CN104927132A - 一种用于运动型轮胎胎面部位的橡胶组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适应于公路、漂移竞速两用的运动型轮胎胎面部位的橡胶组合物，其特征在于，原料各组分按重量份计包括如下组分：丁苯橡胶100-137.5份；炭黑40-70份；白炭黑20-30份；氧化锌1.5-2.5份；硬脂酸0.5-1.5份；均匀剂0.5-1.5份；Si-692-3份；静态防护剂1.5-2.5份；防老剂1.5-2.5份；促进剂1-3份；硫磺1-3份；防焦剂0.1-0.3份。该胎面胶配方兼顾两方性能要求，即具有优异的湿地性能和干地抓着力，同时兼顾高操控性能与低滚动阻力的协调统一。

Description

一种用于运动型轮胎胎面部位的橡胶组合物

技术领域

本发明涉及轮胎制造领域，尤其涉及一种公路、漂移两用的运动型胎面部位的橡胶组合物。

背景技术

轮胎是一辆汽车唯一与路面接触的零部件，汽车的机动性能全部需要通过轮胎将力传递到地面来实现，所以轮胎的性能直接影响汽车的性能。根据轮胎使用性能，适应路况以及其他特殊用途，有着相当严格的规格划分，其中欧洲标签法规划分为C1/C2/C3三级，其中C1包含的轿车胎，C3包含的特殊用途轮胎(如赛车胎)。目前，各大轮胎公司纷纷在全气候、多用途等领域投入相当大的研发力量，如四季轮胎，公路、漂移两用运动型等。这种综合性能优良的运动轮胎近年来在国内兴起较快，影响日渐增大。

目前国内市场使用的运动轮胎主要以赛车胎干胎为主，但赛车运动在国内扔属于休闲、娱乐性质，大多赛车爱好者反应，这些轮胎仅适应于赛车赛的使用情况，在正常路况使用条件下，仍存在生热大，油耗高等弊端，不可避免的存在使用时更换繁琐、价格昂贵等弊端。

本发明主体就是设计用于公路与干地赛道同时使用的综合运动型轮胎胎面配方。

在公路、赛车两用运动型轮胎生产技术领域，实现轮胎抗湿滑性能、干地抓着力、操控性能、高耐磨以及低生热是开发设计的追求目标。普通赛车胎中的干胎只能在干地上使用，轮胎的寿命一般只有几十公里到几百公里，且在低温时无法达到较好的抓地力，因此赛车胎必须经过热胎，使得摩擦系数达到1.4，以实现高度的抓地性能，普通轮胎的摩擦系数一般在1.0左右，而公路、赛车两用型运动综合轿车胎与赛车胎的综合性能，在干地上具有较高的初始摩擦系数，约1.2左右，且公路行驶过程中生热较低，满足正常路况使用情况，在湿地路况下，同时保持较高的湿地抓地力。

近年来，随着轮胎行业技术水平的提高，各种高性能合成胶，新材料的普及问世，已经可以尽量规避或者打破轮胎行业胎面胶魔鬼三角的制约规律，使得集低滚阻，优良湿地性能，高耐磨性能于一体的高性能轮胎。轮胎与地面相互作用区域的热力学性能是决定轮胎使用性能的最主要模块，特别是轮胎胎面胶的接地区域影响最为显著，目前行业内主要运用60℃附近测定的胎面胶损耗因子表征轮胎滚动阻力，损耗因子越小，滚动阻力越低。0℃附近的损耗因子则代表湿地抓着性能，损耗因子越大，湿地抓着力越大。20-30℃附近的损耗因子表征干地抓地性能，损耗因子越大，干地抓着力越大。

对于公路、赛车两用型运动轮胎而言，它兼顾公路使用与赛车使用性能，基于胎面胶动态力学性能表征特性，所以0℃与20-30℃的损耗因子要高，有优异的湿地性能和干地抓着力，同时60℃的损耗因子处于合理水平，兼顾操控性能与滚动阻力的统一兼顾。

发明内容

为解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种适应于公路、赛车两用的运动型轮胎胎面部位的橡胶组合物，该胎面胶配方的动态性能要求20-50℃的胎面胶损耗因子TanΔ比UHP高，TanΔ在0.2-0.3之间，60-80℃的损耗因子比赛车胎低，TanΔ在0.12-0.2。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：一种用于运动型轮胎胎面部位橡胶组合物，包括按重量份计的如下组分：

