一种航空轮胎胎面组合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种航空轮胎胎面组合物及其制备方法，涉及航空轮胎技术领域。本发明专利技术所述航空轮胎胎面组合物，包括以下重量份的组分：聚异戊二烯橡胶60～90份、充炭黑丁苯橡胶母胶15～60份；其中，聚异戊二烯橡胶和充炭黑丁苯橡胶母胶中丁苯橡胶的总份数为100份。本申请通过聚异戊二烯橡胶和充炭黑丁苯橡胶母胶的搭配使用，解决了目前以合成聚异戊二烯橡胶替代天然橡胶出现的强度稍低，加工性能略差等问题。本申请制备的航空轮胎胎面组合物具有改善的耐磨性能和生热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种航空轮胎胎面组合物及其制备方法
本专利技术涉及航空轮胎
，尤其是一种航空轮胎胎面组合物及其制备方法。
技术介绍
轮胎胎面作为汽车和飞机唯一接地的部件，承担着为汽车或飞机提供抓地力、抵抗路面的刮擦磨损以及抵抗轮胎的形变等功能，不同于汽车轮胎，航空轮胎在高速度高载荷的状态下起飞、滑行和着陆，对轮胎胎面胶的性能要求更为严苛，一般地，需要胎面胶具有更高的耐磨耗性能、更强的抵抗形变的能力以及更低的生热，这些性能直接影响着航空轮胎的使用及寿命，然而这些性能往往相互制约，此消彼涨，如为了提高耐磨性增加炭黑填充量往往会导致胶料生热的上升，为了降低生热填充部分白炭黑则会导致胶料强度的下降，因此开发一种高耐磨及低生热的航空轮胎胎面胶显得尤为重要。在现有的航空轮胎胎面技术中，生胶一般使用高标号的天然橡胶，有时会为了改善磨耗性能并用部分顺丁橡胶；补强填料则以1系列和2系列的炭黑为主，如N115、N220和N234，为降低生热，可能会并用少量的白炭黑。但天然橡胶属于农产品，产品的批次稳定性受自然因素如温度、光照和湿度等的影响较大，这对胎面胶的性能和批次稳定性均有不利影响。与天然橡胶相比，合成聚异戊二烯橡胶具有生热低、产品批次稳定性好等优点，有专利技术中提到以合成聚异戊二烯橡胶替代天然橡胶，很好地解决了使用高标号的天然橡胶带来的批次稳定性差的问题，但合成聚异戊二烯橡胶的强度稍低，加工性能略差，如压出胎面挺性不好，易翘曲；通过增加填料用量来提高胶料的强度，是主要的思路，但补强好的细粒子炭黑在提高用量的同时会因为分散不好反而导致强度下降以及生热的升高。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种航空轮胎胎面组合物及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种航空轮胎胎面组合物，包括以下重量份的组分：聚异戊二烯橡胶60～90份、充炭黑丁苯橡胶母胶15～60份；其中，聚异戊二烯橡胶和充炭黑丁苯橡胶母胶中丁苯橡胶的总份数为100份。本申请通过聚异戊二烯橡胶和充炭黑丁苯橡胶母胶的搭配使用，解决了目前以合成聚异戊二烯橡胶替代高标号天然橡胶出现的强度稍低，加工性能略差等问题。本申请使用聚异戊二烯橡胶为主要原材料，相比于高标号天然橡胶批次稳定性更好，且分子柔顺性比天然橡胶好，因此动态生热更低；同时添加部分湿法制备的充炭黑丁苯橡胶母胶，改善的炭黑分散可进一步降低该组合物的生热及提高耐磨性能。优选地，所述充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法，包括如下步骤：(1)备料：按以下组分及重量份配比配料：丁苯胶乳：100份(按干胶量计)；炭黑：50份；水：1500～3000份；操作油：0～30份；包覆剂：1～5份；凝聚剂：1～5份；(2)制备炭黑悬浮液：在反应釜中加入炭黑，再加入部分水调节炭黑的浓度至2～5wt％，高速搅拌分散，得到炭黑悬浮液；(3)胶乳与炭黑的混合与热处理：常温搅拌条件下往上述炭黑悬浮液中加入丁苯胶乳，混合均匀得胶乳/炭黑混合体系，加入水使所述胶乳/炭黑混合体系中的固体物总含量为3～5wt％；然后将反应釜加热至70～90℃，再加入质量浓度为1％的包覆剂的热水悬浮液，继续搅拌10～15分钟，得到热处理后的胶乳/炭黑混合体系；(4)凝聚处理：在搅拌下，向上述热处理后的胶乳/炭黑混合体系中加入计量的质量浓度为20％的凝聚剂水溶液，发生凝聚共沉现象，以粉末状析出凝聚物，继续搅拌保持温度为70～90℃，如果配方中含有操作油，在搅拌下加入操作油，继续搅拌10～15分钟；(5)凝聚物的后处理：将凝聚处理后的凝聚物经过滤布过滤得到湿粒子产物，用水洗涤三至四次，脱水，所得湿粒子产物在鼓风干燥箱中以80-90℃干燥至水分含量在1％以下，得到所述充炭黑丁苯橡胶母胶。