CN104629104A - 一种耐刺扎低生热胎面胶料及其制备方法 - Google Patents

一种耐刺扎低生热胎面胶料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种耐刺扎低生热胎面胶料，由如下重量份的材料组成：橡胶100份，硫化活性剂3-4份，硫化促进剂1.3份，硫化剂1.1-1.3份，增粘剂1份，防老剂2.8份，补强剂40-50份，抗氧化返原剂1份。本发明还提供了上述的胎面胶料的制备方法。使用本发明材料制备的轮胎，滚动阻力低、油耗小、耐刺扎、使用寿命长。

Description

一种耐刺扎低生热胎面胶料及其制备方法
技术领域
本发明属于化工领域，尤其涉及一种轮胎，具体来说是一种耐刺扎低生热胎面胶料及其制备方法。
背景技术
轮胎的胎面所需的性能一般主要集中在以下几点：低磨耗，低滚动阻力，优良的抓着力，但这些性能之间是互相矛盾的，被称为魔鬼三角。各项性能不均衡会影响轮胎的整体质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐刺扎低生热胎面胶料及其制备方法，所述的这种耐刺扎低生热胎面胶料及其制备方法要解决现有技术中的轮胎性能不均衡，影响轮胎整体质量的技术问题。
本发明一种耐刺扎低生热胎面胶料，由如下重量份的材料组成：
进一步的，所述的橡胶由标胶和顺丁胶组成，所述的标胶和顺丁胶的质量比为80:20。
进一步的，所述的补强剂为炭黑或者白炭黑中的任意一种或者两种的组合。
进一步的，所述的硫化活性剂为纳米氧化锌或硬脂酸中的任意一种或者两种以上的组合。
进一步的，所述的硫化促进剂为促进剂NS，其化学名称是N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺。
进一步的，所述的硫化剂为普通200目硫磺。
进一步的，所述增粘剂为双环戊二烯树脂或者增粘树脂WDH-B。
进一步的，所述防老剂为防老剂4020、防老剂DTPD、防老剂RD、或高温防护蜡中的任意一种或者两种以上的组合。优选的，防老剂4020为1份，防老剂DTPD为0.3份，防老剂RD为0.5份，高温蜡为1份。
进一步的，所述抗氧化还原剂为WK901。
具体的，本发明所述的重量份的单位为克、千克或吨。
本发明还提供了上述的胎面胶料的制备方法，包括如下步骤：
1)按照所述配比称取制备胎面胶的组分；
2)一个一段混炼的步骤，在所述的一段混炼的步骤中，取标胶，在温度为55～65℃烘20～30h，再通过密炼机塑炼至155～170℃排胶，将经密炼机塑炼的标胶与顺丁胶混炼0.5～3min，加入胎面补强剂，防老剂，混炼1～3min，加入增粘剂和硫化活性剂，控制温度<160℃混炼0.5～3min，排胶、出片、冷却、在小于60℃的温度下收片，停放至少8h，得到一段混炼胶；
3)还包括一个二段混炼的步骤，在所述的二段混炼的步骤中，将一段混炼胶投入密炼机，投入硫化剂和硫化促进剂，控制温度≤110℃，混炼70～100s，排胶至开炼机，左右捣胶50～70s，出片，冷却，在小于50℃的温度下收片，停放至少8h，得到终炼胶；
4)终炼胶用双复合冷喂料挤出机挤出工艺挤出，得到轮胎胎面胶。
本发明还提供了一种包括上述的胎面胶料的轮胎。
本发明所述材料添加减小阻力剂，使得本发明所述轮胎具有滚动阻力低，油耗小的性能；以标胶、顺丁胶作为胎体骨架材料，添加白炭黑作为补强剂，使得本发明所述轮胎具有耐刺扎，耐啃的性能。
本发明所述胎面材料中的标胶、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，硫磺做为硫化剂，促进剂NS作为硫化促进剂；采用三种防老剂的组合，用于减少胎体的热氧老化以及臭氧老化等老化现象；采用高温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面胶，提高胎面胶的加工性能；采用N234炭黑，使胎面胶具有良好的耐磨性能，采用白炭黑175GR做补强剂，使胎面胶有较好的抗撕裂，抗刺扎，抗裂口增大的性能；使用抗老化返原剂，使胎面胶有良好的抗硫化返原性能，保证了胎面胶不会在硫化过程中因过度硫化而造成胶料性能的下降；整体来看，本发明所述轮胎具有滚动阻力低，油耗小，耐刺耐啃，轮胎各方面性能均衡的特性。
本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明提供了一种轮胎的材料和用该材料制备的轮胎胶，采用本发明材料制备的轮胎，滚动阻力小，生热较低，油耗较小，同时在耐刺扎性能上有较大的提升，有利于延长在不良路面的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的一种耐刺扎低生热胎面胶料制备方法的工艺流程图。
