CN103193994B

CN103193994B - 一种橡胶生产方法、橡胶和轮胎

Info

Publication number: CN103193994B
Application number: CN201310148456.8A
Authority: CN
Inventors: 魏静勋
Original assignee: GUANGZHOU FENGLI RUBBER TIRE Co Ltd
Current assignee: Wanli tire Limited by Share Ltd
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2033-04-25
Also published as: CN103193994A

Abstract

本发明实施例公开了一种橡胶生产方法，包括：将果壳粉碎成果壳粉；向每100份胶料中加入1～25份的果壳粉，形成母炼胶材料；将母炼胶材料混炼，形成母炼胶；加入终炼胶材料，交联形成橡胶，使用本发明的生产方法增加了橡胶表面粗糙度，提高轮胎的抓着性能，特别是使得车辆在湿滑路面、冰雪路面上行驶更加安全，同时由于果壳属于可再生资源，环保而不污染，符合绿色循环经济需求，价格低廉，降低成本。本发明还提供了一种橡胶，由以上方法制得。本发明还再提供了一种轮胎，由以上橡胶制得。

Description

一种橡胶生产方法、橡胶和轮胎

技术领域

本发明涉及改进橡胶轮胎的方法，尤其涉及一种橡胶生产方法、橡胶和轮胎。

背景技术

轮胎是一种装配在车辆或机械上可滚动的圆形橡胶制品，能支撑车身，缓冲外界冲击，实现与路面接触并保持车辆的行驶性能。

随着社会的进步，人们对车辆的依赖性越来越高，对车辆的安全性要求也越来越高，特别是对轮胎抓着性能的要求，尤其在容易造成交通意外的湿滑路面、冰雪路面行驶时，轮胎抓着性能的好坏直接影响着驾驶者和乘客的安全。

现有技术中，针对轮胎的抓着性能，生产商在橡胶配方中的生胶体系、炭黑补强体系和硫化体系展开了研究与尝试。在生胶体系中使用的溶聚丁苯橡胶国产化程度低，成本高；炭黑补强体系中使用的双相结构的炭黑成本高；硫化体系中使用单硫键的硅烷偶联剂的成本更加高。

可见现有技术中提高抓着性能的轮胎橡胶成本居高不下，大大增加了消费者的使用成本。

发明内容

本发明实施例提供了一种橡胶生产方法、橡胶和轮胎，有效降低橡胶的成本，提高轮胎在湿滑路面的抓着性能。

本发明提供了一种橡胶生产方法，包括：

将果壳粉碎成果壳粉；

向每100份胶料中加入1～25份的果壳粉，形成母炼胶材料；

将母炼胶材料混炼，形成母炼胶；

加入终炼胶材料，交联形成橡胶。

优选地，所述果壳粉粒径为88～850μm。

优选地，所述将母炼胶材料混炼，形成母炼胶具体为：

在密炼机中混炼母炼胶材料1～10分钟，温度为120～180℃，形成母炼胶。

优选地，所述加入终炼胶材料，交联形成橡胶具体为：

加入终炼胶材料，经开炼机出片，在140～190℃下交联5～40分钟，形成橡胶。

优选地，所述果壳包括核桃果壳、开心果果壳、松子果壳和/或长寿果果壳。

优选地，所述胶料包括20～100份的溶聚丁苯橡胶、0～80份的顺丁橡胶、0～80份的天然胶、30～115份的补强填充剂和0～50份的填充油。

优选地，所述溶聚丁苯橡胶包括5～40%的结合苯乙烯和10～60%的乙烯基。

优选地，所述补强填充剂包括0～35份的炭黑和30～80份的白炭黑。

优选地，所述终炼胶材料包括促进剂和硫黄。

优选地，所述促进剂为次磺酰胺类，次磺酰胺类为N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺、N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺或N-（氧化二亚乙基）-2-苯并噻唑次磺酰胺。

