CN104403144A - 用于轮胎低温硫化的橡胶组合物 - Google Patents

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韩菁
林科
董凌波
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L7/00—Compositions of natural rubber
    • 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

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Abstract

本发明涉及橡胶技术领域，具体地说是一种用于轮胎低温硫化的橡胶组合物，其特征在于以100重量份的天然橡胶为基准，还包含：炭黑5～55重量份，白炭黑5～30重量份，硅烷偶联剂1～6.0重量份，氧化锌2.0～10.0重量份，硬脂酸1.0～4.0重量份，防老剂1.0～4.0重量份，防护蜡1.0～2.0重量份，硫磺1.0～6.0重量份，促进剂NS0.5～3.0重量份，促进剂TMTM0.3～1.0重量份，促进剂D0～2.0重量份。采用促进剂TMTM、D与促进剂NS并用，在不增加焦烧风险的前提下，不降低胶料硫化速度和力学性能的基础上，降低胶料的硫化温度和时间，提高生产效率并大大降低热能消耗和碳排放。

Description

用于轮胎低温硫化的橡胶组合物
 
技术领域
本发明涉及一种橡胶技术领域，具体地说是一种用于轮胎低温硫化的橡胶组合物。
 
背景技术
目前，轮胎行业中所应用的硫化促进剂一般为噻唑和次磺酰胺类，硫化温度一般为150℃。为了能够提高生产效率，可以适当增加慢速促进剂的比例，在不增加焦烧风险的前提下，将硫化温度增加到160℃甚至170℃可以明显缩短硫化时间，增加生产效率。降低轮胎的硫化温度可以节约大量的热能，而增加硫化速度可以提高生产效率。因此，对于轮胎工业来说，可以安全的进行低温硫化对降低成本、降低排放、增加效益是非常重要的。降低轮胎的硫化温度需要增加橡胶配方的硫化速度，选用活性更高的促进剂。但是，这会带来焦烧的问题。因此，如何合理的调整各种促进剂的用量和比例是研究低温硫化的关键。
 
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有的技术不足，提供一种用于轮胎低温硫化的橡胶组合物，在不降低胶料硫化速度和力学性能的基础上降低胶料的硫化温度和时间。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种用于轮胎低温硫化的橡胶组合物，其特征在于以100重量份的天然橡胶为基准，还包含：炭黑5～55重量份，白炭黑5～30重量份，硅烷偶联剂1～6.0重量份，氧化锌2.0～10.0重量份，硬脂酸1.0～4.0重量份，防老剂1.0～4.0重量份，防护蜡1.0～2.0重量份，硫磺1.0～6.0重量份，促进剂NS0.5～3.0重量份，促进剂TMTM0.3～1.0重量份，促进剂D0～2.0重量份。
作为优选，天然橡胶100重量份，炭黑20～35重量份，白炭黑10～30重量份，硅烷偶联剂2～5.0重量份，氧化锌3.0～8.0重量份，硬脂酸2.0～3.0重量份，防老剂2.0～3.0重量份，防护蜡1.0～2.0重量份，硫磺2.0～4.0重量份，促进剂NS 0.5～2.0重量份，促进剂TMTM 0.3～1.7重量份，促进剂D 0～1.0重量份。
作为优选，所述的炭黑选用N234或N375高补强炭黑。
本发明的有益效果是，采用促进剂TMTM、D与促进剂NS并用，在不增加焦烧风险的前提下，不降低胶料硫化速度和力学性能的基础上，降低胶料的硫化温度和时间，提高生产效率并大大降低热能消耗和碳排放。
 
