CN117050397A - 高粘性耐老化的工程轮胎带束层胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高粘性耐老化的工程轮胎带束层胶及其制备方法，属于轮胎带束层胶技术领域。其技术方案为：以重量份计，包括以下组分：天然橡胶100份、炭黑45‑55份、氧化锌6‑10份、硬脂酸0.3‑0.6份、防老剂2‑3份、增粘树脂1‑2份、钴盐粘合剂0.8‑1.4份、塑解剂0.1‑0.2份、不溶性硫磺5‑8份、硫化稳定剂1‑2份、促进剂1‑1.5份、防焦剂0.15‑0.3份。本发明制备的带束层胶具有高耐久性能、抗撕裂性能和粘合性能，从而解决了轮胎肩空脱层损坏的问题，延长了轮胎使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎带束层胶技术领域，具体涉及一种高粘性耐老化的工程轮胎带束层胶及其制备方法。
背景技术
对于矿用工程轮胎来说，其尺寸较大，胎面厚度也远超TBR，因此在轮胎运行过程中，轮胎内部产生的热量很难发散出去，就会导致轮胎内部温度较高，对胶料的性能具有极大考验。特别是带束层部位，处于轮胎内部中心位置，热量积聚很难排出，导致带束层部位长期处于高温状态，胶料各项性能急剧下降，从而出现轮胎肩空脱层损坏，影响轮胎使用。中国发明专利CN109749146B公开了一种用于轮胎钢丝带束层的低生热橡胶组合物，包含以下重量份数的原料：天然橡胶100份、炭黑40-60份、白炭黑5-15份、防老剂4020 1-1.5份、防老剂RD0.5-1份、氧化锌7-9份、硬脂酸1-1.5份、钴盐0.5-1份、粘合剂RA-65 4-5份、不溶性硫磺4-5份、促进剂DZ 0.5-3份、结构式为式(I)的树脂1-4份，树脂中的烷氧基可以与白炭黑表面的羟基发生化学反应，提高填料的分散性能，结构中巯基在硫化过程中可以与橡胶发生化学反应，降低带束层在使用过程中的生热，可以提高胶料老化粘合力，保证了轮胎的耐久性，提高了轮胎的使用寿命。因此研发具有较高粘性和耐老化、耐疲劳性能的带束层胶料仍是解决轮胎肩部问题的重要研究方向。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种高粘性耐老化的工程轮胎带束层胶及其制备方法，制备的带束层胶具有高耐久性能、抗撕裂性能和粘合性能，从而解决了轮胎肩空脱层损坏的问题，延长了轮胎使用寿命。
本发明的技术方案为：
一方面，本发明提供了高粘性耐老化的工程轮胎带束层胶，以重量份计，包括以下组分：天然橡胶100份、炭黑45-55份、氧化锌6-10份、硬脂酸0.3-0.6份、防老剂2-3份、增粘树脂1-2份、钴盐粘合剂 0.8-1.4份、塑解剂 0.1-0.2份、不溶性硫磺5-8份、硫化稳定剂1-2份、促进剂1-1.5份、防焦剂0.15-0.3份。
优选地，所述天然橡胶为烟片胶RSS3#。
优选地，所述炭黑为N220炭黑或N326炭黑。
优选地，所述防老剂为对苯二胺类防老剂4020和酮胺类防老剂RD。
优选地，所述增粘树脂为烷基苯酚增粘树脂TYC-0412。
优选地，所述钴盐粘合剂为乙酰化硼酸钴。
优选地，所述塑解剂为五氯硫酚加活化剂和分散剂的混合物塑解剂SJ-103。
优选地，所述不溶性硫磺为OT10或OT20；所述促进剂为次磺酰胺类促进剂DZ；所述防焦剂为高活性防焦剂CTP。
优选地，所述硫化稳定剂为六亚甲基-1,6-双硫代硫酸二钠盐。
另一方面，本发明提供了上述高粘性耐老化的工程轮胎带束层胶的制备方法，包括以下步骤：
S1一段混炼
预先将天然橡胶和塑解剂投入密炼机进行塑炼，得到塑炼天然橡胶，然后将塑炼天然橡胶和部分炭黑投入密炼机中混炼30-35s，之后再加入增粘树脂、硬脂酸和部分氧化锌，在转速37-44rpm下进行混炼，每隔30-35s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到150-155℃时排胶下片，在室温条件下放置4-6h后得到冷却后的一段母胶，随后对其进行二段混炼；
S2二段混炼
将步骤S1的一段母胶及剩余炭黑、防老剂、钴盐粘合剂同步投入密炼机中，在35-40rpm转速下进行混炼，每隔30-35s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到150-155℃时进行排胶落片，在室温条件下放置4-6h后得到冷却后的二段母胶，再将二段母胶进行回车后放置4-6h冷却，随后对其进行终炼；
