CN118146572A - 一种胎面胶的制备方法 - Google Patents
一种胎面胶的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118146572A CN118146572A CN202410578376.4A CN202410578376A CN118146572A CN 118146572 A CN118146572 A CN 118146572A CN 202410578376 A CN202410578376 A CN 202410578376A CN 118146572 A CN118146572 A CN 118146572A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rubber
- masterbatch
- filler
- accelerator
- tread rubber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 101
- 239000005060 rubber Substances 0.000 title claims abstract description 99
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 claims abstract description 82
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 23
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000012662 bulk polymerization Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 28
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 22
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 claims description 15
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 15
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 14
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims description 10
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 claims description 10
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 10
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 10
- OUBMGJOQLXMSNT-UHFFFAOYSA-N N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine Chemical compound C1=CC(NC(C)C)=CC=C1NC1=CC=CC=C1 OUBMGJOQLXMSNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CMAUJSNXENPPOF-UHFFFAOYSA-N n-(1,3-benzothiazol-2-ylsulfanyl)-n-cyclohexylcyclohexanamine Chemical compound C1CCCCC1N(C1CCCCC1)SC1=NC2=CC=CC=C2S1 CMAUJSNXENPPOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 238000007605 air drying Methods 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 18
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 abstract description 14
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 14
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 13
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 11
