CN116622133A - 一种轮胎三角胶的胶料组合物、混炼方法和轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轮胎制造新材料技术领域，尤其涉及一种用于保持胶料DMA温升曲线平稳的降低轮胎滚阻的三角胶料组合物、混炼方法和轮胎。该胶料组合物按橡胶组分为100份计由包括以下重量组分的原料混炼制得：天然橡胶70.0～92.0份，液体异戊二烯橡胶0.0～30.0份，改性聚丁二烯橡胶5.0～30.0份，炭黑50.0～80.0份，环保油1.0～10.0份，树脂6.0～16.0份；所述的改性聚丁二烯橡胶为锂系低顺式聚丁二烯橡胶；所述树脂为腰果油油改性的苯酚甲醛增粘树脂，并且混炼原料中还包括亚甲基给予体，亚甲基给予体为1.0‑3.0份。采用该橡胶组合物作为三角胶的轮胎不仅能够降低轮胎的滚动阻力，获得更低的油耗，而且保证了在温度升高的过程中DMA曲线不持续上升。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎制造新材料技术领域，尤其涉及一种用于保持胶料DMA温升曲线平稳的降低轮胎滚阻的三角胶料组合物、混炼方法和轮胎。
背景技术
随着汽车行业的发展以及人们节能环保意识以及安全意识的增强，汽车厂家及社会对轮胎提出越来越高的要求，如轮胎的节能环保、安全性能等。轮胎的节能环保主要指轮胎滚动阻力小，降低轮胎的滚阻指降低轮胎行驶单位距离的油耗，从而减少废气排放。随着轮胎行驶的过程中，轮胎温度逐渐升高。普通三角胶在轮胎温度升高时，DMA曲线会呈现随温度升高而上升的现象。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明一种轮胎三角胶的胶料组合物，采用该橡胶组合物作为三角胶的轮胎不仅能够降低轮胎的滚动阻力，获得更低的油耗，而且保证了在温度升高的过程中DMA曲线不持续上升。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种轮胎三角胶的胶料组合物，该胶料组合物按橡胶组分为100份计由包括以下重量组分的原料混炼制得：
天然橡胶70.0～92.0份，
液体异戊二烯橡胶0.0～30.0份，
改性聚丁二烯橡胶5.0～30.0份，
炭黑50.0～80.0份，
环保油1.0～10.0份，
树脂6.0～16.0份；
所述的改性聚丁二烯橡胶为锂系低顺式聚丁二烯橡胶，顺式含量为30％～40％，门尼粘度在40～60之间；所述树脂为腰果油油改性的苯酚甲醛增粘树脂，并且混炼原料中还包括硫化剂和硫化促进剂，所述的硫化促进剂中包括亚甲基给予体，亚甲基给予体为1.0-3.0份。
作为优选，该胶料组合物按橡胶组分为100份计由包括以下重量组分的原料混炼制得：
天然橡胶75.0～90.0份，
液体异戊二烯橡胶5.0～15.0份，
改性聚丁二烯橡胶5.0～15.0份，
炭黑65.0～75.0份，
环保油1.5～5.0份，
树脂10.0～15.0份。
作为优选，亚甲基给予体选用：六亚甲基四胺、六甲氧基甲基三聚氰胺、甲氧基甲基三聚氰胺、N,N’N’-三甲基N,N'N’-三甲基三聚氰胺、六轻甲基三家胶、N,N'N’-二甲基三聚氰胺、N-甲基三聚氰胺、N,N’-二经甲基三聚氰胺、N,N’N’-三(甲氧基甲基)三聚氰胺N,NN’-三丁基-N,N'N’-三甲基-聚氰胺和六乙氧基甲基三聚氰胺中的一种或多种混合。
作为优选，该胶料组合物的混炼原料还包括氧化锌3.0～8.0份，硬脂酸1.5～4.0份和防老剂2.0～5.0份。
作为优选，硫化剂选用硫磺4.0-8.0份，硫化促进剂还包括促进剂TBzTD 0.4-1.0份，促进剂NS1.0-1.5份。
作为优选，液体异戊二烯橡胶重均分子质量在47000～55000，玻璃化温度-70℃～-50℃，顺-1,4结构含量≥75%。
作为优选，所述炭黑的平均粒径在20nm～40nm，氮吸附比表面积（BET）在71～115m2/g，的通用炭黑。
进一步，本发明还公开了所述的一种轮胎三角胶的胶料组合物的混炼方法，该方法包括以下的步骤：