S3终炼
将步骤S2的二段母胶及不溶性硫磺、剩余氧化锌、硫化稳定剂、促进剂和防焦剂投入密炼机中，在26-29rpm转速下进行混炼，依次间隔30-35s、20-25s、20-25s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到95-100℃时排胶下片，放置冷却后即得工程轮胎带束层胶。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明在带束层胶料中同时添加六亚甲基-1,6-双硫代硫酸二钠盐和乙酰化硼酸钴两种原材料，利用其协同作用，使胶料的耐久性能、抗撕裂性能、粘合性能均得到了显著的提高。特别是在轮胎使用中期之后，带束层胶料达到一定的老化程度，带束层胶依然能够保持较好的物理性能和粘合强度，解决了轮胎带束层部位在使用中后期出现持续高温性能下降、带束层裂口等问题，从而避免轮胎肩空脱层等病象的发生，进而提高了轮胎的使用寿命。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1-3及对比例1-3
实施例1-3及对比例1-3的带束层胶配方如表1所示：
表1
实施例1-3及对比例1-3的工程机械轮胎带束层胶的制备方法包括以下步骤：
S1一段混炼
预先将天然橡胶和塑解剂投入密炼机进行塑炼，得到塑炼天然橡胶，然后将塑炼天然橡胶和40份炭黑投入密炼机中混炼35s，之后再加入增粘树脂、硬脂酸和5份氧化锌，在转速38rpm下进行混炼，每隔30s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到155℃时排胶下片，在室温条件下放置4h后得到冷却后的一段母胶，随后对其进行二段混炼；
S2二段混炼
将步骤S1的一段母胶及剩余炭黑、防老剂、钴盐粘合剂同步投入密炼机中，在35rpm转速下进行混炼，每隔30s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到150℃时进行排胶落片，在室温条件下放置4h后得到冷却后的二段母胶，再将二段母胶进行回车后放置4h冷却，随后对其进行终炼；
S3终炼
将步骤S2的二段母胶及不溶性硫磺、剩余氧化锌、硫化稳定剂、促进剂和防焦剂投入密炼机中，在28rpm转速下进行混炼，依次间隔30s、25s、25s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到100℃时排胶下片，放置冷却后即得工程轮胎带束层胶。
对实施例1-3及对比例1-3制备的工程轮胎带束层胶进行性能测试，测试结果如表2所示：
表2
测试试样硫化条件：145℃×60min。
静态高温慢速撕裂（撕裂能），测试速度：50mm/min，测试温度：100℃。
将实施例3与对比例1进行比较可以看出，同时添加了六亚甲基-1,6-双硫代硫酸二钠盐和乙酰化硼酸钴到带束层胶料中，硫化胶的硫化返原时间提升22%，老化保持率提升13%，胶料的耐老化性能明显提升；胶料的慢速撕裂撕裂能提升51.5%，曲挠裂口增长性能提升46%，胶料的抗撕裂、抗裂口性能明显提升；钢丝抽出力提升21.6%，压缩生热降低11.7%；拉伸强度、扯断伸长率和硬度等性能稍有提高。
将实施例3分别与对比例2、对比例3进行比较可以看出，同时添加了六亚甲基 1,6双硫代硫酸二钠盐和乙酰化硼酸钴到带束层胶料中，其各项性能明显优于仅将其中的一种单独添加到胶料中。而将对比例2、3与对比例1进行比较可以看出，单独添加其中一种材料的胶料在部分性能提升的同时，会带来其它性能的降低，无法满足产品使用要求。
从两种材料的性能来看，乙酰化硼酸钴属于一种特殊的金属有机物，其分子上的钴离子和硼通过氧分子与有机成分连接起来，由于化合物分子结构中的硼-氧-钴键的键能很弱，因此钴离子能够很快从化合物分子本体中解离出来；钴迅速释出后，极大地提高了硫化钴的生成速率，因此它在橡胶中的溶解度大，活性高。也由于钴离子的迅速释放而导致活性硼酸盐基团的生成，硼酸盐基团是腐蚀抑制剂，在橡胶胶料中可以阻碍腐蚀作用发生，减少了镀黄铜钢丝帘线周围环境的腐蚀作用，因此虽然乙酰化硼酸钴对胶料的耐老化性能仍有不利影响，但是由于其含有硼酸盐基团，对其耐腐蚀性、耐湿热老化性、耐热氧老化性能有一定积极作用，且粘合强度更高，因此其老化性能下降影响较小；而添加了六亚甲基-1,6-双硫代硫酸二钠盐后则能够很好地弥补乙酰化硼酸钴对老化性能的不利影响。