CN111944212B

CN111944212B - 一种航空内胎胎身胶料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN111944212B
Application number: CN202010847966.4A
Authority: CN
Inventors: 刘蓉; 俞华英; 吴春齐; 傅云翠
Original assignee: Chemchina Shuguang Rubber Industry Research and Design Institute Co Ltd
Current assignee: Chemchina Shuguang Rubber Industry Research and Design Institute Co Ltd
Priority date: 2020-08-21
Filing date: 2020-08-21
Publication date: 2022-10-11
Anticipated expiration: 2040-08-21
Also published as: CN111944212A

Abstract

本发明提供了一种航空内胎胎身胶料及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域。本发明提供的胶料包括天然橡胶、炭黑、强威粉TNK、邻苯二甲酸二丁酯、防护蜡Okerin 1900、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、氧化锌、硬脂酸、硫磺、二硫化二***啉、次磺酰胺类促进剂NS/NOBS、二硫化苯并噻唑和抗硫化返原剂WK‑901。本发明采用天然橡胶，通过各种配合剂的合理配合，使该胶料具有优异的耐热和耐臭氧老化性能，并具有好的耐气透性、耐低温脆性、较高的拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度及较低的定伸应力和小的永久变形，满足高气压、高载荷使用条件的航空内胎使用性能。

Description

一种航空内胎胎身胶料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种航空内胎胎身胶料及其制备方法和应用。

背景技术

航空内胎是充气航空轮胎的重要部件，通常在高气压、高载荷和70～120℃或更高温度下工作，应具有足够的气密性和强度，使用过程不能出现表面龟裂、胎身打折等现象，更不能出现漏气、爆胎等质量问题。随着充气航空轮胎向大型、高速、高载方向的发展，对高气压航空轮胎的保压性能要求越来越强。内胎装配于外胎内，若充气时得不到充分伸张就会打折，胎身胶料永久变形过大时，打折现象尤为突出，所以胎身胶料还应有小的永久变形。因此，要求内胎胎身胶有好的气密性、高的伸长率和拉伸强度、撕裂强度，很好的耐热老化性能，小的永久变形，好的耐大气老化性能。

现有技术中常用印尼进口1#烟片胶制备航空内胎胎身胶料，存在耐气透性、拉伸强度、扯断伸长率和撕裂强度不佳的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种航空内胎胎身胶料及其制备方法和应用。本发明提供的航空内胎胎身胶料具有优异的拉伸强度、扯断伸长率和撕裂强度及良好的耐气透性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种航空内胎胎身胶料，包括以下质量份数的组分：

天然橡胶 100份，炭黑N326 20～30份，强威粉TNK 15～25份，邻苯二甲酸二丁酯4～8份，防护蜡Okerin 1900 1～3份，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体 1～2份，N-苯基-N'-异丙基对苯二胺 1～2份，氧化锌 3～6份，硬脂酸 1～4份，硫磺 0.2～0.4份，二硫化二***啉 0.3～0.7份，次磺酰胺类促进剂 1～1.3份，二硫化苯并噻唑 0.5～1.0份，抗硫化返原剂WK-901 1～3份。

优选地，所述天然橡胶的拉伸强度≥25.0Mpa，扯断伸长率≥810％，撕裂强度≥30KN/m，压缩生热≤8℃。

优选地，所述次磺酰胺类促进剂为次磺酰胺类促进剂NS或次磺酰胺类促进剂NOBS。

优选地，所述的航空内胎胎身胶料包括以下质量份数的组分：

天然橡胶 100份，炭黑N326 25份，强威粉TNK 20份，邻苯二甲酸二丁酯 6份，防护蜡Okerin 1900 2份，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体 1.5份，N-苯基-N'-异丙基对苯二胺 1.5份，氧化锌 5份，硬脂酸 3份，硫磺 0.3份，二硫化二***啉 0.5份，次磺酰胺类促进剂 1.15份，二硫化苯并噻唑 0.8份，抗硫化返原剂WK-901 1.5份。

天然橡胶 100份，炭黑N326 20份，强威粉TNK 15份，邻苯二甲酸二丁酯 6份，防护蜡Okerin 1900 1.5份，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体 1.5份，N-苯基-N'-异丙基对苯二胺 1.5份，氧化锌 5份，硬脂酸 2.5份，硫磺 0.3份，二硫化二***啉 0.5份，次磺酰胺类促进剂 1份，二硫化苯并噻唑 0.7份，抗硫化返原剂WK-901 1份。

优选地，所述二硫化苯并噻唑 0.7份替换为二硫化苯并噻唑 0.9份，所述抗硫化返原剂WK-901 1份替换为抗硫化返原剂WK-901 2份。

本发明还提供了上述技术方案所述的航空内胎胎身胶料的制备方法，包括以下步骤：

将天然橡胶、氧化锌、硬脂酸、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、防护蜡Okerin 1900、炭黑N326、强威粉TNK和邻苯二甲酸二丁酯混合后依次进行一段混炼和排胶，得到一段母胶；