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 2
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000001010 compromised effect Effects 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000010074 rubber mixing Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N tetramethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)C CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
- C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
- C08K7/26—Silicon- containing compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/002—Methods
- B29B7/005—Methods for mixing in batches
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
- B60C1/0016—Compositions of the tread
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F236/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
- C08F236/02—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
- C08F236/04—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated
- C08F236/08—Isoprene
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Tires In General (AREA)
Abstract
本发明属于橡胶复合材料技术领域，尤其涉及一种胎面胶的制备方法。本发明的技术方案主要包括以下步骤：在保护气体氛围下，将合成单体、填料、TiCl4/MgCl2催化剂均匀混合，发生本体聚合反应，生成橡胶‑填料复合物，再经晾干、脱挥，制得橡胶湿法母炼胶；采用两步混炼法将橡胶湿法母炼胶制成胎面胶。相比于现有技术，本发明的技术方案不仅提高了胎面胶的耐磨性，降低滚动阻力和压缩生热，该制备方法降低填料造成的粉尘污染，无需添加有机溶剂，工艺简单，省时省力，节约成本。
Description
技术领域
本发明属于橡胶复合材料技术领域，尤其涉及一种胎面胶的制备方法。
背景技术
在轮胎组成中胎面胶是决定轮胎性能以及使用安全性的重要组成部分。胎面胶的耐磨性，压缩生热和滚动阻力是重要的性能指标。影响胎面胶性能的主要因素为填料的分散性，填料在橡胶基体中出现团聚或者分布不均匀的情况，会使胎面胶中出现应力集中的现象，在团聚体附近出现应力集中点，从而导致胎面胶的磨耗，滚动阻力以及压缩生热等性能变差。改善填料的分散性，主要从制备方法入手，传统的胎面胶的制备方法包括干法混炼和湿法混炼，干法混炼是在密炼机混炼过程中分步加入炭黑等填料以及其他生产助剂，得到混炼胶后再经过硫化得到胎面胶，干法混炼技术有很多缺点，首先，炭黑、白炭黑等纳米填料容易在干混过程中飞扬引起环境污染；其次，干法混炼时的高剪切，使炭黑粒子之间摩擦严重，导致混炼过程温度过高，无法一次完成高份数炭黑的混炼；湿法混炼采用有机溶剂溶解橡胶成为胶液，然后向胶液中加入填料或其他添加剂后，再脱挥得到橡胶湿法母炼胶，然后通过分步混炼以及硫化过程得到胎面胶。湿法混炼虽然可以解决上述干法混炼的问题，但是仍然存在一些缺点。首先，传统的湿法混炼需要加入大量的溶剂来制备橡胶胶液，成本明显提高；其次，传统的湿法混炼是将生产脱挥后的橡胶溶解成胶液与填料混合，然后通过二次脱挥制备成橡胶湿法母炼胶，步骤冗杂且脱挥时间长，并且溶剂回收困难，进一步提高了生产成本；第三，胶液吸附在填料表面破坏了填料与橡胶之间的相互作用，使胎面胶的性能受到影响。
公开号为US6048923的美国专利文件，公开了一种Elastomer composites methodand apparatus（弹性体复合材料的方法和装置），简化了炼胶工艺，缩短了混合时间，降低了能耗和成本，但是母胶的品种和填料的种类受到了限制，同时胶乳的极性组分吸附在填料表面破坏了填料与橡胶之间的相互作用，得到的橡胶制品应用性能大打折扣。
