一种带有微孔结构的轮胎胎面橡胶组合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于橡胶轮胎制造领域，尤其涉及一种带有微孔结构的轮胎胎面橡胶组合物及其制备方法和应用。一种带有微孔结构的轮胎胎面橡胶组合物，该组合物包括其包含100重量份橡胶组分和1.0到10.0重量份（a）发泡材料，以及（b）炭黑和/或二氧化硅，其中组分（a）和（b）的总量为30到120重量份；所述的发泡材料选用发泡母胶粒和多孔硅藻土，发泡母胶粒和多孔硅藻土的质量比为1:5~5:1。本发明专利技术将使用化学发泡与无机发泡混合的方式对轮胎进行发泡产生微孔结构，无机发泡使用多孔硅藻土，化学发泡使用发泡母胶粒，以防止化学发泡剂的易燃性对生产造成安全隐患，同时控制发泡母胶粒的使用量，防止发泡胶料膨胀率过大，影响花纹稳定性。

A tire tread rubber composition with microporous structure, its preparation method and Application

The invention belongs to the field of rubber tire manufacturing, in particular to a tire tread rubber composition with a microporous structure, a preparation method and application thereof. A tire tread rubber composition with microporous structure comprises 100 parts of rubber component and 1.0 to 10.0 parts of foaming material, and (b) carbon black and/or silicon dioxide, in which the total amount of components (a) and (b) is 30 to 120 parts; the foaming material is composed of foaming mother rubber particles and porous diatomite, foaming mother rubber particles and porous diatomite. The mass ratio of soil is 1:5 to 5:1. The invention will use the method of mixing chemical foaming and inorganic foaming to foam tires to produce microporous structure, inorganic foaming uses porous diatomite, chemical foaming uses foaming masterbatch to prevent the flammability of chemical foaming agent from causing potential safety hazards to production, at the same time, control the use amount of foaming masterbatch, prevent the excessive expansion rate of foaming rubber and affect the pattern stability.

【技术实现步骤摘要】
一种带有微孔结构的轮胎胎面橡胶组合物及其制备方法和应用
本专利技术属于橡胶轮胎制造领域，尤其涉及一种带有微孔结构的轮胎胎面橡胶组合物及其制备方法和应用。
技术介绍
轮胎作为汽车与路面接触的唯一部件，在汽车制动方面起到了至关重要的作用。一般的夏季轮胎在温度低于10℃时胎面会变硬，严重影响了轮胎的制动。随着大家对行车安全的重视，冬季胎开始走进大众的视野，特别是瑞典、芬兰等多个欧洲国家推出了强制性使用冬季轮胎的法规后，冬季胎获得了更好的发展。在冬季冰雪路面行车时，由于压力及温度的作用，轮胎与路面之间会行成一层极薄的难以通过花纹排除的液膜，造成轮胎打滑，影响行车安全，而发泡轮胎可以改善此类现象。轮胎发泡一般采用几类方式，包括在配方中加入带有孔状结构的无机填料，使得配方带有微孔结构；利用化学发泡剂进行发泡，使得轮胎在硫化过程中发泡；以及在配方中加入水溶性晶盐，使得轮胎在使用过程中，水溶性晶盐溶于水膜，从轮胎中脱离，使得轮胎表面具有微孔。但是以上方法均会使得轮胎耐磨性变差，且大多化学发泡剂为易燃品，在生产过程中有极大隐患，同时，化学发泡剂具有较高的膨胀率，极易造成花纹较碎冬季胎的花纹稳定性，而水溶性晶盐在低温下的溶解速率、从轮胎中的脱离速度极难控制，这就使得轮胎的低温性能难以预测。