CN113429641A - 一种全钢载重轮胎尼龙子口包布胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于橡胶技术领域，具体涉及一种全钢载重轮胎尼龙子口包布胶及其制备方法。本发明的全钢载重轮胎尼龙子口包布胶，按重量份计，包括如下组分：天然橡胶70~90份，杜仲橡胶1~20份，顺丁橡胶5～20份，炭黑40~55份，炭黑改性剂0.1~2份，碳纳米管0.1～3份，白炭黑5～15份，氧化锌3~6份，硬脂酸1~3份，增粘树脂0.5~3份，间苯二酚甲醛树脂0.5~2份，粘合剂RA65 1～3份，防老剂1～3份，橡胶填充油5～10份，促进剂CZ 0.5~2份，不溶性硫磺粉2~5份，防焦剂CTP 0.1~0.5份。本发明的全钢载重轮胎尼龙子口包布胶具有更好粘合力、动态模量高、生热低、抗撕裂性能优异，可以有效提升轮胎的抗承载性能与安全性能，可以进一步提升轮胎的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于橡胶技术领域，具体涉及一种全钢载重轮胎尼龙子口包布胶及其制备方法。
背景技术
全钢载重轮胎在工程车辆使用过程中，经常面临超载、行驶路况差等恶劣条件下使用，导致全钢载重轮胎的钢丝子口反包端点容易出现子口空或子口裂的问题，该问题对轮胎的安全性能具有较大的隐患。经过对上述轮胎病象的剖析研究，认为该问题的发生与轮胎中加贴的尼龙子口包布胶性能有较大的关系。全钢载重轮胎子口反包端点位置是载重应力和曲挠集中点，轮胎在苛刻使用条件下，该位置最易引发缺陷导致轮胎出现子口空或子口裂的问题。
发明内容
本发明的目的是在于克服、补充现有技术中存在的不足，提供一种全钢载重轮胎尼龙子口包布胶及其制备方法。本发明的全钢载重轮胎尼龙子口包布胶通过OMS低温混炼工艺可以让橡胶和填料混炼更加均匀、充分发挥出碳纳米管和杜仲橡胶各自优异的性能；加入碳纳米管和炭黑改性剂，二者协同作用可以提升包布胶的粘合力、抗撕裂性能以及降低生热；杜仲橡胶和炭黑改性剂协同作用可以提升包布胶的动态模量和耐疲劳性能，进一步提升包布胶的抗破坏能力；碳纳米管和杜仲橡胶与炭黑改性剂并用具有一定协同增强效应，可以进一步提升包布胶的综合性能；同时也为碳纳米管和杜仲橡胶在轮胎中的应用，探索出一条新应用方向。
为解决现有技术的不足，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种全钢载重轮胎尼龙子口包布胶，按重量份计，包括以下组分：天然橡胶70～93份，杜仲橡胶2～20份，顺丁橡胶5～20份，炭黑40～55份，炭黑改性剂0.1～2份，碳纳米管0.1～3份，白炭黑5～15份，氧化锌3～6份，硬脂酸1～3份，增粘树脂0.5～3份，间苯二酚甲醛树脂0.5～2份，粘合剂RA65 1～3份，防老剂1～3份，橡胶填充油5～10份，促进剂CZ 0.5～2份，不溶性硫磺粉2～5份及防焦剂CTP 0.1～0.5份。
进一步地，所述杜仲橡胶为天然杜仲橡胶或合成杜仲橡胶；所述顺丁橡胶为低顺式顺丁橡胶或高顺式顺丁橡胶。
进一步地，所述碳纳米管为气相沉淀法多壁团聚型碳纳米管，其管径为10～15nm，长度为3～10μm，比表面积为250～290m2/g。
进一步地，所述白炭黑为HD165MP和/或HD175MP；所述炭黑为N330或N326。
