CN113528055B - 一种环保型全钢过渡层胶及其制备方法 - Google Patents

一种环保型全钢过渡层胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于橡胶技术领域，尤其涉及一种环保型全钢过渡层胶及其制备方法。本发明的环保型全钢过渡层胶，按重量份计，包括如下组分：天然橡胶100份，炭黑50~60份，碳纳米管0.1～3份，氧化锌3~8份，增粘树脂1~4份，改性间甲树脂0.5~2份，防老剂1～3份，钴盐0.2～1份，粘合剂RA65 2～6份，促进剂DZ 0.5~2份，不溶性硫磺粉3~7份，防焦剂CTP 0.1~0.5份。本发明的环保型全钢过渡层胶使用改性间甲树脂396替代间苯二酚，由于改性间甲树脂中游离的间苯二酚质量分数极低，能够让胶料加工过程中避免游离间苯二酚升华产生烟雾很少、降低环境污染，有利于员工健康；同时制得的胶料具有更好粘合力、生热低以及抗撕裂性能优异，可以进一步延长轮胎的使用寿命。

Description

一种环保型全钢过渡层胶及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶技术领域，尤其涉及一种环保型全钢过渡层胶及其制备方法。
背景技术
自欧盟实施了轮胎标签法以来，在这种形势下我国轮胎行业迫切的需要进行绿色升级。绿色轮胎是指节能、环保、安全的轮胎产品，整个生产全过程实行绿色制造理念，应用过程倡导绿色使用。全钢子午线轮胎的带速层、胎体和内衬层过渡层胶需要与钢丝帘线具有较好的粘合性能，目前国内这些胶料的钢丝粘合体系普遍采用间-甲-白-钴体系或间-甲-钴体系，由于该粘合体系中使用的纯间苯二酚相对分子质量较低，胶料加工过程中会升华产生烟雾，严重污染环境，危害员工的健康。随着国家环保政策越来越严格，企业都面临生产过程的环保压力，因此国内轮胎企业都在积极探索如何让轮胎生产制造过程更加绿色环保。
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，提供一种环保型全钢过渡层胶，可以让全钢过渡层胶生产过程更加环保，又可以改善全钢过渡层胶的粘合力、生热低以及抗撕裂性能，进一步延长轮胎的使用寿命。本发明的环保型全钢过渡层胶在生产过程中几乎无游离间苯二酚挥发分，能有效解决加工过程中间苯二酚挥发导致的环境污染；同时具有更好粘合力、生热低以及抗撕裂性能优异，通过上述改进可以进一步延长轮胎的使用寿命。
第一方面，本发明实施例提供了一种环保型全钢过渡层胶，按重量份计，包括以下组分：天然橡胶100份，炭黑50～60份，碳纳米管0.1～3份，氧化锌3～8份，增粘树脂1～4份，改性间甲树脂0.5～2份，防老剂1～3份，钴盐0.2～1份，粘合剂RA65 2～6份，促进剂DZ 0.5～2份，不溶性硫磺粉3～7份及防焦剂CTP 0.1～0.5份。
进一步地，所述炭黑为N330或N326的一种或两种。
进一步地，所述碳纳米管是气相沉淀法多壁团聚型碳纳米管，管径为12～15nm，长度为3～10μm，比表面积为250～290m2/g。
进一步地，所述改性间甲树脂由间苯二酚及双环戊二烯与甲醛聚合反应而成，具体包含式(Ⅰ)、式(Ⅱ)和式(Ⅲ)表示的化合物组成的至少一种，化学式如下：
式(Ⅰ)、(Ⅱ)和(Ⅲ)中，n为除0以外的自然数，R为-CH(CH3)C5H5或H。
进一步地，所述钴盐为硼酰化钴或新葵酸钴。
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。
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所述的环保型全钢过渡层胶的制备方法，采用一次法连续低温混炼(OMS低温混炼)工艺，包括以下步骤：
(1)密炼机混炼母炼胶：将100份天然橡胶、50～60份炭黑、0.1～3份碳纳米管、3～8份氧化锌、1～4份增粘树脂、0.5～2份改性间甲树脂、1～3份防老剂及0.2～1份钴盐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2～6份粘合剂RA65、0.5～2份促进剂DZ、3～7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600～800秒，混炼结束得到所述环保型全钢过渡层胶。
