CN104725676A - 用于全钢子午线巨型工程轮胎胎面的耐热橡胶组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于全钢子午线巨型工程轮胎胎面的耐热橡胶组合物，该橡胶组合物有利于改善轮胎胎面的高生热、耐热老化性能。该橡胶组合物包括：天然橡胶；以100重量份的前述橡胶组份为基准，含有补强炭黑20～50重量份和低比表面积白炭黑10～25重量份的混合填料；进一步包括下述以重量份计的助剂：硅烷偶联剂2～5份；活化剂3～9份；防老剂1～6份；促进剂0.5～2.5份；防焦剂0.2～0.5份；加工助剂1～2份；不溶性硫磺0.5～2.5份；抗硫化返原剂WK901 0.5～2.5份。

Description

用于全钢子午线巨型工程轮胎胎面的耐热橡胶组合物
技术领域
本发明涉及一种用于全钢子午线巨型工程轮胎胎面的耐热橡胶组合物，该橡胶组合物有利于改善轮胎胎面的高生热、耐热老化，属于轮胎制造和橡胶制品制造技术领域。
技术背景
近些年，国内外工程建设和矿业生产中所用的运输设备日趋大型化，这导致工程机械及其轮胎运载载荷及性能要求具有较大的增长。由于矿山用巨型工程机械子午线轮胎使用条件及其苛刻，载荷极为巨大，转弯多，并是连续的上坡、下坡行驶，在胎面的高压负载过程中及其容易在轮胎内部产生大量热能，这对矿山用巨型全钢工程机械子午线轮胎胎面胶的物理机械性能要求及高。
目前为止，在公开文献中未见关于巨型全钢工程子午线轮胎配方解决某一单方面的胶料物理性能的报道，并能较好地综合平衡胎面胶料各项物理机械性能的关系。但是压缩生热性能可以用来能表征橡胶组合物的低生热性能。
根据现有文献报道，造成轮胎热损坏主要有两种表现形式：冠空，即轮胎胎面的橡胶组合物与轮胎胎面下底层的橡胶组合物脱离形成空腔；肩空，即轮胎胎肩部位的橡胶组合物出现脱层以及空腔。根据上述热损伤形式提出对用于轮胎胎面的橡胶组合物耐热性能的要求包括两个要求要求：低生热，即橡胶组合物本身属低生热配方；耐热老化，即橡胶组合物在热环境中保持较好的老化保持率。要提高轮胎胎面的耐热能力，还要综合考虑伸长率及硬度要适度，过大过小都不好。
基于上述分析，发明人提出该橡胶组合物的设计原则是：要赋予该橡胶组合物以良好的胎面耐热性能，需具有以下综合性能要求：⑴适中的伸长率；⑵ 适中的硬度；⑶优秀的耐热老化性能。
发明内容
技术方案：
本发明目的在于设计一种用于全钢子午线巨型工程轮胎胎面的耐热橡胶组合物。为此，本发明中的橡胶组合物的橡胶体系选用物理性能优异的胶种；补强体系选用低生热炭黑；提高能有效减少滞后损失的白炭黑使用量，使用低比表面积的白炭黑；补强体系总份数低于普通配方份数5份以上，即高含胶率/或称低填充量。可以降低胎面胶的生热；硫促体系的设计原则是采用较强的硫促体系，可以提高胎面胶的耐热性能。防老化体系选取多种防老剂并用，有利于橡胶组合物长久保持良好的物理机械性能，以满足工程机械子午线轮胎适用于恶劣的工作环境；为防止因油类增塑剂降低胶料模量和硬度而适当控制软化剂的选用，增加可提高胶料的模量和耐磨性的助剂。
本发明中的用于全钢子午线巨型工程轮胎胎面的耐热橡胶组合物，它包括以下：
1、含有天然橡胶100重量份。
2、以100重量份的前述橡胶组份为基准，含有补强炭黑20～50重量份和低比表面积白炭黑10～25重量份的混合填料。所述补强炭黑为N220补强炭黑，或N330补强炭黑以及它们之中任意两种的并用体系。
3、以100重量份的前述橡胶组份的橡胶组合物，进一步含有包括下述以重量份计的硫促体系和防老体系：硫促体系为不溶性硫磺0.5～2.5份；促进剂0.5～2.5份；防焦剂CTP 0.1～0.5份；防老体系包括防老剂可为RD（2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉)，或4020（N-(1，3-二甲基丁基)-N-苯基对苯二胺），或4010NA（N-苯基-N‘异丙基对笨二胺）或微晶蜡，或它们之中任意两种或两种以上并用体系1～6份。
4、基于100重量份的橡胶组份，进一步包括下述辅剂：抗硫化返原剂0.5~2.5份；硅烷偶联剂2～5份；活性剂3～9份。
具体实施例：
下面通过实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于这些实施例。以下实施例中所述份数均为重量份。
耐热型全钢巨型工程子午线轮胎胎面橡胶组合物由表1组份构成：
表1
　实施例 1 2 3
天然橡胶NR 100 100 100
炭黑N220 25    
炭黑N330   33 25
白炭黑175Gr 20 15 21
硅烷偶联剂（50%） 4 3 4.2
硫化活性剂 7 7 7
防老体系 3.5 3.5 3.5
抗硫化返原剂 1.5 1.5 1.5
硫促体系 3.8 3.8 3.8
防焦剂CTP 0.3 0.3 0.3
总计 165.1 167.1 166.3
 耐热型全钢巨型工程子午线轮胎胎面橡胶工艺如下：
1、母炼胶混炼工艺（密炼机）如表2：
表2
工艺步骤 控制方式 分步时间 累计时间
1 进胶、破胶 1分钟 1分钟
2 提栓、加小料、压拴 1.5分钟 2.5分钟
3 提栓、加炭黑、压拴 3.5分钟 6分钟
4 提栓、清扫、压拴 2分钟 8分钟
5 排胶 8分钟
2、终炼胶混炼工艺（开炼机）如下：
（1）调开炼机辊距2mm，将密炼机排下的母胶过辊3次，使胶温降至100℃以下；
（2）包辊后加硫促体系；
（3）硫促体系混合均匀并清扫干净后，调至最小辊距，薄通打三角包3次；
（4）调开炼机辊距2mm,打卷3次，2mm厚度下片。
有益效果：
依照本方法生产出的耐热型全钢巨型工程子午线轮胎胎面橡胶热老化前物理性能如下表所示：
 表3：硫化条件142℃×60min的硫化胶性能
　硫化条件142℃×60min 1 2 3
硬度    HA 65 67 65
300%定伸应力(MPa) 13.7 15.8 13.9
拉伸强度(MPa) 27.6 26.1 27.9
扯断伸长率% 495 463 517
阿克隆磨耗体积 0.34 0.265 0.299
压缩生热 24 24.5 22.1
表4：硫化条件142℃×90min的硫化胶性能
　硫化条件142℃×90min 1 2 3
硬度    HA 65 66 66
300%定伸应力(MPa) 13.1 15.1 13.9
拉伸强度(Mpa) 26.2 25.1 27
扯断伸长率% 517 477 520
撕裂强度(kN/m) 109.7 114.8 116.1
表5：硫化条件142℃×120min的硫化胶性能
　硫化条件142℃×120min 1 2 3
硬度    HA 67 67 66
300%定伸应力(Mpa) 13.6 15 13.8
拉伸强度(Mpa) 28.3 25.6 25.6
扯断伸长率% 546 478 487
阿克隆磨耗体积，cm3/1.61km 0.304 0.352 0.418
压缩生热，℃ 25.8 24 21.2
撕裂强度(kN/m) 128.7 112.6 119.6
依照本方法生产出的耐热型全钢巨型工程子午线轮胎胎面橡胶的热老化后物理性能如下表所示：
表6：硫化条件142℃×90min ，老化条件100℃×24h的硫化胶性能
硫化条件142℃×90min  老化条件100℃×24h 1 2 3
硬度    HA 69 70 70
300%定伸应力(MPa) 17.23 18.82 16.88
拉伸强度(MPa) 24.03 22.41 25.21
扯断伸长率% 411 358 448
撕裂强度（KN/m） 102.3 90.5 93.6
老化系数 0.729 0.669 0.805
表7：硫化条件142℃×120min   老化条件100℃×24h的硫化胶性能
硫化条件142℃×120min   老化条件100℃×24h 1 2 3
撕裂强度(kN/m) 100.2 99.9 100.2
硬度    HA 70 70 70
300%定伸应力(Mpa) 16.54 18.16 18
拉伸强度(Mpa) 24.55 22.57 20.4
扯断伸长率% 441 368 412
老化系数 0.7 0.677 0.77
压缩生热，℃ 23.2 21.6 20.1
由实施例可知，在配方中增加能有效减少滞后损失的白炭黑使用量，低生热炭黑，有助于提高低生热性能。 
本发明中的橡胶组合物中所选用的橡胶体系、补强体系以及硫化体系，可以提高胶料的耐热性能以及较低的生热，有助于硫化后的橡胶组合物获得耐动态疲劳以及生热低等优点。满足巨型全钢载重子午线轮胎适用于恶劣的工作环境。
本领域技术人员可以理解，本发明可制备用于全钢子午线巨型工程轮胎胎面的耐热橡胶组合物，该组合物适于制造矿山用巨型工程机械子午线轮胎。