进一步地，所述炭黑改性剂具体包含以下式(Ⅰ)表示的化合物组成的至少一种，化学式如下：
其中，R1、R2分别表示具有6～30个碳原子的芳香烃基，或者具有6～30个碳原子的烷烃基，或者具有6～30个碳原子的烷基芳香烃基，或者R1是氢，或者R2是氢。
进一步地，所述增粘树脂为C5增粘树脂、203增粘树脂和204增粘树脂中的一种或两种；所述橡胶填充油为芳烃油、环保芳烃油或环烷油。
进一步地，所述防老剂为防老剂4020、防老剂RD和防老剂3100中的两种或三种。
进一步地，所述不溶性硫磺为不溶性硫磺OT-20或不溶性硫磺IS6033。
第二方面，本发明实施例提供了一种全钢载重轮胎尼龙子口包布胶的制备方法，采用一次法连续低温混炼工艺，包括以下步骤：
(1)密炼机混炼母炼胶：将天然橡胶70～93份、杜仲橡胶2～20份、5～20份顺丁橡胶、40～55份炭黑、0.1～2份炭黑改性剂、0.1～3份碳纳米管、5～15份白炭黑、3～6份氧化锌、1～3份硬脂酸、0.5～3份增粘树脂、0.5～2份间苯二酚甲醛树脂、1～3份防老剂及5～10份橡胶填充油投入密炼机中进行混炼，上顶栓压力为6～18MPa，转子转速为40～50r/min，排胶温度为140～155℃，时间为135～160s，得到母炼胶；
(2)开炼机混炼终炼胶：将步骤(1)所得母胶直接输送至开炼机进行补充混炼和降温，待胶温≤75℃时，将1～3份粘合剂RA65、0.5～2份促进剂CZ、2～5份不溶性硫磺粉及0.1～0.5份防焦剂CTP投入开炼机中进行混炼，开炼机的辊距控制在2.5～4mm，开炼机的转速控制在20～40r/min，排胶温度控制在85～100℃，开炼机混炼时间控制在600～800s，混炼结束得到所述全钢载重轮胎尼龙子口包布胶。
进一步地，步骤(1)中所述密炼机为GK320E密炼机，步骤(2)中所述开炼机为Φ660×2130mm开炼机。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
(1)本发明的全钢载重轮胎尼龙子口包布胶，通过OMS低温混炼工艺可以让橡胶和填料混炼更加均匀、充分发挥出碳纳米管和杜仲橡胶各自优异的性能；(2)碳纳米管和炭黑改性剂协同作用可以提升包布胶的粘合力、抗撕裂性能以及降低生热；(3)杜仲橡胶和炭黑改性剂协同作用可以提升包布胶的动态模量和耐疲劳性能，进一步提升包布胶的抗破坏能力；(4)碳纳米管和杜仲橡胶与炭黑改性剂并用具有一定协同增强效应，可以进一步提升包布胶的综合性能；同时也为碳纳米管和杜仲橡胶在轮胎中的应用，探索出一条新应用方向。
本发明的尼龙子口包布胶可以让其具有更好的粘合力、高动态模量、低生热与抗撕裂性能优异，可以有效提升尼龙子口包布胶的抗破坏性能，进一步提升轮胎的抗承载性能与安全性能，使得轮胎的使用寿命进一步延长。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种全钢载重轮胎尼龙子口包布胶，按重量份计，包括如下组分：82份天然橡胶，3份合成杜仲橡胶，15份高顺式顺丁橡胶，0.8份炭黑改性剂DC-01，1.5份碳纳米管GT-300，48份N330炭黑，10份白炭黑HD175MP，5份氧化锌，2份硬脂酸，1份C5增粘树脂，1份间苯二酚甲醛树脂，8份芳烃油，1.5份防老剂4020，0.5份防老剂RD，2份粘合剂RA65，1.2份促进剂CZ，3.5份不溶性硫磺OT-20，0.2份防焦剂CTP。
