CN102276881A - 矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶的制备方法，包括以下工艺步骤：(1)将天然橡胶、丁苯橡胶和塑解剂在混炼室进行塑炼，接着投加炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂、氧化锌、硬脂酸、增塑剂和抗裂口树脂，继续混炼，然后加入炭黑进行混炼，最后注入芳烃油进行混炼，混炼结束进行排胶，得到一段母胶；(2)将一段母胶冷却至常温；(3)将一段母胶与炭黑、防老剂A、防老剂B和微晶蜡在混炼室进行混炼，混炼结束进行排胶，得到二段母胶；(4)将二段母胶冷却至常温；(5)将二段母胶和硫磺、促进剂与防焦剂在混炼室混炼，混炼后排胶，即得到所述的胎面胶成品。本发明可以改善子午线轮胎胎面的抗开裂性和抗断裂性以及抗疲劳、冲击能力。

Description

矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种轮胎胎面胶，尤其是一种矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶及其制备方法。

背景技术

随着我国子午线轮胎的不断发展，其胶料配方也逐步进行细化，出现了许多针对不同路面和不同用途的全钢载重子午线轮胎胶料配方。在现有技术中，全钢载重子午线轮胎的胎面配方中生胶体系全部用天然橡胶，该配方实际上仍只适用于普通路面状况，但全天然橡胶配方在适应矿山路面所需求的花纹沟抗开裂性及抗断裂性方面存在不足，而在矿山区轮胎胎面胶的抗开裂性及抗断裂性决定着这种矿山型轮胎的最终使用寿命。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶及其制备方法，可以明显改善轮胎胎面花纹沟的抗开裂性和抗断裂性，提高撕裂强度、抗疲劳和冲击能力。

按照本发明提供的技术方案，所述矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶，包括以下组份，其组份比例按重量份数计：

70～90份天然橡胶、10～30份丁苯橡胶、0.1～0.2份塑解剂、35～45份炭黑、10～20份白炭黑、2.5～4.5份氧化锌、1～3份硬脂酸、1～3份增塑剂、2～4份硅烷偶联剂、1～3份抗裂口树脂、1～2份防老剂A、1～3份防老剂B、0.5～2.5份微晶蜡、1～3份芳烃油、0.5～1.5份硫磺、1.0～2.0份促进剂、0.1～0.3份防焦剂。

所述塑解剂为塑解剂SJ-103。

所述炭黑为N234炭黑。

所述增塑剂为增塑剂FS-200。

所述抗裂口树脂为抗裂口树脂RT260。

所述防老剂A为防老剂RD。

所述防老剂B为防老剂4020。

所述促进剂为促进剂CZ。

所述防焦剂为防焦剂CTP。

一种矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶的制备方法，特征是，包括以下工艺步骤，其组份比例按重量份数计：

(1)一段混炼：将70～90份天然橡胶、10～30份丁苯橡胶和0.1～0.2份塑解剂SJ-103在混炼室进行生胶塑炼10～30秒，接着往混炼室里投加16～24份N234炭黑、10～20份白炭黑、2～4份硅烷偶联剂、2.5～4.5份氧化锌、1～3份硬脂酸、1～3份增塑剂和1～3份抗裂口树脂RT260，继续混炼15～35秒，然后向混炼室里加入8～12份N234炭黑进行混炼15～35秒，最后往混炼室内注入1～3份芳烃油进行混炼10～30秒，混炼结束进行排胶，得到一段母胶；所述一段混炼时的转子转速为35～45rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0～6.0Bar，混炼室冷却回路水温度为35～45℃，转子冷却回路水温度为30～40℃，排胶温度为140～160℃；

(2)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却至常温；

(3)二段混炼：将一段母胶与9～11份N234炭黑、1～2份防老剂RD、1～3份防老剂4020和0.5～2.5份微晶蜡一起投入密炼机，在混炼室进行混炼20～40秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼10～20秒，混炼结束进行排胶，得到二段母胶；所述二段混炼的转子转速为35～45rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0～6.0Bar，混炼室冷却回路水温度为35～45℃，转子冷却回路水温度为30～40℃，排胶温度为135～160℃；

(4)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却至常温；

(5)终炼：将二段母胶和0.5～1.5份硫磺、1.0～2.0份促进剂CZ与0.1～0.3份防焦剂CTP一起投入混炼室混炼20～40秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼140～170秒后进行排胶，即得到所述的胎面胶成品；所述终炼的转子转速为20～30rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0～6.0Bar，混炼室冷却水温度为25～40℃，转子冷却回路水温度为25～35℃，排胶温度为90～105℃。