公开号为CN114907590A的中国专利文件，公开了一种合成橡胶湿法母炼胶及其制备方法和应用，提到一种用反应制备的胶液未干燥状态下，先与填料/添加剂进行混合，脱挥得到橡胶母炼胶的制备工艺，虽然简化了混炼步骤，但在溶解填料和/或添加剂时，需要添加一定量的有机溶剂，并且添加剂成分复杂，溶解过程时间较长，增加了时间和成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种胎面胶的制备方法，该制备方法无需添加有机溶剂，工艺简单，省时省力，节约成本，在本体聚合反应过程中采用原位聚合的方法直接加入填料，制得的胎面胶中填料分散均匀，填料与橡胶间的结合力强，滚动阻力和生热低，具备优异的力学性能和耐磨性。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种胎面胶的制备方法，具有以下步骤：
S1.在保护气体氛围下，将合成单体、填料、TiCl4/MgCl2催化剂均匀混合，发生本体聚合反应，生成橡胶-填料复合物，再经晾干、脱挥，制得橡胶湿法母炼胶。
S2.采用两步混炼法将橡胶湿法母炼胶制成胎面胶。
优选地，所述步骤S2中，采用两步混炼法将橡胶湿法母炼胶制成胎面胶，包括以下步骤：
A1.是指向密炼机中加入步骤S1制备的橡胶湿法母炼胶，软化，再加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂，搅拌均匀，再加入填料、填料分散剂和硅烷偶联剂Si-69，搅拌均匀，得到一段母炼胶，出料并将其用开炼机下片，制得一段母炼胶片；
A2.再向密炼机中加入一段母炼胶片、促进剂、硫磺，搅拌均匀，得到二段母炼胶，出料并将其用开炼机下片，制得二段母炼胶片，静置16-24小时，进行硫化反应，制得胎面胶。
优选地，所述步骤S1中，保护气体为氮气或氩气；合成单体为异戊二烯与丁二烯的混合物，异戊二烯与丁二烯的摩尔比为92-98：2-8；填料为白炭黑或炭黑或石墨烯中的任意一种；合成单体、填料、TiCl4/MgCl2催化剂的质量比为714.3-1176.5：60-100：0.15-0.25；本体聚合反应的反应温度为20-40℃，反应时间为2-4h，填料含量为30-50%。
优选地，所述步骤A1中，橡胶湿法母炼胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂、硅烷偶联剂Si-69的质量比为130-150：2-4：1-3：1.5-3.5：1-3：4-6；防老剂为防老剂4020或防老剂4010NA或防老剂RD中的任意一种；促进剂为促进剂DPG或促进剂NS或促进剂CBS或促进剂DZ中的任意一种。
优选地，所述步骤A2中，一段母炼胶片、促进剂、硫磺的质量比为130-150：1.5-2.5：1-2。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的技术方案在本体聚合反应过程中加入填料，制备橡胶湿法母炼胶，再用橡胶湿法母炼胶为原料制备胎面胶；而采用干法混炼制备胎面胶，是在混炼过程中添加填料；与干法混炼相比，采用本发明技术方案制备的胎面胶填料分散性明显改善，降低了胎面胶滚动阻力和压缩生热，提高了耐磨性；
（2）本发明提供的技术方案，本体聚合反应过程中加入填料，并且在反应过程中不断搅拌，使填料在橡胶分子链生成过程中均匀分布在其中，同时填料与橡胶界面充分接触，产生界面结合，使橡胶于填料之间相互作用力增强，进而提高了胎面胶的动态力学性能；
（3）相对于传统湿法混炼，本发明的技术方案不需要添加溶剂，不产生胶液，避免了胶液对填料与橡胶之间的相互作用的破坏；
（4）相对于干法混炼，本发明的技术方案在保护气体保护下，在本体聚合反应过程中加入填料，填料不与外界接触，不会造成粉尘污染；
（5）相对于传统湿法混炼，本发明的技术方案，本体聚合反应过程中加入填料，直接一次脱挥完成，不需要大量溶剂溶解，省去二次脱挥，减少生产步骤，大大降低了生产成本；
（6）采用本发明技术方案制备的橡胶母炼胶作为原料制备的胎面胶，与传统的干法混炼和湿法混炼制备胎面胶相比，提高了耐磨性，降低了压缩生热和滚动阻力。
附图说明
图1 实施例1制得橡胶湿法母胶的核磁氢谱；
图2 实施例1-4和对比例1-2制得的胎面胶的对比图；其中实施例1-4的胎面胶分别对应图中的c-f；对比例1-2的胎面胶对应图中的a-b。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明方案进一步说明，将有助于对本发明的理解。但本发明并不局限于下述实施例，而本发明的权利范围应以权利要求书阐述的为准。
实施例1
