环保型井下用途工程轮胎胎面橡胶组合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及环保型井下用途工程轮胎胎面橡胶组合物及其制备方法，属于轮胎材料技术领域。其按重量份计由下述组分构成：丁苯胶100份、补强炭黑30～70份、抗撕裂树脂1～10份、改性芳纶纤维1～5份、抗硫化返原剂0.5～2份、硫磺1～3份、防老剂3～7份、促进剂2～4份、微晶防护蜡1～4份、氧化锌1～10份、硬脂酸1～5份、防焦剂0.05～0.5份。本发明专利技术采用环保型丁苯橡胶，并通过引入抗撕裂树脂、改性芳纶纤维、抗硫化返原剂，克服现有技术，提高胎面胶抗切割、抗崩花掉块性能和滞后生热以及胶料的耐磨性、耐疲劳性、耐撕裂性能和耐切割性能，从而降低了爆胎几率和大幅提高了工程轮胎的使用寿命。

Environmental friendly underground engineering tire tread rubber composition and preparation method thereof

The invention relates to an environment-friendly downhole engineering tire tread rubber composition and a preparation method thereof, belonging to the technical field of tire materials. It is composed of 100 parts of styrene butadiene rubber, 30~70 parts of reinforcing carbon black, 1~10 parts of tearing resistant resin, 1~5 parts of modified aramid fiber, 0.5 to 2 revulcanized reagents, 1~3 parts of sulphur, 3~7 antioxidants, 1~4 promoters, 1~4 copies of microcrystalline protective wax, 1~10 copies of Zinc Oxide, 1~5 phr stearic acid. 0.05 to 0.5 scorching agents. The invention adopts the environmentally friendly styrene butadiene rubber, and overcomes the existing technology by introducing the tearing resistant resin, modified aramid fiber and anti vulcanization reflux agent to improve the anti cutting performance of the tread rubber, the anti disintegrating block performance and the lagging heat, as well as the wear resistance, fatigue resistance, tearing resistance and cutting resistance of the rubber, thus reducing the tire blowout. The probability and the service life of the engineering tires are greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
环保型井下用途工程轮胎胎面橡胶组合物及其制备方法
本专利技术涉及环保型井下用途工程轮胎胎面橡胶组合物及其制备方法，属于轮胎材料

技术介绍
