CN101117408A - 全钢巨型工程胎基部胶及使用该基部胶的全钢巨型工程胎 - Google Patents
全钢巨型工程胎基部胶及使用该基部胶的全钢巨型工程胎 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及全钢巨型工程胎基部胶，本发明还涉及这种基部胶的制造方法及使用这种基部胶的全钢巨型工程胎，该基部胶包括：一橡胶组份，含有天然橡胶，或者含有天然橡胶和顺丁橡胶；一混合填料，以100重量份的前述橡胶组份为基准，含有补强炭黑25－40重量份和高分散性白炭黑7－20重量份；基于100重量份的橡胶组份，所述基部胶进一步包括下述以重量份计的辅剂：硅烷偶联剂1－4份；活化剂4－10份；防老剂2－5份；促进剂0.6－2.0份；防焦剂0.1－0.3份；加工助剂1.0－3.0份；充油不溶性硫磺1.0－3.0份。采用此配方及制造方法制成的基部胶具有优异的耐疲劳性、低生热性、高弹性及高强伸性能。
Description
(一)技术领域：
本发明涉及基部胶，尤其涉及全钢巨型工程胎的基部胶，本发明还涉及该使用这种基部胶的全钢巨型工程胎。
(二)背景技术：
现有技术中，加工橡胶轮胎时需要加入炭黑作为补强性填料，以提高橡胶轮胎的拉伸强度、撕裂强度和磨耗性能，增强橡胶轮胎的物理性能。但实际上加入的炭黑越多，轮胎本身产生的热量就越大，从而加速了轮胎的老化和破坏，为了使轮胎的高耐磨性能与低生热性达到较好的平衡，最好同时采用炭黑与白炭黑作为补强填料。例如，申请号：200410063282.6名称《轮胎面用橡胶组合物及使用这种橡胶组合物的充气轮胎》的发明专利，公开了一种用于轮胎面的橡胶组合物，以100重量份橡胶组分为基准，它含有氮气吸附比表面积为100～300m2/g的二氧化硅5～150重量份和/或氮气吸附比表面积至少为70m2/g，且邻苯二甲酸二丁酯油的吸收值至少为70ml/100g的碳黑5～150重量份，在橡胶组分含有5～100wt％的脱蛋白质天然橡胶、其重均分子量为1,400,000、氮含量至多为0.1wt％；此配方制成的橡胶组合物可改进加工性能和燃料效率，但当橡胶组合物中的二氧化硅组分的用量较大时，橡胶组合物的机械强度和耐磨性能不够理想，而碳黑的用量较大时，其生热也大，从而加速橡胶组合物的老化，缩短轮胎的使用寿命。而在全钢巨型工程胎基部胶中，对胶料的耐磨性能要求不高，但要求胶料具有较低的生热，而且要有较高的机械强度，因此，可适当减少炭黑的用量，用其它的填料代替部分炭黑，降低胶料的生热，以达到基部胶所要求的性能。但目前并未见到用白炭黑代替部分炭黑作为补强填料制造全钢巨型工程胎基部胶的公开报道。
(三)发明内容：
本发明将公开一种具有优异的耐疲劳性、低生热性、高弹性及高强伸性能的全钢巨型工程胎基部胶；本发明还将公开使用这种基部胶的全钢巨型工程胎。
本发明全钢巨型工程胎基部胶，它包括：
一橡胶组份，含有天然橡胶，或者含有天然橡胶和顺丁橡胶；
一混合填料，以100重量份的前述橡胶组份为基准，含有补强炭黑25-40重量份和高分散性白炭黑7-20重量份。
所述橡胶组份中天然橡胶为80-100重量份，顺丁橡胶为0-20重量份，且天然橡胶和顺丁橡胶的合计含量为100重量份。
天然橡胶因具有很强的弹性和良好的绝缘性、可塑性、隔水隔气、抗拉和耐磨等特点被广泛应用于轮胎的生产中，而顺丁橡胶具有很好的弹性及耐老化、耐磨耗等特点，可在天然橡胶中加入适量的顺丁橡胶，以提高橡胶混合物的弹性及耐老化、耐磨耗等性能。
所述混合填料中，含有补强炭黑的优选配比范围为30-35重量份，高分散性白炭黑的优选配比范围为8-15重量份；所述补强炭黑可为粒径10-100nm的硬质或软质炭黑，如N375补强炭黑，N330补强炭黑，N550补强炭黑，N660补强炭黑，或者是它们的并用体系；所述高分散性白炭黑可为粒径为5-14nm的SiO2·H2O。
所述全钢巨型工程胎基部胶，基于100重量份的橡胶组份，进一步包括下述以重量份计的辅剂：
