CN111925569A - 一种用于航空轮胎的内胎嘴子胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于航空轮胎的内胎嘴子胶及其制备方法，属于高分子材料技术领域。本发明的内胎嘴子胶包括天然橡胶、高耐磨炉黑N330、白炭黑、蛋壳粉、促进剂DZ、氧化锌、硬脂酸、防老剂4010NA、防老剂RD、粘合剂RS、粘合剂A、粘合促进剂AIR‑101、歧化松香、防焦剂CTP、不溶性硫磺和芳烃油。本发明通过添加白炭黑、粘合剂RS、粘合剂A和粘合促进剂AIR‑101，使内胎嘴子胶与气门嘴形成化学键连接，且歧化松香不仅能增加内胎嘴子胶的自粘性，还能改善内胎嘴子胶与气门嘴的粘合性能，进而提高了内胎嘴子胶与气门嘴的粘合性能。

Description

一种用于航空轮胎的内胎嘴子胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种用于航空轮胎的内胎嘴子胶及其制备方法。
背景技术
随着航空事业不断地发展，飞机的飞行速度、高度不断提高，这对航空轮胎的各个部位均提出了更高的性能要求，尤其是航空轮胎的内胎嘴子胶，其胶料性能的优劣在一定程度上影响着飞机的使用安全性。现有的航空轮胎内胎嘴子胶，存在与气门嘴粘合强度较低的问题。由于内胎嘴子胶与气门嘴的粘合强度较低，使气门嘴在附胶前经常需要打磨，并且额外涂覆一层胶粘剂，以提高内胎嘴子胶与气门嘴的粘合强度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于航空轮胎的内胎嘴子胶及其制备方法。本发明提供的用于航空轮胎的内胎嘴子胶与气门嘴的粘合性好，不需要额外涂覆胶粘剂。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种用于航空轮胎的内胎嘴子胶，包括以下质量份数的组分：
天然橡胶100份，高耐磨炉黑N33025～30份，白炭黑5～10份，蛋壳粉5份，促进剂DZ0.4～0.6份，氧化锌25份，硬脂酸0.4份，防老剂4010NA 1.5～2份，防老剂RD 1.5～2份，粘合剂RS 5～5.5份，粘合剂A 3～4份，粘合促进剂AIR-1012～2.5份，歧化松香1.5份，防焦剂CTP 0.2份，不溶性硫磺4～5份，芳烃油3～4份。
优选地，包括以下质量份数的组分：
天然橡胶100份，高耐磨炉黑N33028份，白炭黑7份，蛋壳粉5份，促进剂DZ 0.5份，氧化锌25份，硬脂酸0.4份，防老剂4010NA 1.5份，防老剂RD 2份，粘合剂RS 5.5份，粘合剂A4份，粘合促进剂AIR-1012.5份，歧化松香1.5份，防焦剂CTP 0.2份，不溶性硫磺5份，芳烃油4份。
优选地，所述天然橡胶为1#烟片胶和/或SCR5标准胶。
优选地，所述蛋壳粉中碳酸钙的质量分数为93％，碳酸镁和磷酸镁的质量分数之和为3.8％，有机物的质量分数为3.2％。
优选地，所述蛋壳粉的孔径为0.1～0.7μm。
本发明还提供了上述技术方案所述的用于航空轮胎的内胎嘴子胶的制备方法，包括以下步骤：
将天然橡胶、白炭黑和蛋壳粉进行一次密炼，得到一次密炼料；
将所述一次密炼料、防老剂4010NA、防老剂RD、粘合剂RS、粘合促进剂AIR-101、氧化锌、硬脂酸和歧化松香进行二次密炼，得到二次密炼料；
将所述二次密炼料、高耐磨炉黑N330和芳烃油进行三次密炼，得到一段混炼胶；
将所述一段混炼胶、粘合剂A、促进剂DZ、防焦剂CTP和不溶性硫磺进行二段混炼，得到所述用于航空轮胎的内胎嘴子胶。
优选地，所述一次密炼为由100～105℃升至110～115℃，保温时间为30s。
优选地，所述二次密炼为由110～115℃升至120～125℃，保温时间为50s。
优选地，所述三次密炼为由120～125℃升至140～145℃，保温时间为140s。
优选地，所述二段混炼的温度为100～105℃，保温时间为100s
