CN102617898B - 一种轮胎胎面材料和用该材料制备的轮胎胶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轮胎胎面材料和用该材料制备的轮胎胎面胶，其中轮胎胎面材料的组成为每100重量份胎体骨架料添加的有效组分为硫化活性剂、防止胎体龟裂老化、硫化促进剂、胎体胶、减少轮胎生热，减小滚动阻力、胎体补强染色剂、增塑剂、硫化剂、硫化促进剂、芳香剂和减小阻力剂。采用本发明材料制备的轮胎，滚动阻力低，油耗小，轮胎的各项性能均衡，使用寿命长，并且轮胎使用时散发出香味，可减少环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种轮胎领域，特别涉及一种轮胎胎面的材料和用该材料制备的轮胎胶。
背景技术
通常，轮胎的胎面必须满足多项技术要求，如低滚动阻力、高耐磨性等，而这些技术指标大多相互矛盾，不能充分满足轮胎的胎面的性能要求，使其在使用过程中，因各项性能不均衡而影响使用寿命，同时因滚动阻力较高，油耗高，并且在轮胎使用过程中橡胶会发出异味而污染环境。
发明内容
本发明的目的，是提供一种轮胎胎面材料以及用该材料制备的轮胎胶，采用本发明材料制备的轮胎，滚动阻力低，油耗小，轮胎的各项性能均衡，使用寿命长，并且轮胎使用时散发出香味，可减少环境污染。
本发明的技术方案是：
该材料的组成为每100重量份胎体骨架料添加的有效组分为硫化活性剂、防止胎体龟裂老化、硫化促进剂、胎体胶、减少轮胎生热，减小滚动阻力、胎体补强染色剂、增塑剂、硫化剂、硫化促进剂、芳香剂和减小阻力剂，其中添加的各组分的重量份为：
硫化活性剂 5.65份；
防胎体龟裂剂 1.28份；
防老剂 4.62份；
硫化促进剂 1.3份；
增粘剂 2.26份；
胎体补强染色剂 22.06-60.06份；
增塑剂 4.36-6.89份；
硫化剂 1.68份；
芳香剂 0.06份
减小阻力剂 38.41-45.41份。
所述胎体骨架料的有效组分为标胶、丁苯和顺丁胶，每100重量份胎体骨架料中标胶为35.75份，丁苯为25.68份，顺丁胶为38.57份。
所述芳香剂为橡塑香精。
所述减小阻力剂为白炭黑和硅烷偶联剂，其中白炭黑为38-45份，硅烷偶联剂为0.41份。
所述硫化活性剂为氧化锌和硬脂酸；硫化促进剂为促进剂DM和促进剂NS；硫化剂为环保型硫磺，其中，硫化促进剂中促进剂DM的重量份为0.41份，促进剂NS的重量份为0.89份。
所述增塑剂为环保型芳烃油。
所述防止胎体龟裂剂为橡胶防护蜡；所述补强增粘胎体胶为橡胶增粘剂；所述胎体补强染色剂为炭黑。
所述防老剂为防老剂RE、防老剂BLE-W和防老剂4020，其各自的重量份均为1.54份。
制备轮胎胎面胶的方法，胎面胶的制备工艺包括胎面胶混炼工艺和胎面胶挤出工艺，具体如下：
按照上述配比取胎体骨架料添加的有效组分，
（1）一段混炼
1）取标胶35.75份，温度为60℃烘24h，破胶机塑炼5min；
2）经破胶机塑炼的标胶与丁苯25.68份、顺丁胶38.57份合炼2min；
3）加入硫化活性剂，防老剂，防胎体龟裂剂，硫化促进剂DM，增粘剂，混炼1min；
4）加入胎体补强染色剂、白炭黑、硅烷偶联剂为、增塑剂，控制温度＜140℃混炼3min；
5）排胶、下片、冷却、收片（≤45℃）、停放至少8h，得到一段混炼胶；
（2）二段混炼
1）一段混炼胶投入密炼机，控制温度≤95℃，热炼60s，投入硫化剂，硫化促进剂NS；
2）控制温度≤95℃，热炼60s，排胶至开炼机，投入橡塑香精，左右捣胶60s，下片、冷却、收片（≤45℃）、停放至少8h，得到终炼胶，终炼胶用双复合冷喂料挤出机挤出工艺，得到轮胎胎面胶。
