
S3终炼
将步骤S2的二段母胶、硫磺、促进剂投入密炼机中,在28-32rpm转速下进行混炼,依次间隔30-35s、25-30s、15-20s进行一次提坨压坨,当胶料温度达到95-100℃时排胶下片,放置冷却后即得耐磨耐热工程轮胎胎面胶。
本发明与现有技术相比,具有以下有益效果:
本发明通过填充一定份数的聚氨基甲酸酯橡胶颗粒或使用聚氨基甲酸酯橡胶颗粒取代部分炭黑进行补强填充,能够使胎面胶的耐磨性能和生热性能均保持在较高水平,同时添加少量2-甲基-3,3-双(3,5-二甲基-2-羟基苯基)丙烷,提高了轮胎在高温条件运行时的胶料性能。本发明解决了现有工程轮胎在高温条件下使用时,耐磨性能急剧下降,肩空脱层故障率增多,寿命偏低的问题。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,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。
下述实施例和对比例中的原材料均可采用市购产品,其中聚氨基甲酸酯橡胶颗粒购自淄博搓耀新材料科技有限公司。
实施例1-4
实施例1-4及对比例1-2的胎面胶配方如表1所示:
表1
实施例1-4及对比例1-2的胎面胶的制备方法包括以下步骤:
S1一段混炼
将100份橡胶组分、35份炭黑投入密炼机中混炼30s,之后加入防老剂4020和全部2-甲基-3,3-双(3,5-二甲基-2-羟基苯基)丙烷、抗撕裂树脂、烷基苯酚增粘树脂、微晶蜡、氧化锌及硬脂酸,在转速42rpm下进行混炼,每隔30s进行一次提坨压坨,当胶料温度达到165℃时进行排胶落片,室温放置冷却4h后得到一段母胶,随后对其进行二段混炼;
S2二段混炼
将步骤S1的一段母胶、聚氨基甲酸酯橡胶颗粒、剩余炭黑和防老剂RD投入密炼机中,在37rpm转速下进行混炼,每隔35s进行一次提坨压坨,当胶料温度达到158℃时进行排胶落片,室温放置冷却4h后得到二段母胶,随后对其进行终炼;
S3终炼
将步骤S2的二段母胶、硫磺、促进剂投入密炼机中,在28rpm转速下进行混炼,依次间隔35s、30s、20s进行一次提坨压坨,当胶料温度达到100℃时排胶下片,放置冷却后即得耐磨耐热工程轮胎胎面胶。
对实施例1-4及对比例1-2制备的轮胎胎面胶进行物理性能测试,测试结果如表2所示:
表2
由以上实施例及对比例可以看出,聚氨基甲酸酯橡胶颗粒作为替代炭黑的补强填料,其主要优势体现在替代相同量炭黑的情况下,耐磨性能维持较高水平的同时,生热能够明显下降,同时其它物理性能也与炭黑填充胶料性能相当。这是由于聚氨基甲酸酯橡胶颗粒熔点较高,加入配方中可作为弹性填料进行部分填充,能够提升胶料弹性,从而有助于胶料耐磨性能的提升,达到与炭黑填充相当的磨耗性能;且其粒径大于炭黑,填充后可形成较大分子间隙的同时具有较高的导热系数,有利于热量散出,降低胶料生热。由于聚氨基甲酸酯橡胶颗粒补强效果略低于炭黑,因此物理性能有所下降,但是从测试结果看来,取代部分炭黑后,炭黑用量减少,炭黑分散性提高,带来炭黑补强效果的提升,因此对于胶料补强性能影响不大。2-甲基-3,3-双(3,5-二甲基-2-羟基苯基)丙烷可通过分子上的羟基捕捉橡胶分子中的游离自由基,避免橡胶的自由基老化;同时其特殊的分子结构,具有一定的空间位阻效应,在橡胶分子链中起到稳定作用,能够降低分子链运动能力和分子间作用力,从而起到热老化防护的作用。
尽管通过参考优选实施例的方式对本发明进行了详细描述,但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下,本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换,而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.耐磨耐热工程轮胎胎面胶,其特征在于,以重量份计,包括以下组分:橡胶组分100份、炭黑37-50份、聚氨基甲酸酯橡胶颗粒20-30份、抗撕裂树脂5-7份、增粘树脂2-3份、2-甲基-3,3-双(3,5-二甲基-2-羟基苯基)丙烷3-5份、防老剂3-5份、微晶蜡1-2份、氧化锌3-5份、硬脂酸1-2份、硫磺1.5-2.0份、促进剂1.2-2.4份。
2.如权利要求1所述的耐磨耐热工程轮胎胎面胶,其特征在于,所述橡胶组分为天然橡胶,炭黑为N115炭黑、N220炭黑和N234炭黑中的一种或者两种。
3.如权利要求1所述的耐磨耐热工程轮胎胎面胶,其特征在于,所述聚氨基甲酸酯橡胶颗粒的粒径为10-30μm。
4.如权利要求1所述的耐磨耐热工程轮胎胎面胶,其特征在于,所述抗撕裂树脂为双环戊二烯类DCPD树脂或Y-HI树脂。
5.如权利要求1所述的耐磨耐热工程轮胎胎面胶,其特征在于,所述增粘树脂为烷基苯酚增粘树脂TYC-0412增粘树脂、改性烷基酚树脂TKM或对特辛基苯酚甲醛增粘树脂SL1801。
6.如权利要求1所述的耐磨耐热工程轮胎胎面胶,其特征在于,所述2-甲基-3,3-双(3,5-二甲基-2-羟基苯基)丙烷为熔点140-144℃的结晶粉末。
7.如权利要求1所述的耐磨耐热工程轮胎胎面胶,其特征在于,所述防老剂为酮胺类防老剂RD和对苯二胺类防老剂4020。
8.如权利要求1所述的耐磨耐热工程轮胎胎面胶,其特征在于,所述微晶蜡为双峰微晶蜡或三峰微晶蜡。
9.如权利要求1所述的耐磨耐热工程轮胎胎面胶,其特征在于,所述促进剂为次磺酰胺类促进剂和噻唑类促进剂。
10.如权利要求1-9任一项所述的耐磨耐热工程轮胎胎面胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1一段混炼
将全部的橡胶组分、部分炭黑投入密炼机中混炼25-30s,之后加入部分防老剂和全部2-甲基-3,3-双(3,5-二甲基-2-羟基苯基)丙烷、抗撕裂树脂、增粘树脂、微晶蜡、氧化锌及硬脂酸,在转速39-42rpm下进行混炼,每隔30-35s进行一次提坨压坨,当胶料温度达到160-166℃时进行排胶落片,室温放置冷却4-6h后得到一段母胶,随后对其进行二段混炼;
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