六亚甲基-1,6-双硫代硫酸二钠盐在作为硫磺硫化体系的热稳定剂的同时，也可以作为粘合促进剂，提高镀黄铜钢丝骨架材料和胶料的粘合性能，其在胶料发生硫化交联反应过程中，六亚甲基-1,6-双硫代硫酸二钠盐可生成热稳定性更好的混合交联键，从而提高胶料的热稳定性能和动态曲挠性能，弥补胶料在后期使用过程中由于硫硫交联键老化断裂带来的物理性能和粘合强度的下降，从而提高胶料的耐热老化性能。二者同时添加，能够明显提高带束层胶料的耐老化性能、抗撕裂性能和粘合强度，从而解决轮胎使用过程中由于带束层损坏而出现的肩空裂口等问题，能够有效提升轮胎的使用寿命。
综上，本发明同时添加六亚甲基-1,6-双硫代硫酸二钠盐和乙酰化硼酸钴两种原材料，在起到各自积极作用的同时，还发挥出了协同作用，弥补了单一材料的不足，从而使胶料的耐久性能、抗撕裂性能、粘合性能均得到了显著的提高，达到综合性能提升的目的。
Claims (10)
1.高粘性耐老化的工程轮胎带束层胶，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：天然橡胶100份、炭黑45-55份、氧化锌6-10份、硬脂酸0.3-0.6份、防老剂2-3份、增粘树脂1-2份、钴盐粘合剂 0.8-1.4份、塑解剂 0.1-0.2份、不溶性硫磺5-8份、硫化稳定剂1-2份、促进剂1-1.5份、防焦剂0.15-0.3份。
2.如权利要求1所述的高粘性耐老化的工程轮胎带束层胶，其特征在于，所述天然橡胶为烟片胶RSS3#。
3.如权利要求1所述的高粘性耐老化的工程轮胎带束层胶，其特征在于，所述炭黑为N220炭黑或N326炭黑。
4.如权利要求1所述的高粘性耐老化的工程轮胎带束层胶，其特征在于，所述防老剂为对苯二胺类防老剂4020和酮胺类防老剂RD。
5.如权利要求1所述的高粘性耐老化的工程轮胎带束层胶，其特征在于，所述增粘树脂为烷基苯酚增粘树脂TYC-0412。
6.如权利要求1所述的高粘性耐老化的工程轮胎带束层胶，其特征在于，所述钴盐粘合剂为乙酰化硼酸钴。
7.如权利要求1所述的高粘性耐老化的工程轮胎带束层胶，其特征在于，所述塑解剂为塑解剂SJ-103。
8.如权利要求1所述的高粘性耐老化的工程轮胎带束层胶，其特征在于，所述不溶性硫磺为OT10或OT20；所述促进剂为次磺酰胺类促进剂DZ；所述防焦剂为高活性防焦剂CTP。
9.如权利要求1所述的高粘性耐老化的工程轮胎带束层胶，其特征在于，所述硫化稳定剂为六亚甲基-1,6-双硫代硫酸二钠盐。
10.如权利要求1-9任一项所述的高粘性耐老化的工程轮胎带束层胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1一段混炼
预先将天然橡胶和塑解剂投入密炼机进行塑炼，得到塑炼天然橡胶，然后将塑炼天然橡胶和部分炭黑投入密炼机中混炼30-35s，之后再加入增粘树脂、硬脂酸和部分氧化锌，在转速37-44rpm下进行混炼，每隔30-35s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到150-155℃时排胶下片，在室温条件下放置4-6h后得到冷却后的一段母胶，随后对其进行二段混炼；
S2二段混炼
将步骤S1的一段母胶及剩余炭黑、防老剂、钴盐粘合剂同步投入密炼机中，在35-40rpm转速下进行混炼，每隔30-35s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到150-155℃时进行排胶落片，在室温条件下放置4-6h后得到冷却后的二段母胶，再将二段母胶进行回车后放置4-6h冷却，随后对其进行终炼；
S3终炼
将步骤S2的二段母胶及不溶性硫磺、剩余氧化锌、硫化稳定剂、促进剂和防焦剂投入密炼机中，在26-29rpm转速下进行混炼，依次间隔30-35s、20-25s、20-25s进行一次提坨压坨，当胶料温度达到95-100℃时排胶下片，放置冷却后即得工程轮胎带束层胶。
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|---|---|---|---|---|
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