一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶混炼加工工艺制造技术

本发明专利技术公开一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶混炼加工工艺，具体包含以下步骤：1)母炼胶工艺：将橡胶与炭黑和/或白炭黑、硅烷偶联剂的结合，软化剂、活化剂、防老剂进行一段或多段混炼制成母炼胶；2)终炼胶工艺：母炼胶、炭黑和/或白炭黑、硫化剂、促进剂混炼制成终炼胶。本发明专利技术解决了现有技术中终炼胶在混炼会发生硫化、交联，后工序不能继续使用的技术问题，所得到的硫化胶能提高硬度、模量、撕裂强度，可靠性高。

A process of rubber mixing to improve hardness, modulus and tear resistance

The invention discloses a rubber mixing processing process for improving hardness, increasing modulus and improving tear resistance, which specifically comprises the following steps: 1) Master mixing process: combining rubber with carbon black and / or white carbon black and silane coupling agent, one or more stages mixing of softener, activator and antioxidant to make master mixing; 2) final mixing process: Master mixing, carbon black and / or white carbon black Vulcanizing agent and accelerant are mixed to make final rubber. The invention solves the technical problem that vulcanization and cross-linking will occur in the mixing of final rubber in the prior art, and the subsequent process can not be used continuously, and the obtained vulcanizate can improve the hardness, modulus, tear strength and high reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶混炼加工工艺
本专利技术涉及橡胶领域，特别涉及橡胶制品以及橡胶混炼加工领域，尤其涉及一种可提高硫化胶硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶混炼加工工艺。
技术介绍
硬度是硫化胶基本的重要性能，也是橡胶制品的重要参数，硬度是物质受压变形程度或抗刺穿能力的一种物理度量；由于橡胶硬度表征硫化胶在应变不大时的弹性，因此硬度在一定范围内也反映硫化胶的模量，模量是硫化胶的刚性表征之一。提高硬度，增加模量能够减少制品在使用时的形变，保持挺性，提高轮胎的转向操控性，确保行驶安全。撕裂破坏是橡胶制品最常见的破坏现象，撕裂性能的优劣直接关系到制品的使用寿命。橡胶传统混炼工艺是：炭黑、白炭黑等填料都是在母胶混炼阶段加入，混炼排胶温度保持在145-165℃，终炼混炼只加硫化剂、促进剂，为防止胶料产生焦烧，排胶温度一般在110℃以下。CN200810155766.1公开了一种全钢子午线轮胎胎面基部胶的制备方法。包含一段混炼、第一次静置、二段混炼、第二次静置与终炼工序制得；CN201010119205.3中为了提高白炭黑分散：第一步将橡胶、白炭黑、硅烷偶联剂混炼制成母胶，第二步将母胶与炭黑、防老剂等按比例混合，加入适量的活性剂混炼在145-150℃排胶，混炼排胶温度高，是典型的母胶混炼，若终炼胶在145-150℃混炼会发生硫化、交联，后工序不能继续使用。通过先密炼母胶，制得最终的橡胶产品得到白炭黑分散性较好的轮胎用橡胶。CN201310346744.4公开了一种轮胎气密层橡胶的制备方法，步骤为一段混炼：将天然橡胶、卤化丁基胶在烘胶房烘至温度30℃至40℃，粉碎成胶块，与胎面胶粉、碳酸钙、硬脂酸、防老剂、微晶蜡、软化剂、粘合剂、硅烷偶联剂混炼时间20秒-40秒，温度110-120℃，再加入白炭黑、炭黑和氧化镁，混炼80-100秒温度120-130℃，然后加入松焦油混炼温度130-145℃，时间80-100秒，排胶得母炼胶；终炼：将母炼胶与氧化锌、促进剂进行混炼，混炼温度100-110度，时间100-120秒，排胶；该技术的白炭黑、炭黑均在母炼阶段加入，终炼阶段只加入氧化锌和促进剂。可见现有技术均采用在母胶混炼阶段加入填料的工艺，混炼排胶温度保持在145-165℃，终炼混炼只加硫化剂、促进剂，而在终炼阶段并没有加填料的先例。
技术实现思路
为了进一步改善胶料的性能，本专利技术提供了一种新的橡胶混炼加工工艺，配方中部分炭黑和/或白炭黑等细粒子填料在终炼混炼加入。母炼胶混炼可采用一段或多段混炼，终炼胶混炼将部分炭黑和/或白炭黑等填料加入，用本专利技术制备的混炼胶，能够提高硫化胶硬度、增加模量、改善抗撕裂性能。具体地，本专利技术采取的技术方案如下：一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶混炼加工工艺，其为一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶制品的制备方法，包括：(1)母炼胶工艺：将橡胶与炭黑和/或白炭黑、硅烷偶联剂、软化剂、活化剂、防老剂等进行一段或多段混炼制成母炼胶。(2)终炼胶工艺：母炼胶、炭黑和/或白炭黑、硫化剂、促进剂等混炼制成终炼胶。所述的制备方法，以橡胶总用量100质量份计；所述的制备方法，炭黑和/或白炭黑以橡胶100质量份计，炭黑和/或白炭黑用量为0.5～120份，偶联剂用量为白炭黑的0.5wt％～20wt％，优选为1wt％～15wt％；所述的制备方法，橡胶包含天然橡胶和/或合成橡胶；所述的制备方法，其中所述炭黑为任意炭黑，优选为STSA比表面积为30～180m2/g；所述白炭黑为任意白炭黑，优选为沉淀法白炭黑，比表面积为50～250m2/g；所述的制备方法，其中所述偶联剂包括最常用的双-[三乙氧基丙基硅烷]-四硫化物和二硫化物、3-硫氰基丙基-三乙氧基硅烷、Y-巯基三甲氧基硅烷、锆酸酯偶联剂、酞酸酯偶联剂、硝基偶联剂、醇类化合物；所述醇类化合物包括但不限于丙醇、丁醇、乙二醇、聚乙二醇及其衍生物；所述的制备方法，其中所述软化剂为油但不限于石油系的芳烃油或环烷油，油的用量为0至20重量份，优选0至10重量份。所述的制备方法，其中活化剂为金属氧化物和脂肪酸组合以及脂肪酸金属皂盐一种或多种；所述金属氧化物为氧化锌、氧化镁等一种或多种，所述脂肪酸金属皂盐为硬脂酸锌、硼酸锌等一种或多种；所述的制备方法，其中防老剂包括胺类防老剂、喹啉类防老剂、苯并咪唑类防老剂、防护蜡一种或多种；所述的制备方法，其中促进剂包括但不限于次磺酰胺类促进剂、噻唑类促进剂、秋兰姆类促进剂、胍类促进剂或它们的组合，硫化剂包括但不限于硫黄、不溶性硫黄、充油硫黄、硫黄给予体或它们的组合。进一步的，本专利技术涉及的混炼工艺包括但不限于如下工艺：母炼胶工艺：将橡胶与部分炭黑和/或部分白炭黑、硅烷偶联剂、软化剂、活化剂、防老剂进行一段或多段混炼，转子转速为20～90rpm，排胶温度130℃～165℃；制得母炼胶；终炼胶工艺：将母炼胶与剩余炭黑和/或白炭黑、硫化剂、促进剂在密炼机中混炼，转速为10～70rpm，排胶温度低于115℃；上述炭黑和/或白炭黑用量为0.5～20份，优选0.5～10份。终炼工艺加入部分填料使硫化胶的各项异性加大，裂纹尖端的钝化支化增强，这能够阻止或减缓裂纹扩展，使裂纹扩展的路径发生改变，裂纹的路径更曲折、多变，要扩展裂纹需要更大的作用力，进而使硫化胶的抗撕裂性能提高。并且由于此时硬度、定伸应力增加相同外力下形变量小，变形小，降低磨耗量，同时撕裂性能提高抗破坏能力增强，硬度提高、定伸应力增加、撕裂性能改善共同作用的结果使磨耗性能的提高。