CN109369998A

CN109369998A - 一种高湿抓性能和低滚阻的轮胎胎面橡胶组合物

Info

Publication number: CN109369998A
Application number: CN201811159871.2A
Authority: CN
Inventors: 孙芳; 孟宏亮; 程彬彬; 侯小曼; 泷口荣二
Original assignee: Anhui Giti Radial Tire Co Ltd
Current assignee: Anhui Giti Radial Tire Co Ltd
Priority date: 2018-09-30
Filing date: 2018-09-30
Publication date: 2019-02-22

Abstract

本发明提供一种高湿抓性能和低滚阻的轮胎胎面橡胶组合物，以100重量份的橡胶主料为基准，包括以下的橡胶辅料75~90份的填充补强剂、6~10份的硅烷偶联剂、5~20份的增塑剂、4~6.0份的防老剂、4~6份的活性剂、3.5~5.5份的硫化体系；所述橡胶主料包括80~90份的改性苯乙烯‑丁二烯共聚物和20~30份的聚丁二烯橡胶。本发明通过采用分子链端基改性的溶聚丁苯胶、配以一定比例的白炭黑与炭黑，以保证胶料具有低滚动阻力和高抗湿滑性能，在配方中采用聚丁二烯橡胶，提高胶料的磨耗性能；同时在配方中按一定比例组分添加具有协同作用的橡胶改性剂和加工助剂，进一步提高胶料的低滚动阻力和高抗湿滑性能的效果。

Description

一种高湿抓性能和低滚阻的轮胎胎面橡胶组合物

技术领域

本发明属于轮胎橡胶技术领域，具体涉及一种高湿抓性能和低滚阻的轮胎胎面橡胶组合物。

背景技术

随着欧盟轮胎标签法正式实施之后，对轮胎的滚动阻力和湿滑抓地性能提出了更高的要求，胎面作为轮胎中直接与地面接触的部件，由胎面产生的滚动阻力约占到整个轮胎滚动阻力的50％，胎面的抗湿滑性能很大程度上决定了车辆的安全性能，因此开发低滚阻、高抗湿滑的胎面胶料成为近些年的研究热点。

众所周知，滚动阻力、抗湿滑性和耐磨性能并称为乘用子午线轮胎的“魔鬼三角”，单纯降低胎面的滚动阻力可以通过很多种方法做到，但通常要牺牲抗湿滑性或者耐磨性等某些其他性能，如专利CN 106750668A中公开了一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶料及其制备方法和轮胎，其配方中全部采用溶聚丁苯胶，胶料的耐磨性达不到满足实际使用要求，且白炭黑的填充量过高，不利于胶料的加工。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高湿抓性能和低滚阻的轮胎胎面橡胶组合物。

为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现：

一种高湿抓性能和低滚阻的轮胎胎面橡胶组合物，以100重量份的橡胶主料为基准，包括以下的橡胶辅料：75～90份的填充补强剂、6～10份的硅烷偶联剂、5～20份的增塑剂、4～6.0份的防老剂、4～6份的活性剂、3.5～5.5份的硫化体系；所述橡胶主料包括70～90份的改性苯乙烯-丁二烯共聚物和10～30份的聚丁二烯橡胶。

进一步地，所述填充补强剂包括白炭黑和炭黑，所述炭黑的质量为所述填充补强剂总质量的6.7％～11.1％。

进一步地，所述改性苯乙烯-丁二烯共聚物为为苯乙烯含量为20％～30％、乙烯基含量为55％～70％的分子链端基改性的溶聚丁苯胶。

进一步地，0.5～2份的橡胶改性剂和0.5～5份的加工助剂，所述加工助剂与所述橡胶改性剂的质量比为1～2.5：1。

进一步地，所述橡胶改性剂为3-(2-吡啶基)-6-(4-氟苯基)-1,2,4,5-四嗪、3,6-二-2-吡啶基-1,2,4,5-四嗪、3-(2-嘧啶基)-6-(4-三氟甲苯基)-1,2,4,5-四嗪的一种；所述加工助剂为脂肪酸的金属皂化物与脂肪酸酯的混合物。

进一步地，所述白炭黑的CTAB值为125～200m²/g，所述炭黑为N220、N330、N326中的一种。

进一步地，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂X75-S、硅烷偶联剂Si-69、硅烷偶联剂NXT的一种；其中X75-S为双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物和炭黑N330按质量比1:1的混合物，Si-69为双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物与炭黑N330按质量比1:1的混合物，所述NXT为3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷。