（1）在氮气氛围下，向反应器中加入671.4g异戊二烯、42.9g丁二烯、100.0g白炭黑SiO2，加入0.17g催化剂TiCl4/MgCl2，在30℃下搅拌4h，然后加入10ml盐酸和乙醇的混合液，再将反应器内的物质倒入托盘，在室温下通风干燥24h，然后在45℃的烘箱中烘干至恒重，得到干燥的合成湿法母胶；
（2）向密炼机中加入传统湿法技术制备母炼胶240g，软化1.5min，再加入4.8g氧化锌，1.6g硬脂酸，2.4g防老剂4010NA，3.2g促进剂DPG，搅拌2.5min，再加入8.0g硅烷偶联剂Si-69，搅拌6min，得到一段母炼胶，出料并将其用开炼机下片后得到一段母炼胶片；
（3）向密炼机中加入步骤（2）制得的一段母炼胶片，2.4g促进剂CBS-80和2.24g硫磺，搅拌6min，出料，得到二段母炼胶。将二段母炼胶在开炼机开炼后得到二段母炼胶片，静置24小时，在150℃下进行硫化，得到胎面胶。
用Bruker 500MHz光谱仪在25℃、含有四甲基硅烷的CDCl3中记录1H-NMR（500MHz）光谱，作为计算共聚物微观结构和丁二烯单位摩尔百分比（FBd）的标准。
首先对上面制备的胎面胶的样品进行核磁氢谱测试，对样品结构进行表征，测试结果如图1所示：通过橡胶湿法母炼胶的核磁氢谱可以看出得到的是反式丁戊橡胶。
实施例2
（1）在氮气氛围下，向反应器中加入1082.4g异戊二烯、94.1g丁二烯、60.0g白炭黑SiO2，加入0.20g催化剂TiCl4/MgCl2，在30℃下搅拌2h，然后加入10ml盐酸和乙醇的混合液，再将反应器内的物质倒入托盘，在室温下通风干燥24h，然后在45℃的烘箱中烘干至恒重，得到干燥的合成湿法母胶；
（2）向密炼机中加入制备的橡胶湿法母炼胶208.0g，软化1.5min，再加入3.2g氧化锌，3.2g硬脂酸，4g防老剂RD，1.6g促进剂NS，搅拌2.5min，再加入6.4g硅烷偶联剂Si-69，搅拌6min，得到一段母炼胶，出料并将其用开炼机下片后得到一段母炼胶片；
（3）向密炼机中加入步骤（2）制得的一段母炼胶片，3.2g促进剂DPG和1.6g硫磺，搅拌6min，出料，得到二段母炼胶。将二段母炼胶在开炼机开炼后得到二段母炼胶片，静置18小时，在150℃下进行硫化，得到胎面胶。
实施例3
（1）在氩气氛围下，向反应器中加入817.4g异戊二烯、52.2g丁二烯、80.0g白炭黑SiO2，加入0.15g催化剂TiCl4/MgCl2，在20℃下搅拌3h，然后加入10ml盐酸和乙醇的混合液，再将反应器内的物质倒入托盘，在室温下通风干燥24h，然后在45℃的烘箱中烘干至恒重，得到干燥的合成湿法母胶；
（2）向密炼机中加入制备的橡胶湿法母炼胶224.0g，软化1.5min，再加入6.4g氧化锌，4.8g硬脂酸，5.6g防老剂4010NA，4.8g促进剂CBS，搅拌2.5min，再加入9.6g硅烷偶联剂Si-69，搅拌6min，得到一段母炼胶，出料并将其用开炼机下片后得到一段母炼胶片；
（3）向密炼机中加入步骤（2）制得的一段母炼胶片，4g促进剂DZ和3.2g硫磺，搅拌6min，出料，得到二段母炼胶。将二段母炼胶在开炼机开炼后得到二段母炼胶片，静置20小时，在150℃下进行硫化，得到胎面胶。
实施例4
（1）在氮气氛围下，向反应器中加入852.2g异戊二烯、17.4g丁二烯、100g白炭黑SiO2，加入0.25g催化剂TiCl4/MgCl2，在40℃下搅拌2h，然后加入10ml盐酸和乙醇的混合液，再将反应器内的物质倒入托盘，在室温下通风干燥24h，然后在45℃的烘箱中烘干至恒重，得到干燥的合成湿法母胶；
（2）向密炼机中加入制备的橡胶湿法母炼胶240.0g，软化1.5min，再加入4.8g氧化锌，3.2g硬脂酸，5.6g防老剂RD，3.2g促进剂DZ，搅拌2.5min，再加入8.0g硅烷偶联剂Si-69，搅拌6min，得到一段母炼胶，出料并将其用开炼机下片后得到一段母炼胶片；
（3）向密炼机中加入步骤（1）制得的一段母炼胶片，2.4g促进剂NS和3.2g硫磺，在60℃下搅拌6min，出料，得到二段母炼胶。将二段母炼胶在开炼机开炼后得到二段母炼胶片，静置16小时，在150℃下进行硫化，得到胎面胶。
对比例1
采用传统干法制备胎面胶。
（1）使用干法混炼技术，向密炼机中加入反式丁戊橡胶157.0g，软化1.5min，再加入4.71g氧化锌，1.57g硬脂酸，2.36g防老剂4010NA，3.14g促进剂DPG，搅拌2.5min，再加入78.5白炭黑SiO2，4.71g白炭黑分散剂和7.85g硅烷偶联剂Si-69，搅拌6min，得到一段母炼胶，出料并将其用开炼机下片后得到一段母炼胶片；
（2）向密炼机中加入步骤（1）制得的一段母炼胶片，2.36g促进剂CBS-80和2.2g硫磺，搅拌6min，出料，得到二段母炼胶。将二段母炼胶在开炼机开炼后得到二段母炼胶片，静置24小时，在150℃下进行硫化，得到胎面胶。
对比例2
采用传统湿法制备胎面胶。