硅烷偶联剂1-4份； 活化剂4-10份； 防老剂2-5份；
促进剂0.6-2.0份； 防焦剂0.1-0.3份； 加工助剂1.0-3.0份；
充油不溶性硫磺1.0-3.0份。
上述辅剂中各组分的优选配比为：
硅烷偶联剂1.5-3.0份； 活化剂5-8份； 防老剂3-4份；
促进剂1.0-1.6份； 防焦剂0.1-0.25份； 加工助剂1.0-2.0份；
充油不溶性硫磺1.0-3.0份。
所述活化剂可为氧化锌，或硬脂酸，或纳米氧化锌，或活性氧化锌，或它们之中两种或两种以上的并用体系；所述防老剂可为防老剂A(N-苯基-α-萘胺)，或防老剂4010NA(N-异丙基-N-苯基对苯二胺)，或防老剂RD(2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉)，或防老剂4020[N-(1，3-二甲基丁基)-N-苯基对苯二胺]，或防老剂BLE(丙酮与二苯胺高温缩合物)，或它们之中两种或两种以上的并用体系；所述促进剂可为促进剂DZ(N，N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺)，或促进剂DM(二硫化二苯并噻唑)，促进剂NS(N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺)，或促进剂CZ(N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺)，或N-氧联二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺，、或促进剂TMTD(二硫化四甲基秋兰姆)，或促进剂DTDM(二硫化二***啉)，或它们之中任意两种或两种以上的并用体系；所述防焦剂可为防焦剂CTP(N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺)或防焦剂NA(N-亚硝基二苯胺)；所述加工助剂可为均匀剂40MS、分散剂T-78、分散剂JV-46F、增塑剂A等。
各原料在上述配比范围内都能制造出很好的全钢巨型工程胎基部胶，但可根据实际生产情况，适当调整各原料的配比范围，以达到不同要求的全钢巨型工程胎基部胶，满足用户的不同需求。
本发明全钢巨型工程胎基部胶的制造方法，可采用现有的各种可行的制造方法进行制造，优选地，可采用下述制造方法，其步骤如下：
1)将天然橡胶或天然橡胶和顺丁橡胶的共混胶与占补强炭黑总重量40％-70％的补强炭黑及高分散性白炭黑、偶联剂、活化剂、防老剂、加工助剂投入橡胶密炼机进行混炼得到混炼胶A；对于混炼的时间、温度、转速可根据现有的工艺确定，也可根据实际生产需要确定，一般来说，在145-160℃温度条件下以35-55转/分的转速混炼3-5分钟为宜；
2)将占补强炭黑总重量30％-60％的补强炭黑与混炼胶A混合，在橡胶密炼机内混炼得到混炼胶B；对于混炼的时间、温度、转速可根据现有的工艺确定，也可根据实际生产需要确定，一般来说，在145-160℃温度条件下以30-50转/分的转速混炼3-5分钟为宜；
3)将充油不溶性硫磺、促进剂、防焦剂与混炼胶B混合，在橡胶密炼机混炼即制得本发明含高分散性白炭黑的全钢巨型工程胎基部胶；对于混炼的时间、温度、转速可根据现有的工艺确定，也可根据实际生产需要确定，一般来说，在105℃温度条件下以15-20转/分的转速混炼3-5分钟为宜。
本发明中补强炭黑作为补强剂，能够提高胶料硬度、撕裂强度和抗拉强度，降低生产成本；高分散性白炭黑增加撕裂强度及降低胶料发热性能；充油不溶性硫磺作为硫化剂，在热的作用下使线状的橡胶分子相互交联成体型网状结构，从而增加橡胶的强度，提高其弹性和耐老化性能；活性剂能够提高胶料硫化活性，加快硫化速度，提高胶料交联度；防老剂能够阻止自然及热氧条件对橡胶的降解老化，延长胶料的使用寿命；加入适量的促进剂则可提高橡胶制品的物理机械性能及胶料的定伸强度，增加胶料耐热性和耐疲劳性；少量添加防焦剂可显著提高加工安全性，有助于加快橡胶制品的某些加工过程，节省原料和能源，并可提高胶料的贮藏稳定性，防止存放和加工时发生焦烧自硫；加工助剂可以有助于白炭黑的加工分散，提高胶料塑性，从而有利于含白炭黑胶料的压延压出。