一种全钢载重轮胎尼龙子口包布胶的制备方法，采用一次法连续低温混炼(OMS低温混炼)工艺，包括以下步骤：
密炼机混炼母炼胶：将天然橡胶、杜仲橡胶、高顺式顺丁橡胶、碳纳米管、N330炭黑、白炭黑HD175MP、氧化锌、份硬脂酸、C5增粘树脂、间苯二酚甲醛树脂、芳烃油、防老剂，投入密炼机中进行混炼，上顶栓压力为16MPa，转子转速为40r/min，排胶温度为145℃，时间为140s，得到母炼胶；
开炼机混炼终炼胶：将步骤(1)所得母胶直接输送给开炼机进行补充混炼和降温，待胶温≤75℃时，将粘合剂RA65、促进剂CZ、不溶性硫磺粉、炭黑改性剂、防焦剂，投入开炼机中进行混炼，开炼机的辊距设置为3.5mm，开炼机的转速设置为30r/min，排胶温度设置为95℃，开炼机混炼时间控制为700秒，得到所述全钢载重轮胎尼龙子口包布胶。
实施例2
一种全钢载重轮胎尼龙子口包布胶，按重量份计，包括如下组分：72份天然橡胶，13份合成杜仲橡胶，15份高顺式顺丁橡胶，0.8份炭黑改性剂DC-01，1.5份碳纳米管GT-300，48份N330炭黑，10份白炭黑HD175MP，5份氧化锌，2份硬脂酸，1份C5增粘树脂，1份间苯二酚甲醛树脂，8份芳烃油，1.5份防老剂4020，0.5份防老剂RD，2份粘合剂RA65，1.2份促进剂CZ，3.5份不溶性硫磺OT-20，0.2份防焦剂CTP。
一种全钢载重轮胎尼龙子口包布胶的制备方法，采用一次法连续低温混炼(OMS低温混炼)工艺，该方法包括以下步骤：
密炼机混炼母炼胶：将天然橡胶、杜仲橡胶、高顺式顺丁橡胶、碳纳米管、N330炭黑、白炭黑HD175MP、氧化锌、份硬脂酸、203增粘树脂、间苯二酚甲醛树脂、芳烃油、防老剂，投入密炼机中进行混炼，上顶栓压力为16MPa，转子转速为40r/min，排胶温度为145℃，时间为140s，得到母炼胶；
开炼机混炼终炼胶：将步骤(1)所得母胶直接输送给开炼机进行补充混炼和降温，待胶温≤75℃时，将粘合剂RA65、促进剂CZ、不溶性硫磺粉、炭黑改性剂、防焦剂投入开炼机中进行混炼，开炼机的辊距设置为3.5mm，开炼机的转速设置为30r/min，排胶温度设置为95℃，开炼机混炼时间控制为700秒，得到所述全钢载重轮胎尼龙子口包布胶。
对比例1
一种全钢载重轮胎尼龙子口包布胶，按重量份计，包括如下组分：82份天然橡胶，3份合成杜仲橡胶，15份高顺式顺丁橡胶，48份N330炭黑，10份白炭黑HD175MP，5份氧化锌，2份硬脂酸，1份C5增粘树脂，1份间苯二酚甲醛树脂，8份芳烃油，1.5份防老剂4020，0.5份防老剂RD，2份粘合剂RA65，1.2份促进剂CZ，3.5份不溶性硫磺OT-20，0.2份防焦剂CTP。
一种全钢载重轮胎尼龙子口包布胶的制备方法，包括以下步骤：
一段混炼：将天然橡胶、高顺式顺丁橡胶、N330炭黑、白炭黑HD175MP、氧化锌、硬脂酸、C5增粘树脂、间苯二酚甲醛树脂、芳烃油、防老剂，投入密炼机中进行混炼，上顶栓压力为18MPa，转子转速为50r/min，排胶温度为155℃，时间为150s，得到一段混炼胶；
二段混炼：将步骤(1)所得一段混炼胶，投入密炼机中进行混炼，上顶栓压力为18MPa，转子转速为50r/min，排胶温度为145℃，时间为100s，得到二段混炼胶；
