CN116554559A - 一种低成本低生热高硬度三角胶及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低成本低生热高硬度三角胶及其制备方法和应用，属于轮胎制造技术领域。本发明用于解决现有技术三角胶的硬度、抗硫化反原与生热性能有待进一步提高技术问题，一种低成本低生热高硬度三角胶，包括以下重量份成分：天然橡胶50‑70份、丁苯橡胶SBR1502 15‑25份、顺丁橡胶15‑25份、氧化锌2‑3份、硬脂酸1.5‑3份、分散剂1.5‑2份、防老剂1‑5份、防护蜡1‑2份、增粘树脂5‑8份、热稳定剂4‑6份。本发明通过对炭黑与裂解炭黑进行改性，不仅有效的提高了三角胶的硬度和整体强度，还降低了三角胶的生热性能，延长了三角胶的抗硫化返原时间，降低轮胎加强层端点位置裂开损坏的风险。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎制造技术领域，具体涉及一种低成本低生热高硬度三角胶及其制备方法和应用。
背景技术
三角胶是胎圈部位的重要组成部分，由于子午线轮胎的胎体帘布层数少，胎侧薄而柔软，整体刚性不足，所以必须加强胎圈部位的刚性，以使屈挠变形区移至胎侧。三角胶能够增强轮胎胎圈的刚性，防止轮胎在使用过程中产生过大的屈挠变形，使得轮胎从帘布反包处及胎圈加强层端点位置发生裂口、脱空而导致轮胎损坏。
现有技术中由于轮胎的子口与汽车轮辋直接接住，所承受的应力集中在三角胶处，再由三角胶传递到胎侧屈挠变形化解掉。如果三角胶硬度不够，随着轮胎的行驶，三角胶承受应力没能有效地传递到胎侧屈挠变形化解掉，那么三角胶承受应力集中越来越多，热量积累也越来越多，温度越来越高，导致三角胶产生硫化反原现象，从而引起三角胶交联键断裂，性能下降，进而导致胎圈加强层端点位置发生裂口、脱空而导致过早轮胎损坏的质量问题，对车辆行驶安全性产生巨大威胁。因此三角胶的低生热性能和高硬度性能至关重要。
针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本低生热高硬度三角胶及其制备方法和应用，用于解决现有技术中三角胶硬度有待进一步提高，三角胶在承受集中应力时会产生大量的热量，三角胶温度升高出现硫化返原引起交联键断裂，三角胶的低生热性能有待进一步提高的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种低成本低生热高硬度三角胶，包括以下重量份成分：天然橡胶50-70份、丁苯橡胶SBR1502 15-25份、顺丁橡胶15-25份、氧化锌2-3份、硬脂酸1.5-3份、分散剂1.5-2份、防老剂1-5份、防护蜡1-2份、增粘树脂5-8份、热稳定剂4-6份、改性炭黑45-80份、改性裂解炭黑20-45份、硫磺2-3份、促进剂2.5-3.5份、防焦剂0.3-0.5份。
进一步的，所述改性炭黑先由炭黑与臭氧发生氧化还原反应，炭黑表面被臭氧氧化，在炭黑表面生成大量羧基或羟基，得到氧化炭黑，然后，氧化炭黑与二氯亚砜反应，将二氯亚砜接枝到氧化炭黑上，得到酰氯化炭黑，最后，酰氯化炭黑与聚乙二醇在催化剂作用下反应，将聚乙醇接枝到酰氯化炭黑上，得到表面接枝有聚合物的改性炭黑；
所述促进剂由促进剂NS、促进剂H、促进剂CBS按重量比1.5-2.5:0.8-2.2:1.1-1.3组成；
所述防老剂为防老剂A、防老剂4010NA、防老剂H、防老剂4020、防老剂TMQ中的一种或多种；
所述分散剂为橡胶分散剂。
一种低成本低生热高硬度三角胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份称取：天然橡胶50-70份、丁苯橡胶SBR1502 15-25份、顺丁橡胶15-25份、氧化锌2-3份、硬脂酸1.5-3份、分散剂1.5-2份、防老剂1-5份、防护蜡1-2份、增粘树脂5-8份、热稳定剂4-6份、改性炭黑45-80份、改性裂解炭黑20-45份、硫磺2-3份、促进剂2.5-3.5份、防焦剂0.3-0.5份混合均匀，得到混合原料；
步骤二、将混合原料加入到密炼机中，设置压力为50N/cm2，温度165℃及转速35-45r/min的条件下自动混炼5-10min，排胶得到密炼胶料；
