CN107602962A - 一种抗湿滑的雪地胎胎面胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗湿滑的雪地胎胎面胶，是由以下重量份的原料制得的：天然胶10‑20份、溶聚丁苯胶30‑40份、顺丁橡胶20‑30份、高耐磨炭黑N234 20‑30份、高分散白炭黑10‑20份、改性矿渣粉3‑5份、芳烃油6‑10份、活性氧化锌4‑7份、硬脂酸4‑6份、防老剂3‑5份、促进剂1‑1.5份、硫磺1‑2份、纳米碳化钛0.5‑1份。本发明还公开了该雪地胎胎面胶的制备方法。本发明通过调整各组分的配合比，降低胎面硬度，提高胎面胶的抗湿滑性能，同时有效提高雪地胎胎面胶的耐低温、耐磨性、抗撕裂等物理机械性能。

Description

一种抗湿滑的雪地胎胎面胶及其制备方法

技术领域

本发明属于轮胎制造技术领域，具体涉及一种抗湿滑的雪地胎胎面胶及其制备方法。

背景技术

近年来，我国东北、西北、内蒙等北方地区，冬季温度较低，通常在零下20℃以下。而更往北的俄罗斯，冬季日均温度更低，如：克孜勒-29℃、图蜡-35℃、雅库茨克-40℃。因此导致因路面积雪结冰造成的事故增多。

抗湿滑性能是衡量汽车使用过程中的行驶安全性，尤其在湿滑路面条件下的行驶安全的关键指标。伴随汽车动力技术以及现代高速公路的发展，汽车的行驶速度较以往有了很大程度的提高，因此轮胎抗湿滑性能就表现的更加重要。抗湿滑性能作为强制要求的性能之一，尤其是在冰天雪地路面其要求雪地胎抗湿滑性能越高，在积雪公路上行驶最好使用雪地胎，雪地胎对轮胎的抗滑和耐低温要求较高，普通雪地胎因为主体材料的选用，耐低温、冰雪抓地力不理想，且耐磨性差，使轮胎的使用年限大大降低。

发明内容

本发明提供了一种耐低温和耐磨性好、抗湿滑的雪地胎胎面胶。

本发明还提供了该抗湿滑的雪地胎胎面胶的制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种抗湿滑的雪地胎胎面胶，是由以下重量份的原料制得的：天然胶10-20份、溶聚丁苯胶30-40份、顺丁橡胶20-30份、高耐磨炭黑N234 20-30份、高分散白炭黑10-20份、改性矿渣粉3-5份、芳烃油6-10份、活性氧化锌4-7份、硬脂酸4-6份、防老剂3-5份、促进剂1-1.5份、硫磺1-2份、纳米碳化钛0.5-1份。

所述的，改性矿渣粉是由下列重量份的原料制成：矿渣80-90份、聚丙烯酰胺1-2份、碳酸氢钙2-4份、柠檬酸三乙酯1份、硬脂酸铝1-3份、氧化锌1-3份。

所述的，改性矿渣粉是由以下方法制得的：将矿渣破碎至粒径≤5cm，于水中60℃搅拌20min，烘干；500℃煅烧2h；置于乙醇溶液中浸泡20min，再加入聚丙烯酰胺，反应10min；再加入碳酸氢钙，反应20min；再加入柠檬酸三乙酯、硬脂酸铝和氧化锌，三辊研磨机研磨1h，得浆料，过滤干燥，超微粉碎，过300目筛，得改性矿渣粉。

所述的，乙醇溶液的用量为矿渣重量的0.5倍。

所述的，纳米碳化钛的粒径为40-60nm。

所述的，防老剂是由防老剂H和防老剂4010NA按照1：0.5-1的重量比制得的。

所述的，促进剂是由促进剂PX和促进剂NOBS按照1：2-3的重量比制得的。

一种抗湿滑的雪地胎胎面胶的制备方法，是由以下步骤制得的：

1）将天然胶、溶聚丁苯和顺丁橡胶混炼30-40s，混炼温度为80-100℃，混炼压力为0.55-0.65MPa，得混胶；

2）将混胶、高分散白炭黑、改性矿渣粉和纳米碳化钛投入密炼机的混炼室混炼60-90s，混炼温度为140-160℃；排胶，得一段混炼胶；

3）将空气中冷却至室温的一段混炼胶、高耐磨炭黑N234、芳烃油、活性氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂和硫磺投入密炼机的混炼室混炼90-120s，混炼温度为140-160℃；排胶出料，空气中冷却至室温，得抗湿滑的雪地胎胎面胶。

