CN109096555A - 一种胎面胶复合物及其轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆轮胎领域，具体涉及一种胎面胶复合物及其轮胎。本发明公开了一种胎面胶复合物，包括上层胎面胶复合物与下层胎面胶复合物；所述上层胎面胶复合物，按重量份计，包括：第一橡胶100份、第一炭黑10～50份、第一白炭黑20～60份和第一环保操作油10～50份；所述下层胎面胶复合物，按重量份计，包括：第二橡胶100份、第二炭黑50～80份、第二白炭黑10～30份和第二环保操作油5～30份；所述第一橡胶包括第一天然橡胶、第一顺丁橡胶和溶聚丁苯橡胶；所述第二橡胶包括第二天然橡胶、第二顺丁橡胶和丁苯橡胶。本发明提供的一种胎面胶复合物及其轮胎，有效地解决了现有冬季轮胎难以兼顾耐久通过性、耐磨性能和操控性能的技术问题。

Description

一种胎面胶复合物及其轮胎
技术领域
本发明涉及车辆轮胎领域，具体涉及一种胎面胶复合物及其轮胎。
背景技术
为提高车辆在冬季的行驶安全性，较多国家推出了强制性使用冬季轮胎的法规。而冬季轮胎与冰雪路面接触后通常会形成一层水膜，使得轮胎硬度变大，导致轮胎与路面的摩擦力减小，使轮胎打滑，从而造成车辆行驶安全性下降。因此，现有的冬季轮胎通过降低冬季胎胎面硬度，以增大轮胎与冰雪路面的摩擦力，减少打滑，提高安全性。而当冬季轮胎硬度较低时，会使得轮胎耐久性与操控性降低，从而影响车辆行驶安全，
因此，如何使冬季轮胎兼具耐久通过性、耐寒性、耐磨性能和操控性能成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种胎面胶复合物及其轮胎，有效地解决了现有轮胎难以兼顾耐久通过性、防寒性能、耐磨性能和操控性能的技术问题。
本发明提供了一种胎面胶复合物，包括上层胎面胶复合物与下层胎面胶复合物；
所述上层胎面胶复合物，按重量份计，包括：第一橡胶100份、第一炭黑10～50份、第一白炭黑20～60份和第一环保操作油10～50份；
所述下层胎面胶复合物，按重量份计，包括：第二橡胶100份、第二炭黑50～80份、第二白炭黑10～30份和第二环保操作油5～30份；
所述第一橡胶包括第一天然橡胶、第一顺丁橡胶和溶聚丁苯橡胶；
所述第二橡胶包括第二天然橡胶、第二顺丁橡胶和丁苯橡胶。
更优选的，所述上层胎面胶复合物，按重量份计，包括：第一橡胶100份、第一炭黑15份、第一白炭黑45份和第一环保操作油35份；
更优选的，所述下层胎面胶复合物，按重量份计，包括：第二橡胶100份、第二炭黑60份、第二白炭黑15份和第二环保操作油12份。
优选的，所述第一橡胶，按重量份计，包括：第一天然橡胶20～60份、第一顺丁橡胶10～50份和溶聚丁苯橡胶20～60份。
更优选的，所述第一橡胶，按重量份计，包括：第一天然橡胶45份、第一顺丁橡胶15份和溶聚丁苯橡胶40份。
优选的，所述第二橡胶，按重量份计，包括：第二天然橡胶40～80份、第二顺丁橡胶10-50份、丁苯橡胶20～60份。
更优选的，所述第二橡胶，按重量份计，包括：第二天然橡胶40份、第二顺丁橡胶15份和丁苯橡胶45份。
更优选的，所述第一天然橡胶和所述第二天然橡胶均为天然橡胶。
更优选的，所述第一顺丁橡胶与所述第二顺丁橡胶均为顺丁橡胶BR9000。
优选的，所述丁苯橡胶为乳聚丁苯橡胶和/或溶聚丁苯橡胶。
更优选的，所述丁苯橡胶为丁苯橡胶1502。
优选的，所述溶聚丁苯橡胶的玻璃化转变温度为-30～-70℃。
更优选的，所述溶聚丁苯橡胶的玻璃化转变温度为-62℃。