进一步的，所述的丁苯橡胶为生胶门尼粘度在41-49之间的溶聚丁苯橡胶。

进一步的，所述的炭黑选用总表面积(NSA)在39-93m2/g的“炉法工艺”制造的湿法造粒炭黑，选用N375/N550/N660中的一种或多种。

进一步的，所述的白炭黑选用比表面积在100-130m²/g的按照沉淀法工艺制造的不包含结晶二氧化硅的高分散白炭黑。

进一步的，所述的TL200聚合树脂为软化点155-165℃的高纯度单体苯并呋喃和茚的聚合树脂。

进一步的，所述的静态防护剂为56％-66％直链烷烃和34％-44％支链烷烃的混合物。

进一步的，所述的均匀促进剂为二苯胍类白炭黑分散促进剂，优选是。

进一步的，所述硫磺采用不溶性硫磺，所述的促进剂是雌黄酰胺类促进剂，优选所述硫磺采用不溶性硫磺IS7020，所述的促进剂是N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺。

本发明还提供一种用于运动型轮胎胎面部位橡胶组合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)首先将丁苯橡胶、防老剂、静态防护剂、聚合树脂、均匀促进剂、氧化锌和硬脂酸投入密炼机在转速30-100转/分钟的速度下混炼10-60S；

(2)向上述混合物中加入白炭黑，混炼1-10min后加入炭黑混炼1-30min，在温度为130-160℃时排胶；

(3)待母胶冷却且停放3-6小时后，再加入硫磺、促进剂，在10-50转/分钟的速度下低速混炼1-5min，然后排料，获得橡胶组合物。

优选的，按照如下工艺条件制备：

(1)首先将丁苯橡胶、防老剂、静态防护剂、均匀促进剂、氧化锌和硬脂酸投入密炼机在转速50转/分钟的速度下混炼30S；

(2)向上述混合物中加入白炭黑，混炼约1min后加入炭黑混炼2min，在温度约为155℃时排胶；

(3)待母胶冷却且停放4小时后，再加入硫磺、促进剂，在30转/分钟的速度下低速混炼约2min，然后排料，获得橡胶组合物。

本发明的有益效果为：

本发明中的丁苯橡胶为溶聚丁苯橡胶，是经过分子链末端改性的一种溶聚丁苯橡胶，其有如下优点：1)滚阻与湿地的高平衡性能；2)加工安全性好，硫化速度快；3)抗老化性能优良；

本发明设计的用于运动型轮胎胎面部位的橡胶组合物，胎面生胶选用分子链末端改性的溶聚丁苯胶体系，提供低滚阻与高抗湿滑的协调统一，炭黑选用高分散白炭黑与低生热炭黑并用，均匀促进剂选用二苯胍类促进剂D用以促进白炭黑分散，充分发挥白炭黑的作用，用以提高抗湿滑性能。选用的高纯度单体苯并呋喃和茚的聚合树脂能够显著提高胎面在干地和湿地的抓地力，改善轮胎操控性，同时提高胎面的抗撕裂和抗崩花掉块的性能。硫化体系选用不溶性硫磺，且与促进剂配比为半有效硫化体系，用以降低生热。

本发明设计的用于运动型轮胎胎面部位的橡胶组合物，除了生胶、炭黑、促进剂与硫磺，还使用了各种功能配合剂如氧化锌、硬脂酸、静态防护剂、动态防护剂、防焦剂等，得到的胎面胶具有优异的拉伸、撕裂、耐磨性能等静态物理机械性能和优异的动态力学性能，比普通UHP轮胎低的Tg温度，高的抗湿滑性、操控性能以及在使用过程中的低的滚动阻力。

胎面胶配方是影响轮胎使用性能所占权重最大的胶料组分，本发明设计的用于运动型轮胎胎面部位的橡胶组合物，直接增大了抗湿滑性、滚动阻力、耐磨三方的魔鬼铁三角面积，兼顾低的滚动阻力与高的抗湿滑的协调统一，由此，能够同时满足公路和竞技漂移两用的性能需求，极大的减小了漂移爱好者繁琐切换普通公路用轮胎与漂移胎的时间与金钱的浪费。

具体实施方式

以下是本发明的最优实施例，仅用于说明本发明的技术方案。所述各组分的具体生产厂家牌号都是本领域技术人员可以通过商业渠道查询和购买到的。

溶聚丁苯橡胶，其牌号为NS116R；

炭黑选用使用卡博特公司生产的牌号为N234的炭黑；

白炭黑使用罗地亚公司生产的115规格的高分散白炭黑；

高纯度单体苯并呋喃和茚的聚合树脂TL200，有彤程集团生产，牌号为NOVARESC160；

静态防护剂采用莱茵化学(青岛)公司生产的石蜡与微晶蜡的混合物，名称为Antilux111；

硫磺采用无锡华盛生产的不溶性硫磺，牌号为IS-7020；

促进剂选用山东尚舜生产的牌号为CBS的雌黄酰胺类促进剂，即N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺。

