CN107602963A - 一种轮胎胎面胶组合物及制备方法 - Google Patents

一种轮胎胎面胶组合物及制备方法 Download PDF

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李为农
李知白
周晓帆
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Abstract

本发明公开一种轮胎胎面用胶组合物，包括有按重量份计的如下组分：溶聚丁苯 96‑130份；顺式丁二烯橡胶5‑30份；白炭黑30‑65份；炭黑25‑75份；增塑剂5‑15份；防老剂 6‑10份；活性剂5‑10份；纳米硅土GW‑80 20‑50份；硫黄1‑4份；促进剂1.5‑4份；硅烷偶联剂 1.5‑3份。本发明还公开其制备方法。本发明打破“魔鬼三角”的制约和胎面胶对白炭黑的依赖，提高轮胎的耐磨性和抗湿滑性，并降低其滚动阻力。

Description

一种轮胎胎面胶组合物及制备方法
技术领域
本发明属于汽车轮胎的技术领域，具体涉及汽车轮胎胎面胶料及制备方法。
背景技术
轮胎实现车辆与路面的接触并保证车辆的行驶性能。轮胎常在复杂和苛刻的条件下使用，它在行驶时承受着各种变形、负荷、力以及高低温作用，因此必须具有较高的承载性能、牵引性能、缓冲性能。同时，还要求具备高耐磨性和耐屈挠性，以及低的滚动阻力与生热性。轮胎的耐磨性是轮胎能够持久使用的一个重要指标，胶料高的耐磨性能可以延长轮胎的使用寿命；抗湿滑性能用来表征轮胎在路面的刹车制动性能，抗湿滑性能好的轮胎刹车制动距离短；滚动阻力是表征轮胎燃油经济性能的指标，滚动阻力低的胶料生产的轮胎，能够有效的降低汽车的燃油性。轮胎的耐磨性、抗湿滑性和滚动阻力三个性能之间相互制约很难同时满足，被称为轮胎的魔鬼三角。很多人和研究机构都致力于如何打破“魔鬼三角”的制约。
由于白炭黑能够明显降低橡胶的滚动阻力，在1990年开始应用于轮胎胎面，并迅速成为国内外研究的焦点。但是在白炭黑在使用过程中存在必须与硅烷偶联剂配合使用，胶料混炼能耗大，在混炼胶中分散不均匀，胶料弹性降低等弊端。本发明旨在不影响胶料的混炼加工性能和弹性的基础上使用一种新型的填料来提高轮胎的耐磨性能和抗湿滑性能，并降低滚动阻力。
发明内容
本发明的目的在于打破“魔鬼三角”的制约和胎面胶对白炭黑的依赖，提供一种提高轮胎的耐磨性和抗湿滑性，并降低其滚动阻力的轮胎胎面胶组合物及制备方法。
本发明的技术方案是：
一种轮胎胎面用胶组合物，包括有按重量份计的如下组分：溶聚丁苯96-130份；顺式丁二烯橡胶5-30份；白炭黑30-65份；炭黑25-75份；增塑剂5-15份；防老剂 6-10份；活性剂5-10份；纳米硅土GW-80 20-50份；硫黄1-4份；促进剂1.5-4份；硅烷偶联剂 1.5-3份。
优选的，所述的溶聚丁苯充37.5份芳烃油。
优选的，所述的炭黑为炭黑N234和炭黑N375的混合物，按照重量份数比1.5:1混合而成。
优选的，所述的增塑剂为环保型芳烃油，闪点不小于200℃，100℃运动粘度为16.0-18.0mm3/s。
优选的，所述的防老剂为防老剂RD和防老剂4020的混合物，按照重量份数比1:1.5混合而成。
优选的，所述的活性剂为氧化锌和硬脂酸的混合物，按照重量份数比5:2混合而成。
优选的，所述的促进剂为促进剂TBBS和促进剂DPG的混合物，按照重量份数比2:1.5混合而成。
优选的，所述的轮胎胎面用胶组合物如下组分按重量份计组成：溶聚丁苯103份；顺式丁二烯橡胶25份；白炭黑45份；炭黑N234 15份；炭黑375 10份；环保芳烃油10份；防老剂RD 3份；防老剂4020 4.5份；氧化锌5份；硬脂酸 2份；纳米硅土GW-80 35份；硫黄1.8份；促进剂TBBS 2.0份；促进剂DPG 1.5份；硅烷偶联剂 6.7份。
本发明的一种轮胎胎面用胶组合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将密炼机温度升至60-70℃；
步骤2：将溶聚丁苯和顺式丁二烯橡胶投入密炼机中，混炼0.5-1分钟；
步骤3：将活性剂、防老剂投入密炼机中，混炼1分钟；
步骤4：将炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂和环保芳烃油投入密炼机中，混炼2分钟；
步骤5：纳米硅土GW-80投入密炼机中，混炼1-2分钟；
步骤6：当胶料温度升至145℃排胶；
步骤7：在开炼机上加入硫化剂，薄通、下片，辊温50-60℃。
纳米硅土GW-80是由福建长泰万泰矿物制品有限公司利用天然大径厚比天然矿石，经再聚集、组合形成的一种高长厚比的薄片状结构，通过插层法生产工艺，将其剥离成一种径厚比大的层片，在对矿物质粉体湿法研磨、气流筛分、高温处理、机械打撒形成的一种纳米材料，其主要成分为Al2O3▪K2O▪SiO2▪2H2O。
其各项性能指标如表1所示。
表1纳米硅土GW-80性能指标
项目 数值
白度/% 70
细度d90/μm 8.0
细度d50/μm 2.5
PH值 7
105℃挥发物质量分数/% 0.5