（1）向密炼机中加入传统湿法技术制备母炼胶235.5g，软化1.5min，再加入4.8g氧化锌，1.6g硬脂酸，2.4g防老剂4010NA，3.2g促进剂DPG，搅拌2.5min，再加入4.8g白炭黑分散剂和8.0g硅烷偶联剂Si-69，搅拌6min，得到一段母炼胶，出料并将其用开炼机下片后得到一段母炼胶片；
（2）向密炼机中加入步骤（1）制得的一段母炼胶片，2.4g促进剂CBS-80和2.24g硫磺，搅拌6min，出料，得到二段母炼胶。将二段母炼胶在开炼机开炼后得到二段母炼胶片，静置24小时，在150℃下进行硫化，得到胎面胶。
试验例2（分散性对比）
根据ISO 11345-2006，使用GRADERTM α view填料分散仪（美国阿尔法公司）来表征硫化物中填料的宏观色散。(a) (b) (c) (d) (e) (f)分别代表对比例1、对比例2、实施例1、实施例2、实施例3、实施例4。
如图2所示，为通过填料分散仪得到的填料分散图，图中白色区域为填料团聚体，白色区域越小证明填料团聚体越小；白色区域越少证明填料分散性越好。因此通过图2可以看出，与传统干法相比，图2实施例1-4相比于图2（a）对比例1中白色区域面积明显较小，白色区域个数也明显较少，说明本方法制备的胎面胶的填料分散性得到了大幅的改善。与传统湿法相比，图2实施例1-4相比于图2（b）对比例2中，白色区域面积明显较小，白色区域个数也明显较少，说明相比于传统湿法，本方法也是可以进一步改善填料分散性的。
试验例3（性能测试）
由以上实施例与对比例1、2的性能对比可知，采用原位聚合的方法制备的胎面胶中，实施例1相比于传统干法混炼，胎面胶混炼胶的结合胶含量从23.2%提高到27.8%；相比于传统湿法混炼，胎面胶混炼胶的结合胶含量从24.5%提高到27.8%。通过表2中的数据也可以看出，实施例2-4在结合胶含量上也是有显著提高的。
在DIN磨耗、压缩生热和表征滚动阻力的tanδ@60℃都是大幅度降低。由表1数据得出，采用本发明技术方案制备的橡胶母炼胶作为原料，生产的胎面胶，与现有技术生产的胎面胶相比，在DIN磨耗、压缩生热和表征滚动阻力的tanδ@60℃都是大幅度降低，其中实施例1与传统干法相比，DIN磨耗量从35.2 cm3/40m降低到24.8 cm3/40m，压缩生热从36.7℃降低到29.8℃，表征滚动阻力的tanδ@60℃从0.192降低到0.085；与传统湿法相比，DIN磨耗量从28.1 cm3/40m降低到24.8 cm3/40m，压缩生热从34.3℃降低到29.8℃，表征滚动阻力的tanδ@60℃从0.127降低到0.085。通过表2中的数据也可以看出，实施例2-4在在DIN磨耗、压缩生热和表征滚动阻力的tanδ@60℃上也是有显著提高的。
一方面，胎面胶的耐磨性低是由于填料聚集，填料与橡胶之间作用力弱，橡胶容易从填料表面脱落，造成胎面胶的磨耗；另一方面，胎面胶的滞后损失是造成压缩生热以及滚动阻力主要原因，滞后损失越小，其滚动阻力和压缩生热越低，而胎面胶的滞后损失主要来源于填料的聚集。从图2可以看出，相比于对比例1、2，实施例1-4的填料分散性都得到明显改善，结合表2中结合胶含量的提高，说明本发明提供的技术方案，在本体聚合反应过程中加入填料，填料在橡胶分子链生成过程中均匀分布在其中，这使得填料与橡胶界面充分接触，产生更多的界面结合，从而增强了橡胶与填料之间相互作用力，因此实施例1-4中的耐磨性，滚动阻力以及压缩生热都得到了大幅度的改善。
Claims (4)
1.一种胎面胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.在保护气体氛围下，将合成单体、填料、TiCl4/MgCl2催化剂均匀混合，发生本体聚合反应，生成橡胶-填料复合物，再经晾干、脱挥，制得橡胶湿法母炼胶；
S2.采用两步混炼法将橡胶湿法母炼胶制成胎面胶；
所述步骤S2中，两步混炼法包括以下步骤：
A1.向密炼机中加入步骤S1制备的橡胶湿法母炼胶，软化，再加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂，搅拌均匀，再加入硅烷偶联剂Si-69，搅拌均匀，得到一段母炼胶，出料并将其用开炼机下片，制得一段母炼胶片；