三段混炼：将步骤(2)所得二段混炼胶、粘合剂RA65、促进剂CZ、不溶性硫磺OT-20、防焦剂CTP投入密炼机中进行混炼，转子转速为25r/min，上顶栓压力为16MPa，排胶温度为105℃，时间为120s，得到所述全钢载重轮胎尼龙子口包布胶。
对比例2
一种全钢载重轮胎尼龙子口包布胶，按重量份计，包括如下组分：72份天然橡胶，13份合成杜仲橡胶，15份高顺式顺丁橡胶，0.8份炭黑改性剂DC-01，48份N330炭黑，10份白炭黑HD175MP，5份氧化锌，2份硬脂酸，1份C5增粘树脂，1份间苯二酚甲醛树脂，8份芳烃油，1.5份防老剂4020，0.5份防老剂RD，2份粘合剂RA65，1.2份促进剂CZ，3.5份不溶性硫磺OT-20，0.2份防焦剂CTP。
一种全钢载重轮胎尼龙子口包布胶的制备方法，采用一次法连续低温混炼(OMS低温混炼)工艺，包括以下步骤：
密炼机混炼母炼胶：将天然橡胶、杜仲橡胶、低顺式顺丁橡胶、碳纳米管、N326炭黑、白炭黑HD175MP、份氧化锌、份硬脂酸、C5增粘树脂、间苯二酚甲醛树脂、芳烃油、防老剂，投入密炼机中进行混炼，上顶栓压力为16MPa，转子转速为40r/min，排胶温度为145℃，时间为140s，得到母炼胶；
开炼机混炼终炼胶：将步骤(1)所得母胶直接输送给开炼机进行补充混炼和降温，待胶温≤75℃时，将粘合剂RA65、促进剂CZ、不溶性硫磺粉、炭黑改性剂、防焦剂，投入开炼机中进行混炼，开炼机的辊距设置为3.5mm，开炼机的转速设置为30r/min，排胶温度设置为95℃，开炼机混炼时间控制为700秒，得到所述全钢载重轮胎尼龙子口包布胶。
本发明实施例1～2和对比例1～2得到的全钢载重轮胎尼龙子口包布胶进行硫化，硫化条件：151℃、30分钟，得到硫化胶的物性测试参数如表1所示。
表1全钢载重轮胎尼龙子口包布胶硫化后物性参数
从表1所示的物理性能测试结果可知：在全钢载重轮胎尼龙子口包布胶中，实施案例胶料的撕裂强度、H抽出力、曲挠龟裂性能和高温模量较对比案例有所提升，而胶料的生热也随着降低，这样可以让全钢载重尼龙子口包布胶具有更好的粘合力、高动态模量、低生热与抗撕裂性能优异，可以有效提升尼龙子口包布胶的抗破坏性能，进一步提升轮胎的抗承载性能与安全性能，使得轮胎的使用寿命进一步延长。
本发明的全钢载重轮胎尼龙子口包布胶，通过OMS低温混炼工艺可以让橡胶和填料混炼更加均匀、充分发挥出碳纳米管和杜仲橡胶各自优异的性能；通过实施例1和对比例1可以发现碳纳米管和炭黑改性剂协同作用可以提升包布胶的粘合力、抗撕裂性能以及降低生热；并且杜仲橡胶和炭黑改性剂协同作用可以提升包布胶的动态模量和耐疲劳性能，进一步提升包布胶的抗破坏能力；碳纳米管和杜仲橡胶与炭黑改性剂并用具有一定协同增强效应，可以进一步提升包布胶的综合性能；同时也为碳纳米管和杜仲橡胶在轮胎中的应用，探索出一条新应用方向。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种全钢载重轮胎尼龙子口包布胶，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：天然橡胶70～93份，杜仲橡胶2～20份，顺丁橡胶5～20份，炭黑40～55份，炭黑改性剂0.1～2份，碳纳米管0.1～3份，白炭黑5～15份，氧化锌3～6份，硬脂酸1～3份，增粘树脂0.5～3份，间苯二酚甲醛树脂0.5～2份，粘合剂RA65 1～3份，防老剂1～3份，橡胶填充油5～10份，促进剂CZ 0.5～2份，不溶性硫磺粉2～5份及防焦剂CTP 0.1～0.5份。