本发明提供了一种用于航空轮胎的内胎嘴子胶，包括以下质量份数的组分：天然橡胶100份，高耐磨炉黑N33025～30份，白炭黑5～10份，蛋壳粉5份，促进剂DZ 0.4～0.6份，氧化锌25份，硬脂酸0.4份，防老剂4010NA 1.5～2份，防老剂RD 1.5～2份，粘合剂RS 5～5.5份，粘合剂A 3～4份，粘合促进剂AIR-1012～2.5份，歧化松香1.5份，防焦剂CTP 0.2份，不溶性硫磺4～5份，芳烃油3～4份。本发明添加白炭黑、粘合剂RS(间苯二酚和硬脂酸的共混料)、粘合剂A(六甲氧基甲基蜜胺)和粘合促进剂AIR-101，白炭黑具有强度高、生热低、与间甲体系(包括粘合剂RS和粘合剂A)形成优异粘合性能的优点，使内胎嘴子胶与气门嘴形成化学键连接；且歧化松香不仅能增加内胎嘴子胶的自粘性，还能改善内胎嘴子胶与气门嘴的粘合性能，进而提高了内胎嘴子胶与气门嘴的粘合性能，可以省去传统航空轮胎内胎嘴子胶与气门嘴粘合时需要在打磨气门嘴上额外涂覆一层胶粘剂的工艺，不仅极大提高了生产效率，还减少了胶粘剂带来的安全隐患；本发明中，天然橡胶具有强度高、弹性大、加工性好以及与其它材料粘合性能优异的优点；高耐磨炉黑N330具有拉伸性能好、撕裂强度高以及弹性较好的优点；促进剂DZ(N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺)属于次磺酰胺类促进剂，具有焦烧时间长、硫化活性大、硫化速率快、硫化胶力学性能(如拉伸强度、弹性、耐老化性和动态性能)高的优点；氧化锌和硬脂酸作为硫化活性剂，起到活化的作用，可以提高硫化速率并改善硫化胶的力学性能；防老剂RD为酮胺缩合物类防老剂，防老剂4010NA为对苯二胺类防老剂，都是橡胶通用型优良防老剂，对臭氧老化、屈挠龟裂防护作用特佳，亦为热、氧、光及一般老化的优良防护剂；防焦剂CTP(N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺)可以防止胶料在加工前出现早期的硫化现象；芳烃油作为增塑剂，可以改善胶料的加工性能；不溶性硫磺可避免混炼胶和半成品胶料的表面出现喷硫现象。
本发明通过合理的配方设计，得到的航空轮胎内胎嘴子胶具有自粘性，与气门嘴粘合强度高，且该胶料扯断伸长率高、耐老化性能好，各项性能均满足航空轮胎内胎嘴子胶的性能要求。将本发明提供的航空轮胎内胎嘴子胶应用于航空轮胎中内胎与气门嘴的连接部位，可以使航空轮胎在使用过程中不会因内胎与气门嘴粘合强度低、耐老化性能差的问题导致气门嘴脱落或脱层而出现轮胎漏气、***等问题，采用本发明的航空轮胎内胎嘴子胶的航空轮胎使用安全。
实施例的数据表明，本发明提供的用于航空轮胎的内胎嘴子胶的性能如表1所示。
表1本发明提供的用于航空轮胎的内胎嘴子胶的性能
Figure BDA0002648309000000031
附图说明
图1为航空外胎和内胎的结构示意图，其中1为航空外胎，2为航空内胎胎身胶，3为轮辋，4为用于航空轮胎的内胎嘴子胶，5为气门嘴。
具体实施方式
本发明提供了一种用于航空轮胎的内胎嘴子胶，包括以下质量份数的组分：
天然橡胶100份，高耐磨炉黑N33025～30份，白炭黑5～10份，蛋壳粉5份，促进剂DZ0.4～0.6份，氧化锌25份，硬脂酸0.4份，防老剂4010NA 1.5～2份，防老剂RD 1.5～2份，粘合剂RS 5～5.5份，粘合剂A 3～4份，粘合促进剂AIR-1012～2.5份，歧化松香1.5份，防焦剂CTP 0.2份，不溶性硫磺4～5份，芳烃油3～4份。
在本发明中，若无特殊说明，所用的原料均为本领域市售商品。
在本发明中，所述用于航空轮胎的内胎嘴子胶优选包括以下质量份数的组分：
天然橡胶100份，高耐磨炉黑N33028份，白炭黑7份，蛋壳粉5份，促进剂DZ 0.5份，氧化锌25份，硬脂酸0.4份，防老剂4010NA 1.5份，防老剂RD 2份，粘合剂RS 5.5份，粘合剂A4份，粘合促进剂AIR-1012.5份，歧化松香1.5份，防焦剂CTP 0.2份，不溶性硫磺5份，芳烃油4份；
或
天然橡胶100份，高耐磨炉黑N33025份，白炭黑10份，蛋壳粉5份，促进剂DZ 0.5份，氧化锌25份，硬脂酸0.4份，防老剂4010NA 1.5份，防老剂RD 2份，粘合剂RS 5.5份，粘合剂A4份，粘合促进剂AIR-1012.5份，歧化松香1.5份，防焦剂CTP 0.2份，不溶性硫磺5份，芳烃油4份；