美国专利US3878147公开了在胎面配方中加入高硬度的固体粒子提高胎面抓着性能的方法。但这种添加了高硬度的固体粒子的胎面在冰雪路面行驶时抓地力并不理想，且这种胎面也存在防滑钉轮胎相同的缺陷，胎面易磨损且会污染环境。美国专利US5616639，US5066721，US5227425，US5616639等公开了使用二氧化硅增强填料即白炭黑用于冬季轮胎胎面，但是过多的使用白炭黑带来了胶料的过度刚性，损害了轮胎在冰雪路面的使用性能。中国专利技术专利申请（CN201610552025.1）公开了一种用于冬季轮胎的发泡橡胶组合物，其主要由下述重量份的原料组分制成：100份二烯类橡胶，40～80份填充补强剂、10～40份增塑剂、2～10份发泡剂、1.5～2.5份硫化剂、1.5～4份硫化促进剂。该专利选用常规发泡剂，尤其以偶氮二甲酰胺(发泡剂AC)、N,N′-二亚硝基五次甲基四胺(发泡剂H)、4,4′-氧代双苯磺酰肼(发泡剂OBSH)。中国专利技术专利申请（CN201210461895.X）公开了一种用于冰雪路面覆盖的道路使用的冬季轮胎胎面橡胶组合物，该组合物包含至少一种二烯类弹性体、介于40至100份增强填料、2-15份发泡剂、5-30份抗湿滑助剂。所述的发泡剂包括无机发泡剂和有机发泡剂或它们的混合物，无机发泡剂包括碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸钠或亚硝酸钠；有机发泡剂包括偶氮类化合物、酰磺肼化合物或亚硝基化合物。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的第一个目的是提供一种带有微孔结构的轮胎胎面橡胶组合物，本专利技术将使用化学发泡与无机发泡混合的方式对轮胎进行发泡产生微孔结构，无机发泡使用多孔硅藻土，化学发泡使用发泡母胶粒，以防止化学发泡剂的易燃性对生产造成安全隐患，同时控制发泡母胶粒的使用量，防止发泡胶料膨胀率过大，影响花纹稳定性。本专利技术的第二个目的是提供上述的轮胎胎面橡胶组合物的制备方法，本专利技术的第二个目的是提供上述的轮胎胎面橡胶组合物的应用。为了实现上述的第一个目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种带有微孔结构的轮胎胎面橡胶组合物，该组合物包括其包含100重量份橡胶组分和1.0到10.0重量份（a）发泡材料，以及（b）炭黑和/或二氧化硅，其中组分（a）和（b）的总量为30到120重量份；所述的发泡材料选用发泡母胶粒和多孔硅藻土，发泡母胶粒和多孔硅藻土的质量比为1:5~5:1。优选，发泡材料为5.0~10.0重量份；发泡母胶粒和多孔硅藻土的质量比为1:1~2:1。作为进一步改进，所述的发泡母胶粒母胶采用三元乙丙橡胶，化学发泡剂采用发泡胶囊，三元乙丙橡胶与发泡胶囊的质量比为1:1~1:2。其特点为在140℃-180℃高温时，发泡胶囊外壳软化，内部液体烃汽化，使其胶囊尺寸增长从而达到发泡的效果。作为进一步改进，所述的多孔硅藻土为淡水藻类化石，扫描电镜所测粒径为5-20um，氮吸附比表面积（NSA）为25-40m2/g，PH值接近中性的带有孔状结构的柱状无机填料。作为进一步改进，所述的橡胶组分选自天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、溶聚丁苯橡胶、聚丁二烯橡胶和苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶中的一种或多种。作为进一步改进，所述的橡胶组分选自天然橡胶、溶聚丁苯胶1和溶聚丁苯胶2；按重量份，天然橡胶：20.0-30.0份，溶聚丁苯胶1：40.0-50.0份；溶聚丁苯胶2：25.0-35.0份；溶聚丁苯胶1中结合苯乙烯占聚合物总重的30-40%，乙烯基占丁二稀总重的35-45%；溶聚丁苯胶2中结合苯乙烯占聚合物总重的15-25%，乙烯基占丁二稀总重的50-60%。本专利技术还引入了超耐磨炭黑、高比表面积的白炭黑以及新型巯基硅烷偶联剂，以此保证轮胎耐磨性的同时，还有优异的湿地抓地力及更低的滚动阻力。作为进一步改进，按重量份，白炭黑：40.0-50.0份；炭黑：15.0-25.0份；所述的白炭黑为高比表面积的白炭黑，氮吸附比表面积（NSA）在145-250m2/g之间；所述的炭黑为超耐磨炭黑，具有高的外表面积（STSA），其范围在100-129m2/g之间。作为进一步改进，按重量份，该组合物还包括硅烷偶联剂2.0-6.0份，硅烷偶联剂为带有巯基的硫代羧酸酯类硅烷；优选，硅烷偶联剂为双-[(三乙氧基硅烷基)-丙基]四硫化物、双-[(三乙氧基硅烷基)-丙基]二硫化物中的一种。作为进一步改进，按重量份，该组合物还包括环保芳烃油10-25份，均匀剂2.0-5.0份，橡胶活性剂2.0-8.0份，橡胶防老剂3.0-7.0份，硫磺1.0-3.0份及硫化促进剂1.5-4.0份。