进一步地，所述增塑剂为芳烃油、环烷油、石蜡油的一种或几种；所述活性剂由氧化锌和硬脂酸组成。

进一步地，所述防老剂为微晶蜡、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、N-苯基-N'-异丙基对苯二胺、N-苯基-N'-(1，3-二甲基丁基)对苯二胺、N，N'-二甲苯基对苯二胺、N，N'-二苯基对苯二胺中、N-(1,4-二甲基戊基)-N'-苯基对苯二胺、N,N'-双(1,4-二甲基戊基)对苯二胺的一种或几种。

进一步地，所述硫化体系为硫化促进剂或硫化剂，其中所述硫化促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺、2-(4-吗啉硫代)苯并噻唑、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四苄基秋兰姆、二硫化四甲基秋兰姆、二苯胍、邻甲苯基二胍、二邻甲苯胍中的一种或几种；所述硫化剂为硫磺或不溶性硫磺的一种。

本发明的有益效果：

1、本发明采用分子链端基改性的溶聚丁苯胶、配以一定比例的白炭黑，以保证胶料具有低滚动阻力和高抗湿滑性能，配方中一并加入了一定量的炭黑以减少加工的难度与步骤；同时在配方中采用聚丁二烯橡胶，使制备的胶料的磨耗性能满足使用要求，提升胶料的强度和模量，抗老化保持率好；

2、在本发明中按一定比例组分添加橡胶改性剂和加工助剂，这两种物质可产生协同作用，添加的橡胶改性剂与加工助剂通过与溶聚丁苯胶和白炭黑发生反应，在不影响偶联剂和橡胶与白炭黑相互作用的基础上，改善白炭黑在橡胶中的分散性，达到降低滚动阻力的效果；同时橡胶改性剂与加工助剂可增加大分子刚性，使得低温下链段和大分子滞后损失增大，进一步提升抗湿滑性能。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

一、本发明胎面胶料的制备：其制备方法采用轮胎工业公知的分阶段混炼方法，其配方按下表1所述。

表1：

备注：橡胶改性剂为3-(2-吡啶基)-6-(4-氟苯基)-1,2,4,5-四嗪、3,6-二-2-吡啶基-1,2,4,5-四嗪、3-(2-嘧啶基)-6-(4-三氟甲苯基)-1,2,4,5-四嗪的一种；加工助剂为脂肪酸的金属皂化物与脂肪酸酯的混合物；增塑剂为芳烃油、环烷油、石蜡油的一种或几种；防老剂为微晶蜡、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、N-苯基-N'-异丙基对苯二胺、N-苯基-N'-(1，3-二甲基丁基)对苯二胺、N，N'-二甲苯基对苯二胺、N，N'-二苯基对苯二胺中、N-(1,4-二甲基戊基)-N'-苯基对苯二胺、N,N'-双(1,4-二甲基戊基)对苯二胺的一种或几种；活性剂由氧化锌和硬脂酸组成；硫化体系为硫化促进剂或硫化剂，其中硫化促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺、2-(4-吗啉硫代)苯并噻唑、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四苄基秋兰姆、二硫化四甲基秋兰姆、二苯胍、邻甲苯基二胍、二邻甲苯胍中的一种或几种，硫化剂为硫磺或不溶性硫磺的一种；所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂X75-S、硅烷偶联剂Si-69、硅烷偶联剂NXT的一种，其中X75-S为双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物和炭黑N330按质量比1:1的混合物，Si-69为双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物与炭黑N330按质量比1:1的混合物，所述NXT为3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷。

二、对比例的胎面胶料的制备：其制备方法采用轮胎工业公知的分阶段混炼方法，其配方按下所述：

对比例1：溶聚丁苯胶80份、丁二烯橡胶20份、白炭黑90份、硅烷偶联剂6.4份、增塑剂5份、防老剂4.5份、活性剂6份、硫化剂和硫化促进剂5份；

对比例2：溶聚丁苯胶70份、天然橡胶30份、白炭黑80份、炭黑10份、硅烷偶联剂6份、活性剂6份、防老剂5份、硫化剂和硫化促进剂4.5份；

三、胎面胶料测试：

①将上述实施例1-6和对比例1-2制备好的胶料使用平板硫化机在160℃加压硫化15min，得到硫化胎面胶料，测试其基本物理性能、100℃*24h老化后物理性能和动态力学性能。