本发明的优点为：

1、可以明显改善矿山型全钢载重子午线轮胎胎面花纹沟的抗开裂性和抗断裂性；

2、可以明显提高矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶老化后的撕裂强度；

3、能有效提高矿山型全钢载重子午线轮胎的抗疲劳、冲击能力；

4、通过本发明制备得到的矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶性能与目前普通胎面胶性能接近，可以替代现有的普通胎面胶应用于矿山型全钢载重子午线轮胎胎面中。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明在胎面胶配方中使用的是天然胶与丁苯胶并用配方，天然胶是所有橡胶中综合性能最好的，丁苯橡胶中有庞大的苯基侧基引入，使分子间力加大，其硫化胶比天然胶有更好的耐磨性，但同时也导致耐撕裂性能(尤其是耐热撕裂性能)差、耐屈挠龟裂性能差。本发明所使用的天然胶为马来西亚生产的天然胶SMR20，使用的丁苯橡胶为齐鲁石化有限公司生产的丁苯橡胶SBR1502。

本发明的配方中补强体系使用的N234炭黑属于高耐磨炭黑，可以进一步提高胎面胶的耐磨性能，而白炭黑和硅烷偶联剂的加入可改善胎面胶料的耐撕裂性能并且生热低。本发明所使用的炭黑为上海卡博特公司生产的炭黑N234。本发明所使用的白炭黑为无锡确成硅化学有限公司生产的白炭黑。本发明所使用的硅烷偶联剂为江西宏柏化学有限公司生产的商品名为Si-69的硅烷偶联剂。

配方中抗裂口树脂RT260和芳烃油的加入可以改善轮胎胎面花纹沟的抗开裂性和抗断裂性，并且能有效提高轮胎胎面胶的抗疲劳和抗冲击能力，弥补了丁苯胶在配方中导致的不良性能。本发明所使用的抗裂口树脂为华翔化工贸易有限公司生产的抗裂口树脂RT-260。本发明所使用的芳烃油为上海绿菱特种蜡制品厂生产的橡胶芳烃油。

硫化体系中采用了半有效硫化体系，使硫化胶产生适当比例的低硫和多硫交联键，大大提高了抗疲劳龟裂性能。本发明所使用的硫磺为朝阳明宇化工有限公司生产生产的硫磺粉。

防护体系采用防老剂RD+4020+微晶蜡，4020有着优良的抗氧、抗臭氧、抗曲挠作用，RD对热氧老化效果极佳，微晶蜡能在胶料表面形成一层蜡膜，这种蜡膜溶解度较低，迁移速度慢，达到平衡厚度所需时间长，其表面形成高密度的接近无定形态的蜡膜，能够有效地阻止臭氧渗透，达到良好的防护作用。本发明所使用的防老剂4020为山东圣奥化工股份有限公司生产的，商品名为防老剂4020，化学名称为N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺。本发明所使用的防老剂RD为南京化工厂生产，商品名为防老剂RD，化学名为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体。本发明所使用的微晶蜡为上海绿菱特种蜡制品厂生产，商品名称为橡胶防护蜡。

氧化锌和硬脂酸在硫磺硫化体系中组成了活化体系，活化了整个硫化体系，提高硫化胶的交联密度，提高了硫化胶的耐热老化性能。本发明所使用的氧化锌为江苏溧阳昆达化工有限公司生产的氧化锌。本发明所使用的硬脂酸为江阴朝阳精细化工有限公司生产的硬脂酸。

防焦剂CTP用于改善未硫化胶料在加工和储存过程中的稳定性，防止发生焦烧。本发明所使用的防焦剂CTP为阳谷华泰化工有限公司生产的防焦剂CTP，化学名为N-环己基硫代领苯二甲酰亚胺。

本发明所使用的塑解剂采用SJ-103，在塑炼时加入，对天然橡胶起塑解作用。本发明所使用的塑解剂为武汉径河化工有限公司生产的塑解剂SJ-103。

本发明所使用的促进剂CZ采用山东荣成化工有限公司生产的促进剂CZ，化学名为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺。