本发明还提供了一种橡胶，由上述的橡胶生产方法制得。

本发明还再提供了一种轮胎，由所述的橡胶制成。

优选地，所述轮胎中包含的果壳粉粒径为88～850μm。

从以上技术方案可以看出，本发明在每100份橡胶胶料中加入1～25份经过粉碎的果壳粉，通过混炼，形成母炼胶，再通过交联形成最终的橡胶，由于在配方中添加了果壳粉，果壳粉具有硬度高，耐酸碱、耐浸泡的特性，而且果壳粉与橡胶的粘合性能比较低，橡胶生产成轮胎，使用过程中轮胎与地面摩擦，果壳粉的特性使得其自身从橡胶基体脱落，果壳粉原所在的位置形成了孔洞，从而增加了橡胶表面粗糙度，提高轮胎的抓着性能，特别是使得车辆在湿滑路面、冰雪路面上行驶更加安全，同时由于果壳属于可再生资源，环保而不污染，符合绿色循环经济需求，价格低廉，降低成本。

本发明还提供了一种橡胶，橡胶由以上方法制得，橡胶内部含有果壳粉，果壳粉在使用过程中摩擦，从橡胶基体脱落，果壳粉原所在的位置形成了孔洞，从而增加了橡胶表面粗糙度。

本发明还提供了一种轮胎，由以上橡胶制成，在使用过程中，轮胎与地面摩擦，果壳粉从橡胶基体脱落，果壳粉原所在的位置形成了孔洞，从而增加了轮胎表面粗糙度，提高轮胎的抓着性能。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种橡胶生产方法，包括：

将果壳粉碎成果壳粉；

向每100份胶料中加入1～25份的果壳粉，形成母炼胶材料；

将母炼胶材料混炼，形成母炼胶；

加入终炼胶材料，交联形成橡胶。

在配方中使用了果壳粉，果壳粉具有硬度高，耐酸碱、耐浸泡的特性，而且果壳粉与橡胶的粘合性能比较低，橡胶生产成轮胎，使用过程中轮胎与地面摩擦，果壳粉的特性使得其自身从橡胶基体脱落，果壳粉原所在的位置形成了孔洞，从而增加了橡胶表面粗糙度，提高轮胎的抓着性能，特别是使得车辆在湿滑路面、冰雪路面上行驶更加安全，同时由于果壳属于可再生资源，环保而不污染，符合绿色循环经济需求，价格低廉，降低成本。

按照本发明中所述果壳可以选用核桃果壳、开心果果壳、松子果壳和/或长寿果果壳，还可以选用其它坚果的果壳。果壳来源广泛，属于可再生资源，符合绿色循环经济的需求。

所述将果壳粉碎，可以选用粉碎机进行粉碎或研磨机进行研磨，将果壳粉碎或研磨成为果壳粉。粉碎后的果壳有效促进其本身在胶料中均匀分散。

所述果壳粉粒径优选为50～1000μm，更优选为88～850μm。

按照本发明中的质量分数每100份胶料中优选加入1～40份果壳粉，更优选加入1～25份果壳粉；果壳粉与胶料形成母炼胶材料。当增加或减少胶料的数量，可以按照以上所述的对应的比例增加或减少果壳粉数量。

按照本发明中的将母炼胶材料混炼，形成母炼胶，优选在密炼机中混炼母炼胶材料1～15分钟，温度为100～200℃，形成母炼胶；更优选在密炼机中混炼母炼胶材料1～10分钟，温度为120～180℃，形成母炼胶。

按照本发明中所述的加入终炼胶材料，交联形成橡胶，优选为：加入终炼胶材料，经开炼机出片，在120～210℃下，交联2～60分钟，形成橡胶。

更优选为：加入终炼胶材料，经开炼机出片，在140～190℃下，交联5～40分钟，形成橡胶。

其中胶料可以包括溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然胶、补强填充剂和填充油。优选为10～100份的溶聚丁苯橡胶、0～100份的顺丁橡胶、0～100份的天然胶、10～150份的补强填充剂和0～80份的填充油；更优选为20～100份的溶聚丁苯橡胶、0～80份的顺丁橡胶、0～80份的天然胶、30～115份的补强填充剂和0～50份的填充油。