一种包括上述的轮胎胎面材料的轮胎。
本发明所述材料添加芳香剂用于减少轮胎在使用消除轮胎磨损时散发出来的焦烧味，并产生大自然香味；添加减小阻力剂，使得本发明所述轮胎具有滚动阻力低，油耗小的性能。
本发明所述胎面材料中的标胶、丁苯、顺丁胶作为胎体骨架材料，氧化锌和硬脂酸作为硫化活性剂，芳烃油作为增塑剂，硫磺作为硫化剂；采用防老剂用于减少胎体增热和增强防老化性能；采用橡胶防护蜡用于防止胎体龟裂老化；采用橡胶增粘剂用于补强增粘胎体胶；采用橡塑香精使胎体具有芳香味；采用硅烷偶联剂和环保沉淀法白炭黑用于减少轮胎生热，减小滚动阻力；采用卡博特N774炭黑，使其对胎体具有补强染色作用；并且还采用了硫化促进剂，使得本发明所述轮胎具有滚动阻力低，油耗小，轮胎的各项性能均衡，从而节省了油耗，间接性减少了能源消耗和环境的污染，具有使用寿命长的优点，在轮胎中添加了橡塑香精，可以使轮胎在使用时能够散发出迷人的大自然香味，克服了轮胎磨损时散发出来的那种浓浓的焦烧味，减轻驾驶疲劳，提高汽车驾驶员驾驶乐趣；在轮胎的生产、储存过程中散发出大自然香味，改善轮胎生产工作环境，减少作业过程中的异味影响，提高员工劳动效率，又由于使用过程中克服了轮胎磨损时散发出来的那种浓浓的焦烧味，还可进一步减少环境污染。
本发明所述的重量份的单位为克、千克或吨。
附图说明
图1为胎面胶混炼工艺流程图。
具体实施方式
实施例中胎面材料原料来源见表1：
表1 胎面材料原料来源
| 原材料名称 | 生产厂家 |
| 标胶SCRWF | 云南景泰绿色产业有限公司 |
| 丁苯CR2557-A | 中石化华东公司 |
| 顺丁胶BR9000 | 新***山子 |
| SGS环保型氧化锌 | 美国克顿 |
| 硬脂酸 | 陕西宝塔 |
| 防老剂RE | 山东青山化工 |
| 防老剂BLE-W | 常州五洲 |
| 防老剂4020 | 江苏圣奥 |
| 橡胶防护蜡HT-652 | 河南南阳石蜡 |
| 促进剂DM | 天津科迈化工 |
| 橡胶增粘剂-PINECHEM 454 | 中化辽宁公司 |
| 橡塑香精 | 广州迈维香精香料有限公司 |
| 硅烷偶联剂si-75 | 常州佳通化学 |
| 环保沉淀法白炭黑 | 青岛中橡博凯化工 |
| 卡博特N774炭黑 | 上海立升化工 |
| 环保型芳烃油 | 四川保华石化 |
| 环保型硫磺 | 湖滨化工厂 |
| 促进剂NS | 山东北岳精细化工 |
实施例1-4中胎面材料中各组分的组成：
表2 胎面材料中各组分的组成
单位：kg
| 原材料名称 | 实施例1（PHR） | 实施例2（PHR） | 实施例3（PHR） | 实施例4（PHR） |
| 标胶SCRWF | 35.75 | 35.75 | 35.75 | 35.75 |
| 丁苯CR2557-A | 25.68 | 25.68 | 25.68 | 25.68 |
| 顺丁胶BR9000 | 38.57 | 38.57 | 38.57 | 38.57 |
| SGS环保型氧化锌 | 3.60 | 3.60 | 3.60 | 3.60 |
| 硬脂酸 | 2.05 | 2.05 | 2.05 | 2.05 |
| 防老剂RE | 1.54 | 1.54 | 1.54 | 1.54 |
| 防老剂BLE-W | 1.54 | 1.54 | 1.54 | 1.54 |
| 防老剂4020 | 1.54 | 1.54 | 1.54 | 1.54 |
| 橡胶防护蜡HT-652 | 1.28 | 1.28 | 1.28 | 1.28 |
| 促进剂DM | 0.41 | 0.41 | 0.41 | 0.41 |