本发明所使用的增塑剂FS-200采用武汉径河化工有限公司生产的增塑剂FS-200

本发明在使用过程中，可以提高矿山型全钢载重子午线轮胎胎面抗裂口、抗切割性能，从而提高轮胎使用寿命，制备方法简单易行。

实施例一：一种矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶的制备方法，包括以下工艺步骤：

(1)一段混炼：将70kg天然橡胶、30kg丁苯橡胶和0.15kg塑解剂SJ-103在混炼室进行生胶塑炼10秒，接着往混炼室里投加18kg N234炭黑、10kg白炭黑、2kg硅烷偶联剂、2.5kg氧化锌、1kg硬脂酸、1kg增塑剂和1kg抗裂口树脂RT260，继续混炼15秒，然后向混炼室里加入8kg N234炭黑进行混炼15秒，最后往混炼室内注入1kg芳烃油进行混炼10秒，混炼结束进行排胶，得到一段母胶；所述一段混炼时的转子转速为35rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0Bar，混炼室冷却回路水温度为40℃，转子冷却回路水温度为35℃，排胶温度为140℃；

(2)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却至常温；

(3)二段混炼：将一段母胶与9kg N234炭黑、1kg防老剂RD、1kg防老剂4020和0.5kg微晶蜡一起投入密炼机，在混炼室进行混炼20秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼10秒，混炼结束进行排胶，得到二段母胶；所述二段混炼的转子转速为35rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0Bar，混炼室冷却回路水温度为40℃，转子冷却回路水温度为35℃，排胶温度为135℃；

(4)第二次静置：将二段混炼得到的母胶置于空气中冷却至常温；

(5)终炼：将二段母胶和0.5kg硫磺、1.0kg促进剂CZ与0.1kg防焦剂CTP一起投入混炼室混炼20秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼140秒后进行排胶，即得到所述的胎面胶成品；所述终炼的转子转速为25rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0Bar，混炼室冷却回路水温度为30℃，转子冷却回路水温度为28℃，排胶温度为90℃。

实施例二：一种矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶的制备方法，包括以下工艺步骤：

(1)一段混炼：将80kg天然橡胶、20kg丁苯橡胶和0.1kg塑解剂SJ-103在混炼室进行生胶塑炼20秒，接着往混炼室里投加19kg N234炭黑、15kg白炭黑、3kg硅烷偶联剂、3.5kg氧化锌、2kg硬脂酸、2kg增塑剂和2kg抗裂口树脂RT260，继续混炼20秒，然后向混炼室里加入10kg N234炭黑进行混炼20秒，最后往混炼室内注入2kg芳烃油进行混炼15秒，混炼结束进行排胶，得到一段母胶；所述一段混炼时的转子转速为40rmp，上顶栓对胶料的压力为5.5Bar，混炼室冷却回路水温度为40℃，转子冷却回路水温度为35℃，排胶温度为150℃；

(2)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却至常温；

(3)二段混炼：将一段母胶与10kg N234炭黑、1.5kg防老剂RD、2kg防老剂4020和1kg微晶蜡一起投入密炼机，在混炼室进行混炼30秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼15秒，混炼结束进行排胶，得到二段母胶；所述二段混炼的转子转速为40rmp，上顶栓对胶料的压力为5.5Bar，混炼室冷却回路水温度为40℃，转子冷却回路水温度为35℃，排胶温度为145℃；

(4)第二次静置：将二段混炼得到的母胶置于空气中冷却至常温；

(5)终炼：将二段母胶和1kg硫磺、1.6kg促进剂CZ与0.2kg防焦剂CTP一起投入混炼室混炼30秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼155秒后进行排胶，即得到所述的胎面胶成品；所述终炼的转子转速为20rmp，上顶栓对胶料的压力为5.5Bar，混炼室冷却回路水温度为30℃，转子冷却回路水温度为28℃，排胶温度为98℃。

实施例三：一种矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶的制备方法，包括以下工艺步骤：

(1)一段混炼：将90kg天然橡胶、10kg丁苯橡胶和0.2kg塑解剂SJ-103在混炼室进行生胶塑炼30秒，接着往混炼室里投加23kg N234炭黑、20kg白炭黑、4kg硅烷偶联剂、4.5kg氧化锌、3kg硬脂酸、3kg增塑剂和3kg抗裂口树脂RT260，继续混炼35秒，然后向混炼室里加入11kg N234炭黑进行混炼35秒，最后往混炼室内注入3kg芳烃油进行混炼30秒，混炼结束进行排胶，得到一段母胶；所述一段混炼时的转子转速为45rmp，上顶栓对胶料的压力为6.0Bar，混炼室冷却回路水温度为40℃，转子冷却回路水温度为35℃，排胶温度为160℃；