为了实现上述的第二个目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种制备所述的轮胎胎面橡胶组合物的混炼方法，该方法采用串联式一次法密炼机进行炼胶，控制密炼机转子速度40-60rpm，上顶栓压力50-60N/cm2，密炼机冷却水温度30-40℃；具体包括以下的步骤：一、上辅机工艺：①加入橡胶、炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂、环保芳烃油、橡胶活性剂、橡胶防老剂、均匀剂和多孔硅藻土，压上顶栓使胶料升温至100℃；②升上顶栓加入芳烃油，保持5秒；③压上顶栓使胶料升温至125℃；④升上顶栓，保持8秒；⑤压上顶栓使胶料升温至140℃；⑥压上顶栓使胶料在140℃-145℃恒温混炼100秒；⑦将胶料排至下辅机；二、下辅机工艺：①使胶料升温至140℃；②140℃-145℃恒温混炼160秒；③排胶至开炼机：翻炼冷却胶料至90-100℃，在开炼机上加入硫磺、促进剂、发泡母胶粒，压片冷却至室温。为了实现上述的第三个目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种胎面带有微孔结构的冬季轮胎，该轮胎的胎面采用上述的轮胎胎面橡胶组合物硫化制得。上述的冬季轮胎冰面刹车距离较参比配方制备的轮胎缩短10%，湿地刹车距离缩短10%，滚动阻力不升高、耐磨性能不降低。上述胎面胶料采用冷喂料方式进行压出，胎面挤出温度不高于125℃；使用此胎面硫化制得带有微孔结构的冬季轮胎。采用本技术方案的有益效果是：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有微孔结构的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，该组合物包括其包含100重量份橡胶组分和1.0到15.0重量份（a）发泡材料，以及（b）炭黑和/或二氧化硅，其中组分（a）和（b）的总量为30到120重量份；所述的发泡材料选用发泡母胶粒和多孔硅藻土，发泡母胶粒和多孔硅藻土的质量比为1:5~5:1。

【技术特征摘要】
1.一种带有微孔结构的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，该组合物包括其包含100重量份橡胶组分和1.0到15.0重量份（a）发泡材料，以及（b）炭黑和/或二氧化硅，其中组分（a）和（b）的总量为30到120重量份；所述的发泡材料选用发泡母胶粒和多孔硅藻土，发泡母胶粒和多孔硅藻土的质量比为1:5~5:1。2.根据权利要求1所述的一种带有微孔结构的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，发泡母胶粒母胶采用三元乙丙橡胶，化学发泡剂采用发泡胶囊，三元乙丙橡胶与发泡胶囊的质量比为1:1~1:2。3.根据权利要求1所述的一种带有微孔结构的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，多孔硅藻土为淡水藻类化石，扫描电镜所测粒径为5-20um，氮吸附比表面积（NSA）为25-40m2/g，PH值接近中性的带有孔状结构的柱状无机填料。4.根据权利要求1所述的一种带有微孔结构的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，橡胶组分选自天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、溶聚丁苯橡胶、聚丁二烯橡胶和苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种带有微孔结构的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，橡胶组分选自天然橡胶、溶聚丁苯胶1和溶聚丁苯胶2；按重量份，天然橡胶：20.0-30.0份，溶聚丁苯胶1：40.0-50.0份；溶聚丁苯胶2：25.0-35.0份；溶聚丁苯胶1中结合苯乙烯占聚合物总重的30-40%，乙烯基占丁二稀总重的35-45%；溶聚丁苯胶2中结合苯乙烯占聚合物总重的15-25%，乙烯基占丁二稀总重的50-60%。6.根据权利要求1所述的一种带有微孔结构的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，按重量份，白炭黑：40.0-50.0份；炭黑：15.0-25.0份；所述的白炭黑为高比表面积的白炭黑，氮吸附比表面积（NSA）在145-250m2/...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹灵，黄大业，王菲菲，刘辉，程龙，任福君，
申请(专利权)人：中策橡胶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33