CN115678122A

CN115678122A - 一种低生热轮胎的胎面胶、制备方法、应用和低生热载重子午轮胎

Info

Publication number: CN115678122A
Application number: CN202211384563.6A
Authority: CN
Inventors: 胡善军; 宋义虎; 彭俊彪; 张春生; 沈建农; 阚雪清; 俞敏莉; 姚斌; 王新文; 罗琦
Original assignee: Zhongce Rubber Group Co Ltd
Current assignee: Zhongce Rubber Group Co Ltd
Priority date: 2022-11-07
Filing date: 2022-11-07
Publication date: 2023-02-03

Abstract

本发明涉及轮胎制造新材料技术领域，尤其涉及一种低生热轮胎的胎面胶、制备方法、应用和低生热载重子午轮胎。一种低生热轮胎的胎面胶，包括以下组分：生胶质量份数含量36％～66％，合成胶占比0～15％，炭黑占比15％～35％，白炭黑占比0％～15％，白炭黑与硅烷偶联剂的比值为10:1～10:3，硫化剂占比1％～4％，硫化剂中硫磺与促进剂的比值为1:1～1:3，液体橡胶占比2％～15％；硫化后的交联网络结构如下：单硫键占比5％～15％，双硫键占比15％～30％，多硫键占比60％～75％；总交联密度在15×10^‑5mol/cm³～22×10^‑5mol/cm³。该胎面胶通过控制胶料的组合物体系、硫化体系、硫化条件上，从微观结构上设计交联网络结构密度及其键型分布来控制胶料的生热性能，做到保证耐磨的基础上大幅度的降低生热。

Description

一种低生热轮胎的胎面胶、制备方法、应用和低生热载重子午轮胎

技术领域

本发明涉及轮胎制造新材料技术领域，尤其涉及一种低生热轮胎的胎面胶、制备方法、应用和低生热载重子午轮胎。

背景技术

近几年来，随着汽车领域的政策出台以及车型的改变，轮胎作为汽车一个重要部件，对其性能的要求越来越高。全钢子午线轮胎具有操作性能好、滚动阻力小节油和耐久耐磨性能好的优点，能够更好的满足汽车的平顺性、操控性以及牵引性能等性能要求。但是，在设计全钢子午线轮胎胎面配方降低滚阻的同时，往往耐磨下降。主要在于在地面滚动时，橡胶受到不断重复的变形，不同的交联网络结构及其分布会导致不同的变形，表现出不同的耐磨和生热特性。因此，从微观结构上开发出保持轮胎耐磨的情况下降低生热交联网络结构是轮胎技术的一项重大课题。

发明内容

本发明的目的是从微观的角度解决现有技术中存在的不足，提供一种低生热轮胎的胎面胶，该胎面胶通过控制胶料的组合物体系、硫化体系、硫化条件上，从微观结构上设计交联网络结构密度及其键型分布来控制胶料的生热性能，在保证耐磨的基础上大幅度地降低生热。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种低生热轮胎的胎面胶，该胎面胶的硫化前胎面组合物的原料按按重量百分比计包括以下组分：生胶质量份数含量36％～66％，合成胶占比0～15％，炭黑占比15％～35％，白炭黑占比0％～15％，硅烷偶联剂按白炭黑与硅烷偶联剂的比值为10:1～10:3，硫化剂占比1％～4％，硫化剂中硫磺与促进剂的比值为1:1～1:3，液体橡胶占比2％～15％；所述的胎面胶的硫化后的交联网络结构如下：单硫键占比5％～15％，双硫键占比15％～30％，多硫键占比60％～75％；总交联密度在15×10^-5mol/cm³～22×10^-5mol/cm³。

作为优选，该胎面胶的硫化前胎面组合物的原料按按重量百分比计包括以下组分：生胶质量份数含量40-55％，合成胶占比8-12％，炭黑占比20％～30％，白炭黑占比8％～12％，硅烷偶联剂按白炭黑与硅烷偶联剂的比值为10:1～10:3，硫化剂占比1.0％～2.0％，硫化剂中硫磺与促进剂的比值为1:1～1:3，液体橡胶占比2％～12％。

作为优选，所述的胎面胶的硫化后的交联网络结构如下：单硫键占比8％～12％，双硫键占比20％～25％，多硫键占比65％～72％；总交联密度在16*10^-5mol/cm³～20*^-5mol/cm³。

作为优选，所述的合成胶选自顺丁橡胶和丁苯橡胶中的一种或两种混合，优选为高顺式含量为96％～98％钕系顺丁橡胶和苯乙烯基含量为10％～28％的溶聚丁苯橡胶。

作为优选，所述的液体橡胶为液体聚丁二烯、液体聚异戊二烯和液体再生胶或胶粉中的一种或两种，液体橡胶的分子量Mn＝1000～10000。

作为优选，该胎面胶的硫化前胎面组合物的原料按按重量百分比计还包括以下组分：硬脂酸1％～4％，氧化锌1％～4％，防老剂1％～4％，加工助剂0～1％，加工助剂包括锌皂盐和硬脂酸锌中的一种或多种。