将所述一段母胶、硫磺、二硫化二***啉、次磺酰胺类促进剂、二硫化苯并噻唑和抗硫化返原剂WK-901混合后依次进行二段混炼和排胶，得到所述航空内胎胎身胶料。

优选地，所述一段混炼和二段混炼的转速独立地为30～35r/min。

本发明还提供了上述技术方案所述的航空内胎胎身胶料或上述技术方案所述制备方法制得的航空内胎胎身胶料在航空内胎中的应用。

本发明提供了一种航空内胎胎身胶料，包括以下质量份数的组分：天然橡胶 100份，炭黑N326 20～30份，强威粉TNK 15～25份，邻苯二甲酸二丁酯(DBP) 4～8份，防护蜡Okerin 1900 1～3份，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(RD) 1～2份，N-苯基-N'-异丙基对苯二胺(4010NA) 1～2份，氧化锌 3～6份，硬脂酸 1～4份，硫磺 0.2～0.4份，二硫化二***啉(DTDM) 0.3～0.7份，次磺酰胺类促进剂 1～1.3份，二硫化苯并噻唑(DM) 0.5～1.0份，抗硫化返原剂WK-901 1～3份。本发明中，天然橡胶是通用生胶种类中具有最优的强撕性能和最好的综合性能的生胶，拉伸强度、撕裂强度和扯断伸长率均明显高于印尼进口1#烟片胶，天然橡胶可赋予航空内胎胎身胶料较高的拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度，同时压缩生热低，具有耐臭氧老化的性能；以炭黑N326为主配合强威粉TNK，炭黑N326具有高强度、低生热特点，与高耐磨N330炭黑相比，定伸应力较低、伸长率较高，强威粉TNK因其自身的纳米片层结构，其阻隔性能(气密性)是半补强炭黑所不具备的性能，同时可赋予航空内胎胎身胶料良好的力学性能；硫化剂DTDM是一种含硫化合物，在硫化温度下能分解出活性硫的特点，与使用传统硫化剂二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)相比，有很好的操作安全性、胶料的拉伸强度、撕裂强度高、伸长率大，成品内胎的耐热老化性能显著提高，高温下抗张强度较大，撕裂性能较好，永久变形较小；防护蜡Okerin1900是一种石蜡和微晶蜡配合的防护蜡，分子量分布广，迁移的温度和速度不同，与适量的防老剂4010NA和RD并用，对胶料的耐热老化性能改善的同时尤其提高胶料的防臭氧老化、大气老化性能，与使用石蜡相比，明显提高了胶料的耐臭氧老化龟裂性能；抗硫化返原剂WK-901能防止硫磺硫化的胶料因硫化交联键热降解而产生返原现象，硫化交联键热降解可导致交联密度降低且胶料物理性能随之下降，抗硫化返原剂WK-901的添加，提高了胶料的热稳定性，使航空内胎胶在苛刻的使用条件、高温环境下物理性能保持率高，使用寿命长。本发明基于以上材料的性能特点，提供了一种高性能航空内胎胎身胶料，采用气透性不是很低的天然橡胶，通过各种配合剂的合理配合，使该胶料具有优异的耐热和耐臭氧老化性能，并具有好的耐气透性、耐低温脆性、较高的拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度及较低的定伸应力和小的永久变形，满足高气压、高载荷使用条件的航空内胎使用性能，使航空内胎有好的使用安全性和长的使用寿命。

实施例的数据表明，本发明提供的航空内胎胎身胶料的性能如表1所示。

表1本发明提供的航空内胎胎身胶料的性能

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为航空内胎气门嘴子胶，5为气门嘴。

具体实施方式

天然橡胶 100份，炭黑N326 20～30份，强威粉TNK 15～25份，邻苯二甲酸二丁酯4～8份，防护蜡Okerin 1900 1～3份，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体 1～2份，N-苯基-N'-异丙基对苯二胺 1～2份，氧化锌 3～6份，硬脂酸 1～4份，硫磺 0.2～0.4份，二硫化二***啉 0.3～0.7份，次磺酰胺类促进剂NS/NOBS 1～1.3份，二硫化苯并噻唑 0.5～1.0份，抗硫化返原剂WK-901 1～3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，所述天然橡胶的拉伸强度优选≥25.0Mpa，扯断伸长率优选≥810％，撕裂强度优选≥30KN/m，压缩生热优选≤8℃。在本发明中，所述天然橡胶在100pphm、40℃、25％伸长的条件下，出现出裂现象的时间优选经过≥6h。在本发明中，所述天然橡胶优选购自云南天然橡胶产业集团江城有限公司。