吸油值（DOPg/100g） 38
325目筛余物/ppm 50
灼烧损失/% 2.0
纳米硅土GW-80其特殊的结构和制造工艺为轮胎胎面胶料提够了优良的耐磨性能、抗湿滑性能和低的滚动阻力。
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种轮胎胎面胶料，通过在胶料中加入纳米硅土GW-80提高了胶料的耐磨性能，使胶料在高温下(60℃)具有较低的损耗因子，在较低温度下(0℃)具有较高的损耗因子，从而提高轮胎的耐磨性和抗湿滑性，降低滚动阻力。
同时，在胶料中加入纳米硅土GW-80还促进了白炭黑和炭黑在胶料中的分散，从而进一步提高轮胎的综合性能。
本发明通过轮胎行业通用的阿克隆磨耗来表征胶料耐磨性能，阿克隆磨耗低胶料的耐磨性能好；通过胶料在0℃下的损耗因子tgδ来表征胶料的抗湿滑性能，胶料在0℃下的损耗因子tgδ越大说明胶料的抗湿滑性能越好；通过胶料在60℃下的损耗因子tgδ来表征胶料的滚动阻力，胶料在60℃下的损耗因子tgδ越小说明胶料的滚动阻力越小。
附图说明
图1是传统胶料中白炭黑分散图；
图2是本发明实施例1中白炭黑分散图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如下：
纳米硅土GW-80由福建长泰万泰矿物制品有限公司生产。
实施例1：
一种轮胎胎面胶料，其组成及质量配比为：溶聚丁苯 130份；顺式丁二烯橡胶5份；白炭黑45份；炭黑N234 15份；炭黑375 10份；环保芳烃油10份；防老剂RD 3份; 防老剂4020 4.5份；氧化锌5份；硬脂酸 2份；纳米硅土GW-80 35份；硫黄1.8份；促进剂TBBS 2.0份；促进剂DPG 1.5份；硅烷偶联剂 6.7份。
传统未添加纳米硅土GW-80胎面胶料，其主要原材料组成及质量配比为：溶聚丁苯130；顺式丁二烯橡胶5份；白炭黑60份；炭黑N234 15份；炭黑375 10份；环保芳烃油10份；防老剂 8份；氧化锌3.7份；硬脂酸 1.5份；硫黄1.8份；促进剂TBBS 2.0份；促进剂DPG 2份；硅烷偶联剂 8份。
其制备工艺步骤如下：
步骤1：将密炼机温度升至60-70℃；
步骤2：将溶聚丁苯和顺式丁二烯橡胶投入密炼机中，混炼0.5-1分钟；
步骤3：将活性剂、防老剂投入密炼机中，混炼1分钟；
步骤4：将炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂和环保芳烃油投入密炼机中，混炼2分钟；
步骤5：纳米硅土GW-80投入密炼机中混炼，混炼1-2分钟；
步骤6：当胶料温度升至145℃排胶；
步骤7：在开炼机上加入硫化剂，薄通、下片，辊温50-60℃。
本发明橡胶材料与传统未添加纳米硅土GW-80材料基本性能对比如表2所示。
表2胶料基本性能对比
从表2中数据可以看出，本发明胶料在不降低其它性能的基础上明显的提高了胶料耐磨性能和60℃下的损耗因子，降低了胶料在0℃的损耗因子和压缩生热。
实施例2：
一种轮胎胎面胶料，其组成及质量配比为：溶聚丁苯 103份；顺式丁二烯橡胶25份；白炭黑65份；炭黑N234 10份；炭黑375 7份；环保芳烃油15份；防老剂RD 4份;防老剂4020 6份；氧化锌7份；硬脂酸 3份；纳米硅土GW-80 20份；硫黄4份；促进剂TBBS 1份；促进剂DPG0.75份；硅烷偶联剂 7份。
传统未添加纳米硅土GW-80胎面胶料，其主要原材料组成及质量配比为：溶聚丁苯103份；顺式丁二烯橡胶25份；白炭黑65份；炭黑N234 15份；炭黑375 25份；环保芳烃油15份；防老剂 3-8份；氧化锌3-7份；硬脂酸 1-3份；硫黄1-3份；促进剂TBBS 1.5-3份；促进剂DPG -1.5份；硅烷偶联剂 8份。
制备方法如实施例1所述。
橡胶材料基本性能指标如表3所示。
表3胶料基本性能对比
从表3中数据可以看出，本发明胶料在不降低其它性能的基础上明显的提高了胶料耐磨性能和60℃下的损耗因子，降低了胶料在0℃的损耗因子和压缩生热。
从图1和2中可以看出，本发明胶料明显的提高了白炭黑在胶料中的分散性。
实施例3：
一种轮胎胎面胶料，其组成及质量配比为：溶聚丁苯 96份；顺式丁二烯橡胶30份；白炭黑30份；炭黑N234 45份；炭黑375 30份；环保芳烃油5份；防老剂RD 2份;防老剂4020 3份；氧化锌3.5份；硬脂酸 1份；纳米硅土GW-80 50份；硫黄1份；促进剂TBBS 3份；促进剂DPG2.2份；硅烷偶联剂 3份。
传统未添加纳米硅土GW-80胎面胶料，其主要原材料组成及质量配比为：溶聚丁苯96份；顺式丁二烯橡胶30份；白炭黑30份；炭黑N234 55；炭黑375 35份；环保芳烃油15份；防老剂 3-8份；氧化锌3-7份；硬脂酸 1-3份；硫黄1-3份；促进剂TBBS 1.5-3份；促进剂DPG -1.5份；硅烷偶联剂 3份。
制备方法如实施例1所述。
橡胶材料基本性能指标如表4所示。
表4胶料基本性能对比
从表4中数据可以看出，本发明胶料在不降低其它性能的基础上明显的提高了胶料耐磨性能和60℃下的损耗因子，降低了胶料在0℃的损耗因子和压缩生热。