进一步的，溶聚丁苯橡胶包括优选为2～60%的结合苯乙烯和5～80%的乙烯基，更优选的5～40%的结合苯乙烯和10～60%的乙烯基。

再进一步的，补强填充剂包括优选为0～45份的炭黑和20～90份的白炭黑；更优选为0～35份的炭黑和30～80份的白炭黑。

补强填充剂有利于增加轮胎的抗磨性，填充油在橡胶制造过程中提高加工性能。

其中终炼胶材料可以包括促进剂和硫黄，促进剂可以为次磺酰胺类，优选为TBBS（N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺）、CBS（N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺）或NOBS（N-（氧化二亚乙基）-2-苯并噻唑次磺酰胺）；硫黄与所述胶料配比优选为0.4～4份，更优选为0.5～3.5份。硫黄有利于增加轮胎的弹性，提高硫化胶的表面粗糙度。

经过交联，由于果壳粉和胶料不相容、粘合性能低，果壳粉具有硬度高，耐酸碱、耐浸泡的特性，而且果壳粉与橡胶的粘合性能比较低，橡胶生产成轮胎，使用过程中轮胎与地面摩擦，果壳粉的特性使得其自身从橡胶基体脱落，果壳粉原所在的位置形成了孔洞，从而增加了橡胶表面粗糙度，提高轮胎的抓着性能，特别是使得车辆在湿滑路面、冰雪路面上行驶更加安全，同时由于果壳属于可再生资源，环保而不污染，符合绿色循环经济需求，价格低廉，降低成本，研究表明，可降低轮胎0.5～1.5%的材料成本。

经过粉碎的果壳粉，利用其粒径大小，有利于在橡胶中分散；果壳粉适用范围广，适用于各种需要提高抓着性能的橡胶制品，特别适用于轮胎制品。

补强填充剂有利于增加轮胎的抗磨性；填充油在橡胶制造过程中改善加工性能；硫黄有利于增加轮胎的弹性，提高硫化胶的表面粗糙度；借助各种橡胶原料的特性，能有效地提高轮胎在湿滑路面和冰雪路面的抓着性能。

本发明实施例还提供了一种橡胶，由上述的橡胶生产方法制得。

本发明实施例还提供了一种轮胎，由所称的橡胶制成。

在使用过程中，轮胎与地面摩擦，果壳粉从橡胶基体脱落，果壳粉原所在的位置形成了孔洞，从而增加了橡胶表面粗糙度，提高轮胎的抓着性能。

进一步，为提高果壳粉在橡胶中的粘连性和便于果壳粉从橡胶本体上脱落，轮胎中果包含的壳粉粒径可以为88～850μm。

再进一步，为了降低成本，所述果壳粉可以由核桃果壳、开心果果壳、松子果壳和长寿果果壳中的一种或多种经粉碎制成。

以上各种果壳、胶料、母炼胶材料、终炼胶材料所包括的材料均可选取效果相同或相似的材料，在此不一一限定。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的橡胶生产方法进行详细描述。

实施例1

选取核桃、开心果、松子和长寿果中任意的果壳，将果壳粉碎成粒径为88μm的果壳粉；向222.5份胶料中加入24份果壳粉，形成母炼胶材料；在150℃下对母炼胶材料进行混炼，混炼时间为5分钟，形成母炼胶；向母炼胶加入终炼胶材料，经过开炼机出片，在150℃下硫化10分钟形成橡胶。

其中胶料包括（以下均为质量分数）：

溶聚丁苯橡胶(SSBR,结合苯乙烯含量约21%、乙烯基含量约68%，玻璃化转变温度Tg约-21℃)60份、高顺式顺丁橡胶(BR9000，顺式1,4-丁二烯含量约97%，玻璃化转变温度Tg约-107℃)40份、炭黑（N234）40份、白炭黑（7000Gr）30份、氧化锌（粉状氧化锌）5份、硬脂酸（造粒硬脂酸）2份、防老剂6PPD（N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺）2.5份、防老剂TMQ（2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体）1.5份、防老剂DTPD（N,N'-二甲苯基对苯二胺）1份、防护蜡1.5份、白炭黑分散剂3份、填充油（环保芳烃油）30份、硅烷偶联剂6份。