本发明的有益效果：本发明通过调整各组分的配合比，降低胎面硬度，提高胎面胶的抗湿滑性能，同时有效提高雪地胎胎面胶的耐低温、耐磨性、抗撕裂等物理机械性能。本发明配方中的改性矿渣粉一方面可大量利用废渣，实现废渣再利用，降低生产成本，另一方面在提高雪地胎胎面胶机械性能的同时，可刺破湿滑路面上的水膜，提高雪地胎胎面胶的抗湿滑性能。本发明配方中的纳米碳化钛可显著提高在湿滑路面上破坏水膜的能力，进而显著提高其抗湿滑性能。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。

实施例1

一种抗湿滑的雪地胎胎面胶，是由以下重量份的原料制得的：天然胶20份、溶聚丁苯胶30份、顺丁橡胶30份、高耐磨炭黑N234 20份、高分散白炭黑10份、改性矿渣粉5份、芳烃油10份、活性氧化锌7份、硬脂酸4份、防老剂3份、促进剂1.5份、硫磺2份、纳米碳化钛0.5份。

所述的，改性矿渣粉是由下列重量份的原料制成：矿渣80份、聚丙烯酰胺2份、碳酸氢钙4份、柠檬酸三乙酯1份、硬脂酸铝1份、氧化锌3份。

所述的，改性矿渣粉是由以下方法制得的：将矿渣破碎至粒径≤5cm，于水中60℃搅拌20min，烘干；500℃煅烧2h；置于乙醇溶液中浸泡20min，再加入聚丙烯酰胺，反应10min；再加入碳酸氢钙，反应20min；再加入柠檬酸三乙酯、硬脂酸铝和氧化锌，三辊研磨机研磨1h，得浆料，过滤干燥，超微粉碎，过300目筛，得改性矿渣粉。

所述的，乙醇溶液的用量为矿渣重量的0.5倍。

所述的，纳米碳化钛的粒径为40-60nm。

所述的，防老剂是由防老剂H和防老剂4010NA按照1：0.5的重量比制得的。

所述的，促进剂是由促进剂PX和促进剂NOBS按照1： 3的重量比制得的。

一种抗湿滑的雪地胎胎面胶的制备方法，是由以下步骤制得的：

1）将天然胶、溶聚丁苯和顺丁橡胶混炼30s，混炼温度为100℃，混炼压力为0.55MPa，得混胶；

2）将混胶、高分散白炭黑、改性矿渣粉和纳米碳化钛投入密炼机的混炼室混炼90s，混炼温度为140℃；排胶，得一段混炼胶；

3）将空气中冷却至室温的一段混炼胶、高耐磨炭黑N234、芳烃油、活性氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂和硫磺投入密炼机的混炼室混炼90s，混炼温度为160℃；排胶出料，空气中冷却至室温，得抗湿滑的雪地胎胎面胶。

实施例2

一种抗湿滑的雪地胎胎面胶，是由以下重量份的原料制得的：天然胶15份、溶聚丁苯胶35份、顺丁橡胶25份、高耐磨炭黑N234 25份、高分散白炭黑15份、改性矿渣粉4份、芳烃油8份、活性氧化锌6份、硬脂酸5份、防老剂4份、促进剂1.3份、硫磺1.5份、纳米碳化钛0.8份。

所述的，改性矿渣粉是由下列重量份的原料制成：矿渣85份、聚丙烯酰胺1.5份、碳酸氢钙3份、柠檬酸三乙酯1份、硬脂酸铝2份、氧化锌2份。

所述的，改性矿渣粉是由以下方法制得的：将矿渣破碎至粒径≤5cm，于水中60℃搅拌20min，烘干；500℃煅烧2h；置于乙醇溶液中浸泡20min，再加入聚丙烯酰胺，反应10min；再加入碳酸氢钙，反应20min；再加入柠檬酸三乙酯、硬脂酸铝和氧化锌，三辊研磨机研磨1h，得浆料，过滤干燥，超微粉碎，过300目筛，得改性矿渣粉。

