耐刺扎、抗崩花掉塊的輪胎胎面膠料及其制法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及輪胎胎面領(lǐng)域，具體涉及一種耐刺扎、抗崩花掉塊的輪胎胎面膠料及其制法和應(yīng)用。本發(fā)明的輪胎胎面膠料包括：(1)橡膠主料100重量份：包括50-95重量份天然順1,4-聚異戊二烯橡膠和5-50重量份苯乙烯-丁二烯共聚物合成橡膠；(2)配合劑：以100重量份的橡膠主料計(jì)，所述配合劑包括10-20重量份無機(jī)填料白炭黑。本發(fā)明的輪胎胎面膠料制備的輪胎胎面的撕裂強(qiáng)度在110.0Mpa以上，切割量在0.60cm3以下，所以具有優(yōu)異的耐撕裂性能，從而具有耐刺扎、抗崩花掉塊性能。
【專利說明】耐刺扎、抗崩花掉塊的輪胎胎面膠料及其制法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輪胎胎面領(lǐng)域，尤其涉及一種具耐刺扎、抗崩花掉塊胎面的全鋼子午 線輪胎膠料組合物，具體涉及一種耐刺扎、抗崩花掉塊的輪胎胎面膠料及其制法和應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于天然橡膠具有最好的抗撕裂性能，而合成橡膠的耐撕裂性能較差，所以全鋼 子午線輪胎胎面膠普遍采用天然橡膠作生膠體系。
[0003] 現(xiàn)行胎面膠配方中的天然橡膠和合成橡膠的比例為80/20,切割量為0. 70cm3,耐 刺扎、抗崩花掉塊性能一般。耐刺扎、抗崩花掉塊性能是通過切割試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行檢測、衡量的。 報(bào)道值越小，意味著耐切割能越高。
[0004] 由于炭黑與橡膠具有高的物理吸附能力，帶來了高的磨耗性能，因而被輪胎行業(yè) 普遍用來作為補(bǔ)強(qiáng)填充體系的填料。
[0005] 作為胎面級(jí)別的炭黑普遍具有：吸碘值在110g/kg以上，鄰苯二甲酸二甲酯（DBP) 吸收值在110Xl(T5m3/kg以上，氮吸附比表面積在110X103m2/kg以上；普遍認(rèn)為高吸碘值、 高DBP吸收值、高氮吸附比表面積的炭黑的耐磨性能更好。
[0006] 現(xiàn)行的胎面膠配方使用的細(xì)粒子（即粒度最?。?、低結(jié)構(gòu)的N115炭黑，其吸碘值為 160g/kg，DBP吸收值為113X10_5m3/kg，氮吸附比表面積為137X103m2/kg，其耐刺扎性能并 不出色。
[0007] 由于白炭黑與橡膠混合，能夠大幅改善膠料的的抗撕裂性能，因而被廣泛應(yīng)用到 對(duì)撕裂性能要求高的全鋼子午線輪胎。
[0008] 然而，現(xiàn)行的胎面配方中耐撕裂性能有進(jìn)一步提升的空間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有的輪胎胎面特別是全鋼子午線輪胎胎面膠料存在 不能同時(shí)兼顧耐刺扎、抗崩花掉塊和抗撕裂性能。
[0010] 本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，合成橡膠在胎面中被廣泛用來提升耐刺扎性能，但同時(shí)帶 來了負(fù)面效果，就是抗撕裂性能變差。細(xì)粒子炭黑雖然有利于提升抗撕裂性能，但耐刺扎性 能不夠出色。同時(shí)，增加白炭黑的用量，可以進(jìn)一步提升胎面膠料的抗撕裂性能。
[0011] 本發(fā)明涉及胎面包含一種50-100phr天然順1，4-聚異戊二烯橡膠和一種0-50phr 的苯乙烯-丁二烯共聚物的基本合成橡膠、40-50phr的有機(jī)填料和〇-15phr無機(jī)填料的全 鋼子午線輪胎。其胎面由如下成分組成：一種順1，4-聚異戊二烯橡膠和一種23. 5wt%的 苯乙烯基團(tuán)為基礎(chǔ)的基本合成橡膠；一種吸碘值在ll〇g/kg以上，鄰苯二甲酸二丁酯（DBP) 吸收值在115Xl(T5m3/kg以上，氮吸附比表面積在130X103m2/kg以上的增強(qiáng)的特殊有機(jī)填 料；一種氮吸附比表面積在150X103m2/kg以上的增強(qiáng)的特殊無機(jī)填料。
[0012] 其中，所述吸碘值的檢測標(biāo)準(zhǔn)為國標(biāo)GB/T3780. 1-2006,具體步驟如下：取碘溶 液浸潤試樣后，使其充分混合，振蕩吸附后，用滴定法測定溶液剩余碘量，計(jì)算每單位質(zhì)量 試樣吸附的碘量即為樣品的碘吸附量。
[0013] 所述DBP吸附值的測定方法為GB/T3780. 2-2007中的A法，具體步驟如下：用 恒速滴定器將鄰苯二甲酸二丁酯（DBP)加入到吸油計(jì)混合槽內(nèi)的試樣上，隨著吸油量的增 力口，混合物的黏度不斷增加，該黏度被傳送到吸油計(jì)的扭矩傳感器系統(tǒng)，待吸油計(jì)和滴定器 關(guān)閉后讀出加入油的體積，每單位質(zhì)量炭黑吸附油的體積即為樣品的DBP吸收值。
[0014] 所述氮吸附比表面積的測定方法為：采用氣體吸附儀（型號(hào)：Autosorb-iQ，廠家： QuantaChrome)測定試樣的氮?dú)馕摳降葴鼐€，測定壓力為p/p° = 1(T7?1。在計(jì)算程序 中選擇多點(diǎn)BET法直接得出樣品的氮吸附比表面積值。
[0015] 具體來說，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0016] 本發(fā)明提供一種輪胎胎面膠料，其特征在于，包括下述組分：
[0017] (1)橡膠主料100重量份：包括50-95份天然順1，4-聚異戊二烯橡膠和5-50份 苯乙烯-丁二烯共聚物的合成橡膠；
[0018] (2)配合劑：以100重量份的橡膠主料計(jì)，所述配合劑包括10-20重量份無機(jī)填料 白炭黑。
[0019] 優(yōu)選的，上述胎面膠料中，所述合成橡膠中苯乙烯基團(tuán)含量為23. 5%。
[0020] 優(yōu)選的，上述胎面膠料中，以100重量份橡膠主料計(jì)，該膠料的配合劑還包括防 老劑2-7重量份，硬脂酸1. 8-2. 5重量份、氧化鋅3-4重量份、磺酸1-2重量份和促進(jìn)劑 0. 5-1. 5重量份。
[0021] 優(yōu)選的，上述胎面膠料中，所述防老劑包括防老劑N_(l，3-二甲基）丁基-N' -苯 基對(duì)苯二胺〇. 8-1. 2重量份，防老劑2, 2, 4-三甲基-1，2-二氫喹啉聚合物0. 8-1. 2重量份， 防老劑微晶蠟0.8-1. 2重量份。
[0022] 優(yōu)選的，上述胎面膠料中，所述天然順1，4-聚異戊二烯橡膠為70-80重量份，所述 苯乙烯-丁二烯共聚物為20-30重量份。
[0023] 優(yōu)選的，上述胎面膠料中，所述天然順1，4-聚異戊二烯橡膠為50-60重量份，所述 苯乙烯-丁二烯共聚物為40-50重量份。
[0024] 優(yōu)選的，上述胎面膠料中，所述無機(jī)填料白炭黑為15-20重量份。
[0025] 優(yōu)選的，上述胎面膠料中，以100重量份橡膠主料計(jì)，該膠料還包括有機(jī)填料 40-50重量份，優(yōu)選為45-50重量份。
[0026] 優(yōu)選的，上述胎面膠料中，以100重量份橡膠主料計(jì)，該膠料還包括炭黑40-50重 量份。
[0027] 優(yōu)選的，上述胎面膠料中，所述胎面膠料的玻璃化溫度為-50?-20°C。
[0028] 優(yōu)選的，上述胎面膠料中，所述有機(jī)填料是稻殼粉。
[0029] 優(yōu)選的，上述胎面膠料中，所述有機(jī)填料的吸碘值在110g/kg以上，鄰苯二甲酸二 甲酯（DBP)吸收值在115X10_5m3/kg以上，氮吸附比表面積在130X103m2/kg以上。