其中，溶聚丁苯橡胶的玻璃化转变温度能够影响到上层胎面胶的玻璃化转变温度，因为本发明中溶聚丁苯橡胶的玻璃化转变温度较低，使橡胶不易变成玻璃台从而失去弹性，进而提高了上层胎面胶的柔韧性和安全性。
更优选的，所述溶聚丁苯橡胶中的乙烯基含量为10％-60％，苯乙烯含量为5％-40％。
更优选的，所述溶聚丁苯橡胶为溶聚丁苯橡胶SL-553R。
更优选的，所述第一炭黑选自N339炭黑、N330炭黑和N326炭黑中的一种或多种。
进一步优选，所述第一炭黑为N339炭黑。
更优选的，所述第二炭黑选自N339炭黑、N330炭黑和N326炭黑中的一种或多种。
进一步优选，所述第二炭黑为N330炭黑。
优选的，所述第一白炭黑与所述第二白炭黑的氮吸附比表面积均为120～200m2/g。
更优选的，所述第一白炭黑与所述第二白炭黑均为白炭黑NEWSIL HD165MP。
更优选的，所述第一环保操作油与所述第二环保操作油均选自处理芳烃油TDAE、DAE、残余芳烃抽提物RAE、浅度溶剂抽提油MES和环烷油NAP中的一种或多种。
优选的，所述上层胎面胶复合物与所述下层胎面胶复合物的质量分数比为(40～70)％：(30～60)％。
更优选的，所述上层胎面胶复合物与所述下层胎面胶复合物的质量分数比为60％：40％。
优选的，所述上层胎面胶复合物，按重量份计，还包括：第一硅烷偶联剂1.6-4.8份、第一防老剂1.5～5份、第一促进剂1.5～5份、第一硫化剂0.5～3份、第一有机活性剂0.5～3份和氧化锌1～4份。
更优选的，所述上层胎面胶复合物，按重量份计，还包括：第一硅烷偶联剂3.6份、第一防老剂2.5份、第一促进剂2.6份、第一硫化剂1.3份、第一有机活性剂1份和氧化锌3份。
优选的，所述下层胎面胶复合物还包括第二硅烷偶联剂份0.8-2.4份、第二防老剂1.5～5份、第二促进剂1.5～5份、第二硫化剂0.5～3份、第二有机活性剂0.5～3份、氧化锌1～4份和增粘树脂2～8份。
更优选的，所述下层胎面胶复合物还包括第二硅烷偶联剂1.2份、第二防老剂2.5份、第二促进剂2份、第二硫化剂2.5份、第二有机活性剂1份、氧化锌3份和增粘树脂3份。
更优选的，所述第一硅烷偶联剂与所述第二硅烷偶联剂均为纯硅烷偶联剂或50％固体硅烷偶联剂中的液体硅烷成分。其中，50％固体硅烷偶联剂由50％液体硅烷与50％的N339炭黑混合而成。当第一硅烷偶联剂和第二硅烷偶联剂为纯硅烷偶联剂时，所述纯硅烷偶联剂的重量份为1.6～4.8份和0.8-2.4份，当述第一硅烷偶联剂与所述第二硅烷偶联剂为50％固体硅烷偶联剂中的液体硅烷成分，则50％固体硅烷偶联剂的重量份为3.2-9.6份和1.6-4.8份。
进一步优选，所述50％固体硅烷偶联剂为(双-(γ-三乙氧基硅基丙基)-四硫化物和/或双-(γ-三乙氧基硅基丙基)-二硫化物。
更优选的，所述第一防老剂与所述第二防老剂均包括防老剂RD和防老剂4020。
更优选的，按重量份计，在所述第一防老剂和所述第二防老剂中，均包括防老剂RD0.5-3份和防老剂4020(1-3)份。
进一步优选，按重量份计，在所述第一防老剂和所述第二防老剂中，均包括防老剂RD(1)份和所述防老剂4020(1.5)份。
更优选的，所述第一促进剂和所述第二促进剂均包括促进剂DPG和促进剂CZ。
更优选的，按重量份计，在所述第一促进剂与所述第二促进剂中均包括促进剂DPG(0.5-2)份和促进剂CZ(1～3)份。
进一步优选，所述第一促进剂，按重量份计，包括促进剂DPG1份和促进剂CZ1.6份。
进一步优选，所述第二促进剂，按重量份计，包括促进剂DPG0.5份和促进剂CZ1.5份。