在本发明中，所述次磺酰胺类促进剂优选包括次磺酰胺类促进剂NS或次磺酰胺类促进剂NOBS。

在本发明中，以所述天然橡胶为基准，所述航空内胎胎身胶料优选包括以下质量份数的组分：

天然橡胶 100份，炭黑N326 25份，强威粉TNK 20份，邻苯二甲酸二丁酯 6份，防护蜡Okerin 1900 2份，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体 1.5份，N-苯基-N'-异丙基对苯二胺 1.5份，氧化锌 5份，硬脂酸 3份，硫磺 0.3份，二硫化二***啉 0.5份，次磺酰胺类促进剂NS/NOBS 1.15份，二硫化苯并噻唑 0.8份，抗硫化返原剂WK-901 1.5份；

或包括以下质量份数的组分：

天然橡胶 100份，炭黑N326 20份，强威粉TNK 15份，邻苯二甲酸二丁酯 6份，防护蜡Okerin 1900 1.5份，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体 1.5份，N-苯基-N'-异丙基对苯二胺 1.5份，氧化锌 5份，硬脂酸 2.5份，硫磺 0.3份，二硫化二***啉 0.5份，次磺酰胺类促进剂NS/NOBS 1份，二硫化苯并噻唑 0.7份，抗硫化返原剂WK-901 1份；

或包括以下质量份数的组分：

天然橡胶 100份，炭黑N326 20份，强威粉TNK 15份，邻苯二甲酸二丁酯 6份，防护蜡Okerin 1900 1.5份，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体 1.5份，N-苯基-N'-异丙基对苯二胺 1.5份，氧化锌 5份，硬脂酸 2.5份，硫磺 0.3份，二硫化二***啉 0.5份，次磺酰胺类促进剂NS/NOBS 1份，二硫化苯并噻唑 0.9份，抗硫化返原剂WK-901 2份。

在本发明中，所述天然橡胶是通用生胶种类中具有最优的强撕性能和最好的综合性能的生胶，拉伸强度、撕裂强度和扯断伸长率均明显高于印尼进口1#烟片胶，天然橡胶可赋予航空内胎胎身胶料较高的拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度，同时压缩生热低，具有耐臭氧老化的性能。

在本发明中，炭黑N326具有高强度、低生热的特点，与高耐磨N330炭黑相比，定伸应力较低、伸长率较高，强威粉TNK因其自身的纳米片层结构，其阻隔性能(气密性)是半补强炭黑所不具备的性能，同时可赋予航空内胎胎身胶料良好的力学性能。

在本发明中，硫化剂DTDM是一种含硫化合物，在硫化温度下能分解出活性硫的特点，与使用传统硫化剂二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)相比，有很好的操作安全性、胶料的拉伸强度、撕裂强度高、伸长率大，成品内胎的耐热老化性能显著提高，高温下抗张强度较大，撕裂性能较好，永久变形较小。

在本发明中，防护蜡Okerin1900是一种石蜡和微晶蜡配合的防护蜡，分子量分布广，迁移的温度和速度不同，与适量的防老剂4010NA和RD并用，对胶料的耐热老化性能改善的同时尤其提高胶料的防臭氧老化、大气老化性能，与使用石蜡相比，明显提高了胶料的耐臭氧老化龟裂性能。

在本发明中，抗硫化返原剂WK-901能防止硫磺硫化的胶料因硫化交联键热降解而产生返原现象，硫化交联键热降解可导致交联密度降低且胶料物理性能随之下降，抗硫化返原剂WK-901的添加，提高了胶料的热稳定性，使航空内胎胶在苛刻的使用条件、高温环境下物理性能保持率高，使用寿命长。

本发明将天然橡胶、氧化锌、硬脂酸、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、防护蜡Okerin 1900、炭黑N326、强威粉TNK和邻苯二甲酸二丁酯混合后依次进行一段混炼和排胶，得到一段母胶。在本发明中，所述一段混炼的转速优选为30～35r/min。在本发明中，所述一段混炼优选在GK250E密炼机内进行。在本发明中，所述一段混炼的时间优选为200秒。

在本发明中，所述一段混炼的加料顺序优选为依次加入天然橡胶、氧化锌、硬脂酸、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、防护蜡Okerin1900、炭黑N326、强威粉TNK和邻苯二甲酸二丁酯。

得到一段母胶后，本发明将所述一段母胶、硫磺、二硫化二***啉、次磺酰胺类促进剂NS/NOBS、二硫化苯并噻唑和抗硫化返原剂WK-901混合后依次进行二段混炼和排胶，得到所述航空内胎胎身胶料。在本发明中，所述二段混炼的转速优选为30～35r/min。在本发明中，所述二段混炼优选在GK250E密炼机内进行。在本发明中，所述二段混炼的时间优选为170秒。