| 橡胶增粘剂-PINECHEM 454 | 2.26 | 2.26 | 2.26 | 2.26 |
| 橡塑香精 | 0.06 | 0.06 | / | 0.06 |
| 硅烷偶联剂si-75 | 0.41 | 0.41 | 0.41 | / |
| 环保沉淀法白炭黑 | 38.00 | 45.00 | 45.00 | / |
| 卡博特N774炭黑 | 22.06 | 13.06 | 13.06 | 60.06 |
| 环保型芳烃油 | 6.89 | 4.36 | 4.36 | 4.36 |
| 环保型硫磺 | 1.68 | 1.68 | 1.68 | 1.68 |
| 促进剂NS | 0.89 | 0.89 | 0.89 | 0.89 |
| 合 计 | 184.21 | 179.68 | 179.62 | 183.80 |
胎面按照下列工艺流程制备：
采用实施例1-4所述材料的制备胎面胶的工艺，包括胎面胶混炼工艺（参见图1）和胎面胶挤出工艺。
1.胎面胶混炼工艺（按照表2所述的配比取胎面材料中各组分）：
（1）一段混炼
1）取标胶，温度为60℃烘24h，破胶机塑炼5min；
2）经破胶机塑炼的标胶与丁苯、顺丁胶合炼2min；
3）加入硫化活性剂，防老剂，防胎体龟裂剂，硫化促进剂DM，增粘剂，混炼1min；
4）加入胎体补强染色剂、白炭黑、硅烷偶联剂、增塑剂，控制温度＜140℃混炼3min；
5）排胶、下片、冷却、收片（≤45℃）、停放至少8h，得到一段混炼胶；
（2）二段混炼
1）一段混炼胶投入密炼机，控制温度≤95℃，热炼60s，投入硫化剂，硫化促进剂NS；
2）控制温度≤95℃，热炼60s，排胶至开炼机，投入橡塑香精，左右捣胶60s，下片、冷却、收片（≤45℃）、停放至少8h，得到终炼胶。
2.胎面胶挤出制备工艺：终炼胶采用双复合冷喂料挤出机挤出工艺（挤出的胎面致密性能比较好，综合性能比较稳定）挤出，得到胎面胶。其中控制上挤出机机头温度为85℃，下挤出机机头温度为83℃，塑化段温度73℃、挤出段75℃、口型段（上中下均为）85℃、口型框85℃，挤出速度根据产品的规定确定。
参考资料：《橡胶工业手册》，第三分册 ，化学工业出版社 1996年；《欧洲轮胎新标签法规和白炭黑轮胎配方技术所面临的挑战》范汝良 第七届全国橡胶助剂生产和应用技术研讨会；《材料配合与混炼胶加工（橡胶部分）》杜军，袁仲雪主编，北京：化学工业出版社，2003；《使用橡胶工艺学》，杨清之主编，北京：化学工业出版社，2006
取实施例1-4所述胎面材料制备出轮胎面胶，用该胎面胶制备出轮胎，做检测试验，其实验结果如表3所示：
表3
| 检测项目 | 实施例1（PHR） | 实施例2（PHR） | 实施例3（PHR） | 实施例4（PHR） |
| 硬度（邵氏A） | 60 | 56 | 56 | 67 |
| 扯断强度（Mpa） | 12.4 | 10.9 | 10.7 | 13.6 |
| 扯断伸长率（%） | 512 | 510 | 512 | 506 |
| 300%定伸强度(Mpa) | 6.3 | 6.0 | 5.9 | 7.2 |
| 永久变形（%） | 25 | 28 | 28 | 25 |
| 磨耗（cm3/1.61km） | 0.34 | 0.41 | 0.40 | 0.32 |
| 胎体与帘布附着力N/mm | 12.7 | 11.3 | 11.5 | 10.6 |
| 比重g/cm3 | 1.19 | 1.20 | 1.20 | 1.17 |
| 热老化系数（100×24℃） | 0.52 | 0.53 | 0.52 | 0.51 |