更优选的，所述第一硫化剂为硫磺。
进一步优选，按重量份计，所述硫磺粉为1.3份。
更优选的，所述第二硫化剂为不溶性硫磺HDOT20。
进一步优选，按重量份计，所述不溶性硫磺HDOT20为1.5份。
更优选的，所述第一有机活性剂和所述第二有机活性剂均为硬脂酸。
进一步优选，按重量份计，在所述上层胎面胶和所述下层胎面胶中，所述硬脂酸均为1份。
更优选的，在所述下层胎面胶复合物中，所述增粘树脂为超级增粘树脂KORESIN。
更优选的，在所述下层胎面胶复合物中，按重量份计，所述增粘树脂为3份。
更优选的，在所述上层胎面胶复合物与所述下层胎面胶复合物中，按重量份计，还包括石蜡1份。
进一步优选，所述石蜡为石蜡OK1987。
本发明还提供了一种轮胎，包括由上述的胎面胶复合物制成的胎面。
由以上技术方案可知，本发明提供的胎面胶复合物采用两种胎面配方复合而成，包括上层胎面胶复合物与下层胎面胶复合物两部分。通过将橡胶组分、炭黑组分和环保操作油进行不同比例配比，使得上层胎面胶为软面胶，在提高轮胎胎面拉伸强度的同时，提高了轮胎的耐久通过性，保证了轮胎在冬季行驶中的安全。下层胎面胶采用高硬度配方，在提高轮胎耐磨性的同时，提高了轮胎操控性能。将本发明中的胎面胶应用到轮胎的胎面上时当上层胎面胶在低温天气下消耗完后，下层胎面胶胶可做为夏季胎使用，使得轮胎无需频繁更换，方便使用，且本发明成本较低，可适用于大批量生产。在本发明实施例中，
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例采用的丁苯橡胶1502购自锦湖石油化学有限公司，溶聚丁苯橡胶SL-553R购自日本JSR公司，白炭黑NEWSIL HD165MP购自确成硅化学股份有限公司，促进剂DPG和促进剂CZ购自科迈化工股份有限公司，不溶性硫磺HDOT20购自富莱克斯公司，超级增粘树脂KORESIN购自德国BASF，石蜡OK1987购自法国道达尔，纯硅烷偶联剂Si69购自南京曙光硅烷化工有限公司其他原料均可在市面上购得。
以下就本发明所提供的一种胎面胶复合物及其轮胎做进一步说明。
实施例1
(1)上层胎面胶生产
一段混炼:将BB430密炼机转速调至50r/min，按照表1所示含量，将天然橡胶、顺丁橡胶BR9000、溶聚丁苯橡胶(该溶聚丁苯玻璃化转变温度为-62℃)、氧化锌、硬脂酸、防老剂4020、防老剂RD和石蜡加入到密炼机中，压上顶栓混炼20秒，升上顶栓，加入白炭黑NEWSILHD165MP，炭黑N339，液体硅烷偶联剂Si69，压上顶栓，混炼20秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼到110℃，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼135℃，升上顶栓清扫同时降低转速至35r/min，压上顶栓混炼至153℃，开卸料门排胶，双螺杆挤出下片，冷却建垛，得到一段混炼胶。
二段混炼：将BB430密炼机转速调至45r/min，加入一段混炼胶，压上顶栓混炼20秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼135℃，升上顶栓清扫同时降低转速至35r/min，压上顶栓混炼至150℃，开卸料门排胶，双螺杆挤出下片，冷却建垛，得到二段混炼胶。