井下用途工程轮胎的使用环境相当恶劣，作业场所大石块、尖锐碎石比比皆是，使用条件苛刻，负荷量大且车辆连续作业，轮胎在使用过程中经常与尖锐石块和路边石块反复接触，这就要求轮胎胎面胶具有抗切割、耐刺扎、抗崩花掉块、抗撕裂且硬度大、不易变形等性能。另外，若胎面被石头切割掉块后，钢丝易裸露在空气中，且井下坑道有大量积水易使钢丝生锈后爆胎，从而严重影响轮胎的使用寿命及会使轮胎在使用过程中存在安全隐患。多数轮胎厂采用天然胶或天然胶与丁苯胶并用的生胶体系，丁苯胶初始龟裂性能、抗切割、抗刺扎性能优于天然胶，但丁苯橡胶撕裂强度较差，容易崩花掉块，且丁苯胶裂口增长速度快，轮胎中后期耐切割性能较差，影响轮胎的使用寿命。轮胎在使用过程中，由于受到外界影响，硫化胶中交联网络会发生破坏，导致硫化胶物性下降而导致轮胎报废。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种环保型井下用途工程轮胎胎面橡胶组合物及其制备方法。本专利技术是采用以下的技术方案实现的：一种环保型井下用途工程轮胎胎面橡胶组合物，按重量份计由下述组分构成：丁苯胶100份、补强炭黑30～70份、抗撕裂树脂1～10份、改性芳纶纤维1～5份、抗硫化返原剂0.5～2份、硫磺1～3份、防老剂3～7份、促进剂2～4份、微晶防护蜡1～4份、氧化锌1～10份、硬脂酸1～5份、防焦剂0.05～0.5份。所述丁苯胶为环保型丁苯胶1502。所述抗撕裂树脂为SL6903。所述改性芳纶纤维为Sulfron3001。所述抗硫化返原剂为SR-008。所述补强炭黑为N220补强炭黑、N234补强炭黑、N115补强炭黑中的一种或两种并用。所述防老剂为N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体中的一种或两种并用。所述促进剂为N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、2,2'-二硫代二苯并噻唑中的一种或两种并用。所述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺。一种环保型井下用途工程轮胎胎面橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：(1)一段混炼：将100份丁苯胶、1～5份改性芳纶纤维、1～10份抗撕裂树脂、3～7份防老剂、1～10份氧化锌、1～5份硬脂酸投入到密炼机混炼室混炼30～40s，转子转速为40～50rmp，温度达到90～100℃时提栓，然后再加入50～70份补强炭黑，转子转速为30～40rmp，温度达到120～130℃时提栓再压栓，混炼至胶料温度为150～155℃时排胶，将一段母胶置于室内冷却至室温；(2)二段混炼：将(1)中所述的一段母胶投入密炼机混炼室内，混炼45～60s，转子转速为30～40rmp，提栓再压栓，在30～40rmp转速下继续混炼45～60s，胶料温度达到150～155℃时排胶，将二段母胶置于室内冷却至室温；(3)终炼：将(2)中所述的二段母胶和0.5～2份抗硫化返原剂、1～3份硫磺、2～4份促进剂、1～4份微晶防护蜡、0.05～0.5份防焦剂投入到密炼机混炼室内，转子转速为20～25rmp，三次提栓、压栓，各混炼30～40s，胶料温度达到100～110℃时排胶，得到环保型井下用途工程轮胎胎面橡胶组合物。胎面胶的抗切割、抗刺扎性能应从抗裂口产生和抗裂口增长两方面进行评价。胎面胶的裂口产生与其硬度和拉伸强度有较大关系。在相同负荷和气压下，胶料的硬度和拉伸强度越大，尖锐物体引起的变形越小，越不易产生裂口。胎面胶的抗裂口增长与其拉伸强度和扯断伸长率有较大关系。胶料的拉伸强度和扯断伸长率越大，可吸收的变形量越大，抗裂口增长性能越好。采用丁苯橡胶的轮胎胎面的初始抗龟裂性能、抗切割、抗刺扎性能优于天然胶或天然胶与丁苯胶组合的生胶体系的胎面，但丁苯橡胶的拉伸强度、撕裂强度明显低于天然橡胶，通常的方法是加大补强材料炭黑的用量以及使用超耐磨炭黑对丁苯橡胶进行补强，但随之产生胶料生热过大而引起轮胎加速老化而缩短轮胎寿命，从而导致轮胎寿命大幅缩短。为克服采用全丁苯橡胶做环保型井下用途工程轮胎胎面的不足，本专利技术同时添加了芳纶纤维、抗撕裂树脂和抗硫化返原剂，实验证实取得了很好的效果。抗撕裂树脂SL6903，是一种不饱和烯烃化合物改性的苯酚-双环戊二烯(DCPD)树脂，是天然松香与石油树脂混合物。井下用途工程轮胎在使用中经常出现胎面裂口，且裂口扩展迅速，导致胎面崩花掉块和沟底裂等问题，这些问题都与胎面胶的抗撕裂性能有关。通过添加抗撕裂树脂，可以提高胶料的抗撕裂性能，从而减少井下用途轮胎在使用过程中上述问题的产生。改性芳纶纤维Sulfron3001，是一种采用硫磺改性对位芳香聚酰胺短纤维的高性能橡胶助剂，少量添加到丁苯橡胶中，不需使用大量补强炭黑即可以提高丁苯橡胶胶料的拉伸强度，且降低了胶料的生热达到改善采用丁苯橡胶制作的轮胎胎面的抗降解性，同时保持硫化胶的交联键网络结构，进一步提高轮胎胎面的抗切割、抗刺扎性能。在硫化体系(硫磺、促进剂等)存在下，改性芳纶纤维Sulfron3001与硫磺和促进剂反应形成中间体，在橡胶和芳纶纤维、炭黑和芳纶纤维之间形成结合键，可以增强橡胶与炭黑之间的相互作用，因而可以降低填料-填料之间的相互作用，增强填料-聚合物之间的相互作用，因此在丁苯橡胶中通过减少炭黑用量达到降低胶料生热的目的，通过添加少量芳纶纤维，也能保持或提高胶料的拉伸强度等性能。