进一步，本发明还提供了所述的一种制备所述的低生热轮胎的胎面胶的方法，该胎面胶的硫化前胎面组合物的混炼方法包括以下的步骤：

1)一段混炼：将橡胶、炭黑投入密炼机中混炼30～50秒，之后加入防老剂、白炭黑、活性剂，在转速37～50rpm下进行混炼，每隔30～35秒进行一次提坨压坨，当胶料温度达到145℃～165℃时进行排胶落片，室温放置冷却8～12h后得到一段母胶，随后对其进行二段混炼；

2)二段混炼：将步骤1)的一段母胶及剩余炭黑和防老剂投入密炼机中，在37～48rpm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140～160℃时进行排胶落片，室温放置冷却8～12h后得到二段母胶，随后对其进行终炼；

3)终炼：将步骤2)的二段母胶硫磺、促进剂投入密炼机中，在20～30rpm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105～120℃时排胶下片，放置冷却后即得到该胎面胶组合物。

作为优选，所述的胎面胶的硫化参数如下：外温硫化温度为138℃～151℃，其中磨套硫化温度138℃～147℃，侧板硫化温度为142～151℃，硫化时间为40～60min。

进一步，本发明还提供了所述的低生热轮胎的胎面胶在制备低生热轮胎中的应用。

进一步，本发明还提供了一种低生热载重子午轮胎，该轮胎的胎面胶采用所述的低生热轮胎的胎面胶。

本发明由于采用了上述的技术方案，本发明的胎面组合物设计的交联网络结构及其分布在保证耐磨的前提下具有低生热性，表现在：1、采用低分子量液体橡胶参与交联，延缓橡胶拉伸过程中的应力诱导结晶，从而降低轮胎行驶过程中橡胶结晶-融化带来的热效应和滞后损失，降低轮胎滚动生热；2、通过调控交联网络结构分布和总交联密度，在保证胎面综合性能情况下减缓分子运动内摩擦，提高网络结构稳定性，降低永久变形，从而降低轮胎行驶滞后损失。发明人通过轮胎实际使用验证发现，橡胶基体总交联密度在15×10^-5mol/cm³～22×10^-5mol/cm³，单硫键占比5％～15％，双硫键占比15％～30％，多硫键占比60％～75％的胎面胶具有优异的综合性能，可达到高耐磨、低生热型轮胎生成和使用要求。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清查、完整的描述，进而进一步解释发明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。给予本发明中的实施例，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。

本发明对比例与实施例配方如下：

其中：

天然橡胶，购自RSS3#；

溶聚丁苯橡胶系1500丁苯橡胶，购自中石化齐鲁石化分公司；

顺丁橡胶，购自阿朗新科CB24；

炭黑购自上海卡博特化工有限公司；

白炭黑175FFG购自安徽确成硅化学有限公司；

硅烷偶联剂RSI-69B(康柏德)购自东营康柏德新材料有限公司；

PEG4000购自江苏埃创德化学科技有限公司；

液体异戊二烯购自濮阳林氏化学新材料股份有限公司；

硫磺选自潍坊嘉鸿化工有限公司的产品；

其他未公开的成分为市场公开渠道购买获得。

橡胶组合物的混炼方法为：

一段混炼：将全部橡胶组分、一半的炭黑投入密炼机中混炼35秒，之后加入部分防老剂和全部的白炭黑、活性剂，在转速40rpm下进行混炼，每隔30秒进行一次提坨压坨，当胶料温度达到155℃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。

二段混炼：将步骤(1)的一段母胶及剩余炭黑和防老剂投入密炼机中，在40rpm转速下进行混炼，每隔30s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到145℃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；

终炼：将步骤(2)的二段母胶硫磺、促进剂投入密炼机中，在25rpm转速下进行混炼，依次间隔30s、25s、15s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到110℃时排胶下片，放置冷却后即得到该胎面胶组合物。

硫化方法1轮胎硫化条件为：轮胎的外温硫化温度为138℃，其中磨套硫化温度138℃，侧板硫化温度为142，硫化时间为60min。

硫化方法2轮胎硫化条件为：轮胎的外温硫化温度为151℃，其中磨套硫化温度147℃，侧板硫化温度为151℃，硫化时间为60分钟。

通过化学溶胀法测得实施例和对比例硫化胶的交联网络结构及其键型分布如下：

其物性数据如下：

从总交联密度相同的实施例1和对比例1可以看出，实施例1的滞后损失低，说明本发明的键型分布有利于降低滞后损失；对比实施例1和2发现，液体橡胶可降低总交联密度而不影响交联键型分布，也导致滞后损失降低；从实施例1和对比例4可以看出，交联键型分布相近时，液体橡胶可降低滞后损失，说明液体橡胶参与的交联网络结构有利于降低滞后损失。本发明的交联网络结构及其橡胶组合物通过上述制备方法制备的轮胎具备低生热特性。