本发明还包括使用这种基部胶的全钢巨型工程胎，工程胎其它部位的胶料可以按现有的配方或其它可以实现的配方进行制造，只是基部胶的设计是采用本发明所述的全钢巨型工程胎基部胶的配方，它包括：
一橡胶组份，含有天然橡胶，或者含有天然橡胶和顺丁橡胶；
一混合填料，以100重量份的前述橡胶组份为基准，含有补强炭黑25-40重量份和高分散性白炭黑7-20重量份。
所述橡胶组份中天然橡胶为80-100重量份，顺丁橡胶为0-20重量份，且天然橡胶和顺丁橡胶的合计含量为100重量份。
基于100重量份的橡胶组份，所述基部胶进一步包括下述以重量份计的辅剂：
硅烷偶联剂1-4份； 活化剂4-10份； 防老剂2-5份；
促进剂0.6-2.0份； 防焦剂0.1-0.3份； 加工助剂1.0-3.0份；
充油不溶性硫磺1.0-3.0份。
采用本发明提供的配方和制造方法制成的基部胶，具有优异的耐疲劳性、低生热性、高弹性及高强伸性能，其胶料300％定伸应力≥14.0Mpa，拉伸强度≥26.0Mpa，固特里奇生热≤20℃，回弹性≥50％。非常适用于制造各种大、中型矿山机械工程车所用的全钢巨型工程胎，同时也适用于制造在中低速、高负荷行驶或行驶条件苛刻的工业车辆所用的全钢巨型工程胎。
(四)具体实施方式：
实施例1
在全钢巨型工程胎的实际生产过程中，其它工序可按现有的或其它可实现的方法进行，只是在制造工程胎基部胶时采用本发明提供的配方及方法，其步骤如下：
1)将120Kg天然橡胶、19.0Kg粒径为5-14nm的高分散性白炭黑、3.6Kg的硅烷偶联剂H669P、20.0Kg粒径为10-100nm的补强炭黑、9.5kg氧化锌、2.5kg硬脂酸、1.2Kg的分散剂T-78、1.8Kg防老剂4020、1.8Kg防老剂RD投入容积为270立升、转子转速为20-60转/分的橡胶密炼机，在145-160℃温度条件下以45-55转/分的转速混炼4-5分钟得到混炼胶A；
2)将18.0Kg补强炭黑与混炼胶A混合，在橡胶密炼机内在145-155℃温度条件下以40-50转/分的转速混炼4-5分钟得到混炼胶B；
3)将2.0Kg充油不溶性硫磺、1.2Kg N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、0.48Kg二硫化二***啉、0.24Kg N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺与混炼胶B混合，在橡胶密炼机内在105℃以15-20转/分的转速混炼4分钟即制得本发明含高分散性白炭黑的全钢巨型工程胎基部胶。
依照本方法生产出的工程胎基部胶胶料300％定伸应力为13.5Mpa以上，拉伸强度为26.0Mpa以上，固特里奇生热为19℃以内，回弹性为48％以上。
实施例2
在全钢巨型工程胎的实际生产过程中，其它工序可按现有的或其它可实现的方法进行，只是在制造工程胎基部胶时采用本发明提供的配方及方法，其步骤如下：
1)将108kg天然橡胶、12kg顺丁橡胶、16.8Kg粒径为5-14nm的高分散性白炭黑、2.4Kg的硅烷偶联剂H669P、28.0Kg粒径为10-100nm的补强炭黑、9.0Kg氧化锌、3.0Kg硬脂酸、1.2Kg均匀剂40MS、1.8Kg防老剂4010Na、1.8Kg防老剂RD投入容积为270立升、转子转速为20-60转/分的橡胶密炼机，在145-160℃温度条件下以45-55转/分的转速混炼3.5-4.5分钟得到混炼胶A；
2)将20.0Kg补强炭黑与混炼胶A混合，在橡胶密炼机内在145-155℃温度条件下以30-50转/分的转速混炼3-4分钟得到混炼胶B；