其中终炼胶材料包括：

硫黄（硫黄粉末）1.5份、促进剂TBBS（N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺）2份、促进剂DPG（二苯胍）3份、促进剂TMTM（一硫化四甲基秋兰姆）0.3份、防焦剂CTP（n-环己基硫代邻苯二甲酰胺）0.2份。

将制得的橡胶进行性能测试：得到邵氏硬度为59°、抓着性能（即摩擦指数）为101。

实施例2

将果壳粉粒径粉碎成250μm，其他条件与实施例1中相同，最终形成橡胶。将制得的橡胶进行性能测试：得到邵氏硬度为60°、抓着性能（即摩擦指数）为103。

实施例3

将果壳粉粒径粉碎成500μm，其他条件与实施例1中相同，最终形成橡胶。将制得的橡胶进行性能测试：得到邵氏硬度为63°、抓着性能（即摩擦指数）为108。

实施例4

将果壳粉粒径粉碎成700μm，其他条件与实施例1中相同，最终形成橡胶。将制得的橡胶进行性能测试：得到邵氏硬度为62°、抓着性能（即摩擦指数）为106。

实施例5

将果壳粉粒径粉碎成850μm，其他条件与实施例1中相同，最终形成橡胶。将制得的橡胶进行性能测试：得到邵氏硬度为60°、抓着性能（即摩擦指数）为104。

实施例6

将果壳粉粒径粉碎成30μm，其他条件与实施例1中相同，最终形成橡胶。将制得的橡胶进行性能测试：得到邵氏硬度为57°、抓着性能（即摩擦指数）为99。

实施例7

将果壳粉粒径粉碎成1000μm，其他条件与实施例1中相同，最终形成橡胶。将制得的橡胶进行性能测试：得到邵氏硬度为54°、抓着性能（即摩擦指数）为98。

实施例8

不添加任何果壳粉，其他条件与实施例1中相同，最终形成橡胶。将制得的橡胶进行性能测试：得到邵氏硬度为55°、抓着性能（即摩擦指数）为98。

邵氏硬度用于测量物体受压变形程度或抗刺穿能力，邵氏硬度为邵A硬度，经过计算，本发明配方的邵氏硬度最优值是63±5°；抓着性能用于表征物体与接触面的摩擦性能，本发明中抓着性能用于表征橡胶与路面的摩擦性能，抓着性能用摩擦指数表示，摩擦指数越高代表抓着性能越高。

本发明上述各实施例的抓着性能是由荷兰VMI厂家生产的型号为LAT100的磨耗试验机进行检测的，以下实施例均同。

从实施例1～8可以看出，在果壳粉粒径为88μm～850μm时候，邵氏硬度最优，摩擦指数也最优，其中在500μm时最佳。

实施例9

选取核桃、开心果、松子和长寿果中任意的果壳，将果壳粉碎成粒径为500μm的果壳粉；向232份胶料中加入2.32份果壳粉，形成母炼胶材料；在150℃下对母炼胶材料进行混炼，混炼时间为5分钟，形成母炼胶；向母炼胶加入终炼胶材料，经过开炼机出片，在150℃下硫化10分钟，形成橡胶。

其中胶料中的母炼胶材料包括（以下均为质量分数）：

溶聚丁苯橡胶(SSBR,结合苯乙烯含量约21%、乙烯基含量约68%，玻璃化转变温度Tg约-21℃)75份、高顺式顺丁橡胶(BR9000，顺式1,4-丁二烯含量约97%，玻璃化转变温度Tg约-107℃)25份、炭黑（N234）10份、白炭黑（7000Gr）70份、氧化锌（粉状氧化锌）5份、硬脂酸（造粒硬脂酸）2份、防老剂6PPD（N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺）2份、防老剂TMQ（2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体）2份、防老剂DTPD（N,N'-二甲苯基对苯二胺）1.5份、防护蜡1.5份、白炭黑分散剂6份、填充油（环保芳烃油）20份、硅烷偶联剂12份。