在本发明中，所述二段混炼的加料顺序优选为依次加入一段母胶、硫磺、二硫化二***啉、次磺酰胺类促进剂、二硫化苯并噻唑和抗硫化返原剂WK-901。

所述二段混炼完成后，本发明优选将所述二段母胶提栓2～3次，得到所述航空内胎胎身胶料，所述提栓的作用是让混炼胶在密炼室中可以翻转，得到充分的混炼。

本发明还提供了上述技术方案所述的航空内胎胎身胶料或上述技术方案所述制备方法制得的航空内胎胎身胶料在航空内胎中的应用。本发明对所述应用没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可，具体的如将所述航空内胎胎身胶料用压出机挤出的方式制成内胎胎筒，将所述内胎胎筒分别与硫化好的气门嘴、气门嘴胶垫制成内胎胎胚，并通过平板硫化机将所述内胎胎坯硫化，得到航空内胎。本发明对所述挤出的方式和硫化的参数没有特殊的限定。

为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的航空内胎胎身胶料及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1～3以及对比例的航空内胎胎身胶料的原料用量如表2所示，表2实施例1～3以及对比例的航空内胎胎身胶料的原料用量

实施例原料中天然橡胶的产品参数如表3所示。

表3天然橡胶的产品参数

产品参数	产品指标	检验方法
			拉伸强度	≥25.0MPa	GB/T528
扯断伸长率	≥800％	GB/T528
			撕裂强度	≥30KN/m	GB/T529
压缩生热	≤8℃	GB/T1687
			臭氧老化(100pphm、40℃、25％伸长)	≥6h出裂	GB/T533-2008

实施例1～3中航空内胎胎身胶料的制备过程如下：

依次加入天然橡胶、氧化锌、硬脂酸、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、防护蜡Okerin 1900、炭黑N326、强威粉TNK和邻苯二甲酸二丁酯于在GK250E密炼机中，转子转速为35r/min，一段混炼时间200秒，然后排胶，得到一段母胶，然后在GK250E密炼机中依次加入硫磺、二硫化二***啉、次磺酰胺类促进剂、二硫化苯并噻唑和抗硫化返原剂WK-901，转子转速为30r/min，二段混炼时间170秒，然后排胶，得到航空内胎胎身胶料。

对实施例1～3制得的航空内胎胎身胶料的性能进行测试，结果如表4所示。

表4实施例1～3制得的航空内胎胎身胶料的性能

对实施例1和对比例制得的航空内胎胎身胶料经过不同硫化时间后的性能进行测试，数据如下表5所示。由表5可知，使用本实施例1配方制成的航空内胎胎身胶料比对比例胶料可明显提高硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、扯断伸长率，耐气透性能、耐热老化、耐臭氧老化性能。

表5实施例1和对比例制得的航空内胎胎身胶料硫化后的性能比较

将实施例1以及对比例制得的航空内胎胎身胶料分别用压出机挤出的方式将混炼胶制成内胎胎筒，再分别与硫化好的气门嘴、气门嘴胶垫制成内胎胎胚，并通过硫化机将内胎胎坯硫化而成为内胎成品。对成品物性进行测试，成品试验数据如表6所示。由表6可知，利用实施例1制得的航空内胎胎身胶料得到的内胎成品的拉伸强度、71℃×24h老化前后的扯断伸长率、撕裂强度、接头拉伸强度、与补强帘布粘合强度均明显提高，延长了航空内胎的使用寿命。

表6成品物性数据

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

1.一种航空内胎胎身胶料，其特征在于，具体为以下质量份数的组分：

天然橡胶100份，炭黑N326 25份，强威粉TNK 20份，邻苯二甲酸二丁酯6份，防护蜡Okerin 1900 2份，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体1.5份，N-苯基-N'-异丙基对苯二胺1.5份，氧化锌5份，硬脂酸3份，硫磺0.3份，二硫化二***啉0.5份，次磺酰胺类促进剂1.15份，二硫化苯并噻唑0.8份，抗硫化返原剂WK-901 1.5份。

2.根据权利要求1所述的航空内胎胎身胶料，其特征在于，所述天然橡胶的拉伸强度≥25.0Mpa，扯断伸长率≥810％，撕裂强度≥30KN/m，压缩生热≤8℃。

3.根据权利要求1所述的航空内胎胎身胶料，其特征在于，所述次磺酰胺类促进剂为次磺酰胺类促进剂NS或次磺酰胺类促进剂NOBS。

4.根据权利要求1～3任一项所述的航空内胎胎身胶料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述一段混炼和二段混炼的转速独立地为30～35r/min。

6.权利要求1～3任一项所述的航空内胎胎身胶料或权利要求4或5所述制备方法制得的航空内胎胎身胶料在航空内胎中的应用。