3)将2.2Kg充油不溶性硫磺、0.6Kg二硫化二***啉促进剂、1.6Kg的N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、0.25Kg N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺与混炼胶B混合，在橡胶密炼机内在105℃以16-20转/分的转速混炼3分钟即制得本发明含高分散性白炭黑的全钢巨型工程胎基部胶。
依照本方法生产出的工程胎基部胶胶料300％定伸应力为13.0Mpa以上，拉伸强度为25.0Mpa以上，固特里奇生热为20℃以内，回弹性为50％以上。
实施例3
在全钢巨型工程胎的实际生产过程中，其它工序可按现有的或其它可实现的方法进行，只是在制造工程胎基部胶时采用本发明提供的配方及方法，其步骤如下：
1)将114kg天然橡胶、6kg顺丁橡胶、18Kg粒径为5-14nm的高分散性白炭黑、1.2Kg的硅烷偶联剂Si69、22Kg粒径为10-100nm的补强炭黑、9.6Kg活性氧化锌、2.4Kg硬脂酸、1.8Kg的分散剂JV-46F、1.92Kg防老剂4020、1.8Kg防老剂RD投入容积为270立升、转子转速为20-60转/分的橡胶密炼机，在145-155℃温度条件下以45-55转/分的转速混炼4-5分钟得到混炼胶A；
2)将22.0Kg补强炭黑与混炼胶A混合，在橡胶密炼机内在145-155℃温度条件下以30-50转/分的转速混炼3-4分钟得到混炼胶B；
3)将2.4Kg充油不溶性硫磺、1.0Kg N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺促进剂、0.24Kg N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺与混炼胶B混合，在橡胶密炼机内在105℃以15-20转/分的转速混炼3-3.5分钟即制得本发明含高分散性白炭黑的全钢巨型工程胎基部胶。
依照本方法生产出的工程胎基部胶胶料300％定伸应力为13.0Mpa以上，拉伸强度为24.0Mpa以上，固特里奇生热为18℃以内，回弹性为47％以上。
实施例4
在全钢巨型工程胎的实际生产过程中，其它工序可按现有的或其它可实现的方法进行，只是在制造工程胎基部胶时采用本发明提供的配方及方法，其步骤如下：
1)将102kg天然橡胶、18kg顺丁橡胶、15Kg粒径为5-14nm的高分散性白炭黑、3.2Kg硅烷偶联剂X50-S、30Kg粒径为10-100nm的补强炭黑、9.0Kg纳米氧化锌、3.0Kg硬脂酸、1.2Kg的分散剂JV-46F、2.0Kg防老剂4010Na、1.8Kg防老剂BLE投入容积为270立升、转子转速为20-60转/分的橡胶密炼机，在145-155℃温度条件下以45-55转/分的转速混炼4-5分钟得到混炼胶A；
2)将18.0Kg补强炭黑与混炼胶A混合，在橡胶密炼机内在145-155℃温度条件下以30-50转/分的转速混炼3-4分钟得到混炼胶B；
3)将1.5Kg充油不溶性硫磺、1.2Kg二硫化二***啉促进剂、0.7Kg N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、0.08Kg二硫化四甲基秋兰姆、0.3Kg N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺与混炼胶B混合，在橡胶密炼机内在105℃以15-20转/分的转速混炼3.5分钟即制得本发明含高分散性白炭黑的全钢巨型工程胎基部胶。
依照本方法生产出的工程胎基部胶胶料300％定伸应力为14.0Mpa以上，拉伸强度为27.0Mpa以上，固特里奇生热为22℃以内，回弹性为50％以上。
实施例5
在全钢巨型工程胎的实际生产过程中，其它工序可按现有的或其它可实现的方法进行，只是在制造工程胎基部胶时采用本发明提供的配方及方法，其步骤如下：
