CN116178812A - 具有高耐磨高抗撕裂性能的工程轮胎胎面胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有高耐磨高抗撕裂性能的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40‑60份、橡胶延展剂ZJ‑990 3‑5份、烷基苯酚增粘树脂或对特辛基苯酚甲醛增粘树脂2‑3份、橡胶撕裂改性剂KS‑900 3‑5份、对苯二胺及酮胺类防老剂3‑5份、微晶蜡1‑2份、氧化锌3‑5份、硬脂酸1‑2份、硫磺1.4‑2.4份、促进剂1.0‑2.0份。本发明能够显著提升胎面胶的耐磨性能和抗破坏能力，降低由于不耐磨易撕裂导致的产品寿命偏低问题，从而提供更高的产品寿命，提高矿山开采效率，为客户带来更高的价值。
Description
技术领域
本发明涉及矿用工程机械轮胎胎面胶技术领域，具体涉及一种具有高耐磨高抗撕裂性能的工程轮胎胎面胶及其制备方法。
背景技术
由于矿山开采运输路面工况的碎石较多，矿用车辆载重量大且作业时间长，因此矿用工程轮胎对胎面胶的耐磨性能及抗裂口性能要求极高，尤其是在井下矿等非常恶劣的工况条件，轮胎由于磨损剧烈、切割裂口导致的失效比例高达50%以上，严重降低了产品的使用寿命，影响矿山开采效率和用户体验。因此亟需开发一种具有高耐磨高抗撕裂性能的工程轮胎胎面胶。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种具有高耐磨高抗撕裂性能的工程轮胎胎面胶及其制备方法，能够显著提升胎面胶的耐磨性能和抗破坏能力，降低由于不耐磨易撕裂导致的产品寿命偏低问题，从而提供更高的产品寿命，提高矿山开采效率，为客户带来更高的价值。
本发明的技术方案为：
一方面，本发明提供了一种具有高耐磨高抗撕裂性能的工程轮胎胎面胶，以重量份计，包括以下组分：橡胶组分100份、炭黑40-60份、橡胶延展剂ZJ-990 3-5份、烷基苯酚增粘树脂或对特辛基苯酚甲醛增粘树脂2-3份、橡胶撕裂改性剂KS-900 3-5份、对苯二胺及酮胺类防老剂3-5份、微晶蜡1-2份、氧化锌3-5份、硬脂酸1-2份、硫磺1.4-2.4份、促进剂1.0-2.0份。
其中，橡胶延展剂ZJ-990为山东鑫海高分子材料科技有限公司产品，外观为浅黄色粉末或颗粒状；橡胶撕裂改性剂KS-900为山东鑫海高分子材料科技有限公司产品，外观为蓝色粉末或颗粒状。
优选地，所述橡胶组份为20-40重量份天然橡胶STR10、STR20、SMR10或SMR20，和60-80重量份丁苯橡胶SBR1502的组合。
优选地，所述炭黑为N115炭黑、N220炭黑中的一种或两种。
优选地，所述烷基苯酚增粘树脂为TYC-0412增粘树脂或改性烷基酚树脂TKM；对特辛基苯酚甲醛增粘树脂为SL1801。
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C30-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或者次磺酰胺类促进剂NS和噻唑类促进剂DM的组合。
另一方面，本发明还提供了上述具有高耐磨高抗撕裂性能的工程轮胎胎面胶的制备方法，包括以下步骤：
S1一段混炼
将100份橡胶组分、部分炭黑投入密炼机中混炼25-30s，之后加入橡胶延展剂、烷基苯酚增粘树脂、微晶蜡、氧化锌、硬脂酸和部分防老剂，在转速38-41rpm下进行混炼，每隔30-35s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到160-165℃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得到的一段母胶及橡胶撕裂改性剂、剩余的炭黑和防老剂投入密炼机中，在35-40rpm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85，则需要增加一段返炼回车，降低胶料门尼，便于后工序加工）；
S3终炼
将步骤S2得到的二段母胶及硫磺、促进剂投入密炼机中，在26-32rpm转速下进行混炼，依次间隔25-30s、20-25s、15-20s进行一次提坨压坨，随后当胶料温度达到95-100℃时排胶下片，放置冷却后即得工程轮胎胎面胶。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
采用本发明的轮胎胎面胶对比常规轮胎胎面胶，具有更好的耐磨性能、抗裂口性能以及抗切割性能，保证车辆在矿山碎石较多的非铺装路面行驶作业时具有更好的磨耗表现，同时降低由于矿石切割导致的胎面撕裂/切割失效问题的发生，使轮胎具有更长的使用寿命。
本发明与现有工程轮胎胎面胶相比，在原有配方基础上，添加一定量的橡胶撕裂改性剂KS-900，橡胶的耐磨性能、抗撕裂性能能得到明显提升。同时发现，橡胶伸长率的提高对橡胶的抗撕裂性能具有一定的积极作用，这是由于伸长率提高之后，在相同的外力作用下，橡胶可以通过更大的形变量来抵抗受到的外力，从而降低单位面积受力。因此本发明同时搭配使用橡胶延展剂ZJ-990，能够起到协同作用，将橡胶的耐磨性能和抗撕裂性能提升到更高的程度，降低轮胎故障率，从而带来更长的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例1-4及对比例1-3
实施例1-4及对比例1-3的胎面胶配方如表1所示：
表1
实施例1-4及对比例1-3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、40份炭黑投入密炼机中混炼30s，之后加入防老剂RD和橡胶延展剂ZJ-990、对特辛基苯酚甲醛增粘树脂SL-1801、微晶蜡、氧化锌及硬脂酸，在转速41rpm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5h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得到的一段母胶及橡胶撕裂改性剂KS-900、剩余炭黑和防老剂4020投入密炼机中，在38rpm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160℃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得到的二段母胶及硫磺、促进剂CZ投入密炼机中，在26rpm转速下进行混炼，依次间隔25s、25s、20s进行一次提坨压坨，随后当胶料温度达到95℃时排胶下片，放置冷却后即得工程轮胎胎面胶。
