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一种轮胎子口护胶及其制备方法

2021-02-02 07:02:22

一种轮胎子口护胶及其制备方法

  技术领域

  本发明涉及橡胶技术领域,尤其是一种轮胎子口护胶及其制备方法。

  背景技术

  轮胎子口护胶位于轮胎胎圈位置与轮辋直接接触,胎圈位置又是是轮胎承受负载应力的集中区域,因此需要子口护胶具有较强的刚性、较低的生热、耐疲劳性能以及耐撕裂破坏等性能。

  目前子口护胶设计主要采用炭黑高填充量与高硫低促的硫化体系,用于提升子口护胶的刚性和耐撕裂性能。传统设计的子口护胶生热大的问题,一直轮胎行业比较难克服的技术难点,生热大会使得子口护胶加速老化导致综合性能下降出现疲劳破坏。本发明在子口护胶中加入碳纳米管,可以降低子口护胶的生热,同时又可以提升子口护胶的的刚性和抗撕裂性能;抗硫化返原剂的应用,可以提升橡胶的抗硫化返原性能和耐疲劳性能;两种材料并用具有一定协同增强效应,可以进一步提升子口护胶的的刚性和降低生热。本发明通过应用上述材料,可以进一步提升轮胎子口护胶的性能,从而提升轮胎的使用安全性。

  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,提供一种轮胎子口护胶,可以提高和改善子口护胶的的刚性、抗撕裂性能、耐疲劳性能和抗硫化返原性能,又能降低子口护胶的生热,从而进一步提升轮胎的使用安全性。本发明采用的技术方案是:

  一种轮胎子口护胶,其中:按重量份计,包括如下组分:天然橡胶15~45份、高顺式丁二烯橡胶55~85份、碳纳米管1~10份、炭黑50~70份、氧化锌3~6份、硬脂酸2~4份、防老剂2~5份、增粘树脂2~6份、橡胶填充油2~8份、橡胶防护蜡1~2份、促进剂1~3份、不溶性硫磺1~3.5份、抗硫化返原剂0.2~1份、防焦剂CTP%200.1~0.5份。

  优选的是,所述的轮胎子口护胶,其中:所述炭黑为N330或N375。

  优选的是,所述的轮胎子口护胶,其中:所述增粘树脂为C5增粘树脂、T6000超级增粘树脂或Koresin超级增粘树脂中的一种或两种。

  优选的是,所述的轮胎子口护胶,其中:所述抗硫化返原剂为二水合六亚甲基-1,6-二硫代硫酸二钠盐。

  优选的是,所述的轮胎子口护胶,其中:所述防老剂为防老剂4020、防老剂RD或防老剂3100的两种或三种。

  优选的是,所述的轮胎子口护胶,其中:所述橡胶填充油为芳烃油、环保芳烃油或环烷油。

  优选的是,所述的轮胎子口护胶,其中:所述促进剂为促进剂NS或促进剂DZ的一种或两种。

  优选的是,所述的轮胎子口护胶,其中:所述碳纳米管为气相沉淀法多壁碳纳米管,其管径在12-15nm、长度在5-12um、比表面积240-300m2/g。

  一种轮胎子口护胶的制备方法,其中:包括如下步骤:

  (1)一段混炼:天然橡胶15~45份、高顺式丁二烯橡胶55~85份、碳纳米管1~10份、炭黑35~60份、氧化锌3~6份、硬脂酸2~4份、橡胶填充油2~8份、增粘树脂2~6份投入密炼机中进行混炼,上顶栓压力为6~18MPa,转子转速为45~55r/min,排胶温度为155~165℃,时间为130~150s,得到一段混炼胶;

  (2)二段混炼:将步骤(1)所得一段混炼胶、炭黑10~35份、防老剂2~5份、橡胶防护蜡1~2份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150~160℃,时间为110~125s,得到二段混炼胶;

  (3)三段混炼:将步骤(2)所得二段混炼胶、促进剂1~3份、不溶性硫磺1~3.5份、抗硫化返原剂0.2~1份、防焦剂CTP%200.1~0.5份投入密炼机中进行混炼,转子转速为20~40r/min,上顶栓压力为6~18MPa,排胶温度为100~110℃,时间为115~125s,得到所述轮胎子口护胶。

  优选的是,所述轮胎子口护胶的制备方法,其中:步骤(1)-(2)中采用的密炼机为BB430密炼机,步骤(3)中采用的密炼机为BB305密炼机。

  本发明的优点:

  本发明的轮胎子口护胶,通过加入碳纳米管可以降低子口护胶的生热,同时又可以提升子口护胶的的刚性和抗撕裂性能;通过加入抗硫化返原剂,可以提升橡胶的抗硫化返原性能和耐疲劳性能;两种材料并用具有一定协同增强效应,可以进一步提升子口护胶的的刚性和降低生热,为碳纳米管在轮胎中产业应用生产摸索出一条比较合适的工艺路线。

  具体实施方式

  下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

  实施例1

  一种轮胎子口护胶,按重量份计,包括如下组分:天然橡胶40份、高顺式丁二烯橡胶60份、碳纳米管2份、炭黑72份、氧化锌4份、硬脂酸3份、防老剂3份、增粘树脂3份、橡胶填充油4份、橡胶防护蜡1份、促进剂1.5份、不溶性硫磺1.4份、抗硫化返原剂0.3份、防焦剂CTP0.4份。

  炭黑为N330;增粘树脂为Koresin超级增粘树脂;抗硫化返原剂为二水合六亚甲基-1,6-二硫代硫酸二钠盐;防老剂为防老剂4020、防老剂RD和防老剂3100;橡胶填充油为环烷油;促进剂为促进剂NS;碳纳米管为气相沉淀法多壁碳纳米管,其管径在15nm、长度在8um、比表面积260m2/g。

  一种轮胎子口护胶的制备方法,采用以下工艺步骤,组份比例按重量份数计:

  (1)一段混炼:将40份天然橡胶、60份高顺式丁二烯橡胶、2份碳纳米管、60份N330炭黑、4份氧化锌、3份硬脂酸、4份环烷油、3份Koresin超级增粘树脂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160℃,时间为140s,得到一段混炼胶;

  (2)二段混炼:将步骤(1)所得一段混炼胶、12份N330炭黑、1份防老剂RD、1.5份防老剂4020、0.5份防老剂3100、1份橡胶防护蜡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160℃,时间为120s,得到二段混炼胶;

  (3)三段混炼:将步骤(2)所得二段混炼胶、1.5份促进剂NS、1.4份不溶性硫磺、0.3份抗硫化返原剂、0.4份防焦剂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115s,得到所述轮胎子口护胶。

  实施例2

  一种轮胎子口护胶,按重量份计,包括如下组分:天然橡胶40份、高顺式丁二烯橡胶60份、碳纳米管3份、炭黑70份、氧化锌4份、硬脂酸3份、防老剂3份、增粘树脂4份、橡胶填充油3份、橡胶防护蜡1份、促进剂1.5份、不溶性硫磺1.3份、抗硫化返原剂0.2份、防焦剂CTP0.4份。

  炭黑为N330;增粘树脂为C5增粘树脂;抗硫化返原剂为二水合六亚甲基-1,6-二硫代硫酸二钠盐;防老剂为防老剂4020、防老剂RD;橡胶填充油为芳烃油;促进剂为促进剂NS;碳纳米管为气相沉淀法多壁碳纳米管,其管径在12-15nm、长度在5-12um、比表面积240-300m2/g。

  一种轮胎子口护胶的制备方法,采用以下工艺步骤,组份比例按重量份数计:

  (1)一段混炼:将40份天然橡胶、60份高顺式丁二烯橡胶、3份碳纳米管、60份N330炭黑、4份氧化锌、3份硬脂酸、3份芳烃油、4份C5增粘树脂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160℃,时间为145s,得到一段混炼胶;

  (2)二段混炼:将步骤(1)所得一段混炼胶、10份N330炭黑、1份防老剂RD、2份防老剂4020、1份橡胶防护蜡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160℃,时间为120s,得到二段混炼胶;

  (3)三段混炼:将步骤(2)所得二段混炼胶、1.5份促进剂NS、1.3份不溶性硫磺、0.2份抗硫化返原剂、0.4份防焦剂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115s,得到所述轮胎子口护胶。

  实施例3

  一种轮胎子口护胶,按重量份计,包括如下组分:天然橡胶35份、高顺式丁二烯橡胶65份、碳纳米管5份、炭黑66份、氧化锌4份、硬脂酸3份、防老剂3份、增粘树脂3份、橡胶填充油2~8份、橡胶防护蜡1份、促进剂1.4份、不溶性硫磺1.3份、抗硫化返原剂0.3份、防焦剂CTP%200.4份。

  炭黑为N375;增粘树脂为T6000超级增粘树脂;抗硫化返原剂为二水合六亚甲基-1,6-二硫代硫酸二钠盐;防老剂为防老剂4020、防老剂RD和防老剂3100;橡胶填充油为芳烃油;促进剂为促进剂NS;碳纳米管为气相沉淀法多壁碳纳米管,其管径在12nm、长度在10um、比表面积260m2/g。

  一种轮胎子口护胶的制备方法,采用以下工艺步骤,组份比例按重量份数计:

  (1)一段混炼:将35份天然橡胶、65份高顺式丁二烯橡胶、5份碳纳米管、56份N375炭黑、4份氧化锌、3份硬脂酸、3份芳烃油、3份T6000超级增粘树脂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160℃,时间为145s,得到一段混炼胶;

  (2)二段混炼:将步骤(1)所得一段混炼胶、10份N375炭黑、1份防老剂RD、1.5份防老剂4020、0.5份防老剂3100、1份橡胶防护蜡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160℃,时间为120s,得到二段混炼胶;

  (3)三段混炼:将步骤(2)所得二段混炼胶、1.4份促进剂NS、1.3份不溶性硫磺、0.3份抗硫化返原剂、0.4份防焦剂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115s,得到所述轮胎子口护胶。

  实施例4

  一种轮胎子口护胶,按重量份计,包括如下组分:天然橡胶15份、高顺式丁二烯橡胶55份、碳纳米管4份、炭黑50份、氧化锌3份、硬脂酸2份、防老剂2份、增粘树脂2份、橡胶填充油2份、橡胶防护蜡1份、促进剂1份、不溶性硫磺1份、抗硫化返原剂0.2份、防焦剂CTP%200.1份。

  炭黑为N330;增粘树脂为T6000超级增粘树脂;抗硫化返原剂为二水合六亚甲基-1,6-二硫代硫酸二钠盐;防老剂为防老剂4020和防老剂3100;橡胶填充油为环烷油;促进剂为促进剂DZ;碳纳米管为气相沉淀法多壁碳纳米管,其管径在15nm、长度在8um、比表面积260m2/g。

  一种轮胎子口护胶的制备方法,包括如下步骤:

  (1)一段混炼:天然橡胶15份、高顺式丁二烯橡胶55份、碳纳米管4份、炭黑35份、氧化锌3份、硬脂酸2份、橡胶填充油2、增粘树脂2份投入密炼机中进行混炼,上顶栓压力为10MPa,转子转速为50r/min,排胶温度为158℃,时间为140s,得到一段混炼胶;

  (2)二段混炼:将步骤(1)所得一段混炼胶、炭黑15份、防老剂2份、橡胶防护蜡1份投入密炼机中进行混炼,上顶栓压力为10MPa,转子转速为45r/min,排胶温度为155℃,时间为110s,得到二段混炼胶;