A2.向密炼机中加入一段母炼胶片、促进剂、硫磺，搅拌均匀，得到二段母炼胶，出料并将其用开炼机下片，制得二段母炼胶片，静置16-24小时后，进行硫化反应，制得胎面胶。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，保护气体为氮气或氩气；合成单体为异戊二烯与丁二烯的混合物，异戊二烯与丁二烯的摩尔比为92-98：2-8；填料为白炭黑或炭黑或石墨烯中的任意一种；合成单体、填料、TiCl4/MgCl2催化剂的质量比为714.3-1176.5：60-100：0.15-0.25；本体聚合反应的反应温度为20-40℃，反应时间为2-4h，填料含量为30-50%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A1中，橡胶湿法母炼胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂、硅烷偶联剂Si-69的质量比为130-150：2-4：1-3：1.5-3.5：1-3：4-6；防老剂为防老剂4020或防老剂4010NA或防老剂RD中的任意一种；促进剂为促进剂DPG或促进剂NS或促进剂CBS或促进剂DZ中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A2中，一段母炼胶片、促进剂、硫磺的质量比为130-150：1.5-2.5：1-2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410578376.4A CN118146572B (zh) | 2024-05-11 | 2024-05-11 | 一种胎面胶的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410578376.4A CN118146572B (zh) | 2024-05-11 | 2024-05-11 | 一种胎面胶的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118146572A true CN118146572A (zh) | 2024-06-07 |
| CN118146572B CN118146572B (zh) | 2024-09-24 |
Family
ID=91292230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410578376.4A Active CN118146572B (zh) | 2024-05-11 | 2024-05-11 | 一种胎面胶的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118146572B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004075882A (ja) * | 2002-08-20 | 2004-03-11 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | ウエットグリップ性の改良されたゴム組成物 |
| CN102432757A (zh) * | 2010-08-31 | 2012-05-02 | 固特异轮胎和橡胶公司 | 用于改进填料相互作用的共轭三烯单体共聚物 |
| WO2017080513A1 (zh) * | 2015-11-13 | 2017-05-18 | 怡维怡橡胶研究院有限公司 | 湿法混炼母炼胶并用填料或母胶的橡胶组合物及制备方法 |
| WO2018110456A1 (ja) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | 住友ゴム工業株式会社 | ゴム組成物 |
| CN115651226A (zh) * | 2022-11-14 | 2023-01-31 | 山东华聚高分子材料有限公司 | 一种湿法混合母炼胶的后处理方法和硫化胶的制备方法 |
| CN115710360A (zh) * | 2022-11-14 | 2023-02-24 | 山东华聚高分子材料有限公司 | 一种丁二烯-异戊二烯共聚橡胶母炼胶的制备方法和硫化胶的制备方法 |
| CN116426044A (zh) * | 2023-04-18 | 2023-07-14 | 青岛科技大学 | 一种耐热氧老化的反式橡胶合金材料及其制备方法和用途 |
-
2024
- 2024-05-11 CN CN202410578376.4A patent/CN118146572B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004075882A (ja) * | 2002-08-20 | 2004-03-11 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | ウエットグリップ性の改良されたゴム組成物 |
| CN102432757A (zh) * | 2010-08-31 | 2012-05-02 | 固特异轮胎和橡胶公司 | 用于改进填料相互作用的共轭三烯单体共聚物 |
| WO2017080513A1 (zh) * | 2015-11-13 | 2017-05-18 | 怡维怡橡胶研究院有限公司 | 湿法混炼母炼胶并用填料或母胶的橡胶组合物及制备方法 |