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
SIR20 印尼
顺丁胶BR60 LANXESS
碳黑N-234 江西黑猫
白碳黑N175GR 无锡确成
防老剂4020 南京化工
防老剂RD 南京化工
防老剂DTPD 浦东星火
高温防护腊 西班牙REPSOL
硫磺(200目) 江苏宏泰
促进剂NS 山东尚舜
纳米氧化锌 山西丰海
硬脂酸(一级) 上海制皂
WK-901/HP709 武汉径河
增粘树脂WDH-B 圣莱科特
实施例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 80.00 80.00 80.00 80.00
BR60 20.00 20.00 20.00 20.00
炭黑N234 37.00 35.00 40.00 40.00
白炭黑175Gr 8.00 10.00 10.00 10.00
防老剂4020 1.00 1.00 1.00 1.00
硬脂酸 1.00 1.00 1.00 1.00
高温蜡 1.00 1.00 1.00 1.00
防老剂RD 0.30 0.30 0.30 0.30
防老剂DTPD 0.30 0.30 0.30 0.30
增粘树脂WDH-B 1.00 1.00 1.00 1.00
纳米氧化锌 2.50 2.50 2.50 2.50
粉状硫磺 1.00 1.00 1.40 1.50
促进剂NS 1.30 1.30 1.30 1.30
抗硫化返原剂WK-901 0.50 0.50 0.50 0.50
合计 154.9 154.9 160.3 160.4
胎面按照下列工艺流程制备：
采用实施例1-4所述材料的胎面制备胎面胶工艺，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80份，温度问60℃烘24h，密炼机塑炼至165℃排胶。
2)经密炼机塑炼的标胶与顺丁胶20份混炼1min
3)加入胎面补强剂，防老剂，混炼2min
4)加入增粘剂和硫化活性剂，控制温度<160℃混炼1min
5)排胶、出片、冷却、收片(≤50℃)，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，投入硫化剂，硫化促进剂NS；
2)控制温度≤110℃，混炼90s，排胶至开炼机，左右捣胶60s，出片，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工艺(挤出的胎面气孔率较低，综合性能稳定)挤出。得到胎面胶。其中控制挤出机上挤出机机头温度为100℃，下挤出机为95℃，塑化段为65℃、挤出段为80℃，口型段位95℃，挤出速度和其他参数根据产品的规格规定而确定。
参考资料：《橡胶工业手册》，第三分册，化学工业出版社1996；《实用橡胶工艺学》，杨清芝主编，北京：化学工业出版社2006；《橡胶工艺原理》，邓本诚，纪奎江。北京：化学工业出版社1984；《橡胶试验方法(原著第三版)》日本橡胶协会编王作龄张卓娅译北京：化学工业出版社2011
取实施例所述胎面材料制备出轮胎胎面胶，用该胎面胶制备出轮胎，做检测试验，其结果如表3所示：
表3
测试项目 实施例1(PHR) 实施例2(PHR) 实施例3(PHR) 实施例4(PHR)
硬度(邵氏) 66 66 68 70
扯断强度(MPa) 28.02 27.90 27.06 26.58
扯断伸长率(％) 565 523 529 484
300％定伸强度(MPa) 12.7 13.7 13.2 15.4
撕裂强度(MPa) 51 69 80 97
磨耗(cm3/1.61km) 0.10 0.09 0.14 0.24
比重g/cm3 1.10 1.10 1.10 1.10
热老化系数 0.90 0.94 0.90 0.87
滚动阻力(与同规格下降率) 1％ 7％ 8％ 10％
压缩生热℃ 27.3 25.0 23.6 19.8
结论：
1)从检查结果可以看出，实施例1-4具有较好的强度，刚度以及抗撕裂性能，能够延长轮胎在不良路面上的使用寿命，而滚动阻力的下降又使轮胎的油耗减少，间接减少了能源消耗和环境的污染。
2)从综合性能上来看，实施例1-2具有较好的抗老化性能，较好的轮动阻力，磨耗量最低，可以使轮胎更耐磨，使用寿命更长。