或
天然橡胶100份，高耐磨炉黑N33030份，白炭黑5份，蛋壳粉5份，促进剂DZ 0.4份，氧化锌25份，硬脂酸0.4份，防老剂4010NA 2份，防老剂RD 1.5份，粘合剂RS 5份，粘合剂A 3份，粘合促进剂AIR-1012份，歧化松香1.5份，防焦剂CTP 0.2份，不溶性硫磺4份，芳烃油3份。
在本发明中，所述天然橡胶优选为1#烟片胶和/或SCR5标准胶。本发明中，天然橡胶具有强度高、弹性大、加工性好以及与其它材料粘合性能优异的优点。
在本发明中，所述白炭黑优选为白炭黑VN3 GR。
在本发明中，所述蛋壳粉中碳酸钙的质量分数为93％，碳酸镁和磷酸镁的质量分数之和为3.8％，有机物的质量分数为3.2％。在本发明中，所述蛋壳粉的孔径优选为0.1～0.7μm。本发明中，蛋壳粉具有多孔、多矿物质含量以及较多有机物的优点，是生物基可再生填充剂，其具有与传统填充剂相当的补强效果，还可以降低成本，减少环境污染，完全符合资源的二次利用，且蛋壳粉的极性比炭黑和白炭黑的极性小，更易形成“橡胶-填充剂”的相互作用，并通过其多孔及多矿物质含量的特点促进白炭黑的分散，所述“橡胶-填充剂”的相互作用是指：橡胶和填充剂之间通过化学键或物理键的相互作用而连接到一起，由于橡胶属于非极性物质，蛋壳粉的极性相对较小(与炭黑和白炭黑相比)，两者极性相近的物质更易结合到一起，故蛋壳粉和橡胶更易形成“橡胶-填充剂”的相互作用。在本发明中，所述蛋壳粉优选购自河北仟盛生物科技有限公司。
本发明添加白炭黑、粘合剂RS(间苯二酚和硬脂酸的共混料)、粘合剂A(六甲氧基甲基蜜胺)和粘合促进剂AIR-101，白炭黑具有强度高、生热低、与间甲体系(包括粘合剂RS和粘合剂A)形成优异粘合性能的优点，使内胎嘴子胶与气门嘴形成化学键连接，且内胎嘴子胶中还含有歧化松香，歧化松香不仅能增加内胎嘴子胶的自粘性，还能改善内胎嘴子胶与气门嘴的粘合性能，进而提高内胎嘴子胶与气门嘴的粘合性能，可以省去传统航空轮胎内胎嘴子胶与气门嘴粘合时需要在打磨气门嘴上额外涂覆一层胶粘剂的工艺，不仅极大提高了生产效率，还减少了胶粘剂带来的安全隐患。
本发明中，所述高耐磨炉黑N330具有拉伸性能好、撕裂强度高以及弹性较好的优点。
本发明中，所述促进剂DZ(N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺)属于次磺酰胺类促进剂，具有焦烧时间长、硫化活性大、硫化速率快、硫化胶力学性能(如拉伸强度、弹性、耐老化性和动态性能)高的优点。
本发明中，所述氧化锌和硬脂酸作为硫化活性剂，起到活化的作用，可以提高硫化速率并改善硫化胶的力学性能。
本发明中，所述防老剂RD为酮胺缩合物类防老剂，防老剂4010NA为对苯二胺类防老剂，都是橡胶通用型优良防老剂，对臭氧老化、屈挠龟裂防护作用特佳，亦为热、氧、光及一般老化的优良防护剂。
本发明中，所述防焦剂CTP(N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺)可以防止胶料在加工前出现早期的硫化现象。
本发明中，所述歧化松香作为增粘剂，可以增加胶料间的自粘性，促进胶料与气门嘴之间的粘合。
本发明中，所述芳烃油作为增塑剂，可以改善胶料的加工性能。
在本发明中，所述不溶性硫磺优选为不溶性硫磺IS-60。本发明中，所述不溶性硫磺可避免混炼胶和半成品胶料的表面出现喷硫现象。
本发明还提供了上述技术方案所述的用于航空轮胎的内胎嘴子胶的制备方法，包括以下步骤：
将天然橡胶、白炭黑和蛋壳粉进行一次密炼，得到一次密炼料；
将所述一次密炼料、防老剂4010NA、防老剂RD、粘合剂RS、粘合促进剂AIR-101、氧化锌、硬脂酸和歧化松香进行二次密炼，得到二次密炼料；
将所述二次密炼料、高耐磨炉黑N330和芳烃油进行三次密炼，得到一段混炼胶；
将所述一段混炼胶、粘合剂A、促进剂DZ、防焦剂CTP和不溶性硫磺进行二段混炼，得到所述用于航空轮胎的内胎嘴子胶。
本发明将天然橡胶、白炭黑和蛋壳粉进行一次密炼，得到一次密炼料。在本发明中，所述一次密炼优选为由100～105℃升至110～115℃，保温时间优选为30s，本发明对所述一次密炼过程中的升温速率没有特殊的限定。在本发明中，所述一次密炼优选在密炼机中进行。