| WO2018110456A1 (ja) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | 住友ゴム工業株式会社 | ゴム組成物 |
| CN115651226A (zh) * | 2022-11-14 | 2023-01-31 | 山东华聚高分子材料有限公司 | 一种湿法混合母炼胶的后处理方法和硫化胶的制备方法 |
| CN115710360A (zh) * | 2022-11-14 | 2023-02-24 | 山东华聚高分子材料有限公司 | 一种丁二烯-异戊二烯共聚橡胶母炼胶的制备方法和硫化胶的制备方法 |
| CN116426044A (zh) * | 2023-04-18 | 2023-07-14 | 青岛科技大学 | 一种耐热氧老化的反式橡胶合金材料及其制备方法和用途 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| STONE C R, MENTING K H, HENSEL M, 涂学忠: "采用特殊加工助剂改善绿色轮胎胎面胶性能", 轮胎工业, no. 04, 13 April 2001 (2001-04-13), pages 220 - 229 * |
| ZHANG CW, ET AL: "In-situ preparation of TBIR/CB nanocomposites and its regulation in structure and properties of NR based composites", POLYMER, vol. 254, 21 July 2022 (2022-07-21), pages 125086 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN118146572B (zh) | 2024-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111218045B (zh) | 一种室温改性白炭黑补强丁苯橡胶及混炼胶制备方法 | |
| CN109867830B (zh) | 耐老化丁腈橡胶/邻苯二胺改性氧化石墨烯复合材料 | |
| CN113185757A (zh) | 一种高流动性、高气密性的耐疲劳减震橡胶及其制备工艺 | |
| CN104961939A (zh) | 四季半钢胎胎面胶料及其制法和应用 | |
| CN1295255C (zh) | 通用炼胶设备原位接枝改性橡胶的制备方法及其改性剂 | |
| CN118146572B (zh) | 一种胎面胶的制备方法 | |
| CN116693944B (zh) | 一种耐磨轮胎胶料组合物及其制备方法 | |
| KR100943526B1 (ko) | 타이어 인너라이너용 고무조성물 | |
| CN110092946B (zh) | 非迁移型防老剂及其制备方法和应用 | |
| CN115160657A (zh) | 一种橡胶母炼胶及其制备方法 | |
| CN115636990A (zh) | 一种低生热低滚阻的轮胎胎面材料及其制备方法 | |
| CN112847870B (zh) | 一种含白炭黑橡胶组合物及其混炼方法 | |
| CN115044109A (zh) | 橡胶组合物、支撑胶及缺气保用轮胎 | |
| CN111171389B (zh) | 一种橡胶v带用低生热耐弯曲疲劳压缩胶 | |
| JP3587480B2 (ja) | タイヤトレッド用ゴム組成物 | |
| CN113652004A (zh) | 一种用于绿色轮胎的白炭黑及其制备方法 | |
| CN113603941A (zh) | 一种含有白炭黑的橡胶复合材料及降低白炭黑在橡胶基体中团聚的混炼方法 | |
| CN107151335B (zh) | 一种浆体共混制备粘土/橡胶纳米复合材料的方法 | |
| CN112920625A (zh) | 一种改性炭黑及其制备方法 | |
| CN112876778A (zh) | 一种耐候性强的水闸橡胶密封件及其制备方法 | |
| CN112980051B (zh) | 改性纳米碳酸钙和硫化橡胶及其制备方法和应用、硫化橡胶组合物 | |
| CN109161064A (zh) | 低生热轮胎支撑胶及其制备方法和应用 | |
| CN115181341A (zh) | 静电组装氧化石墨烯/二氧化硅天然橡胶复合材料及制备 | |
| CN118406306A (zh) | 一种长焦烧时间的低滚阻胎面橡胶组合物和轮胎 | |
| CN118580580A (zh) | 低滚阻低VOCs排放的轮胎胎面组合物、制备方法、轮胎 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |