一种全钢胎胎圈夹胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及胎圈夹胶技术领域，特别涉及一种全钢胎胎圈夹胶及其制备方法。
背景技术
胎圈是外胎与轮辋紧密固定的部位,要求具有高强度和刚性,承受外胎与轮辋间的相互作用力，并在车辆运行时抵抗外力，防止胎圈脱离轮辋，轮胎在苛刻的行驶条件下，胎圈部位承受极强的、反复的扭转剪切力，从而导致轮胎钢丝与钢丝夹胶之间的分离，影响轮胎使用寿命及行车安全，故提高橡胶与钢丝的附着力以及生热对保证轮胎使用寿命极为重要。
中国专利申请CN200810046577.0公开了钢丝夹胶胶料，此技术方案提供含有氧化铁红、钴盐、高氧化锌和高硫黄的钢丝夹胶胶料，该钢丝夹胶胶料能明显提高钢丝与橡胶附着力，减少成品斜交轮胎和半钢轮胎钢丝夹胶胶料与钢丝分离现象，在重载产品中，胎圈部位承受作用力较大，圈部反复曲挠变形产生大量的热量聚集，极易造成圈部损坏，因此，上述专利申请虽然通过增加钴盐以及树脂增强胶料加强了胶料与钢丝的粘合力，但是并没有考虑因生热对钢丝与胶料界面层破坏的影响因素。
发明人起初尝试反式异戊橡胶与天然橡胶、丁苯橡胶联用制备低生热全钢胎胎圈夹胶，但是反式异戊橡胶橡胶与天然橡胶等橡胶在分子结构与物理性能上的差异，使得反式异戊橡胶与天然橡胶等非结晶性橡胶的完全共混和共硫化成为难题，而将二种或二种以上的高分子材料达到高度共混和共硫化是高分子复合材料获得低生热性能的前提，故发明人甚至一度放弃了制备全钢胎胎圈夹胶的最初努力，然而随着试验的进行，发明人意外发现，采用合适量硫磺并协同反式异戊橡胶橡胶以及其他组分，共混组合物能达到高度的共混分散和共硫化的效果，并能够最大限度地发挥高分子复合材料的低生热性能。综上所述，提供一种新配方的全钢胎胎圈夹胶，并且使该胎圈夹胶降低胶料自身生热，提高抗剪切性能，具有重要意义。
发明内容
为了解决现有技术中的胎圈夹胶的胶料自身生热高，抗剪切性能差的技术问题，本发明提供了一种胎圈钢丝胶配方。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种低生热全钢胎胎圈夹胶，包括以下重量份组分，天然橡胶0.0～40.0份，反式异戊橡胶5.0～20.0份，丁苯橡胶50.0～80.0份，硫磺10.0～30.0份，其它组分包括炭黑80.0～120.0份，硬脂酸0.5～2.5份，氧化锌1.0～5.0份，均匀剂1.0～3.0份，防老剂RD%200.5～2.0份，增粘树脂1.0～10.0份，橡胶操作油10.0～25.0份，噻唑类促进剂0.6～1.2份。
反式异戊橡胶与天然橡胶等橡胶在分子结构与物理性能上的差异，使得反式异戊橡胶与天然橡胶等非结晶性橡胶的完全共混成为难题，而将二种或二种以上的高分子材料达到高度共混是高分子复合材料获得低生热性能的前提，与其它硫化橡胶相比，常温下反式异戊橡胶易结晶，是一种结晶性的热塑性塑料，发明人发现当配方中硫磺用量合适时，反式异戊橡胶体系交联程度非常高，反式异戊橡胶体系会变为无定型交联网络，当硬质弹性体的反式异戊橡胶交联度增大到临界值时，分子链交联点密集，分子链段运动困难，导致硬质反式异戊橡胶热弹性体转变为柔软的弹性体，该交联度下形成柔软的反式异戊橡胶弹性体具有优异的耐疲劳性能，低动态生热等优异性能，同时在反式异戊橡胶体系交联程度非常高的情况下，二种或二种以上的高分子材料能够达到高度共混和交联，反式异戊橡胶与各种原辅料可达到共交联。
其次，钢丝圈钢丝表面镀铜需要硫磺参与才能产生交联，保证两种材料界面相互粘合，如果界面粘合不好，交联键少，H抽出力就低，橡胶和钢丝圈之间就会产生早期分离，影响轮胎的使用寿命，故本发明提供的硫磺一部分与镀铜发生交联，防止橡胶和钢丝圈之间产生早期分离。
本发明提供的胎圈夹胶配方通过在配方中添加适量的硫磺，在满足高定伸、高硬度的要求的同时，能使橡胶与钢丝的粘合性能最佳，配合反式异戊橡胶橡胶材料的使用，达到反式异戊橡胶橡胶完全交联的目的，能使反式异戊橡胶完全交联，降低胶料生热，最大的发挥其性能优势。
所述炭为N660炭黑或N550炭黑，所述均匀剂选自山东阳谷华泰化工股份有限公司，HT88产品；所述增粘树脂选自青岛克罗恩化学有限公司，YH1288产品；所述橡胶操作油选自德国汉圣公司，V500环保芳烃油；所述噻唑类促进剂为二硫化二苯并噻唑，简称DM。
作为优选，炭黑选用低结构炭黑，优选N660炭黑或N550炭黑，用量高，优选80.0～120.0重量份，目的是提高胶料的定伸应力以及模量，并且大粒径炭黑有利于进一步降低生热。
本发明还提供了一种低生热全钢胎胎圈夹胶的制备方法，具体包括以下步骤：
一段混炼胶：将GK400密炼机转速调至47转/分，将所述天然橡胶、丁苯橡胶、反式异戊橡胶、炭黑、硬脂酸、氧化锌、增粘树脂、防老剂RD和均匀剂加入，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓清扫，加所述橡胶操作油压上顶栓，混炼30秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼20秒，开卸料门排胶，控制排胶温度165～170℃；开炼机下片，将得到的一段混炼胶冷却建垛备用；
终炼胶：将GK255密炼机转速调至28转/分，将所述一段混炼胶、所述硫磺、噻唑类促进剂加入，压上顶栓混炼35秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼35秒，升上顶栓，压上顶栓混炼20秒，升上顶栓，开卸料门排胶，控制排胶温度95～105℃；开炼机下片，冷却建垛得到终炼胶。
作为优选，在所述一段混炼胶制备之前，将所述反式异戊橡胶预先在烘胶房停放4小时。
本发明提供了一种低生热全钢胎胎圈夹胶及其制备方法，通过在配方中添加适量的硫磺，配合反式异戊橡胶橡胶材料的使用，达到反式异戊橡胶橡胶完全交联的目的，降低胶料生热，最大的发挥其性能优势。由以上技术方案可知，本发明提供的低生热的全钢胎圈夹胶配方，能够有效提升重载产品的胎圈使用寿命，提升轮胎的使用寿命。
具体实施方式
本发明公开了一种低生热全钢胎胎圈夹胶及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明当中。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，实施例中出现的份数没有特别说明均为重量份数。
实施例1、2
表1为实施例1和实施例2的低生热全钢胎胎圈夹胶的配方，并按照如下制备方法方法制备终炼胶：
一段混炼胶：将GK400密炼机转速调至47转/分，将所述天然橡胶、丁苯橡胶、反式异戊橡胶、炭黑N660、氧化锌、硬脂酸、C5增粘树脂、防老剂RD和均匀剂HT88安装表1中的重量份的量加入密炼机中，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓清扫，加橡胶操作油V500环保型芳烃油压上顶栓，混炼30秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼20秒，开卸料门排胶，控制排胶温度170℃；开炼机下片，将得到的一段混炼胶冷却建垛备用；
终炼胶：将GK255密炼机转速调至28转/分，将所述一段混炼胶、所述硫磺、噻唑类促进剂二硫化二苯并噻唑加入，压上顶栓混炼35秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼35秒，升上顶栓，压上顶栓混炼20秒，升上顶栓，开卸料门排胶，控制排胶温度105℃；开炼机下片，冷却建垛得到终炼胶；所述V500环保型芳烃油、硫磺和二硫化二苯并噻唑的重量份按照表1所示；
对比例1和2的胎圈夹胶配方如表1所示，制备方法与实施例1、2相同，对表1中的胎圈夹胶配方制备得到的终炼胶的性能进行测试，测试结果见表2。
表1各种低生热全钢胎胎圈夹胶的配方
表2低生热全钢胎胎圈夹胶的性能测试结果
从对比例2和实施例2数据来看，当硫磺用量降低到一般普通用量时(5phr)，对比例2胶料的tanδ@60℃、H抽出以及邵尔A硬度都出现了不同程度的下降，说明硫磺用量不够，全钢胎胎圈夹胶的硬度不够，不能传递钢丝间应力，也不能使反式异戊橡胶与其他橡胶及辅料完全交联，完全交联是复合材料获得低生热性能的前提。
从对比例1和实施例1、2数据来看，随着配方中反式异戊二烯橡胶用量的增加，60℃下的tanδ由最初的0.132，下降到0.112，生热性能改善18％，对比例2中反式异戊二烯的用量增加，因其硫磺用量不合适，60℃下的tanδ反而比对比例1中没有使用反式异戊二烯的橡胶更好，其生热性的改善不佳；故本发明通过在配方中添加适量的硫磺，配合反式异戊橡胶橡胶材料的使用，才能达到反式异戊橡胶橡胶与其他辅料完全交联的目的，降低胶料生热，最大的发挥其性能优势；另外，本发明提供的实施例中的邵尔A硬度提高2个值，达到80，能更好的传递钢丝之间的应力；作为钢丝圈夹胶，本发明提供的橡胶与钢丝圈钢丝表面的镀铜也需要硫磺参与才能产生交联，保证两种材料界面相互粘合，如果界面粘合不好，比如硫磺用量不够，交联键少，H抽出力就低，橡胶和钢丝圈之间就会产生早期分离，影响轮胎的使用寿命，本发明提供的硫磺可以与镀铜完全交联，防止橡胶和钢丝圈之间的早期分离。
实施例3
一段混炼胶：将GK400密炼机转速调至47转/分，将所述天然橡胶25份、丁苯橡胶62份、反式异戊橡胶13份、炭黑N550 100份、氧化锌3份、硬脂酸1.5份、C5增粘树脂YH1288 6份、防老剂RD 1.5份和均匀剂HT88 2.0份加入，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓清扫，加橡胶操作油V500环保型芳烃油18份压上顶栓，混炼30秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼20秒，开卸料门排胶，控制排胶温度165℃；开炼机下片，将得到的一段混炼胶冷却建垛备用；
终炼胶：将GK255密炼机转速调至28转/分，将所述一段混炼胶、所述硫磺20份、噻唑类促进剂二硫化二苯并噻唑0.9份加入，压上顶栓混炼35秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼35秒，升上顶栓，压上顶栓混炼20秒，升上顶栓，开卸料门排胶，控制排胶温度95℃；开炼机下片，冷却建垛得到终炼胶。
实施例4
一段混炼胶：将GK400密炼机转速调至47转/分，将所述天然橡胶15份、丁苯橡胶80份、反式异戊橡胶5份、炭黑N550 100份、氧化锌5份、硬脂酸2.5份、C5增粘树脂YH1288 10份、防老剂RD 2份和均匀剂HT88 3份加入，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓清扫，加橡胶操作油V500环保型芳烃油25份压上顶栓，混炼30秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼20秒，开卸料门排胶，控制排胶温度168℃；开炼机下片，将得到的一段混炼胶冷却建垛备用；
终炼胶：将GK255密炼机转速调至28转/分，将所述一段混炼胶、所述硫磺15份、噻唑类促进剂二硫化二苯并噻唑1.2份加入，压上顶栓混炼35秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼35秒，升上顶栓，压上顶栓混炼20秒，升上顶栓，开卸料门排胶，控制排胶温度100℃；开炼机下片，冷却建垛得到终炼胶。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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。