优选的，本专利技术提供一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶制品，所述橡胶制品包含以下重量份的各组分：SSBR2564S:96.3；BR9000:30；白炭黑165MP:76；有机硅烷偶联剂6.0；芳烃油:5；氧化锌:3.5；硬脂酸:2.0；防老剂4020:2；防护蜡:2.0；炭黑N234/白炭黑165MP:5.0；促进剂CZ:2.0；DPG:2.0；硫黄:1.3。优选的，本专利技术的一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶混炼加工工艺，具体包括以下步骤：(1)一段母炼胶混炼：橡胶与炭黑和/或(白炭黑、硅烷偶联剂)在密炼机中混炼，转速为20～90rpm，混炼时间为1～10min，排胶温度145℃～165℃；(2)将工艺步骤(1)生产的一段母炼胶在密炼机中混合0.5min～3min，加入软化剂、活化剂、防老剂等，混炼转速为20～90rpm，混炼时间为1～10min，排胶温度120℃～160℃；(3)终炼胶混炼：将工艺步骤(2)生产的二段母炼胶与炭黑和/或白炭黑、硫化剂、促进剂在密炼机中混炼，转速为10～70rpm，混炼时间为1～8min，排胶温度低于115℃。进一步的，所述(1)步骤中，当橡胶与白炭黑、硅烷偶联剂在密炼机中混炼时，白炭黑为165MP，共76份，所述(3)步骤中，炭黑N234/白炭黑165MP为5.0份。所述(1)步骤中，一段胶混炼工艺为90rpm，将96.3份SSBR2564S、30份BR9000投入密炼机，加压30秒，将76.0份白炭黑、6.0份有机硅烷偶联剂、5.0份芳烃油投入密炼机，混炼60秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度155-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶混炼加工工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：(1)母炼胶工艺：将橡胶与炭黑和/或白炭黑、硅烷偶联剂、软化剂、活化剂、防老剂进行一段或多段混炼制成母炼胶；(2)终炼胶工艺：母炼胶、炭黑和/或白炭黑、硫化剂、促进剂混炼制成终炼胶。

【技术特征摘要】
1.一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶混炼加工工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：(1)母炼胶工艺：将橡胶与炭黑和/或白炭黑、硅烷偶联剂、软化剂、活化剂、防老剂进行一段或多段混炼制成母炼胶；(2)终炼胶工艺：母炼胶、炭黑和/或白炭黑、硫化剂、促进剂混炼制成终炼胶。2.根据权利要求1所述的一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶混炼加工工艺，其特征在于：所述炭黑和/或白炭黑以橡胶100质量份计，炭黑和/或白炭黑用量为5～120份，偶联剂用量为白炭黑的0.5wt％～20wt％；所述橡胶包含天然橡胶和/或合成橡胶；所述炭黑为任意炭黑，所述白炭黑为任意白炭黑；所述偶联剂包括双-[三乙氧基丙基硅烷]-四硫化物和二硫化物、3-硫氰基丙基-三乙氧基硅烷、Y-巯基三甲氧基硅烷、锆酸酯偶联剂、酞酸酯偶联剂、硝基偶联剂、醇类化合物；所述醇类化合物包括丙醇、丁醇、乙二醇、聚乙二醇及其衍生物；所述软化剂为油，所述油包括石油系的芳烃油或环烷油；所述活化剂为金属氧化物和脂肪酸组合以及脂肪酸金属皂盐一种或多种；所述防老剂包括胺类防老剂、喹啉类防老剂、苯并咪唑类防老剂、防护蜡一种或多种；所述促进剂包括次磺酰胺类促进剂、噻唑类促进剂、秋兰姆类促进剂、胍类促进剂或它们的组合，硫化剂包括硫黄、不溶性硫黄、充油硫黄...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘震，王茂英，吉欣宇，
申请(专利权)人：怡维怡橡胶研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37