终炼胶：将GK270密炼机转速调至20r/min，按照表1所示含量，加入二段混炼胶，硫磺粉，促进剂CZ，促进剂DPG，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓混炼25秒，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓混炼25秒，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓混炼至103℃。升上顶栓，开卸料门排胶，开炼机下片，冷却建垛，得到上层胎面胶。
(2)下层胎面胶生产过程
一段混炼胶:将BB430密炼机转速调至50r/min，按照表1所示含量，加入天然橡胶，顺丁橡胶BR9000，丁苯橡胶，氧化锌，硬脂酸，防老剂4020，防老剂RD和石蜡。压上顶栓混炼15秒，升上顶栓，加入白炭黑NEWSIL HD165MP，炭黑N330，液体硅烷偶联剂Si69，压上顶栓，混炼25秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼至110℃。升上顶栓清扫，压上顶栓混炼135℃，升上顶栓清扫同时降低转速至35r/min，压上顶栓混炼到153℃，开卸料门排胶，双螺杆挤出下片，冷却建垛，得到一段混炼胶。
二段混炼：将BB430密炼机转速调至45r/min，加入一段混炼胶，压上顶栓混炼25秒，升上顶栓，加入N330炭黑，压上顶栓混炼135℃，升上顶栓清扫同时降低转速至35r/min，压上顶栓混炼至153℃，开卸料门排胶，双螺杆挤出下片，冷却建垛，得到。
三段混炼：BB430密炼机转速调至45r/min，将二段混炼胶加入，压上顶栓混炼20秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼135℃，升上顶栓清扫同时降低转速至35r/min，压上顶栓混炼到150℃，开卸料门排胶，双螺杆挤出下片，冷却建垛。
终炼胶：将GK270密炼机转速调至20r/min，按表1所示含量，加入二段混炼胶，不溶性硫磺HD OT20，促进剂CZ，促进剂DPG，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓混炼25秒，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓混炼25秒，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓混炼至103℃，升上顶栓，开卸料门排胶，开炼机下片，冷却建垛，得到终炼胶。
(3)制备胎面
将上层胎面胶和下层胎面胶混炼得到混炼胶，按照规定的胎面结构，将混炼胶以25-28m/min的线速度通过压出工序制备得到轮胎胎面。
表1实施例1上层胎面胶与下层胎面胶的配方
原料 上层胎面胶配方(重量份) 下层胎面胶配方(重量份)
天然橡胶 45 40
顺丁橡胶BR9000 15 15
丁苯橡胶1502 45
溶聚丁苯橡胶(JSR SL-553R) 40
白炭黑NEWSIL HD165MP 45 15
炭黑N339 15
炭黑N330 60
环保操作油 35 12
氧化锌 3 3
硬脂酸 1 1
纯硅烷偶联剂Si69 3.6 1.2
超级增粘树KORESIN 3
防老剂RD 1 1
防老剂4020 1.5 1.5
石蜡OK1987 1 1
促进剂DPG 1 0.5
促进剂CZ 1.6 1.5
硫黄粉 1.3
不溶性硫黄HDOT20 2.5
对上层胎面胶、下层胎面胶和其他冬季胎面胶进行性能测试，其结果如表2所示：
表2上层胎面胶、下层胎面胶和其他冬季胎面胶以及普通夏季胎面胶的性能
