一种用于耐扎型载重子午线轮胎胎面的橡胶组合物制造技术

本发明专利技术公开了一种于耐扎型载重子午线轮胎胎面的橡胶组合物，属于橡胶轮胎技术领域。按照重量份数其包括基体橡胶100份、活性剂4.0～8.0份、炭黑25～45份、白炭黑5～20份、硅烷偶联剂0.1～4.0份、促进剂1.0～3.0份、防老剂3.0～6.0份、硫化剂1.0～2.0份、防焦剂0.1～0.3份、烃类树脂0.1～3.0份、加工助剂1.0～3.0份。各原料在上述配比范围内都能制造出耐切割性能较好的用于耐扎型载重子午线轮胎胎面的橡胶组合物，本发明专利技术制备得到的橡胶组合物，可提高胎面胶料的强度、模量、伸长率等，提高轮胎的耐刺扎、抗切割等性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于耐扎型载重子午线轮胎胎面的橡胶组合物
本专利技术属于橡胶轮胎
，特别是涉及一种用于耐扎型载重子午线轮胎胎面的橡胶组合物。
技术介绍
众所周知，载重子午线轮胎具有耐磨、节油、使用寿命高等优点，其优越的性能日益受到广大消费者的青睐。在矿区、砂石场等恶劣运输条件下使用，载重子午线轮胎的耐载性能也受到广大用户的好评，但其耐扎性能方面还不是太理想；载重子午线轮胎在使用过程中常出现胎面不耐切割、崩花掉块、不耐刺扎差等问题，影响轮胎的使用寿命，除了产品结构因素和使用条件影响轮胎使用寿命外，胎面胶料配方也是影响轮胎使用寿命的最重要因素。轮胎胎面与苛刻的路面直接接触，受到碰撞、切割、刺扎、磨损、挤压等作用最显著，因此对胎面胶性能的要求最高，要求胎面胶既要有高强度、高模量、高伸长率，又要有高抗撕、高耐磨、低生热等性能。此外，由于矿用轮胎胎体厚，硫化时间长，要求胶料的硫化速度慢，抗返原性好。如果能设计出能同时满足上述各项性能要求的胎面胶配方，无疑对提高轮胎质量，延长使用寿命，提高经济效益、增强国际竞争能力非常有利。
技术实现思路
针对轮胎在使用过程中常出现胎面不耐切割、易崩花掉块、不耐刺扎等问题，本专利技术提出了一种具有优异的材料力学性能、良好加工工艺性能的橡胶组合物，该橡胶组合物可提高胎面胶料的强度、模量、伸长率等，提高轮胎的耐刺扎、抗切割等性能。其技术解决方案包括：一种用于耐扎型载重子午线轮胎胎面的橡胶组合物，按照重量份数其由下述原料组成：基体橡胶100份、活性剂4.0～8.0份、炭黑25～45份、白炭黑5～20份、硅烷偶联剂0.1～4.0份、促进剂1.0～3.0份、防老剂3.0～6.0份、硫化剂1.0～2.0份、防焦剂0.1～0.3份、烃类树脂0.1～3.0份，加工助剂1.0～3.0份；其中，基体橡胶由天然橡胶和丁苯橡胶组成，白炭黑采用高分散型沉淀法制得，烃类树脂为直链烃类、环烷烃类和芳香烃类的混合物树脂，所述加工助剂为脂肪酸烃盐类加工助剂。由于橡胶的耐磨性与玻璃化温度Tg直接相关，Tg较低的胶料有较好的耐磨性，玻璃化转变温度低，其分子链柔顺，摩擦系数低，耐疲劳性好，动态模量高，因此耐磨性好；一般来说，天然橡胶抗裂口增长性好，抗裂口引发性较差；上述基体橡胶选用天然橡胶和丁苯橡胶，其中，由于丁苯橡胶抗裂口引发性较好、但抗裂口增长性差；而矿用轮胎需要兼顾抗裂口引发性和抗裂口增长性，所以胎面胶采用天然橡胶和丁苯橡胶并用。优选的，上述活性剂由氧化锌和硬脂酸组成，其中，氧化锌为2.0～5.0份，其余为硬脂酸。优选的，上述炭黑为N234炭黑，粒径范围为20～30nm。进一步的，上述炭黑粒径越小，结构越高，补强性能就越高，模量、硬度就会越高，耐磨性、耐刺扎性也会越好。虽然增加炭黑填充量是提高硬度、模量的好方法，上述适宜的炭黑的添加量为25～45份，因为炭黑填充量增加到一定量以后，硬度基本不再明显增加，而且太高的炭黑填充量也会导致生热、崩花掉块以及加工困难等一系列问题。进一步的，上述高分散型沉淀法制备得到的白炭黑，用氮气测定其BET表面积为120～200m2/g，邻苯二甲酸二丁酯吸收值为2.00～3.50cm3/g，并且当该白炭黑分散在水中形成5％的水溶液时其pH值为5.0～8.0；白炭黑为该橡胶组合物提供合理的高定伸应力和耐撕裂性能。进一步的，硅烷偶联剂为液体硅烷偶联剂Si-69；一方面通过乙氧基与白炭黑表面硅烷醇基团缩合，另一方面通过硫化物断链与橡胶产生交联，对白炭黑的分散和补强起到关键的作用。进一步的，上述促进剂为N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺；其用量限定为1.0～3.0份，次磺酰胺类促进剂焦烧时间长，操作安全性好，硫化速度快，硫化曲线平坦，硫化胶综合性能最好，虽然增加硫化剂和促进剂的用量提高交联密度可以提高硬度、模量，可以提高静态的耐切割性能，但是交联密度过高，伸长率、撕裂强度等会大幅降低，动态性能下降，胶料发脆，容易崩花。进一步的，上述防老剂为N-(l，3-二甲基丁基)苯基-N′-苯基对苯二胺(6PPD)、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉(RD)和B型微晶蜡三者并用。