进一步地，步骤(1)中所述密炼机中采用的是GK320E密炼机，步骤(2)中所述开炼机采用的是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)本发明的环保型全钢过渡层胶，使用一种新型改性间甲树脂396替代间苯二酚，由于改性间甲树脂中游离的间苯二酚质量分数极低，能够让胶料加工过程中避免游离间苯二酚升华产生烟雾很少、降低环境污染，有利于员工健康；(2)碳纳米管的添加可以提升过渡层胶的抗撕裂性能以及降低生热；(3)碳纳米管和改性间甲树脂协同作用可以提升过渡层胶老化后的粘合力；(4)新型改性间甲树脂能够满足全钢过渡层胶性能使用要求，这样可以为轮胎胶料配方合计和生产制造过程更加绿色环保探索出一个新的发展方向。
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
一种环保型全钢过渡层胶，按重量份计，包括如下组分：100份天然橡胶，53份炭黑N326，1份碳纳米管GT-300，7份氧化锌，2份204增粘树脂，1.5份改性间甲树脂396，2份防老剂4020，1份防老剂RD，0.4份硼酰化钴，5份粘合剂RA65，1.3份促进剂DZ，4.2份不溶性硫磺粉OT-20及0.2份防焦剂CTP。
一种环保型全钢过渡层胶的制备方法，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、炭黑N326、碳纳米管DT-300、氧化锌、增粘树脂204、改性间甲树脂396、防老剂4020及硼酰化钴投入密炼机中进行混炼，上顶栓压力为18MPa，转子转速为45r/min，排胶温度为150℃，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DZ、不溶性硫磺粉OT-20及防焦剂CTP投入开炼机中进行混炼，开炼机的辊距设置为3mm，开炼机的转速设置为30r/min，排胶温度设置为95℃，开炼机混炼时间设置为700秒，得到所述环保型全钢过渡层胶。
实施例2
一种环保型全钢过渡层胶，按重量份计，包括如下组分：100份天然橡胶，53份炭黑N326，1.5份碳纳米管GT-300，7份氧化锌，2份204增粘树脂，1.5份改性间甲树脂396，2份防老剂4020，1份防老剂RD，0.4份硼酰化钴，5份粘合剂RA65，1.3份促进剂DZ，4.2份不溶性硫磺粉OT-20及0.2份防焦剂CTP。
一种环保型全钢过渡层胶的制备方法，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、炭黑N326、碳纳米管DT-300、氧化锌、204增粘树脂、改性间甲树脂396、防老剂RD及硼酰化钴投入密炼机中进行混炼，上顶栓压力为18MPa，转子转速为45r/min，排胶温度为150℃，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DZ、不溶性硫磺粉、防焦剂，投入开炼机中进行混炼，开炼机的辊距设置为3mm，开炼机的转速设置为30r/min，排胶温度设置为95℃，开炼机混炼时间设置为700秒，得到所述环保型全钢过渡层胶。
对比例1
一种环保型全钢过渡层胶，按重量份计，包括如下组分：100份天然橡胶，53份炭黑N326，7份氧化锌，2份204增粘树脂，1.5份改性间甲树脂396，2份防老剂4020，1份防老剂RD，0.4份硼酰化钴，5份粘合剂RA65，1.3份促进剂DZ，4.2份不溶性硫磺粉OT-20及0.2份防焦剂CTP。
上述环保型全钢过渡层胶的制备方法，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、炭黑N326、氧化锌、204增粘树脂、改性间甲树脂396、防老剂4020、防老剂RD及硼酰化钴投入密炼机中进行混炼，上顶栓压力为18MPa，转子转速为45r/min，排胶温度为150℃，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DZ、不溶性硫磺粉OT-20及防焦剂CTP投入开炼机中进行混炼，开炼机的辊距设置为3mm，开炼机的转速设置为30r/min，排胶温度设置为95℃，开炼机混炼时间设置为700秒，得到所述环保型全钢过渡层胶。
对比例2
一种环保型全钢过渡层胶，按重量份计，包括如下组分：100份天然橡胶，53份炭黑N326，7份氧化锌，2份204增粘树脂，1.5份间苯二酚，2份防老剂4020，1份防老剂RD，0.4份硼酰化钴，5份粘合剂RA65，1.3份促进剂DZ，4.2份不溶性硫磺粉OT-20及0.2份防焦剂CTP。