按照本发明公开的技术方案优选的实施例A和实施例B，其配方如下：

表1 实施例配方组成

配方编号	A	B
			材料	份数	份数
NS116R	137.5	137.5
			N234	60	50
SIL822MP	25	35
			Si-69	2.5	3.5
ZnO	2	2
			硬脂酸	1	1
均匀促进剂	2	2.5
			TL-200	2	2
Antilux111	2	2
			4020	1	1
CBS	1.7	1.8
			IS-7020	1.7	1.6
其它	5	5

所述橡胶组合物的制备方法：首先将丁苯橡胶、聚合树脂、防老剂、静态防护剂、均匀促进剂、氧化锌和硬脂酸投入密炼机在转速50转/分钟的速度下混炼30S，然后向上述混合物中加入白炭黑，混炼约1min后加入炭黑混炼2min，在温度约为155℃时排胶，待母胶冷却且停放4小时后，再加入硫磺、促进剂，在30转/分钟的速度下低速混炼约2min，然后排料，获得橡胶组合物。

表2是组合物的物理性能表，硫化条件：150℃*30min

表2 主要物理性能

配方编号	A	B
			硬度(邵氏A)	68	70
100％定伸(MPa)	2.3	2.6
			300％定伸(MPa)	14.36	13.35
断裂伸长率(％)	397	348
			拉伸强度(MPa)	17.52	18.43
回弹％	42	40

表3组合物的动态力学性能表，DMA测试条件：-75℃-65℃温度扫描。采用梅特勒动态力学分析仪测试。

表3 动态力学性能

DMA	A	B
			Tg/℃	-17.88	-16.32
0℃	0.72	0.67
			40℃	0.20	0.28
60℃	0.18	0.22

采用上述配方A和B试制运动型轮胎的试验室机床性能测试见表4，试制规格按照225/45RF17执行。

表4 机床性能测试结果

室内性能测试	A	B
			高速性能	通过	通过
耐久性能	通过	通过

以上所述并非是对本发明的限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实质范围的前提下，还可以做出若干变化、改型、添加或替换，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于运动型轮胎胎面部位橡胶组合物，其特征在于，包括按重量份计的如下组分：

2.根据权利要求1所述一种用于运动型轮胎胎面部位橡胶组合物，其特征在于，所述的丁苯橡胶为生胶门尼粘度在41-49之间的充油的溶聚丁苯橡胶。

3.根据权利要求1所述一种用于运动型轮胎胎面部位橡胶组合物，其特征在于，所述的炭黑选用总表面积(NSA)在39-93m²/g的按照炉法工艺制造的湿法造粒炭黑，优选是N375/N550/N660中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述一种用于运动型轮胎胎面部位橡胶组合物，其特征在于，所述的白炭黑选用比表面积在100-130m²/g的按照沉淀法工艺制造的不包含结晶二氧化硅的高分散白炭黑。

5.根据权利要求1所述一种用于运动型轮胎胎面部位橡胶组合物，其特征在于，所述的静态防护剂为56％-66％直链烷烃和34％-44％支链烷烃的混合物。

6.根据权利要求1所述一种用于运动型轮胎胎面部位橡胶组合物，其特征在于，所述的均匀促进剂为二苯胍类白炭黑分散促进剂。

7.根据权利要求1所述一种用于运动型轮胎胎面部位橡胶组合物，其特征在于，所述的TL200聚合树脂为软化点在155-165℃的高纯度单体苯并呋喃和茚的聚合树脂。

8.根据权利要求1所述一种用于运动型轮胎胎面部位橡胶组合物，其特征在于，所述硫磺采用不溶性硫磺，所述的促进剂是雌黄酰胺类促进剂。

9.根据权利要求1所述的一种用于运动型轮胎胎面部位橡胶组合物，其特征在于：所述橡胶组合物在20-50℃的胎面胶损耗因子TanΔ在0.2-0.3之间，60-80℃的损耗因子TanΔ在0.12-0.2。

10.根据权利要求1所述一种用于运动型轮胎胎面部位橡胶组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)首先将丁苯橡胶、防老剂、静态防护剂、均匀促进剂、氧化锌和硬脂酸投入密炼机在转速30-100转/分钟的速度下混炼10-60S；

(2)向上述混合物中加入白炭黑，混炼1-10min后加入炭黑混炼1-30min，在温度为130-160℃时排胶；

(3)待母胶冷却且停放3-6小时后，再加入硫磺、促进剂，在10-50转/分钟的速度下低速混炼1-5min，然后排料，获得橡胶组合物。