第一步：采用密炼机进行混炼，将天然橡胶、液体异戊二烯橡胶、改性聚丁二烯橡、炭黑75-85%、氧化锌、硬脂酸、环保油、防老剂和树脂进行预混炼，在125-135℃时提砣清扫密炼机，压砣后继续升温至155-165℃后提砣排胶，然后挤出机挤出后过双辊筒开炼机得到混合物Q；
第二步，采用密炼机进行混炼，加入混合物Q、剩余炭黑后在1125-135℃时提砣清扫密炼机，压砣后继续升温至155-165℃后排胶，然后挤出机挤出后过双辊筒开炼机得到混合物P；
第三步，采用密炼机进行混炼，将混合物P、硫磺和硫化促进剂加入密炼机，在90-103℃下混炼得到混合物W。
进一步，本发明还公开了所述的一种轮胎三角胶的胶料组合物在制备轮胎三角胶中的应用。
进一步，本发明还公开了一种DMA曲线不随测试温度升高而上升的轮胎，该轮胎的三角胶采用所述的一种轮胎三角胶的胶料组合物硫化制备得到。
本发明由于采用了上述的技术方案，本发明创造性1的采用锂系低顺式聚丁二烯橡胶与天然橡胶并用，少用甚至不用镍系聚丁二烯橡胶，因为锂系聚丁二烯橡胶比普通镍系聚丁二烯橡胶具有更高的模量、更低的生热。本发明的创造点2在于采用一种新型腰果油改性的苯酚甲醛树脂，与亚甲基给予体形成一层间甲网络。且解决了网络随着温度升高生热增高的现象。使用了本申请的三角胶组合，轮胎的滞后损失可降低20%～30%。进一步的达到节约能源的目的。
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。
比较例、实施例、对比例具体如表1所示。
| 比较例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 | |
| 天然橡胶*1 | 93.0 | 90.0 | 80.0 | 80.0 | 75.0 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 96.0 | 69.0 | 80.0 |
| 液体异戊二烯橡胶*2 | 7.0 | ||||||||||
| 聚丁二烯橡胶*3 | 10.0 | 10.0 | 5.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 20.0 | ||||
| 改性聚丁二烯橡胶*4 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 20.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 4.0 | 31.0 | ||
| 炭黑*5 | 70.0 | 70.0 | 70.0 | 65.0 | 70.0 | 65.0 | 70.0 | 70.0 | 58.0 | 81.0 | 70.0 |
| 环保油*6 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | ||
| 氧化锌*7 | 4.0 | 8.0 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | 2.5 | 2.5 | 4.0 |
| 硬脂酸*8 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 1.4 | 1.4 | 2.0 |
| 防老剂RD*9 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 1.5 | 1.5 | 2.0 |
| 增硬树脂*10 | 16.0 | 10.5 | 15.0 | 15.0 | 15.0 | 8.0 | 15.0 | 2.0 | 8.0 | 8.0 | 15.0 |
| 硫磺OT20*11 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 |
| 促进剂TBzTD*12 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