所述的，乙醇溶液的用量为矿渣重量的0.5倍。

所述的，纳米碳化钛的粒径为40-60nm。

所述的，防老剂是由防老剂H和防老剂4010NA按照1：0.8的重量比制得的。

所述的，促进剂是由促进剂PX和促进剂NOBS按照1：2.5的重量比制得的。

一种抗湿滑的雪地胎胎面胶的制备方法，是由以下步骤制得的：

1）将天然胶、溶聚丁苯和顺丁橡胶混炼35s，混炼温度为90℃，混炼压力为0.6MPa，得混胶；

2）将混胶、高分散白炭黑、改性矿渣粉和纳米碳化钛投入密炼机的混炼室混炼70s，混炼温度为150℃；排胶，得一段混炼胶；

3）将空气中冷却至室温的一段混炼胶、高耐磨炭黑N234、芳烃油、活性氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂和硫磺投入密炼机的混炼室混炼110s，混炼温度为150℃；排胶出料，空气中冷却至室温，得抗湿滑的雪地胎胎面胶。

实施例3

一种抗湿滑的雪地胎胎面胶，是由以下重量份的原料制得的：天然胶10份、溶聚丁苯胶40份、顺丁橡胶20份、高耐磨炭黑N234 30份、高分散白炭黑20份、改性矿渣粉3份、芳烃油6份、活性氧化锌4份、硬脂酸6份、防老剂5份、促进剂1份、硫磺1份、纳米碳化钛1份。

所述的，改性矿渣粉是由下列重量份的原料制成：矿渣90份、聚丙烯酰胺1份、碳酸氢钙2份、柠檬酸三乙酯1份、硬脂酸铝3份、氧化锌1份。

所述的，改性矿渣粉是由以下方法制得的：将矿渣破碎至粒径≤5cm，于水中60℃搅拌20min，烘干；500℃煅烧2h；置于乙醇溶液中浸泡20min，再加入聚丙烯酰胺，反应10min；再加入碳酸氢钙，反应20min；再加入柠檬酸三乙酯、硬脂酸铝和氧化锌，三辊研磨机研磨1h，得浆料，过滤干燥，超微粉碎，过300目筛，得改性矿渣粉。

所述的，乙醇溶液的用量为矿渣重量的0.5倍。

所述的，纳米碳化钛的粒径为40-60nm。

所述的，防老剂是由防老剂H和防老剂4010NA按照1： 1的重量比制得的。

所述的，促进剂是由促进剂PX和促进剂NOBS按照1：2的重量比制得的。

一种抗湿滑的雪地胎胎面胶的制备方法，是由以下步骤制得的：

1）将天然胶、溶聚丁苯和顺丁橡胶混炼40s，混炼温度为80℃，混炼压力为0.65MPa，得混胶；

2）将混胶、高分散白炭黑、改性矿渣粉和纳米碳化钛投入密炼机的混炼室混炼60s，混炼温度为160℃；排胶，得一段混炼胶；

3）将空气中冷却至室温的一段混炼胶、高耐磨炭黑N234、芳烃油、活性氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂和硫磺投入密炼机的混炼室混炼120s，混炼温度为140℃；排胶出料，空气中冷却至室温，得抗湿滑的雪地胎胎面胶。

对比例1

一种雪地胎胎面胶，是由以下重量份的原料制得的：天然胶15份、溶聚丁苯胶35份、顺丁橡胶25份、高耐磨炭黑N234 25份、高分散白炭黑15份、芳烃油8份、活性氧化锌6份、硬脂酸5份、防老剂4份、促进剂1.3份、硫磺1.5份、纳米碳化钛0.8份。

其余同实施例2。

对比例2

一种雪地胎胎面胶，是由以下重量份的原料制得的：天然胶15份、溶聚丁苯胶35份、顺丁橡胶25份、高耐磨炭黑N234 25份、高分散白炭黑15份、改性矿渣粉4份、芳烃油8份、活性氧化锌6份、硬脂酸5份、防老剂4份、促进剂1.3份、硫磺1.5份。

其余同实施例2。

对比例3

一种雪地胎胎面胶，是由以下重量份的原料制得的：天然胶15份、溶聚丁苯胶35份、顺丁橡胶25份、高耐磨炭黑N234 25份、高分散白炭黑15份、芳烃油8份、活性氧化锌6份、硬脂酸5份、防老剂4份、促进剂1.3份、硫磺1.5份。