优选地，所述聚异戊二烯橡胶中顺1，4-聚异戊二烯的含量在95％以上，门尼粘度在65-90MU，分子量分布指数为1.9-3.0。想要得到本申请提供的航空轮胎胎面组合物，使用的述聚异戊二烯橡胶的性能需要满足上述要求。优选的，所述聚异戊二烯橡胶的购买自为俄罗斯，牌号为SKI-5PM、SKI-3、SKI-3S中的至少一种；所述聚异戊二烯橡胶也可以采用专利技术专利申请号201810353778.9的制备方法制备得到。优选地，所述的航空轮胎胎面组合物，包括以下重量份的组分：聚异戊二烯橡胶80～90份、充炭黑丁苯橡胶母胶15～30份。进一步优选地，所述的航空轮胎胎面组合物，包括以下重量份的组分：聚异戊二烯橡胶80份、充炭黑丁苯橡胶母胶30份。本申请专利技术人经过大量实验研究发现，当聚异戊二烯橡胶和充炭黑丁苯橡胶母胶的搭配使用，采用上述重量份选择时，得到的轮胎胎面组合物的性能更好。优选地，所述的航空轮胎胎面组合物，还包括以下重量份的组分：补强填料30～50份。在轮胎胎面组合物中，总炭黑的量对航空轮胎胎面组合物整体的性能影响较大，总炭黑的量45-55份时，航空轮胎胎面组合物总体性能较好；本申请主要想探究聚异戊二烯橡胶和充炭黑丁苯橡胶母胶的搭配使用对航空轮胎胎面组合物的影响，解决聚异戊二烯橡胶单独使用时性能不好的问题。优选地，所述的航空轮胎胎面组合物，还包括以下重量份的组分：活性剂1～5份、加工助剂0.1～0.5份、防护体系1～6份、操作油1～10份、增粘树脂1～5份、多功能交联剂0.2～2份、抗硫化返原剂1～3份、促进剂1～3份、硫黄1～3份。本专利技术使用了多功能交联剂，该多功能交联剂可作为硫给予体，在硫化过程中释放出来，其特殊的分子结构可使得添加该交联剂后可灵活调控天然胶和丁苯胶的单/双硫键及多硫键的比例，进一步降低该组合物的生热，提高磨耗性能。优选地，所述的航空轮胎胎面组合物，如下(a)-(i)中的至少一种：(a)所述补强填料为炭黑N115、炭黑N220、炭黑N234中的至少一种；(b)所述活性剂包含氧化锌和硬脂酸；(c)所述加工助剂为硫酚类塑解剂；(d)所述防护体系为对苯二胺类防老剂、喹啉类防老剂、防护蜡中的至少一种；(e)所述操作油为TDAE油、MES油、RAE油中的至少一种；(f)所述增粘树脂为C5树脂、C9树脂、萜烯树脂中的至少一种；(g)所述多功能交联剂为含硫和氮元素的芳香族化合物；(h)所述抗硫化返原剂为1,3-双(柠糠酰亚胺甲基)苯；(i)所述促进剂为次磺酰胺类促进剂、秋兰姆类促进剂中的至少一种。进一步优选地，所述操作油为TDAE油；所述增粘树脂为C5树脂。本申请还提供了所述的航空轮胎胎面组合物的制备方法，包括如下步骤：(i)加入加工助剂对聚异戊二烯橡胶进行塑炼；得到塑炼后的聚异戊二烯橡胶；(ii)将补强填料、活性剂、防护体系、操作油、增粘树脂、塑炼后的聚异戊二烯橡胶、充炭黑丁苯橡胶母胶进行混炼，得到母炼胶；(iii)在步骤(ii)中制备得到的母炼胶中加入多功能交联剂、抗硫化返原剂、促进剂和硫黄，进行终炼段混炼，得到所述航空轮胎胎面组合物。优选地，所述步骤(i)中，塑炼的时间为180～210s，密炼机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空轮胎胎面组合物，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚异戊二烯橡胶60～90份、充炭黑丁苯橡胶母胶15～60份；其中，聚异戊二烯橡胶和充炭黑丁苯橡胶母胶中丁苯橡胶的总份数为100份。/n