2.根据权利要求1所述的全钢载重轮胎尼龙子口包布胶，其特征在于，所述杜仲橡胶为天然杜仲橡胶或合成杜仲橡胶；所述顺丁橡胶为低顺式顺丁橡胶或高顺式顺丁橡胶。
3.根据权利要求1所述的全钢载重轮胎尼龙子口包布胶，其特征在于，所述碳纳米管为气相沉淀法多壁团聚型碳纳米管，其管径为10～15nm，长度为3～10μm，比表面积为250～290m2/g。
4.根据权利要求1所述的全钢载重轮胎尼龙子口包布胶，其特征在于，所述白炭黑为HD165MP和/或HD175MP；所述炭黑为N330或N326。
5.根据权利要求1所述的全钢载重轮胎尼龙子口包布胶，其特征在于，所述炭黑改性剂具体包含以下式(Ⅰ)表示的化合物组成的至少一种，化学式如下：
其中，R1、R2分别表示具有6～30个碳原子的芳香烃基，或者具有6～30个碳原子的烷烃基，或者具有6～30个碳原子的烷基芳香烃基，或者R1是氢，或者R2是氢。
6.根据权利要求1所述的全钢载重轮胎尼龙子口包布胶，其特征在于，所述增粘树脂为C5增粘树脂、203增粘树脂和204增粘树脂中的一种或两种；所述橡胶填充油为芳烃油、环保芳烃油或环烷油。
7.根据权利要求1所述的全钢载重轮胎尼龙子口包布胶，其特征在于，所述防老剂为防老剂4020、防老剂RD和防老剂3100中的两种或三种。
8.根据权利要求1所述的全钢载重轮胎尼龙子口包布胶，其特征在于，所述不溶性硫磺为不溶性硫磺OT-20或不溶性硫磺IS6033。
9.权利要求1所述的全钢载重轮胎尼龙子口包布胶的制备方法，其特征在于，采用一次法连续低温混炼工艺，包括以下步骤：
(1)密炼机混炼母炼胶：将天然橡胶70～93份、杜仲橡胶2～20份、5～20份顺丁橡胶、40～55份炭黑、0.1～2份炭黑改性剂、0.1～3份碳纳米管、5～15份白炭黑、3～6份氧化锌、1～3份硬脂酸、0.5～3份增粘树脂、0.5～2份间苯二酚甲醛树脂、1～3份防老剂及5～10份橡胶填充油投入密炼机中进行混炼，上顶栓压力为6～18MPa，转子转速为40～50r/min，排胶温度为140～155℃，时间为135～160s，得到母炼胶；
(2)开炼机混炼终炼胶：将步骤(1)所得母胶直接输送至开炼机进行补充混炼和降温，待胶温≤75℃时，将1～3份粘合剂RA65、0.5～2份促进剂CZ、2～5份不溶性硫磺粉及0.1～0.5份防焦剂CTP投入开炼机中进行混炼，开炼机的辊距控制在2.5～4mm，开炼机的转速控制在20～40r/min，排胶温度控制在85～100℃，开炼机混炼时间控制在600～800s，混炼结束得到所述全钢载重轮胎尼龙子口包布胶。
10.根据权利要求9所述全钢载重轮胎尼龙子口包布胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述密炼机为GK320E密炼机，步骤(2)中所述开炼机为Φ660×2130mm开炼机。
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