得到一次密炼料后，本发明将所述一次密炼料、防老剂4010NA、防老剂RD、粘合剂RS、粘合促进剂AIR-101、氧化锌、硬脂酸和歧化松香进行二次密炼，得到二次密炼料。在本发明中，所述二次密炼优选为由110～115℃升至120～125℃，保温时间优选为50s。本发明对所述二次密炼过程中的升温速率没有特殊的限定。在本发明中，所述二次密炼优选在密炼机中进行。
得到二次密炼料后，本发明将所述二次密炼料、高耐磨炉黑N330和芳烃油进行三次密炼，得到一段混炼胶。在本发明中，所述三次密炼优选为由120～125℃升至140～145℃，保温时间优选为140s。本发明对所述三次密炼过程中的升温速率没有特殊的限定。在本发明中，所述三次密炼优选在密炼机中进行。
所述三次密炼完成后，本发明优选将所得混合物排出密炼机至压片机上下片，依次进行冷却和停放，得到所述一段混炼胶。本发明对所述冷却和停放的具体参数没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可，在本发明的具体实施例中，优选为自然冷却后停放16～24h。
在本发明中，所述一次密炼、二次密炼和三次密炼的总过程称为一段混炼。
得到一段混炼胶后，本发明将所述一段混炼胶、粘合剂A、促进剂DZ、防焦剂CTP和不溶性硫磺进行二段混炼，得到所述用于航空轮胎的内胎嘴子胶。
在本发明中，所述二段混炼的温度优选为100～105℃，保温时间优选为100s。本发明对升温至所述二段混炼的温度的升温速率没有特殊的限定。在本发明中，所述二段混炼优选在密炼机中进行。
所述二段混炼完成后，本发明优选将所得混合物排出密炼机至压片机上下片，依次进行冷却和停放，得到所述用于航空轮胎的内胎嘴子胶。本发明对所述冷却和停放的具体参数没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可，在本发明的具体实施例中，优选为自然冷却后停放16～24h。
本发明还提供了上述技术方案所述的内胎嘴子胶在航空轮胎中的应用，所述应用优选为：通过所述内胎嘴子胶将气门嘴和内胎进行贴合、成型后，通过硫化得到航空轮胎内胎成品，将所述航空轮胎内胎成品与外胎进行组装，得到航空轮胎。本发明对所述贴合、成型、硫化和组装的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
图1为航空外胎和内胎的结构示意图，其中1为航空外胎，2为航空内胎胎身胶，3为轮辋，4为内胎嘴子胶，5为气门嘴。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的用于航空轮胎的内胎嘴子胶及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例
实施例1～3以及对比例1～2用于航空轮胎的内胎嘴子胶的原料用量如表2所示。实施例中所用的蛋壳粉中含有碳酸钙的质量分数为93％，碳酸镁和磷酸镁的质量分数之和为3.8％，有机物的质量分数为3.2％，蛋壳粉的孔径为0.1～0.7μm，购自河北仟盛生物科技有限公司。
表2实施例1～3以及对比例1～2用于航空轮胎的内胎嘴子胶的原料用量
Figure BDA0002648309000000081
实施例1～3以及对比例1～2中用于航空轮胎的内胎嘴子胶的制备过程如下：
一段混炼：
(1)将1#烟片胶、白炭黑VN3 GR、蛋壳粉投入密炼机，混合密炼，混炼温度为从100℃升至110℃，保温30s；
(2)将防老剂4010NA、防老剂RD、粘合剂RS、粘合促进剂AIR-101、氧化锌、硬脂酸、歧化松香按照比例投入密炼机，混合密炼，混炼温度为从110℃升至120℃，保温50s；
(3)将N330炭黑、芳烃油按照比例投入密炼机，混合密炼，混炼温度为从120℃升至140℃，保温140s；
(4)将混合物排出密炼机至压片机上下片，冷却，停放，得到一段混炼胶。
二段混炼：