(2)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却至常温；

(3)二段混炼：将一段母胶与11kg N234炭黑、2kg防老剂RD、3kg防老剂4020和2.5kg微晶蜡一起投入密炼机，在混炼室进行混炼40秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼20秒，混炼结束进行排胶，得到二段母胶；所述二段混炼的转子转速为45rmp，上顶栓对胶料的压力为6.0Bar，混炼室冷却回路水温度为40℃，转子冷却回路水温度为35℃，排胶温度为160℃；

(4)第二次静置：将二段混炼得到的母胶置于空气中冷却至常温；

(5)终炼：将二段母胶和1.5kg硫磺、2kg促进剂CZ与0.3kg防焦剂CTP一起投入混炼室混炼40秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼170秒后进行排胶，即得到所述的胎面胶成品；所述终炼的转子转速为30rmp，上顶栓对胶料的压力为6.0Bar，混炼室冷却回路水温度为30℃，转子冷却回路水温度为28℃，排胶温度为105℃。

本发明得到的产品的各项物理性能参数如表1所示。

表1

Claims (10)

1.一种矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶，其特征是，包括以下组份，其组份比例按重量份数计：

70～90份天然象胶、10～30份丁苯橡胶、0.1～0.2份塑解剂、35～45份炭黑、10～20份白炭黑、2.5～4.5份氧化锌、1～3份硬脂酸、1～3份增塑剂、2～4份硅烷偶联剂、1～3份抗裂口树脂、1～2份防老剂A、1～3份防老剂B、0.5～2.5份微晶蜡、1～3份芳烃油、0.5～1.5份硫磺、1.0～2.0份促进剂、0.1～0.3份防焦剂。

2.如权利要求1所述的矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶，其特征是，所述塑解剂为塑解剂SJ-103。

3.如权利要求1所述的矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶，其特征是，所述炭黑为N234炭黑。

4.如权利要求1所述的矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶，其特征是，所述增塑剂为增塑剂FS-200。

5.如权利要求1所述的矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶，其特征是，所述抗裂口树脂为抗裂口树脂RT260。

6.如权利要求1所述的矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶，其特征是，所述防老剂A为防老剂RD。

7.如权利要求1所述的矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶，其特征是，所述防老剂B为防老剂4020。

8.如权利要求1所述的矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶，其特征是，所述促进剂为促进剂CZ。

9.如权利要求1所述的矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶，其特征是，所述防焦剂为防焦剂CTP。

10.如权利要求1～9任一条所述的矿山型全钢载重子午线轮胎胎面胶的制备方法，其特征是，包括以下工艺步骤，其组份比例按重量份数计：

(1)一段混炼：将70～90份天然橡胶、10～30份丁苯橡胶和0.1～0.2份塑解剂SJ-103在混炼室进行生胶塑炼10～30秒，接着往混炼室里投加16～24份N234炭黑、10～20份白炭黑、2～4份硅烷偶联剂、2.5～4.5份氧化锌、1～3份硬脂酸、1～3份增塑剂和1～3份抗裂口树脂RT260，继续混炼15～35秒，然后向混炼室里加入8～12份N234炭黑进行混炼15～35秒，最后往混炼室内注入1～3份芳烃油进行混炼10～30秒，混炼结束进行排胶，得到一段母胶；所述一段混炼时的转子转速为35～45rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0～6.0Bar，混炼室冷却回路水温度为35～45℃，转子冷却回路水温度为30～40℃，排胶温度为140～160℃；

(2)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却至常温；

(3)二段混炼：将一段母胶与9～11份N234炭黑、1～2份防老剂RD、1～3份防老剂4020和0.5～2.5份微晶蜡一起投入密炼机，在混炼室进行混炼20～40秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼10～20秒，混炼结束进行排胶，得到二段母胶；所述二段混炼的转子转速为35～45rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0～6.0Bar，混炼室冷却回路水温度为35～45℃，转子冷却回路水温度为30～40℃，排胶温度为135～160℃；

(4)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却至常温；

(5)终炼：将二段母胶和0.5～1.5份硫磺、1.0～2.0份促进剂CZ与0.1～0.3份防焦剂CTP一起投入混炼室混炼20～40秒，接着升上顶栓上到位使混炼室内的胶料翻转一下，然后压下上顶栓继续混炼140～170秒后进行排胶，即得到所述的胎面胶成品；所述终炼的转子转速为20～30rmp，上顶栓对胶料的压力为5.0～6.0Bar，混炼室冷却水温度为25～40℃，转子冷却回路水温度为25～35℃，排胶温度为90～105℃。