| 促进剂NS*13 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.5 | 1.5 | 1.2 | 1.2 | 1.2 |
| 乌洛托品*14 | 2.1 | 1.4 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 1.0 | 0 | 2.0 | 1.0 | 1.0 | 2.0 |
| 总计 | 205.9 | 203.7 | 204.8 | 199.8 | 204.8 | 191.8 | 203.1 | 192.1 | 180.2 | 203.2 | 204.8 |
表1脚注
*1：天然橡胶SVR 10#,越南产品；
*2：液体异戊二烯橡胶 LS-IR-565,濮阳林氏化学新材料股份有限公司产品；
*3：聚丁二烯橡胶 BR9000,浙江传化合成材料有限公司产品；
*4：改性聚丁二烯橡胶BR1250H，ZS Elastomers Co.,Ltd. 产品；
*5：炭黑N330，杭州中策清泉实业有限公司产品；
*6：环保油V700，宁波汉圣化工有限公司产品；
*7：氧化锌，石家庄志亿锌业有限公司产品；
*8：硬脂酸，杭州油脂化工有限公司产品；
*9：防老剂RD，山东尚舜化工有限公司产品；
*10： 增硬树脂PFM-C，常州常京化学有限公司产品；
*11：硫磺OT20，山东尚舜化工有限公司产品；
*12：促进剂TBzTD，武汉径河化工有限公司产品；
*13：促进剂NS，山东尚舜化工有限公司产品；
*14：乌洛托品，海城市双利橡胶助剂有限公司产品；
上述的三角胶组合物的混炼方法包括以下步骤：
第一步：采用密炼机进行混炼，将天然橡胶、合成橡胶、炭黑80%、氧化锌、硬脂酸、环保油、防老剂、树脂等进行预混炼，在130℃时提砣清扫密炼机，压砣后继续升温至160℃后提砣排胶，然后挤出机挤出后过双辊筒开炼机得到混合物Q。
第二步，采用密炼机进行混炼，加入混合物Q、剩余炭黑后在130℃时提砣清扫密炼机，压砣后继续升温至160℃后排胶，然后挤出机挤出后过双辊筒开炼机得到混合物P。
第三步，采用密炼机进行混炼，将混合物P、剩余的材料（硫磺、促进剂、硫化促进剂）加入密炼机，在90-103℃下混炼得到混合物W。
将对比例1～5和实施例1～5制备的三角胶料进行性能测试，测试结果如表2所示。
表2为分别使用比较例、实施例与对比例制得的三角胶的主要性能参数对比表。
我们将DMA曲线随温度升高而上升的程度定义一种指数：
DMA曲线上升指数=80℃tanδ值/30℃tanδ值×100 公式（一）
当三角胶的DMA曲线上升指数大于100时，DMA曲线随温度升高而上升。数值越大上升程度越高。
当三角胶的DMA曲线上升指数小于100时，DMA曲线随温度升高而下降。数值越小下降程度越大。
表2 动态粘弹性谱仪数据表
| 区分 | 比较例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 |
| 30℃tanδ | 100 | 82 | 89 | 88 | 100 | 105 | |||||
| 60℃tanδ | 108 | 79 | 85 | 87 | 105 | 110 | |||||
| 80℃tanδ | 112 | 79 | 90 | 94 | 108 | 116 | |||||
| DMA曲线上升指数 | 112 | 96 | 101 | 106 | 108 | 111 |
用动态粘弹谱仪数据表征硫化胶的动态力学性能是研究轮胎胎面胶的重要手段。60℃下的tanδ数值与胶料的滚阻性能相关，60℃下的tanδ数值越低，则胎面胶料的滚动阻力越低。
由表1试验结果分析可知，实施例1、实施例2、实施例3与比较例相比，60℃下的Tanδ明显降低。表明使用锂系低顺式聚丁二烯橡胶的三角配方比使用普通聚丁二烯橡胶的三角配方具有更低的滚阻。