  (3)三段混炼:将步骤(2)所得二段混炼胶、促进剂1份、不溶性硫磺1份、抗硫化返原剂0.2份、防焦剂CTP%200.1份投入密炼机中进行混炼,转子转速为30r/min,上顶栓压力为8MPa,排胶温度为100℃,时间为120s,得到所述轮胎子口护胶。

  步骤(1)-(2)中采用的密炼机为BB430密炼机,步骤(3)中采用的密炼机为BB305密炼机。

  实施例5

  一种轮胎子口护胶,其中:按重量份计,包括如下组分:天然橡胶45份、高顺式丁二烯橡胶85份、碳纳米管10份、炭黑70份、氧化锌6份、硬脂酸4份、防老剂5份、增粘树脂6份、橡胶填充油8份、橡胶防护蜡2份、促进剂3份、不溶性硫磺3.5份、抗硫化返原剂1份、防焦剂CTP0.5份。

  炭黑为N375;增粘树脂为Koresin超级增粘树脂;抗硫化返原剂为二水合六亚甲基-1,6-二硫代硫酸二钠盐;防老剂为防老剂RD和防老剂3100;橡胶填充油为环烷油;促进剂为促进剂NS;碳纳米管为气相沉淀法多壁碳纳米管,其管径在15nm、长度在12um、比表面积240m2/g。

  一种轮胎子口护胶的制备方法,其中:包括如下步骤:

  (1)一段混炼:天然橡胶45份、高顺式丁二烯橡胶85份、碳纳米管10份、炭黑60份、氧化锌6份、硬脂酸4份、橡胶填充油8份、增粘树脂6份投入密炼机中进行混炼,上顶栓压力为18MPa,转子转速为55r/min,排胶温度为165℃,时间为150s,得到一段混炼胶;

  (2)二段混炼:将步骤(1)所得一段混炼胶、炭黑10份、防老剂5份、橡胶防护蜡2份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160℃,时间为125s,得到二段混炼胶;

  (3)三段混炼:将步骤(2)所得二段混炼胶、促进剂3份、不溶性硫磺3.5份、抗硫化返原剂1份、防焦剂CTP%200.5份投入密炼机中进行混炼,转子转速为30r/min,上顶栓压力为18MPa,排胶温度为110℃,时间为125s,得到所述轮胎子口护胶。

  步骤(1)-(2)中采用的密炼机为BB430密炼机,步骤(3)中采用的密炼机为BB305密炼机。

  对比例1

  一种轮胎子口护胶的制备方法,采用以下工艺步骤,组份比例按重量份数计:

  (1)一段混炼:将35份天然橡胶、65份高顺式丁二烯橡胶、60份N330炭黑、4.5份氧化锌、3份硬脂酸、4份芳烃油、4份对叔丁基苯酚乙炔树脂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160℃,时间为135s,得到一段混炼胶;

  (2)二段混炼:将步骤(1)所得一段混炼胶、15份N330炭黑、1份防老剂RD、1.5份防老剂4020、1份橡胶防护蜡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160℃,时间为115s,得到二段混炼胶;

  (3)三段混炼:将步骤(2)所得二段混炼胶、1.6份促进剂NS、1.5份不溶性硫磺、0.4份防焦剂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,得到所述轮胎子口护胶。

  本发明实施例1~3和对比例1得到的轮胎子口护胶进行硫化,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轮胎子口护胶硫化后物性参数

  

  从表1所示的物理性能测试结果可知:在轮胎子口护胶中,随着碳纳米管用量的增加,胶料的硬度、300%定伸应力和撕裂强度也随着升高,胶料的生热(滞后损失)也随着降低,从流变和曲挠龟裂测试中可以看出,抗硫化返原剂的加入,可以提升橡胶的抗硫化返原性能和耐疲劳性能。

  以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

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