以上为对本发明实施例的描述，通过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列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种低生热轮胎的胎面胶，其特征在于，该胎面胶的硫化前胎面组合物的原料按按重量百分比计包括以下组分：

生胶质量份数含量36％～66％，合成胶占比0～15％，炭黑占比15％～35％，白炭黑占比0％～15％，硅烷偶联剂按白炭黑与硅烷偶联剂的比值为10:1～10:3，硫化剂占比1％～4％，硫化剂中硫磺与促进剂的比值为1:1～1:3，液体橡胶占比2％～15％；

所述的胎面组合物在轮胎外温硫化温度为138℃～151℃，硫化时间为40～60min的条件下硫化后，交联网络结构如下：单硫键占比5％～15％，双硫键占比15％～30％，多硫键占比60％～75％；总交联密度在15×10^-5mol/cm³～22×10^-5mol/cm³。

2.根据权利要求1所述的一种低生热轮胎的胎面胶，其特征在于，该胎面胶的硫化前胎面组合物的原料按按重量百分比计包括以下组分：

生胶质量份数含量40-55％，合成胶占比8-12％，炭黑占比20％～30％，白炭黑占比8％～12％，硅烷偶联剂按白炭黑与硅烷偶联剂的比值为10:1～10:3，硫化剂占比1.0％～2.0％，硫化剂中硫磺与促进剂的比值为1:1～1:3，液体橡胶占比2％～12％。

3.根据权利要求1所述的一种低生热轮胎的胎面胶，其特征在于，所述的胎面胶的硫化后的交联网络结构如下：单硫键占比8％～12％，双硫键占比20％～25％，多硫键占比65％～72％；总交联密度在16*10³mol/cm^-5～20*10^-5mol/cm^-5。

4.根据权利要求1-3任意一项权利要求所述的一种低生热轮胎的胎面胶，其特征在于，合成胶选自顺丁橡胶和丁苯橡胶中的一种或两种混合，优选为高顺式含量为96％～98％钕系顺丁橡胶和苯乙烯基含量为10％～28％的溶聚丁苯橡胶。

5.根据权利要求1-3任意一项权利要求所述的一种低生热轮胎的胎面胶，其特征在于，液体橡胶为液体聚丁二烯、液体聚异戊二烯和液体再生胶或胶粉中的一种或两种，液体橡胶的分子量Mn＝1000～10000。

6.根据权利要求1-3任意一项权利要求所述的一种低生热轮胎的胎面胶，其特征在于，该胎面胶的硫化前胎面组合物的原料按按重量百分比计还包括以下组分：硬脂酸1％～4％，氧化锌1％～4％，防老剂1％～4％，加工助剂0～1％，加工助剂包括锌皂盐和硬脂酸锌中的一种或多种。

7.一种制备权利要求1-6任意一项权利要求所述的低生热轮胎的胎面胶的方法，其特征在于，该胎面胶的硫化前胎面组合物的混炼方法包括以下的步骤：

1)一段混炼：将橡胶、炭黑投入密炼机中混炼30～50秒，之后加入防老剂、白炭黑、活性剂，在转速37～50rpm下进行混炼，每隔30～35秒进行一次提坨压坨，当胶料温度达到145℃～165℃时进行排胶落片，室温放置冷却8～12小时后得到一段母胶，随后对其进行二段混炼；

2)二段混炼：将步骤1)的一段母胶及剩余炭黑和防老剂投入密炼机中，在37～48rpm转速下进行混炼，每隔30～35秒进行一次提坨压坨，当胶料温度达到140～160℃时进行排胶落片，室温放置冷却8～12小时后得到二段母胶，随后对其进行终炼；

3)终炼：将步骤2)的二段母胶、硫磺、促进剂投入密炼机中，在20～30rpm转速下进行混炼，依次间隔30～35秒、25～30秒15～20秒进行一次提坨压坨，当胶料温度达到105～120℃时排胶下片，放置冷却后即得到该胎面胶组合物。

8.权利要求7所述的方法，其特征在，所述的胎面胶的硫化参数如下：外温硫化温度为138℃～151℃，其中磨套硫化温度138℃～147℃，侧板硫化温度为142～151℃，硫化时间为40～60min。

9.权利要求1-6任意一项权利要求所述的低生热轮胎的胎面胶在制备低生热轮胎中的应用。

10.一种低生热载重子午轮胎，其特征在于，该轮胎的胎面胶采用权利要求1-6任意一项权利要求所述的低生热轮胎的胎面胶。