其余同实施例2。

性能测试

将实施例1-3和对比例1-3制备的雪地胎胎面胶采用模具压制并在151℃下硫化制得硫化橡胶，分别测定其力学性能、抗湿滑性能、滚动阻力以及磨耗性能，测试结果如表1所示。其中，抗湿滑性能采用BPST湿摩擦系数仪测试仪来表征，BPST抗湿滑指数高表明胎面材料的抗湿滑性能好；滚动阻力采用60℃的tanδ值来表征，60℃的tanδ值低表明材料的滚动阻力低；磨耗性能采用阿克隆磨耗体积磨耗量表征，磨耗量越大表明耐磨性能越差。

表1 雪地胎胎面胶性能测试结果

项目	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2	对比例3
							300%定伸(MPa)	13.2	14.6	13.9	12.9	14.5	12.1
拉伸强度(MPa)	23.4	24.8	24.1	20.5	23.9	19.9
							断裂伸长率(%)	481	532	497	355	494	320
撕裂强度(KN/m)	49	56	54	43	54	38
							BPST抗湿滑指数	31	36	33	28	29	22
tanδ(0℃)	0.538	0.446	0.514	0.571	0.565	0.597
							tanδ(60℃)	0.164	0.155	0.163	0.178	0.169	0.192
阿克隆磨耗(cm3/1.61km)	0.226	0.208	0.224	0.235	0.248	0.295

上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明的构思和保护范围进行限定，本发明的普通技术人员对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (8)

1.一种抗湿滑的雪地胎胎面胶，其特征在于，是由以下重量份的原料制得的：天然胶10-20份、溶聚丁苯胶30-40份、顺丁橡胶20-30份、高耐磨炭黑N234 20-30份、高分散白炭黑10-20份、改性矿渣粉3-5份、芳烃油6-10份、活性氧化锌4-7份、硬脂酸4-6份、防老剂3-5份、促进剂1-1.5份、硫磺1-2份、纳米碳化钛0.5-1份。

2.根据权利要求1所述抗湿滑的雪地胎胎面胶，其特征在于，所述改性矿渣粉是由下列重量份的原料制成：矿渣80-90份、聚丙烯酰胺1-2份、碳酸氢钙2-4份、柠檬酸三乙酯1份、硬脂酸铝1-3份、氧化锌1-3份。

3.根据权利要求2所述抗湿滑的雪地胎胎面胶，其特征在于，所述改性矿渣粉是由以下方法制得的：将矿渣破碎至粒径≤5cm，于水中60℃搅拌20min，烘干；500℃煅烧2h；置于乙醇溶液中浸泡20min，再加入聚丙烯酰胺，反应10min；再加入碳酸氢钙，反应20min；再加入柠檬酸三乙酯、硬脂酸铝和氧化锌，三辊研磨机研磨1h，得浆料，过滤干燥，超微粉碎，过300目筛，得改性矿渣粉。

4.根据权利要求3所述抗湿滑的雪地胎胎面胶，其特征在于，所述乙醇溶液的用量为矿渣重量的0.5倍。

5.根据权利要求1所述抗湿滑的雪地胎胎面胶，其特征在于，所述纳米碳化钛的粒径为40-60nm。

6.根据权利要求1所述抗湿滑的雪地胎胎面胶，其特征在于，所述防老剂是由防老剂H和防老剂4010NA按照1：0.5-1的重量比制得的。

7.根据权利要求1所述抗湿滑的雪地胎胎面胶，其特征在于，所述促进剂是由促进剂PX和促进剂NOBS按照1：2-3的重量比制得的。

8.一种权利要求1-7中任一项所述抗湿滑的雪地胎胎面胶的制备方法，其特征在于，是由以下步骤制得的：

1）将天然胶、溶聚丁苯和顺丁橡胶混炼30-40s，混炼温度为80-100℃，混炼压力为0.55-0.65MPa，得混胶；

2）将混胶、高分散白炭黑、改性矿渣粉和纳米碳化钛投入密炼机的混炼室混炼60-90s，混炼温度为140-160℃；排胶，得一段混炼胶；

3）将空气中冷却至室温的一段混炼胶、高耐磨炭黑N234、芳烃油、活性氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂和硫磺投入密炼机的混炼室混炼90-120s，混炼温度为140-160℃；排胶出料，空气中冷却至室温，得抗湿滑的雪地胎胎面胶。