进一步的，上述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺。进一步的，上述基体橡胶中，天然橡胶为烟片胶，丁苯橡胶为低温乳液聚合制得，其中，天然橡胶为70～90份，其余为丁苯橡胶。上述丁苯橡胶为低温乳液聚合制得，使用低温乳液聚合生产的具有大约20～28％结合苯乙烯的较常规的苯乙烯含量的丁苯橡胶(如SBR1502E)，相当于每20～28个主链碳原子上有一个侧苯基，这种含量可以提供最佳的综合性能。由于丁苯橡胶中的侧苯基是个共轭稳定基团，它可以吸收并均匀分散外部能量，使分子链保持稳定不易被破坏，因此可以使胶料具有更大的橡胶变形缓解了冲击力，从而表现出优异的耐刺扎性。基体橡胶中丁苯橡胶的含量优选为大于等于10-30份，因为添加量少，胎面橡胶组合物耐磨性能及耐刺扎性能出现下降趋势。本专利技术公开了一种于耐扎型载重子午线轮胎胎面的橡胶组合物，在原料的选择方面，基体橡胶选用天然橡胶和丁苯橡胶并用，兼顾了耐刺扎性和耐磨性；丁苯橡胶中的苯环是个共轭稳定基团，它可以吸收并均匀分散外部能量，使分子链保持稳定不易被破坏，从而保护主体材料；补强填充体系采用中超耐磨炭黑N234，并用白炭黑，增强胶料硬度和耐磨性，通过添加适量白炭黑可以在胎面破坏过程中吸收能量，从而保护主体材料；基体橡胶中天然橡胶优选为烟片胶，天然橡胶分子实际上是由顺式1，4-聚异戊二烯组成的，是一种结构极规整的不饱和脂族烃聚合物，天然橡胶具有很好的柔顺性、回弹性，分子结构规整是一种结晶性橡胶，自补强性好，具有非常高的机械强度，采用重量(质量)配比，以100份基体橡胶计，基体橡胶中的天然橡胶的含量优选为大于等于70份，因为天然橡胶的含量过低时，橡胶的扯断强度和撕裂强度下降。本专利技术各原料在上述配比范围内都能制造出耐切割性能较好的用于耐扎型载重子午线轮胎胎面的橡胶组合物，本专利技术制备得到的橡胶组合物，可提高胎面胶料的强度、模量、伸长率等，提高轮胎的耐刺扎、抗切割等性能。具体实施方式本专利技术公开了一种用于耐扎型载重子午线轮胎胎面的橡胶组合物，为了使本专利技术的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本专利技术做进一步清楚、完整的说明。本专利技术所用原料均可通过商业渠道购买得到，下面对本专利技术所选部分原料做如下说明：本专利技术中，基体橡胶由天然橡胶和丁苯橡胶组成，其中，天然橡胶为70～90份，其余为丁苯橡胶，由此可见，本专利技术的基体橡胶中以天然胶为主，天然胶具有高伸张强度和抗断裂强度、抗湿滑性能和低滞后损失等综合性能优异特点，丁苯橡胶中的侧苯基是个共轭稳定基团，它可以吸收并均匀分散外部能量，使分子链保持稳定不易被破坏，因此可以使胶料具有更大的橡胶变形缓解了冲击力，从而表现出优异的耐刺扎性。基体橡胶中丁苯橡胶的含量优选为大于等于10-30份，因为添加量少，胎面橡胶组合物耐磨性能及耐刺扎性能出现下降趋势。本专利技术的橡胶组合物的补强炭黑粒径范围应为20～30nm，优先选用N234炭黑。炭黑粒径越小，结构越高，补强性能就越高，模量、硬度就会越高，耐磨性、耐刺扎性也会越好。虽然增加炭黑填充量是提高硬度、模量的好方法，但炭黑填充量增加到一定量以后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于耐扎型载重子午线轮胎胎面的橡胶组合物，其特征在于，按照重量份数其由下述原料组成：基体橡胶100份、活性剂4.0～8.0份、炭黑25～45份、白炭黑5～20份、硅烷偶联剂0.1～4.0份、促进剂1.0～3.0份、防老剂3.0～6.0份、硫化剂1.0～2.0份、防焦剂0.1～0.3份、烃类树脂0.1～3.0份、加工助剂1.0～3.0份；其中，基体橡胶由天然橡胶和丁苯橡胶组成，白炭黑采用高分散型沉淀法制得，烃类树脂为直链烃类、环烷烃类和芳香烃类的混合物树脂，所述加工助剂为脂肪酸烃盐类加工助剂。

【技术特征摘要】
1.一种用于耐扎型载重子午线轮胎胎面的橡胶组合物，其特征在于，按照重量份数其由下述原料组成：基体橡胶100份、活性剂6份、N234炭黑38份、白炭黑15份、硅烷偶联剂2份、促进剂1.3份、防老剂4.5份、硫化剂1.2份、防焦剂0.2份、烃类树脂2份、加工助剂2份；其中，基体橡胶由天然橡胶和丁苯橡胶组成，白炭黑采用高分散型沉淀法制得，烃类树脂为直链烃类、环烷烃类和芳香烃类的混合物树脂，所述加工助剂为脂肪酸烃盐类加工助剂；所述基体橡胶中，天然橡胶为烟片胶，丁苯橡胶为低温乳液聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建勋，黄义钢，高洋，刘世东，
申请(专利权)人：青岛双星轮胎工业有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37