Claims (9)

1.一种轮胎胎面用胶组合物，其特征在于包括有按重量份计的如下组分：溶聚丁苯96-130份；顺式丁二烯橡胶5-30份；白炭黑30-65份；炭黑25-75份；增塑剂5-15份；防老剂 6-10份；活性剂5-10份；纳米硅土GW-80 20-50份；硫黄1-4份；促进剂1.5-4份；硅烷偶联剂 1.5-3份。
2.如权利要求1所述的一种轮胎胎面用胶组合物，其特征在于：所述的溶聚丁苯充37.5份芳烃油。
3.如权利要求1所述的一种轮胎胎面用胶组合物，其特征在于：所述的炭黑为炭黑N234和炭黑N375的混合物，按照重量份数比1.5:1混合而成。
4.如权利要求1所述的一种轮胎胎面用胶组合物，其特征在于：所述的增塑剂为环保型芳烃油，闪点不小于200℃，100℃运动粘度为16.0-18.0mm3/s。
5.如权利要求1所述的一种轮胎胎面用胶组合物，其特征在于：所述的防老剂为防老剂RD和防老剂4020的混合物，按照重量份数比1:1.5混合而成。
6.如权利要求1所述的一种轮胎胎面用胶组合物，其特征在于：所述的活性剂为氧化锌和硬脂酸的混合物，按照重量份数比5:2混合而成。
7.如权利要求1所述的一种轮胎胎面用胶组合物，其特征在于：所述的促进剂为促进剂TBBS和促进剂DPG的混合物，按照重量份数比2:1.5混合而成。
8.如权利要求1所述的一种轮胎胎面用胶组合物，其特征在于：所述的轮胎胎面用胶组合物如下组分按重量份计组成：溶聚丁苯103份；顺式丁二烯橡胶25份；白炭黑45份；炭黑N234 15份；炭黑375 10份；环保芳烃油10份；防老剂RD 3份；防老剂4020 4.5份；氧化锌5份；硬脂酸 2份；纳米硅土GW-80 35份；硫黄1.8份；促进剂TBBS 2.0份；促进剂DPG 1.5份；硅烷偶联剂 6.7份。
9.如权利要求1所述的一种轮胎胎面用胶组合物，其特征在于制备方法包括如下步骤：
步骤1：将密炼机温度升至60-70℃；
步骤2：将溶聚丁苯和顺式丁二烯橡胶投入密炼机中，混炼0.5-1分钟；
步骤3：将活性剂、防老剂投入密炼机中，混炼1分钟；
步骤4：将炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂和环保芳烃油投入密炼机中，混炼2分钟；
步骤5：纳米硅土GW-80投入密炼机中，混炼1-2分钟；
步骤6：当胶料温度升至145℃排胶；
步骤7：在开炼机上加入硫化剂，薄通、下片，辊温50-60℃。
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