实施例1、2、3与比较例相比，其DMA上升指数均低于比较例。表明其使用的锂系低顺式聚丁二烯橡胶与炭黑有良好的物理化学反应，以及新引入的腰果油油改性的苯酚甲醛增粘树脂与亚甲基给予体形成的网络并未随温度的升高而导致滞后损失增大。
综上所述，本发明创造性的将天然胶、锂系低顺式聚丁二烯橡胶、腰果油油改性的苯酚甲醛增粘树脂和炭黑联合使用。在确保低滞后损失的同时解决了DMA曲线上升指数偏高的问题。
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 (10)
1.一种轮胎三角胶的胶料组合物，其特征在于，该胶料组合物按橡胶组分为100份计由包括以下重量组分的原料混炼制得：
天然橡胶70.0～92.0份，
液体异戊二烯橡胶0.0～25.0份，
改性聚丁二烯橡胶5.0～25.0份，
炭黑50.0～80.0份，
环保油1.0～10.0份，
树脂6.0～16.0份；
所述的改性聚丁二烯橡胶为锂系低顺式聚丁二烯橡胶，顺式含量为30％～40％，门尼粘度在40～60之间；所述树脂为腰果油油改性的苯酚甲醛增粘树脂，并且混炼原料中还包括硫化剂和硫化促进剂，所述的硫化促进剂中包括亚甲基给予体，亚甲基给予体为1.0-3.0份。
2.根据权利要求1所述的一种轮胎三角胶的胶料组合物，其特征在于，该胶料组合物按橡胶组分为100份计由包括以下重量组分的原料混炼制得：
天然橡胶75.0～90.0份，
液体异戊二烯橡胶5.0～15.0份，
改性聚丁二烯橡胶5.0～15.0份，
炭黑65.0～75.0份，
环保油1.5～5.0份，
树脂10.0～15.0份。
3.根据权利要求1或2所述的一种轮胎三角胶的胶料组合物，其特征在于，亚甲基给予体选用：六亚甲基四胺、六甲氧基甲基三聚氰胺、甲氧基甲基三聚氰胺、N,N’N’-三甲基N,N'N’-三甲基三聚氰胺、六轻甲基三家胶、N,N'N’-二甲基三聚氰胺、N-甲基三聚氰胺、N,N’-二经甲基三聚氰胺、N,N’N’-三(甲氧基甲基)三聚氰胺N,NN’-三丁基-N,N'N’-三甲基-聚氰胺和六乙氧基甲基三聚氰胺中的一种或多种混合。
4.根据权利要求1或2所述的一种轮胎三角胶的胶料组合物，其特征在于，该胶料组合物的混炼原料还包括氧化锌3.0～8.0份，硬脂酸1.5～4.0份和防老剂2.0～5.0份。
5.根据权利要求1或2所述的一种轮胎三角胶的胶料组合物，其特征在于，硫化剂选用硫磺4.0-8.0份，硫化促进剂还包括促进剂TBzTD 0.4-1.0份，促进剂NS1.0-1.5份。
6.根据权利要求1或2所述的一种轮胎三角胶的胶料组合物，其特征在于，液体异戊二烯橡胶重均分子质量在47000～55000，玻璃化温度-70℃～-50℃，顺-1,4结构含量≥75%。
7.根据权利要求1或2所述的一种轮胎三角胶的胶料组合物，其特征在于，所述炭黑的平均粒径在20nm～40nm，氮吸附比表面积（BET）在71～115m2/g，的通用炭黑。
8.权利要求1-7任意一项权利要求所述的一种轮胎三角胶的胶料组合物的混炼方法，其特征在于，该方法包括以下的步骤：
第一步：采用密炼机进行混炼，将天然橡胶、液体异戊二烯橡胶、改性聚丁二烯橡、炭黑75-85%、氧化锌、硬脂酸、环保油、防老剂和树脂进行预混炼，在125-135℃时提砣清扫密炼机，压砣后继续升温至155-165℃后提砣排胶，然后挤出机挤出后过双辊筒开炼机得到混合物Q；
第二步，采用密炼机进行混炼，加入混合物Q、剩余炭黑后在1125-135℃时提砣清扫密炼机，压砣后继续升温至155-165℃后排胶，然后挤出机挤出后过双辊筒开炼机得到混合物P；
第三步，采用密炼机进行混炼，将混合物P、硫磺和硫化促进剂加入密炼机，在90-103℃下混炼得到混合物W。
9.权利要求1-7任意一项权利要求所述的一种轮胎三角胶的胶料组合物在制备轮胎三角胶中的应用。
10.一种DMA曲线不随测试温度升高而上升的轮胎，其特征在于，该轮胎的三角胶采用权利要求1-7任意一项权利要求所述的一种轮胎三角胶的胶料组合物硫化制备得到。
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