步骤三、密炼胶料加入到双螺杆挤出机中，熔融挤出、压平，过隔离液，冷却、叠放得到三角胶。
进一步的，所述改性裂解炭黑的制备包括以下步骤：
A1、将纳米纤维素、去离子水、双(3-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、裂解炭黑加入到烧杯中，超声分散30-50min，得到混合液；
A2、将混合液转移到行星式球磨机中，以200r/min的速度对混合物分别进行了18h的球磨处理，得到分散液；
A3、使用蠕动泵，设置蠕动泵速度为30r/min，将分散液输入到喷雾干燥器中，设置喷雾干燥器的风扇频率为35-45Hz，温度为180℃，得到改性裂解炭黑。
进一步的，所述纳米纤维素、去离子水、双(3-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、裂解炭黑的重量比为3:30:0.3:1。
进一步的，所述改性炭黑的制备包括以下步骤：
B1、将炭黑加入到烧瓶中，以0.4-0.6L/min的流速向三口烧瓶中通入臭氧气体，反应3-5h，得到氧化炭黑；
B2、将氧化炭黑、甲苯、二氯亚砜加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度降低至3-8℃，向三口烧瓶中滴加三乙胺，滴加完毕之后，三口烧瓶温度升高至105-115℃，反应30-50min，后处理得到酰氯化炭黑；
B3、将酰氯化炭黑、聚乙二醇、甲苯、催化剂加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至110-120℃，反应60-90min，后处理得到改性炭黑。
进一步的，所述步骤B1中的炭黑由N660炭黑、N330炭黑按重量比2:1-2组成。
进一步的，所述步骤B2中氧化炭黑、甲苯、二氯亚砜与三乙胺的重量比为4:12:1:0.25，所述后处理操作包括：反应完成，三口烧瓶温度降低至90-100℃，减压蒸馏至无液体流出，得到酰氯化炭黑。
进一步的，所述步骤B3中酰氯化炭黑、聚乙二醇、甲苯、催化剂的重量比为2:1:6:0.05，所述催化剂为二丁基二月桂酸锡，所述后处理操作包括：反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼用甲苯洗涤后抽干，转移到温度为75-85℃的干燥箱中鼓风干燥6-8h，得到改性炭黑。
一种低成本低生热高硬度三角胶的应用，将上述任一项所述的低成本低生热高硬度三角胶应用于轮胎制造。
本发明具备下述有益效果：
1、本发明的低生热高硬度三角胶在制备时，通过将N660炭黑和N330炭黑混合组成混合炭黑后与臭氧反应，臭氧氧化混合炭黑，在炭黑分子的外表面形成大量的羟基或羧基活性反应基团，炭黑分子上的活性反应基团与二氯亚砜发生酰基化反应，将二氯亚砜接枝到炭黑分子上，得到酰氯化炭黑，酰氯化炭黑与聚乙二醇反应，将聚乙二醇接枝到酰氯化炭黑分子上，形成具有以炭黑为核、以聚乙二醇为壳的核/壳结构的改性炭黑，从而提高改性炭黑在橡胶组成物的相容性，增强界面强度；聚乙二醇包覆炭黑，降低了改性炭黑的极性，提高了改性炭黑在天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶等非极性或弱极性橡胶中的分散稳定性，进而提高三角胶的整体强度。
2、本发明的低生热高硬度三角胶在制备时，通过纳米纤维素、双(3-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、裂解炭黑在行星式球磨机的球磨作用下，促进纳米纤维素、双(3-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、裂解炭黑充分分散均匀；纳米纤维素具有相对较高的比表面积、长径比、优良的力学性能，纳米纤维素表面丰富的羟基及其他活性官能团能够与裂解炭黑表面的含氧官能团，以共价键的方式交联在一起，使得裂解炭黑紧密的附着在纳米纤维素的表面，避免分散后的裂解炭黑自聚集成聚集体；双(3-三乙氧基硅基丙基)四硫化物一端的硅羟基水解可与纳米纤维素表面的活性基团以氢键的形式交联在一起，形成杂化体，提高改性裂解炭黑的分散性，使得裂解炭黑更容易被分散均匀，提高改性裂解炭黑在橡胶体系中的分散稳定性，提高了与天然橡胶界面相容性；杂化体上的双(3-三乙氧基硅基丙基)四硫化物含有多硫键，在硫化过程中发生断裂与橡胶分子中的双键进行化纤反应，提高三角胶的交联程度，进而进一步的提高三角胶的强度，降低在形变过程中硫化胶体系内的橡胶大分子间的摩擦，降低生热量。