| 臭氧老化【（50±5）×10-8】(h) | 26 | 25 | 25 | 23 |
| 滚动阻力（与同规格相比下降率） | 12% | 7% | 10% | 5% |
| 芳香味持续时间(天) | 50 | 50 | / | 50 |
结论：
1）从检测结果可以看出，采用硅烷偶联剂和白炭黑的组合实施例1-3解决了轮胎的滚动阻力问题，与同规格普通轮胎相比，降低了轮胎的滚动阻力约12%，根据日本官网上透露，滚动阻力减少25%，耗油量可节省6.2%（仅供参考），而实施例1较其他实施例大大减少了滚动阻力，从而节省了油耗，间接性减少了能源消耗和环境的污染。
2）与实施例4（不添加橡塑香精）的轮胎相比，实施例1-3具有芳香型特点，在使用时胎体能够散发出迷人的大自然香味，克服了轮胎磨损时散发出来的那种浓浓的焦烧味，受到广大驾驶员和生产者的欢迎。
3）从性能上看，经过调整的环保芳香型轮胎实施例1物理性能检测结果较其他配方性能较为均衡，提高使用寿命。
Claims (8)
1.一种轮胎胎面材料，其特征在于，该材料的组成为每100重量份胎体骨架料添加的有效组分为硫化活性剂、防止胎体龟裂剂、防老剂、硫化促进剂、橡胶增粘剂、胎体补强染色剂、增塑剂、硫化剂、芳香剂以及白炭黑和硅烷偶联剂，其中添加各组分的重量份为：
硫化活性剂 5.65份；
防胎体龟裂剂 1.28份；
防老剂 4.62份；
硫化促进剂 1.3份；
橡胶增粘剂 2.26份；
胎体补强染色剂 22.06-60.06份；
增塑剂 4.36-6.89份；
硫化剂 1.68份；
芳香剂 0.06份；
白炭黑和硅烷偶联剂，其中白炭黑为38-45份，硅烷偶联剂为0.41份；
所述硫化促进剂为硫化促进剂DM和硫化促进剂NS，其中，硫化促进剂中硫化促进剂DM为0.41份，硫化促进剂NS为0.89份。
2.根据权利要求1所述的轮胎胎面材料，其特征在于：所述胎体骨架料有效组分为标胶、丁苯和顺丁胶，每100重量份胎体骨架料中标胶为35.75份，丁苯为25.68份，顺丁胶为38.57份。
3.根据权利要求1所述的轮胎胎面材料，其特征在于：所述芳香剂为橡塑香精。
4.根据权利要求1所述的轮胎胎面材料，其特征在于：所述硫化活性剂为氧化锌和硬脂酸；硫化剂为环保型硫磺。
5.根据权利要求1所述的轮胎胎面材料，其特征在于：所述增塑剂为环保型芳烃油。
6.根据权利要求1所述的轮胎胎面材料，其特征在于：所述防止胎体龟裂剂为橡胶防护蜡；所述胎体补强染色剂为炭黑。
7.一种制备轮胎胎面胶的方法，其特征在于：
胎面胶的制备工艺包括胎面胶混炼工艺和胎面胶挤出工艺，具体如下：
（1）一段混炼
1）取标胶35.75重量份，温度为60℃烘24h，破胶机塑炼5min；
2）经破胶机塑炼的标胶与丁苯25.68重量份、顺丁胶38.57重量份合炼2min；
按照权利要求1所述配比取胎体骨架料添加的有效组分，
3）加入硫化活性剂，防老剂，防胎体龟裂剂，硫化促进剂DM，橡胶增粘剂，混炼1min；
4）加入胎体补强染色剂、白炭黑、硅烷偶联剂、增塑剂，控制温度＜140℃混炼3min；
5）排胶、下片、冷却、收片≤45℃、停放至少8h，得到一段混炼胶；
（2）二段混炼
1）一段混炼胶投入密炼机，控制温度≤95℃，热炼60s，投入硫化剂，硫化促进剂NS；
2）控制温度≤95℃，热炼60s，排胶至开炼机，投入橡塑香精，左右捣胶60s，下片、冷却、收片≤45℃、停放至少8h，得到终炼胶，终炼胶用双复合冷喂料挤出机挤出工艺挤出，得到轮胎胎胶。
8.一种包括权利要求1所述的轮胎胎面材料的轮胎。
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