对实施例1-4及对比例1-3制备的工程轮胎胎面胶进行性能测试，测试结果如表2所示：
表2
由表2的测试结果可以看出，橡胶延展剂ZJ-990作为一种有机长链小分子，与NR、SBR等橡胶高分子材料有良好的相容性，能够优化胶料在混合时各组分之间分散的均匀性，使用时能够明显提高硫化橡胶的伸长率，降低橡胶的硬度；橡胶撕裂改性剂KS-900分子能与橡胶双键的α-H或者自由基发生化学反应，从而接枝到橡胶主链上，形成主链改性；同时在橡胶体系中借助锌离子，形成较为稳定的络合交联网络，该网络键能低于硫磺交联键以及C-C交联键，因此在输入能量发生破坏的时候，该络合键会首先发生断裂，吸收能量，保护其他共价键，起到牺牲键的作用，使用时能够有效改善硫化胶的耐撕裂、耐切割、耐磨等性能。从实施例3及对比例1-3可以看出，在耐磨性和抗裂口能力方面，单独使用橡胶延展剂ZJ-990的对比例2胶料比未使用橡胶延展剂ZJ-990的对比例1、3胶料伸长率提高，但耐磨性相比于实施例3的胶料下降；单独使用橡胶延展剂ZJ-990的对比例2胶料的抗裂口性能相比对比例3的胶料略有提升；单独使用橡胶撕裂改性剂KS-900的对比例1胶料的耐磨性能和抗裂口性能相比于对比例3的胶料均有一定提升。从橡胶抵抗外力时的状态来说，一方面是橡胶自身的强度对外力的抵抗降低破坏力，另一方面是橡胶通过形变分散其受力，降低外力的破坏性。加入橡胶撕裂改性剂KS-900能够提升橡胶自身强度，加入橡胶延展剂ZJ-990能够提升橡胶的伸长率，从而提高受力时的形变，因此当二者同时使用时，硫化胶的磨耗性能及抗裂口性能的提升幅度明显高于使用单一材料。
尽管通过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 (8)
1.具有高耐磨高抗撕裂性能的工程轮胎胎面胶，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：橡胶组分100份、炭黑40-60份、橡胶延展剂ZJ-990 3-5份、烷基苯酚增粘树脂或对特辛基苯酚甲醛增粘树脂2-3份、橡胶撕裂改性剂KS-900 3-5份、对苯二胺及酮胺类防老剂3-5份、微晶蜡1-2份、氧化锌3-5份、硬脂酸1-2份、硫磺1.4-2.4份、促进剂1.0-2.0份。
2.如权利要求1所述的具有高耐磨高抗撕裂性能的工程轮胎胎面胶，其特征在于，所述橡胶组份为20-40重量份天然橡胶和60-80重量份丁苯橡胶。
3.如权利要求1所述的具有高耐磨高抗撕裂性能的工程轮胎胎面胶，其特征在于，所述炭黑为N115炭黑、N220炭黑中的一种或两种。
4.如权利要求1所述的具有高耐磨高抗撕裂性能的工程轮胎胎面胶，其特征在于，所述烷基苯酚增粘树脂为TYC-0412增粘树脂或改性烷基酚树脂TKM；对特辛基苯酚甲醛增粘树脂为SL1801。
5.如权利要求1所述的具有高耐磨高抗撕裂性能的工程轮胎胎面胶，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。
6.如权利要求1所述的具有高耐磨高抗撕裂性能的工程轮胎胎面胶，其特征在于，所述微晶蜡为双峰微晶蜡或三峰微晶蜡。
7.如权利要求1所述的具有高耐磨高抗撕裂性能的工程轮胎胎面胶，其特征在于，所述促进剂为次磺酰胺类促进剂或者次磺酰胺类促进剂和噻唑类促进剂的组合。
8.如权利要求1-7任一项所述的具有高耐磨高抗撕裂性能的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100份橡胶组分、部分炭黑投入密炼机中混炼25-30s，之后加入橡胶延展剂、烷基苯酚增粘树脂、微晶蜡、氧化锌、硬脂酸和部分防老剂，在转速38-41rpm下进行混炼，每隔30-35s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到160-165℃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得到的一段母胶及橡胶撕裂改性剂、剩余的炭黑和防老剂投入密炼机中，在35-40rpm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；
S3终炼
将步骤S2得到的二段母胶及硫磺、促进剂投入密炼机中，在26-32rpm转速下进行混炼，依次间隔25-30s、20-25s、15-20s进行一次提坨压坨，随后当胶料温度达到95-100℃时排胶下片，放置冷却后即得工程轮胎胎面胶。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116751414A (zh) * | 2023-08-09 | 2023-09-15 | 河北友联橡胶制品有限公司 | 一种耐高温橡胶密封圈及其制备方法 |
-
2023
- 2023-02-21 CN CN202310144052.5A patent/CN116178812A/zh active Pending
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| CN116751414A (zh) * | 2023-08-09 | 2023-09-15 | 河北友联橡胶制品有限公司 | 一种耐高温橡胶密封圈及其制备方法 |
| CN116751414B (zh) * | 2023-08-09 | 2024-02-09 | 河北友联橡胶制品有限公司 | 一种耐高温橡胶密封圈及其制备方法 |
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