【技术特征摘要】
1.一种航空轮胎胎面组合物，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚异戊二烯橡胶60～90份、充炭黑丁苯橡胶母胶15～60份；其中，聚异戊二烯橡胶和充炭黑丁苯橡胶母胶中丁苯橡胶的总份数为100份。


2.如权利要求1所述的航空轮胎胎面组合物，其特征在于，所述充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法，包括如下步骤：(1)备料：按以下组分及重量份配比配料：丁苯胶乳：100份(按干胶量计)；炭黑：50份；水：1500～3000份；操作油：0～30份；包覆剂：1～5份；凝聚剂：1～5份；(2)制备炭黑悬浮液：在反应釜中加入炭黑，再加入部分水调节炭黑的浓度至2～5wt％，高速搅拌分散，得到炭黑悬浮液；(3)胶乳与炭黑的混合与热处理：常温搅拌条件下往上述炭黑悬浮液中加入丁苯胶乳，混合均匀得胶乳/炭黑混合体系，加入水使所述胶乳/炭黑混合体系中的固体物总含量为3～5wt％；然后将反应釜加热至70～90℃，再加入质量浓度为1％的包覆剂的热水悬浮液，继续搅拌10～15分钟，得到热处理后的胶乳/炭黑混合体系；(4)凝聚处理：在搅拌下，向上述热处理后的胶乳/炭黑混合体系中加入计量的质量浓度为20％的凝聚剂水溶液，发生凝聚共沉现象，以粉末状析出凝聚物，继续搅拌保持温度为70～90℃，如果配方中含有操作油，在搅拌下加入操作油，继续搅拌10～15分钟；(5)凝聚物的后处理：将凝聚处理后的凝聚物经过滤布过滤得到湿粒子产物，用水洗涤三至四次，脱水，所得湿粒子产物在鼓风干燥箱中以80～90℃干燥至水分含量在1％以下，得到所述充炭黑丁苯橡胶母胶。


3.如权利要求1所述的航空轮胎胎面组合物，其特征在于，所述聚异戊二烯橡胶中顺1，4-聚异戊二烯的含量在95％以上，门尼粘度在65-90MU，分子量分布指数为1.9-3.0。


4.如权利要求1所述的航空轮胎胎面组合物，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚异戊二烯橡胶80～90份、充炭黑丁苯橡胶母胶15～30份。


5.如权利要求4所述的航空轮胎胎面组合物，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚异戊二烯橡胶80份、充炭黑丁苯橡胶母胶30份。


6.如权利要求1-5任一项所述的航空轮胎胎面组...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱艳舞，郇彦，王杰，
申请(专利权)人：中科院长春应化所黄埔先进材料研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44