Claims (10)

1.一种耐刺扎低生热胎面胶料，其特征在于：由如下重量份的材料组成：
橡胶                100份
硫化活性剂          3-4份
硫化促进剂          1.3份
硫化剂              1.1-1.3份
增粘剂              1份
防老剂              2.8份
补强剂              40-50份
抗氧化还原剂        1份。
2.根据权利要求1所述的耐刺扎低生热胎面胶料，其特征在于：所述的橡胶由标胶和顺丁胶组成，所述的标胶和顺丁胶的质量比为80:20。
3.根据权利要求1所述的耐刺扎低生热胎面胶料，其特征在于：所述补强剂为炭黑和白炭黑的任意一种或者两种的组合。
4.根据权利要求1所述的耐刺扎低生热胎面胶料，其特征在于：所述硫化活性剂为纳米氧化锌和硬脂酸；所述的硫化促进剂为促进剂NS；所述的硫化剂为硫磺。
5.根据权利要求1所述的耐刺扎低生热胎面胶料，其特征在于：所述增粘剂为双环戊二烯树或者增粘树脂WDH-B。
6.根据权利要求1所述的耐刺扎低生热胎面胶料，其特征在于：所述防老剂为防老剂4020、防老剂DTPD、防老剂RD和高温防护蜡中的任意一种或者两种以上的组合。
7.根据权利要求6所述的耐刺扎低生热胎面胶料，其特征在于：所述的防老剂4020的重量份为1份，防老剂DTPD的重量份为0.3份，防老剂RD的重量份为0.5份，高温防护蜡的重量份为1份。
8.根据权利要求1所述的耐刺扎低生热胎面胶料，其特征在于：所述抗氧化还原剂为WK901。
9.一种制备如权利要求1所述的耐刺扎低生热胎面胶料的方法，包括如下步骤：
1）按照所述配比称取制备胎面胶的组分；
2）一个一段混炼的步骤，在所述的一段混炼的步骤中，取标胶，在温度为55~65℃烘20~30h，再通过密炼机塑炼至155~170℃排胶，将经密炼机塑炼的标胶与顺丁胶混炼0.5~3min，加入胎面补强剂，防老剂，混炼1~3min，加入增粘剂和硫化活性剂，控制温度<160℃混炼0.5~3min，排胶、出片、冷却、在小于60℃的温度下收片，停放至少8h，得到一段混炼胶；
3）还包括一个二段混炼的步骤，在所述的二段混炼的步骤中，将一段混炼胶投入密炼机，投入硫化剂和硫化促进剂，控制温度≤110℃，混炼70~100s，排胶至开炼机，左右捣胶50~70s，出片，冷却，在小于50℃的温度下收片，停放至少8h，得到终炼胶；
4）终炼胶用双复合冷喂料挤出机挤出工艺挤出，得到轮胎胎面胶。
10.一种包括权利要求1所述的耐刺扎低生热胎面胶料的轮胎。
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