由表2可知，从物理性质上看，上层胎面胶的拉伸强度、拉断伸长率、回弹性均高于其它冬季胎胎面胶，说明上层胎面胶生热低，起始机械性能高，在轮胎使用过程生热低，有利于机械强度的保持，更容易通过耐久。此外，上层胎面胶的Tg低，硬度低，在冬季使用时更容易保持轮胎的橡胶性能，更适合轮胎在冬季使用，而下层胎面胶的物理性质与普通夏季胎接近，使该双层胎面胶在冬季消耗完上层胎面胶，下层胎面胶依然可在夏季使用。
本发明实施例制备得到的轮胎性能如表3所示：
表3实施例1中轮胎的性能
检测项目 检测标准方法 标准h 实际数据
高速性能 GB/T4502-2016 ≥1h 1h23min
耐久性能 GB/T4502-2016 ≥35.5h 50h17min
综上所述，由表3可知，其中高速性能为在高速转鼓试验机上，按标准规定的试验条件，考核轮胎并测定轮胎破坏时的时间。而耐久性能时间为在耐久转鼓试验机上，按标准规定的试验条件，通过测定轮胎破坏时的时间来考核轮胎的耐久性能。在上表中，本发明实施例制得的具有双层胎面胶的轮胎，其高速性能与耐久性能远远高于标准数值，由此可以看出，相比于现有轮胎，本发明实施例中制备得到的轮胎，其高速性能和耐久性能得到大大提高。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种胎面胶复合物，其特征在于，包括上层胎面胶复合物与下层胎面胶复合物；
所述上层胎面胶复合物，按重量份计，包括：第一橡胶100份、第一炭黑10～50份、第一白炭黑20～60份和第一环保操作油10～50份；
所述下层胎面胶复合物，按重量份计，包括：第二橡胶100份、第二炭黑50～80份、第二白炭黑10～30份和第二环保操作油5～30份；
所述第一橡胶包括第一天然橡胶、第一顺丁橡胶和溶聚丁苯橡胶；
所述第二橡胶包括第二天然橡胶、第二顺丁橡胶和丁苯橡胶。
2.根据权利要求1所述的一种胎面胶复合物，其特征在于，所述第一橡胶，按重量份计，包括：第一天然橡胶20～60份、第一顺丁橡胶10～50份、溶聚丁苯橡胶20～60份。
3.根据权利要求1所述的一种胎面胶复合物，其特征在于，所述第二橡胶，按重量份计，包括：第二天然橡胶40～80份、第二顺丁橡胶10-50份、丁苯橡胶20～60份。
4.根据权利要求1所述的胎面胶复合物，其特征在于，所述丁苯橡胶为乳聚丁苯和/或溶聚丁苯橡胶。
5.根据权利要求1所述的胎面胶复合物，其特征在于，所述溶聚丁苯橡胶的玻璃化转变温度-70～-30℃。
6.根据权利要求1所述的胎面胶复合物，其特征在于，所述第一白炭黑与所述第二白炭黑的氮吸附比表面积均为120～200m2/g。
7.根据权利要求1所述的胎面胶复合物，其特征在于，所述上层胎面胶复合物与所述下层胎面胶复合物的质量分数比为(40～70)％～(30～60)％。
8.根据权利要求1所述的胎面胶复合物，其特征在于，所述上层胎面胶复合物，按重量份计，还包括：第一硅烷偶联剂1.6-4.8份、第一防老剂1.5～5份、第一促进剂1.5～5份、第一硫化剂0.5～3份、第一有机活性剂0.5～3份和氧化锌1～4份。
9.根据权利要求8所述的胎面胶复合物，其特征在于，所述下层胎面胶复合物还包括第二硅烷偶联剂份0.8-2.4份、第二防老剂1.5～5份、第二促进剂1.5～5份、第二硫化剂0.5～3份、第二有机活性剂0.5～3份、氧化锌1～4份和增粘树脂2～8份。
10.一种轮胎，其特征在于，包括由权利要求1～9任意一项所述的胎面胶复合物制成的胎面。
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