一种环保型全钢过渡层胶的制备方法，包括以下步骤：
一段混炼：将天然橡胶、炭黑N326、氧化锌、204增粘树脂及防老剂4020投入密炼机中进行混炼，上顶栓压力为18MPa，转子转速为45r/min，排胶温度为155℃，时间为155s，得到一段混炼胶；
二段混炼：将步骤(1)所得一段混炼胶、炭黑RD、间苯二酚及硼酰化钴投入密炼机中进行混炼，上顶栓压力为18MPa，转子转速为40r/min，排胶温度为145℃，时间为110s，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DZ、不溶性硫磺粉OT-20及防焦剂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100℃，时间为120s，得到所述环保型全钢过渡层胶。
本发明实施例1～3和对比例1得到的环保型全钢过渡层胶进行硫化，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环保型全钢过渡层胶硫化后物性参数
从表1所示的物理性能测试结果可知：在环保型全钢过渡层胶中，实施案例1-2中胶料的撕裂强度、钢丝抽出力和定伸应力较对比例1-2均有所提升，而胶料的生热也随着降低，同时实施例1-2中过渡层胶老化后具有更好的钢丝粘合力。这些性能可以有效提升过渡层胶料的性能，进一步延长轮胎的使用寿命。
通过实施例1和对比例1胶料的性能对比可以发现应用碳纳米管可以提升过渡层胶的抗撕裂性能以及降低生热；通过实施例2和对比例2胶料的性能对比可以发现碳纳米管和改性间甲树脂协同作用可以提升过渡层胶老化后的粘合力。
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 (8)

1.一种环保型全钢过渡层胶，其特征在于，按重量份计，由以下组分组成：天然橡胶100份，炭黑50~60份，碳纳米管0.1～3份，氧化锌3~8份，增粘树脂1~4份，改性间甲树脂0.5~2份，防老剂1～3份，钴盐0.2～1份，粘合剂RA652～6份，促进剂DZ 0.5~2份，不溶性硫磺粉3~7份及防焦剂CTP0.1~0.5份；
所述碳纳米管是气相沉淀法多壁团聚型碳纳米管，管径为12~15nm，长度为3~10 μm，比表面积为250~290m2/g；
所述改性间甲树脂为改性间甲树脂396。
2.根据权利要求1所述的环保型全钢过渡层胶，其特征在于，所述炭黑为N330或N326的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的环保型全钢过渡层胶，其特征在于，所述钴盐为硼酰化钴。
4.根据权利要求1所述的环保型全钢过渡层胶，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。
5.根据权利要求1所述的环保型全钢过渡层胶，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。
6.根据权利要求1所述的环保型全钢过渡层胶，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。
7.权利要求1所述的环保型全钢过渡层胶的制备方法，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100份天然橡胶、50~60份炭黑、0.1～3份碳纳米管、3~8份氧化锌、1~4份增粘树脂、0.5~2份改性间甲树脂、1～3份防老剂及0.2～1份钴盐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2～6份粘合剂RA65、0.5~2份促进剂DZ、3~7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600~800秒，混炼结束得到所述环保型全钢过渡层胶。
8.根据权利要求7所述环保型全钢过渡层胶的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述密炼机中采用的是GK320E密炼机，步骤（2）中所述开炼机采用的是Φ660×2130mm开炼机。
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