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所用试剂和原料均市售可得。其中，所用的天然胶选自云南同力橡胶有限公司的TSR20#；所用的顺丁橡胶选自中国石油天然气股份有限公司四川石化公司的BR9000；丁苯橡胶选自浙江维泰橡胶有限公司的SBR1502；所用的炭黑选自茂名环星新材料股份有限公司的N660和N330炭黑；所用的裂解炭黑选自浙江环科万顺新材料有限公司的CF621裂解炭黑；所用的促进剂选自肇庆泰信环保新材料有限公司的促进剂NS、促进剂HSH、促进剂CBS；所用的硫磺选自肇庆泰信环保新材料有限公司的高分散不溶性硫磺(硫含量≥95％的颗粒型硫磺)；所用纳米纤维素分散后宽度为10-50nm、长度为0.3-5μm，选自武汉华翔科洁生物技术有限公司。
实施例1
本实施例提供的一种低成本低生热高硬度三角胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备改性裂解炭黑
按重量称取：纳米纤维素1500g、去离子水15kg、双(3-三乙氧基硅基丙基)四硫化物150g、裂解炭黑500g加入到中转桶中，超声分散30min，得到混合液；
将混合液转移到行星式球磨机中，以200r/min的速度对混合物分别进行了18h的球磨处理，得到分散液；
使用蠕动泵，设置蠕动泵速度为30r/min，将分散液输入到喷雾干燥器中，设置喷雾干燥器的风扇频率为35Hz，温度为180℃，得到改性裂解炭黑。
S2、制备改性炭黑
按重量称取：N660炭黑530g、N330炭黑270g加入到烧瓶中混合均匀，以0.4-0.6L/min的流速向三口烧瓶中通入臭氧气体，反应3h，得到氧化炭黑；
按重量称取：氧化炭黑800g、甲苯2400g、二氯亚砜200g加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度降低至3℃，向三口烧瓶中滴加三乙胺50g，滴加完毕之后，三口烧瓶温度升高至105℃，反应30min，反应完成，三口烧瓶温度降低至90℃，减压蒸馏至无液体流出，得到酰氯化炭黑；
按重量称取：酰氯化炭黑800g、聚乙二醇400g、甲苯2400g、二丁基二月桂酸锡20g加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至110℃，反应60min，反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼用甲苯洗涤后抽干，转移到温度为75℃的干燥箱中鼓风干燥6h，得到改性炭黑。
S3、制备混合料
按重量称取：天然橡胶TSR20#500g、丁苯橡胶SBR1502 250g、顺丁橡胶BR9000250g、氧化锌20g、硬脂酸150g、橡胶分散剂20g，防老剂4020 35g、防老剂TMQ 10g、防护蜡15g、增粘树脂50g、热稳定剂40g、改性炭黑450g、改性裂解炭黑450g、高分散性不溶性硫磺(硫含量≥95％)40g、促进剂NS 25g、促进剂HSH 9g、促进剂CBS 15g、防焦剂CTP 3g混合均匀，得到混合原料。
S4、制备密炼胶料
将混合原料加入到密炼机中，设置压力为50N/cm2，温度165℃及转速35r/min的条件下自动混炼5min，排胶得到密炼胶料。
S5制备三角胶
密炼胶料加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从进料端向出料端方向的多个加热段的温度依次设置为165℃、170℃、175℃、175℃、175℃和170℃，主轴转速设定为80r/min，密炼胶料经双螺杆挤出机熔融挤出后，压片，过硬脂酸皂和滑石粉组成的隔离液，冷却、叠放得到三角胶。