Claims (5)

1.一种用于全钢子午线巨型工程轮胎胎面的耐热橡胶组合物，其特征在于：该组合物是由以下重量份的材料组成:
橡胶组分            100份；
补强体系            45～50份；
防老体系            1～6份；
硫促体系            1～5份；
辅助助剂            1～5份。
2.根据权利要求1所述的用于全钢子午线巨型工程轮胎胎面的耐热橡胶组合物，其特征在于所述的橡胶组份中，含有天然橡胶100重量份。
3.根据权利要求1所述的用于全钢子午线巨型工程轮胎胎面的耐热橡胶组合物，其特征在于所述的补强体系中，含有补强炭黑20～50重量份和低比表面积白炭黑10～25重量份的混合填料；所述补强炭黑为N220补强炭黑，或N330补强炭黑，以及它们之中两种以上的并用体系。
4.根据权利1所述的用于全钢子午线巨型工程轮胎胎面的耐热橡胶组合物，其特征在于所述的硫促体系为不溶性硫磺0.5～2.5份；促进剂0.5～2.5份；防焦剂CTP 0.2～0.5份；防老体系包括防老剂可为RD（2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉)，或4020（N-(1，3-二甲基丁基)-N-苯基对苯二胺），或4010NA（N-苯基-N‘异丙基对笨二胺），或微晶蜡，或它们之中任意两种或两种以上并用体系1～6份。
5.根据权利1所述的用于全钢子午线巨型工程轮胎胎面的耐热橡胶组合物，其特征在于进一步包括下述辅剂：抗硫化返原剂WK901 0.5～2.5份；硅烷偶联剂2～5份；活化剂3～9份。
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