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述：
本发明采用下述重量份数的原料制成：
天然橡胶100重量份，炭黑5～55重量份，白炭黑5～30重量份，硅烷偶联剂1～6.0重量份，氧化锌2.0～10.0重量份，硬脂酸1.0～4.0重量份，防老剂1.0～4.0重量份，防护蜡1.0～2.0重量份，硫磺1.0～6.0重量份，促进剂NS0.5～3.0重量份，促进剂TMTM 0.3～1.0重量份，促进剂D 0～2.0重量份。
炭黑选用N234或N375等高补强炭黑。
采用本发明所述的原料组分及含量按现有常规技术即可制备，具体步骤是：
第一段混炼：将天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶任意比例混合物加到密炼机中，压栓20秒，将炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂、改性剂加入到密炼机，压栓30秒，提栓后压栓至125℃提栓，再次压栓至140～160℃保持30秒后，加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、硅烷偶联剂、防护蜡，压栓30秒，提栓后压栓至125℃提栓，再次压栓至145℃保持30秒后排胶，开炼机上薄通两次下片。
第二段混炼：加入一段混炼胶，压栓保持35秒，提栓后再压栓35秒，提栓后压栓至145℃排胶，开炼机上薄通两次下片。
第三段混炼：加入第二段混炼胶，和硫磺、促进剂、防焦剂、多功能加工助剂，压栓保持30秒，提栓后压栓至105℃排胶，开炼机上薄通两次下片。
硫化：轮胎经压延、成型后，在LL-B1640硫化机，内压力2.7MPa，外温140℃、内温210-145℃下硫化50分钟。
采用相同的硫化工艺对本发明的胶料和实际生产胶料进行硫化、胶料性能测试发现，本发明的促进剂体系对胶料的拉伸强度、定伸应力、扯断伸长率等力学性能影响不明显。在本发明所采用的硫化温度下，现有技术的胶料硫化速度明显偏慢，焦烧时间明显延长。
为了证实本发明效果的可靠性，将本发明与现有技术的轮胎胎面的配方及各项性能指标进行对照，结果见表1和表2：
从表1、2中可以看出，使用本发明制备的胎面胶料相比于对比例，拉伸强度、定伸应力、扯断伸长率等力学性能影响不明显。在140℃的硫化温度下，相比于对比例，本发明的胶料配方硫化时间和焦烧时间明显缩短。
表1：（各原料含量单位：重量份）
原材料 对比例 本发明
天然橡胶 100 100
炭黑 35 25
白碳黑 20 35
氧化锌 3.0 3.0
硬脂酸 2.0 2.0
防老剂 2.0 2.0
硅烷偶联剂 3.0 2.0
防护蜡 1.0 1.0
硫磺 1.5 1.8
促进剂TMTM 0 0.4
促进剂D 0 0.1
促进剂NS 1.2 1.2
表2：硫化状况和力学性能
实施例（各原料含量单位：重量份）
原材料 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
天然橡胶 100 100 100 100
炭黑 35 35 20 20
白碳黑 20 20 35 40
氧化锌 2.0 4.0 5.0 3.0
硬脂酸 2.0 2.0 3.0 1.0
防老剂 4020 1.0 2.0 3.0 2.0
防老剂RD 2.0 1.0 0.5 1.0
硅烷偶联剂 4.0 3.0 1.0 2.0
防护蜡 1.0 1.5 2.0 1.0
硫磺 1.5 2.0 1.6 1.8
促进剂TMTM 0.3 0.5 0.6 0.8
促进剂D 0 0.2 0.3 0.8
促进剂NS 1.4 1.0 0.8 0.5
实施例的硫化状况和力学性能（140℃，30分钟）如下：
试验项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
焦烧时间（120℃）/min 21 23 20 20
T90/min 14 13 11 11
邵尔A型硬度/度 57 60 61 61
拉断伸长率/% 535 527 524 519
拉伸强度/Mpa 24.8 23.5 24.1 23.8
300%定伸应力/MPa 13.6 13.2 13.5 13.7
100%定伸应力/MPa 2.8 2.7 2.8 2.8
回弹值/% 48 49 52 49
撕裂强度/(KN/m) 87 88 85 86

Claims (3)

1.一种用于轮胎低温硫化的橡胶组合物，其特征在于以100重量份的天然橡胶为基准，还包含：炭黑5～55重量份，白炭黑5～30重量份，硅烷偶联剂1～6.0重量份，氧化锌2.0～10.0重量份，硬脂酸1.0～4.0重量份，防老剂1.0～4.0重量份，防护蜡1.0～2.0重量份，硫磺1.0～6.0重量份，促进剂NS0.5～3.0重量份，促进剂TMTM0.3～1.0重量份，促进剂D0～2.0重量份。
2.根据权利要求1所述用于轮胎低温硫化的橡胶组合物，其特征在于所述的天然橡胶100重量份，炭黑20～35重量份，白炭黑10～30重量份，硅烷偶联剂2～5.0重量份，氧化锌3.0～8.0重量份，硬脂酸2.0～3.0重量份，防老剂2.0～3.0重量份，防护蜡1.0～2.0重量份，硫磺2.0～4.0重量份，促进剂NS 0.5～2.0重量份，促进剂TMTM 0.3～1.7重量份，促进剂D 0～1.0重量份。
3.根据权利要求1所述用于轮胎低温硫化的橡胶组合物，其特征在于所述的炭黑选用N234或N375高补强炭黑。
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