终炼胶材料包括：

硫黄（硫黄粉末）1.5份、促进剂TBBS（N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺）2份、促进剂DPG（二苯胍）2份、促进剂TMTM（一硫化四甲基秋兰姆）0.3份、防焦剂CTP（n-环己基硫代邻苯二甲酰胺）0.2份。

将制得的橡胶进行性能测试：邵氏硬度为60°、抓着性能（即摩擦指数）为102。

实施例10

向胶料中加入15份果壳粉，其他条件与实施例9中相同，最终形成橡胶。将制得的橡胶进行性能测试：得到邵氏硬度为61°、抓着性能（即摩擦指数）为104。

实施例11

向胶料中加入30份果壳粉，其他条件与实施例9中相同，最终形成橡胶。将制得的橡胶进行性能测试：得到邵氏硬度为63°、抓着性能（即摩擦指数）为106。

实施例12

向胶料中加入43份果壳粉，其他条件与实施例9中相同，最终形成橡胶。将制得的橡胶进行性能测试：得到邵氏硬度为65°、抓着性能（即摩擦指数）为105。

实施例13

向胶料中加入58份果壳粉，其他条件与实施例9中相同，最终形成橡胶。将制得的橡胶进行性能测试：得到邵氏硬度为67°、抓着性能（即摩擦指数）为102。

实施例14

向胶料中加入63份果壳粉，其他条件与实施例9中相同，最终形成橡胶。将制得的橡胶进行性能测试：得到邵氏硬度为70°、抓着性能（即摩擦指数）为96。

实施例15

不添加果壳粉，其他条件与实施例9中相同，最终形成橡胶。将制得的橡胶进行性能测试：得到邵氏硬度为54°、抓着性能（即摩擦指数）为97。

从实施例9～15可以看出，在232份胶料中添加2.32～58份果壳粉，即每100份胶料中加入1～25份的果壳粉时，邵氏硬度和摩擦指数最优，其中在232份胶料中添加12.93份果壳粉，即每100份胶料中加入1～25份的果壳粉时为最佳。

实验表明，在胶料配方中添加果壳粉，添加量为每100份胶料中加入1～25份的果壳粉，果壳粉粒径为88～850μm，得到的橡胶抓着性能最优。可见，本发明提供的方法利用果壳粉与橡胶的粘合性能比较低，当橡胶生产成轮胎，使用过程中轮胎与地面摩擦，果壳粉的特性使得其自身从橡胶基体脱落，果壳粉原所在的位置形成了孔洞，从而增加了橡胶表面粗糙度，提高轮胎的抓着性能，特别是使得车辆在湿滑路面、冰雪路面上行驶时有效地提升安全性。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种制备轮胎的橡胶的生产方法，其特征在于，包括：

将果壳粉碎成粒径为88～850μm的果壳粉；

向每100份胶料中加入1～25份的果壳粉，形成母炼胶材料；

将母炼胶材料混炼，形成母炼胶；

加入终炼胶材料，经开炼机出片，在140～190℃下交联5～40分钟，形成橡胶；

所述将母炼胶材料混炼，形成母炼胶具体为：在密炼机中混炼母炼胶材料1～10分钟，温度为120～180℃，形成母炼胶；

所述果壳包括核桃果壳、开心果果壳、松子果壳和/或长寿果果壳。

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述胶料包括20～100份的溶聚丁苯橡胶、0～80份的顺丁橡胶、0～80份的天然胶、30～115份的补强填充剂和0～50份的填充油。

3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述溶聚丁苯橡胶包括5～40％的结合苯乙烯和10～60％的乙烯基。

4.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述补强填充剂包括0～35份的炭黑和30～80份的白炭黑。

5.根据权利要求1～2任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述终炼胶材料包括促进剂和硫黄。

6.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，所述促进剂为次磺酰胺类，次磺酰胺类为N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺或N-(氧化二亚乙基)-2-苯并噻唑次磺酰胺。

7.一种制备轮胎的橡胶，其特征在于，由权利要求1～6所述的制备轮胎的橡胶的生产方法制得。

8.一种轮胎，其特征在于，由权利要求7所述的橡胶制成。