②将上述实施例1-6和对比例1-2制备的胶料放在相对应的模具中，使用平板硫化机在160℃加压硫化20min，得到对应的硫化橡胶轮，测试其磨耗性能。

测试①与测试②的测试数据见表2中。

表2：

备注：⑴使用动态力学热分析仪测试硫化胎面胶料的损耗角正切(tanδ)，其中0℃tanδ代表胶料的抗湿滑性能，值越大，抗湿滑性能越好；60℃tanδ代表胶料的滚动阻力，值越小，滚动阻力越小；⑵采用兰伯恩磨耗机测试硫化橡胶轮的体积磨耗率，并根据下述计算式，计算磨耗指数，指数越大，磨耗性能越好，磨耗指数＝(对比例的体积磨耗率)/(各实施例的体积磨耗率)×100。

从表2可知，实施例1-6的定伸强度与拉伸强度以及断裂伸长率相对于对比例1-2的均有所增大，而且实施例1-6相对于对比例1-2的抗老化保持率和耐磨性能有所提升更好；从实施例1-2和实施例3的对比、以及实施例4-5和实施例6的对比中均可以看出，当在本发明中添加合适比例分数的橡胶改性剂与加工助剂，使实施例1-2以及实施例4-5的滚动阻力相对于实施例3和实施例6均降低在20％以上，且抗湿滑性能提升均在10％以上。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims

1.一种高湿抓性能和低滚阻的轮胎胎面橡胶组合物,其特征在于，以100重量份的橡胶主料为基准，包括以下的橡胶辅料：75~90份的填充补强剂、6~10份的硅烷偶联剂、5~20份的增塑剂、4~6.0份的防老剂、4~6份的活性剂、3.5~5.5份的硫化体系；所述橡胶主料包括80~90份的改性苯乙烯-丁二烯共聚物和20~30份的聚丁二烯橡胶。

2.根据权利要求1所述的高湿抓性能和低滚阻的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述填充补强剂包括白炭黑和炭黑，所述炭黑的质量为所述填充补强剂总质量的6.7%~11.1%。

3.根据权利要求2所述的高湿抓性能和低滚阻的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述白炭黑的CTAB值为125~200m²/g，所述炭黑为N220、N330、N326中的一种。

4.根据权利要求1所述的高湿抓性能和低滚阻的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述改性苯乙烯-丁二烯共聚物为为苯乙烯含量为20%~30%、乙烯基含量为55%~70%的分子链端基改性的溶聚丁苯胶。

5.根据权利要求1所述的高湿抓性能和低滚阻的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述橡胶辅料还包括：0.5~2份的橡胶改性剂和0.5~5份的加工助剂，所述加工助剂与所述橡胶改性剂的质量比为1~2.5：1。

6.根据权利要求5所述的高湿抓性能和低滚阻的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述橡胶改性剂为3-(2-吡啶基)-6-(4-氟苯基)-1,2,4,5-四嗪、3,6-二-2-吡啶基-1,2,4,5-四嗪、3-(2-嘧啶基)-6-(4-三氟甲苯基)-1,2,4,5-四嗪的一种；所述加工助剂为脂肪酸的金属皂化物与脂肪酸酯的混合物。

7.根据权利要求1所述的高湿抓性能和低滚阻的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂X75-S、硅烷偶联剂Si-69、硅烷偶联剂NXT的一种；其中X75-S为双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物和炭黑N330按质量比1:1的混合物，Si-69为双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物与炭黑N330按质量比1:1的混合物，所述NXT为3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷。

8.根据权利要求1所述的高湿抓性能和低滚阻的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述增塑剂为芳烃油、环烷油、石蜡油的一种或几种；所述活性剂由氧化锌和硬脂酸组成。

9.根据权利要求1所述的高湿抓性能和低滚阻的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述防老剂为微晶蜡、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、N-苯基-N'-异丙基对苯二胺、N-苯基-N'-（1，3-二甲基丁基）对苯二胺、N，N'-二甲苯基对苯二胺、N，N'-二苯基对苯二胺中、N-（1,4-二甲基戊基）-N'-苯基对苯二胺、N,N'-双 (1,4- 二甲基戊基 ) 对苯二胺的一种或几种。

10.根据权利要求1所述的高湿抓性能和低滚阻的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述硫化体系为硫化促进剂或硫化剂，其中所述硫化促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺、2-（4-吗啉硫代）苯并噻唑、N ,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四苄基秋兰姆、二硫化四甲基秋兰姆、二苯胍、邻甲苯基二胍、二邻甲苯胍中的一种或几种；所述硫化剂为硫磺或不溶性硫磺的一种。