1)120Kg天然橡胶、12Kg粒径为5-14nm的高分散性白炭黑、3.6Kg的硅烷偶联剂H669P、30Kg粒径为10-100nm的补强炭黑、9.0Kg活性氧化锌、1.8Kg硬脂酸、1.2Kg的均匀剂40MS、2.0Kg防老剂4020、2.0Kg防老剂BLE投入容积为270立升、转子转速为20-60转/分的橡胶密炼机，在145-155℃温度条件下以45-55转/分的转速混炼4-5分钟得到混炼胶A；
2)将16.0Kg补强炭黑与混炼胶A混合，在橡胶密炼机内在145-155℃温度条件下以30-50转/分的转速混炼3-4分钟得到混炼胶B；
3)将1.7Kg充油不溶性硫磺、1.4Kg二硫化二***啉、0.6Kg N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、0.072Kg二硫化四甲基秋兰姆、0.26Kg N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺与混炼胶B混合，在橡胶密炼机内在105℃以15-20转/分的转速混炼3.5分钟即制得本发明含高分散性白炭黑的全钢巨型工程胎基部胶。
依照本方法生产出的工程胎基部胶胶料300％定伸应力为14.0Mpa以上，拉伸强度为27.0Mpa以上，固特里奇生热为20℃以内，回弹性为51％以上。
Claims (10)
1.全钢巨型工程胎基部胶，其特征在于它包括：
一橡胶组份，含有天然橡胶，或者含有天然橡胶和顺丁橡胶；
一混合填料，以100重量份的前述橡胶组份为基准，含有补强炭黑25-40重量份和高分散性白炭黑7-20重量份。
2.根据权利要求1所述的全钢巨型工程胎基部胶，其特征在于：所述橡胶组份中，天然橡胶为80-100重量份，顺丁橡胶为0-20重量份，且天然橡胶和顺丁橡胶的合计含量为100重量份。
3.根据权利要求1或2所述的全钢巨型工程胎基部胶，其特征在于：所述混合填料中，含有补强炭黑30-35重量份和高分散性白炭黑8-15重量份。
4.根据权利要求1或2所述的全钢巨型工程胎基部胶，其特征在于：所述高分散性白炭黑为粒径为5-14nm的SiO2·H2O。
5.根据权利要求1或2所述的全钢巨型工程胎基部胶，其特征在于：所述补强炭黑为粒径10-100nm的硬质或软质炭黑，或者是它们的并用体系。
6.根据权利要求1或2所述的全钢巨型工程胎基部胶，其特征在于：基于100重量份的橡胶组份，进一步包括下述以重量份计的辅剂：
硅烷偶联剂1-4份； 活化剂4-10份； 防老剂2-5份；
促进剂0.6-2.0份； 防焦剂0.1-0.3份； 加工助剂1.0-3.0份；
充油不溶性硫磺1.0-3.0份。
7.根据权利要求6所述的全钢巨型工程胎基部胶，其特征在于：
硅烷偶联剂1.5-3.0份； 活化剂5-8份； 防老剂3-4份；
促进剂1.0-1.6份； 防焦剂0.1-0.25份； 加工助剂1.0-2.0份；
充油不溶性硫磺1.0-3.0份。
8.全钢巨型工程胎，包括基部胶，其特征在于：所述基部胶包括：
一橡胶组份，含有天然橡胶，或者含有天然橡胶和顺丁橡胶；
一混合填料，以100重量份的前述橡胶组份为基准，含有补强炭黑25-40重量份和高分散性白炭黑7-20重量份。
9.根据权利要求8所述的全钢巨型工程胎，其特征在于：所述橡胶组份中天然橡胶为80-100重量份，顺丁橡胶为0-20重量份，且天然橡胶和顺丁橡胶的合计含量为100重量份。
10.根据权利要求8或9所述的全钢巨型工程胎，其特征在于：基于100重量份的橡胶组份，所述基部胶进一步包括下述以重量份计的辅剂：
硅烷偶联剂1-4份； 活化剂4-10份； 防老剂2-5份；
促进剂0.6-2.0份； 防焦剂0.1-0.3份； 加工助剂1.0-3.0份；
充油不溶性硫磺1.0-3.0份。
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