实施例2
本实施例提供的一种低成本低生热高硬度三角胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备改性裂解炭黑
按重量称取：纳米纤维素1500g、去离子水15kg、双(3-三乙氧基硅基丙基)四硫化物150g、裂解炭黑500g加入到中转桶中，超声分散40min，得到混合液；
将混合液转移到行星式球磨机中，以200r/min的速度对混合物分别进行了18h的球磨处理，得到分散液；
使用蠕动泵，设置蠕动泵速度为30r/min，将分散液输入到喷雾干燥器中，设置喷雾干燥器的风扇频率为40Hz，温度为180℃，得到改性裂解炭黑。
S2、制备改性炭黑
按重量称取：N660炭黑500g、N330炭黑300g加入到烧瓶中，以0.5L/min的流速向三口烧瓶中通入臭氧气体，反应4h，得到氧化炭黑；
按重量称取：氧化炭黑800g、甲苯2400g、二氯亚砜200g加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度降低至5℃，向三口烧瓶中滴加三乙胺50g，滴加完毕之后，三口烧瓶温度升高至110℃，反应40min，反应完成，三口烧瓶温度降低至95℃，减压蒸馏至无液体流出，得到酰氯化炭黑；
按重量称取：酰氯化炭黑800g、聚乙二醇400g、甲苯2400g、二丁基二月桂酸锡20g加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至115℃，反应75min，反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼用甲苯洗涤后抽干，转移到温度为80℃的干燥箱中鼓风干燥7h，得到改性炭黑。
S3、制备混合料
按重量称取：天然橡胶TSR20#600g、丁苯橡胶SBR1502 200g、顺丁橡胶BR9000200g、氧化锌30g、硬脂酸30g、橡胶分散剂20g、防老剂4020 50g、防老剂TMQ 5g、防护蜡20g、增粘树脂70g、热稳定剂60g、改性炭黑700g、改性裂解炭黑200g、高分散性不溶性硫磺(硫含量≥95％)55g、促进剂NS 20g、促进剂HSH 15g、促进剂CBS 20g、防焦剂CTP 5g混合均匀，得到混合原料。
S4、制备密炼胶料
将混合原料加入到密炼机中，设置压力为50N/cm2，温度165℃及转速40r/min的条件下自动混炼8min，排胶得到密炼胶料。
S5、制备三角胶
密炼胶料加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从进料端向出料端方向的多个加热段的温度依次设置为165℃、170℃、175℃、175℃、175℃和170℃，主轴转速设定为80r/min，密炼胶料经双螺杆挤出机熔融挤出后，压片，过硬脂酸皂和滑石粉组成的隔离液，冷却、叠放得到三角胶。
实施例3
本实施例提供的一种低成本低生热高硬度三角胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备改性裂解炭黑
按重量称取：纳米纤维素1500g、去离子水15kg、双(3-三乙氧基硅基丙基)四硫化物150g、裂解炭黑500g加入到中转桶中，超声分散50min，得到混合液；
将混合液转移到行星式球磨机中，以200r/min的速度对混合物分别进行了18h的球磨处理，得到分散液；
使用蠕动泵，设置蠕动泵速度为30r/min，将分散液输入到喷雾干燥器中，设置喷雾干燥器的风扇频率为45Hz，温度为180℃，得到改性裂解炭黑。
S2、制备改性炭黑
按重量称取：N660炭黑400g、N330炭黑400g加入到烧瓶中，以0.6L/min的流速向三口烧瓶中通入臭氧气体，反应3-5h，得到氧化炭黑；
按重量称取：氧化炭黑800g、甲苯2400g、二氯亚砜200g加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度降低至8℃，向三口烧瓶中滴加三乙胺50g，滴加完毕之后，三口烧瓶温度升高至115℃，反应50min，反应完成，三口烧瓶温度降低至100℃，减压蒸馏至无液体流出，得到酰氯化炭黑；
按重量称取：酰氯化炭黑800g、聚乙二醇400g、甲苯2400g、二丁基二月桂酸锡20g加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至120℃，反应90min，反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼用甲苯洗涤后抽干，转移到温度为85℃的干燥箱中鼓风干燥8h，得到改性炭黑。
S3、制备混合料
按重量称取：天然橡胶TSR20#700g、丁苯橡胶SBR1502 150g、顺丁橡胶BR9000150g、氧化锌25g、硬脂酸20g、橡胶分散剂15g、防老剂4020 50g、防老剂TMQ 8g、防护蜡15g、增粘树脂80g、热稳定剂60g、改性炭黑800g、改性裂解炭黑200g、高分散性不溶性硫磺(硫含量≥95％)60g、促进剂NS20g、促进剂HSH 12g、促进剂CBS 18g、防焦剂CTP 3g混合均匀，得到混合原料。
S4、制备密炼胶料
将混合原料加入到密炼机中，设置压力为50N/cm2，温度165℃及转速45r/min的条件下自动混炼10min，排胶得到密炼胶料。
S5、制备三角胶
密炼胶料加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从进料端向出料端方向的多个加热段的温度依次设置为165℃、170℃、175℃、175℃、175℃和170℃，主轴转速设定为80r/min，密炼胶料经双螺杆挤出机熔融挤出后，压片，过硬脂酸皂和滑石粉组成的隔离液，冷却、叠放得到三角胶。
对比例1
本对比例与实施例3的区别在于，取消了步骤S1和S2，步骤S3中的改性炭黑由N660炭黑、N330炭黑按重量比1:1混合后的混合物等量替代，改性裂解炭黑有裂解炭黑等量替代。
对比例2
本对比例与实施例3的区别在于，取消步骤S1，步骤S3中的改性裂解炭黑由裂解炭黑等量替代。
对比例3
本对比例与实施例3的区别在于，取消步骤S2，步骤S3中步骤S3中的改性炭黑由N660炭黑、N330炭黑按重量比1:1混合后等量替代。
对比例4
本对比例与对比例1的区别在于，裂解炭黑由N660炭黑、N330炭黑按重量比1:1混合后的混合物等量替代。
性能测试：
将由实施例1-3和对比例1-4制备出三角胶在硫化温度为151℃，硫化30min后的性能、硫化参数、硫化后三角胶在100℃热空气老化48h后的性能与用三角胶制备成的轮胎室内耐久性能进行测试，其中，三角胶硫化参数使用符合GB/T16584《橡胶无转子硫化仪测定硫化特性要求》的硫化仪测定，具体测试结果见表1-4：
表1、三角胶试件硫化过程中胶料的硫化参数测试结果
表2、硫化后三角胶的各项性能测试结果
表3、硫化后三角胶在100℃热空气老化48h后的性能测试结果
表4、将三角胶制备成的轮胎室内耐久性能测试结果
数据分析：
本发明的低成本低生热高硬度三角胶在制备过程中，通过对炭黑与裂解炭黑进行改性，制备出改性炭黑与改性裂解炭黑，有效的提高了改性炭黑与改性裂解炭黑在橡胶体系中的分散稳定性和与橡胶材料在硫化过程中的交联程度，提高了三角胶的硬度，降低了其生热量；
以实施例1-3和对比例1-4得到的三角胶所制备的成品轮胎，实施例1-3得到的三角胶所制备的成品轮胎，其R97抗硫化反原时间显著大于对比例1-4得到的三角胶所制备成品轮胎的R97抗硫化反原时间；同时其压缩疲劳试验温升大幅小于对比例得到的三角胶所制备成品轮胎的压缩疲劳试验温升，说明本发明的三角胶所制备得到的轮胎，具有更高的抗硫化反原、拉伸强度和回弹值，压缩生热低，成品轮胎的耐热性能和耐久性能提高。可以大幅减少因三角胶位置发生裂口、脱空而导致过早轮胎损坏，降低对车辆行驶安全性产生巨大威胁。
以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种低成本低生热高硬度三角胶，其特征在于，包括以下重量份成分：天然橡胶50-70份、丁苯橡胶SBR1502 15-25份、顺丁橡胶15-25份、氧化锌2-3份、硬脂酸1.5-3份、分散剂1.5-2份、防老剂1-5份、防护蜡1-2份、增粘树脂5-8份、热稳定剂4-6份、改性炭黑45-80份、改性裂解炭黑20-45份、硫磺2-3份、促进剂2.5-3.5份、防焦剂0.3-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种低成本低生热高硬度三角胶，其特征在于，所述改性炭黑先由炭黑与臭氧发生氧化还原反应，炭黑表面被臭氧氧化，在炭黑表面生成大量羧基或羟基，得到氧化炭黑，然后，氧化炭黑与二氯亚砜反应，将二氯亚砜接枝到氧化炭黑上，得到酰氯化炭黑，最后，酰氯化炭黑与聚乙二醇在催化剂作用下反应，将聚乙醇接枝到酰氯化炭黑上，得到表面接枝有聚合物的改性炭黑；
所述促进剂由促进剂NS、促进剂H、促进剂CBS按重量比1.5-2.5:0.8-2.2:1.1-1.3组成；
所述防老剂为防老剂A、防老剂4010NA、防老剂H、防老剂4020、防老剂TMQ中的一种或多种；
所述分散剂为橡胶分散剂。
3.一种低成本低生热高硬度三角胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按重量份称取：天然橡胶50-70份、丁苯橡胶SBR1502 15-25份、顺丁橡胶15-25份、氧化锌2-3份、硬脂酸1.5-3份、分散剂1.5-2份、防老剂1-5份、防护蜡1-2份、增粘树脂5-8份、热稳定剂4-6份、改性炭黑45-80份、改性裂解炭黑20-45份、硫磺2-3份、促进剂2.5-3.5份、防焦剂0.3-0.5份混合均匀，得到混合原料；
步骤二、将混合原料加入到密炼机中，设置压力为50N/cm2，温度165℃及转速35-45r/min的条件下自动混炼5-10min，排胶得到密炼胶料；
步骤三、密炼胶料加入到双螺杆挤出机中，熔融挤出、压平，过隔离液，冷却、叠放得到三角胶。
4.根据权利要求3所述的一种低成本低生热高硬度三角胶的制备方法，其特征在于，所述改性裂解炭黑的制备包括以下步骤：
A1、将纳米纤维素、去离子水、双(3-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、裂解炭黑加入到烧杯中，超声分散30-50min，得到混合液；
A2、将混合液转移到行星式球磨机中，以200r/min的速度对混合物分别进行了18h的球磨处理，得到分散液；
A3、使用蠕动泵，设置蠕动泵速度为30r/min，将分散液输入到喷雾干燥器中，设置喷雾干燥器的风扇频率为35-45Hz，温度为180℃，得到改性裂解炭黑。
5.根据权利要求4所述的一种低成本低生热高硬度三角胶的制备方法，其特征在于，所述纳米纤维素、去离子水、双(3-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、裂解炭黑的重量比为3:30:0.3:1。
6.根据权利要求3所述的一种低成本低生热高硬度三角胶的制备方法，其特征在于，所述改性炭黑的制备包括以下步骤：
B1、将炭黑加入到烧瓶中，以0.4-0.6L/min的流速向三口烧瓶中通入臭氧气体，反应3-5h，得到氧化炭黑；
B2、将氧化炭黑、甲苯、二氯亚砜加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度降低至3-8℃，向三口烧瓶中滴加三乙胺，滴加完毕之后，三口烧瓶温度升高至105-115℃，反应30-50min，后处理得到酰氯化炭黑；
B3、将酰氯化炭黑、聚乙二醇、甲苯、催化剂加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至110-120℃，反应60-90min，后处理得到改性炭黑。
7.根据权利要求6所述的一种低成本低生热高硬度三角胶的制备方法，其特征在于，所述步骤B1中的炭黑由N660炭黑、N330炭黑按重量比2:1-2组成。
8.根据权利要求6所述的一种低成本低生热高硬度三角胶的制备方法，其特征在于，所述步骤B2中氧化炭黑、甲苯、二氯亚砜与三乙胺的重量比为4:12:1:0.25，所述后处理操作包括：反应完成，三口烧瓶温度降低至90-100℃，减压蒸馏至无液体流出，得到酰氯化炭黑。
9.根据权利要求6所述的一种低成本低生热高硬度三角胶的制备方法，其特征在于，所述步骤B3中酰氯化炭黑、聚乙二醇、甲苯、催化剂的重量比为2:1:6:0.05，所述催化剂为二丁基二月桂酸锡，所述后处理操作包括：反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼用甲苯洗涤后抽干，转移到温度为75-85℃的干燥箱中鼓风干燥6-8h，得到改性炭黑。
10.一种低成本低生热高硬度三角胶的应用，其特征在于，将权利要求1-9任一项所述的低成本低生热高硬度三角胶应用于轮胎制造。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104788685A (zh) * | 2015-04-28 | 2015-07-22 | 中科院广州化学有限公司南雄材料生产基地 | 一种改性炭黑及其制备方法与应用 |
| WO2015109792A1 (zh) * | 2014-01-23 | 2015-07-30 | 怡维怡橡胶研究院有限公司 | 一种改善橡胶制品弹性和生热性能的方法 |
| CN105461988A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-04-06 | 付文 | 一种绿色轮胎用改性炭黑/tpi/橡胶复合材料的制备方法 |
| CN111607134A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-09-01 | 中策橡胶集团有限公司 | 一种低生热高定伸稳定性的全钢子午线轮胎三角胶橡胶组合物及其制备方法和轮胎 |
| CN113801384A (zh) * | 2021-10-12 | 2021-12-17 | 肇庆骏鸿实业有限公司 | 一种防止子口空的轮胎子口胶及其制备方法和应用 |
| CN113861511A (zh) * | 2021-11-11 | 2021-12-31 | 青岛伊克斯达智能装备有限公司 | 一种改性裂解炭黑及其制备方法和耐老化的混炼胶 |
| CN115260617A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-11-01 | 肇庆骏鸿实业有限公司 | 轻型载重子午线轮胎胎圈补强胶及其制备方法和应用 |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015109792A1 (zh) * | 2014-01-23 | 2015-07-30 | 怡维怡橡胶研究院有限公司 | 一种改善橡胶制品弹性和生热性能的方法 |
| CN104788685A (zh) * | 2015-04-28 | 2015-07-22 | 中科院广州化学有限公司南雄材料生产基地 | 一种改性炭黑及其制备方法与应用 |
| CN105461988A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-04-06 | 付文 | 一种绿色轮胎用改性炭黑/tpi/橡胶复合材料的制备方法 |
| CN111607134A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-09-01 | 中策橡胶集团有限公司 | 一种低生热高定伸稳定性的全钢子午线轮胎三角胶橡胶组合物及其制备方法和轮胎 |
| CN113801384A (zh) * | 2021-10-12 | 2021-12-17 | 肇庆骏鸿实业有限公司 | 一种防止子口空的轮胎子口胶及其制备方法和应用 |
| CN113861511A (zh) * | 2021-11-11 | 2021-12-31 | 青岛伊克斯达智能装备有限公司 | 一种改性裂解炭黑及其制备方法和耐老化的混炼胶 |
| CN115260617A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-11-01 | 肇庆骏鸿实业有限公司 | 轻型载重子午线轮胎胎圈补强胶及其制备方法和应用 |
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