轮胎在使用过程中，硫化胶由于受到热、氧、臭氧、水分以及外力作用导致硫与橡胶形成的多硫键发生不可逆断键和重排，导致多硫键数量的减少，硫化胶物理性能如拉伸强度、撕裂强度、扯断伸长率的下降。通过添加抗硫化返原剂SR-008，化学名称：二水合六亚甲基-1,6-二硫代硫酸二钠盐。其抗硫化返原机理是通过其分子直接参与硫化反应，将其分子中的较长而具有柔性的六亚甲基嵌入橡胶分子间的硫原子交联键，从而可以补偿轮胎使用过程中多硫键的减少，使硫化胶的物理性能不至于下降过快。本专利技术通过采用环保型的全丁苯橡胶作为生胶体系，提高井下用途工程轮胎胎面抗切割、抗刺扎性能，同时在采用全丁苯橡胶作为井下用途工程轮胎胎面的橡胶组合物中添加抗撕裂树脂、改性芳纶纤维、抗硫化返原剂进行复配组合的方式，在保持丁苯胶初始龟裂性能、抗切割、抗刺扎性能的同时，通过添加改性芳纶纤维，提高丁苯橡胶的拉伸强度；通过添加抗撕裂树脂，提高丁苯橡胶的撕裂强度；通过添加抗硫化返原剂，提高轮胎抗崩花掉块性能和中后期抗切割、耐刺扎、抗崩花掉块性能，从而达到采用全丁苯橡胶作为生胶体系的井下用途工程轮胎胎面整体性能的大幅提高。本专利技术有益效果是：(1)采用环保型的全丁苯橡胶1502，用于井下用途工程轮胎胎面、其抗切割、抗刺性能优于天然橡胶或天然橡胶与丁苯橡胶组合的生胶体系组成的胎面，且采用环保型原材料，可以减少轮胎对环境的污染和对生产者、使用者的健康影响；(2)采用抗撕裂树脂，具有作为树脂的增粘性能外，还能提高胶料的撕裂强度，达到提高胎面抗崩花掉块的性能；(3)采用改性芳纶纤维，进一步提高胎面的抗切割、抗崩花掉块性能，以适应井下非常恶劣的路况；(4)采用抗硫化返原剂，能够与橡胶形成交联网络，从而补偿因老化导致的硫化胶中硫键与橡胶形成的交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环保型井下用途工程轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，按重量份计由下述组分构成：丁苯胶100份、补强炭黑30～70份、抗撕裂树脂1～10份、改性芳纶纤维1～5份、抗硫化返原剂0.5～2份、硫磺1～3份、防老剂3～7份、促进剂2～4份、微晶防护蜡1～4份、氧化锌1～10份、硬脂酸1～5份、防焦剂0.05～0.5份。

【技术特征摘要】
1.一种环保型井下用途工程轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，按重量份计由下述组分构成：丁苯胶100份、补强炭黑30～70份、抗撕裂树脂1～10份、改性芳纶纤维1～5份、抗硫化返原剂0.5～2份、硫磺1～3份、防老剂3～7份、促进剂2～4份、微晶防护蜡1～4份、氧化锌1～10份、硬脂酸1～5份、防焦剂0.05～0.5份。2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述丁苯胶为环保型丁苯胶1502。3.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述抗撕裂树脂为SL6903。4.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述改性芳纶纤维为Sulfron3001。5.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述抗硫化返原剂为SR-008。6.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述补强炭黑为N220补强炭黑、N234补强炭黑、N115补强炭黑中的一种或两种。7.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述防老剂为N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体中的一种或两种。8.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述促进剂为N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、2,2'-二硫代二苯并噻唑中的一种或两种。9.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦仁波，
申请(专利权)人：青岛泰凯英轮胎有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37