(1)将一段混炼胶停放16h后，将不溶性硫磺IS-60、促进剂DZ、粘合剂A、防胶剂CTP按照一定的比例与一段混炼胶一起投入密炼机，混合密炼至100℃，保温100s；
(2)将混合物排出密炼机至压片机上下片，冷却，停放，此胶为用于航空轮胎的内胎嘴子胶。
对实施例1～3以及对比例1～2制得的用于航空轮胎的内胎嘴子胶的性能进行测试，结果如表3所示。由表3可知，采用本发明航空轮胎内胎嘴子胶的配方且按照一定的比例添加蛋壳粉和歧化松香等添加剂时可以使内胎嘴子胶具有较优的强力性能和粘合性能(如实施例1)，并且均高于现有技术水平，表明本发明的航空轮胎内胎嘴子胶具有巨大的发展及应用前景。
表3实施例1～3以及对比例1～2制得的用于航空轮胎的内胎嘴子胶的性能
Figure BDA0002648309000000091
Figure BDA0002648309000000101
分别将实施例1～3制得的用于航空轮胎的内胎嘴子胶与气门嘴和内胎进行贴合、成型，最后通过硫化机进行硫化(166℃×10min)制成航空轮胎内胎，与外胎进行组装，得到航空轮胎成品。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于航空轮胎的内胎嘴子胶，其特征在于，包括以下质量份数的组分：
天然橡胶100份，高耐磨炉黑N33025～30份，白炭黑5～10份，蛋壳粉5份，促进剂DZ 0.4～0.6份，氧化锌25份，硬脂酸0.4份，防老剂4010NA 1.5～2份，防老剂RD 1.5～2份，粘合剂RS 5～5.5份，粘合剂A 3～4份，粘合促进剂AIR-1012～2.5份，歧化松香1.5份，防焦剂CTP0.2份，不溶性硫磺4～5份，芳烃油3～4份。
2.根据权利要求1所述的用于航空轮胎的内胎嘴子胶，其特征在于，包括以下质量份数的组分：
天然橡胶100份，高耐磨炉黑N33028份，白炭黑7份，蛋壳粉5份，促进剂DZ 0.5份，氧化锌25份，硬脂酸0.4份，防老剂4010NA 1.5份，防老剂RD 2份，粘合剂RS 5.5份，粘合剂A 4份，粘合促进剂AIR-1012.5份，歧化松香1.5份，防焦剂CTP 0.2份，不溶性硫磺5份，芳烃油4份。
3.根据权利要求1或2所述的用于航空轮胎的内胎嘴子胶，其特征在于，所述天然橡胶为1#烟片胶和/或SCR5标准胶。
4.根据权利要求1或2所述的用于航空轮胎的内胎嘴子胶，其特征在于，所述蛋壳粉中碳酸钙的质量分数为93％，碳酸镁和磷酸镁的质量分数之和为3.8％，有机物的质量分数为3.2％。
5.根据权利要求4所述的用于航空轮胎的内胎嘴子胶，其特征在于，所述蛋壳粉的孔径为0.1～0.7μm。
6.权利要求1～5任一项所述的用于航空轮胎的内胎嘴子胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将天然橡胶、白炭黑和蛋壳粉进行一次密炼，得到一次密炼料；
将所述一次密炼料、防老剂4010NA、防老剂RD、粘合剂RS、粘合促进剂AIR-101、氧化锌、硬脂酸和歧化松香进行二次密炼，得到二次密炼料；
将所述二次密炼料、高耐磨炉黑N330和芳烃油进行三次密炼，得到一段混炼胶；
将所述一段混炼胶、粘合剂A、促进剂DZ、防焦剂CTP和不溶性硫磺进行二段混炼，得到所述用于航空轮胎的内胎嘴子胶。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述一次密炼为由100～105℃升至110～115℃，保温时间为30s。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述二次密炼为由110～115℃升至120～125℃，保温时间为50s。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述三次密炼为由120～125℃升至140～145℃，保温时间为140s。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述二段混炼的温度为100～105℃，保温时间为100s。
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