[0030] 優(yōu)選的，上述胎面膠料中，所述的無機(jī)填料白炭黑，其氮吸附比表面積在 150X103m2/kg以上。
[0031] 優(yōu)選的，上述胎面膠料中，所述胎面膠料的撕裂強(qiáng)度在110.OMpa以上，切割量在 0. 60cm3 以下。
[0032] 優(yōu)選的，上述胎面膠料中，其為全鋼子午線輪胎胎面膠料。
[0033] 本發(fā)明還提供上述胎面膠料用于制備全鋼子午線輪胎胎面的應(yīng)用。
[0034] 本發(fā)明還提供上述胎面膠料的制備方法，其包括如下步驟：
[0035] (1)非生產(chǎn)性混煉步驟：將所述輪胎胎面膠料進(jìn)行約2_3min的混煉，直至橡膠溫 度達(dá)到 150_165°C;
[0036] (2)生產(chǎn)性混煉步驟：將步驟（1)得到的橡膠加入硫磺進(jìn)行混煉直至溫度達(dá)到 100-120。。。
[0037] 本發(fā)明還提供一種胎面，通過上述胎面膠料制成。
[0038] 本發(fā)明還提供一種輪胎，通過上述胎面制成。
[0039] 優(yōu)選的，上述胎面為全鋼子午線輪胎胎面；所述輪胎為全鋼子午線輪胎。
[0040] 本發(fā)明還提供上述胎面膠料、上述胎面或上述輪胎在輪胎領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0041] 本發(fā)明還提供上述胎面膠料、上述胎面或上述輪胎在全鋼子午線輪胎的應(yīng)用。
[0042] 本發(fā)明中的白炭黑是白色粉末狀X-射線無定形硅酸和硅酸鹽產(chǎn)品的總稱，主要 是指沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅和超細(xì)二氧化硅凝膠，也包括粉末狀合成硅酸鋁和硅酸 鈣等。白炭黑是多孔性物質(zhì)，其組成可用Si02 ?nH20表示，其中nH20是以表面羥基的形式 存在。在本發(fā)明中采用市售的白炭黑。
[0043] 本發(fā)明的輪胎胎面膠料制備的輪胎胎面的撕裂強(qiáng)度在110.OMpa以上，切割量在 0. 60cm3以下，所以具有優(yōu)異的耐撕裂性能，從而具有耐刺扎、抗崩花掉塊性能。

【具體實(shí)施方式】
[0044] 為了解決現(xiàn)有的全鋼子午線輪胎胎面耐撕裂性能差的問題，本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí) 施方式中，提供一種具有橡膠胎面的全鋼子午線輪胎，以基于100重量份胎面橡膠計(jì)算，所 述胎面包含：大約50-100份天然順1，4-聚異戊二烯橡膠和大約0-50份苯乙烯-丁二烯共 聚物基本合成橡膠，以及一種大約40-50份增強(qiáng)的特殊有機(jī)填料和10-20份的無機(jī)填料白 炭黑。其中，所述合成橡膠Tg在-50到-20°C之間，苯乙烯基團(tuán)的含量為23. 5%;所述有機(jī) 填料能夠與橡膠分子依靠強(qiáng)大的物理吸附力進(jìn)行結(jié)合。
[0045] 橡膠組合物的混煉可采用橡膠混煉領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法完成。例如在通常情 況下，將各組分在至少兩個(gè)階段中進(jìn)行混煉，即至少一個(gè)非生產(chǎn)性混煉階段，隨后一個(gè)生產(chǎn) 性混煉階段。橡膠與聚合物樹脂在一個(gè)或多個(gè)非生產(chǎn)性混煉階段進(jìn)行混煉。
[0046] 下面通過具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的胎面膠料及其制備方法。
[0047] 在下面的實(shí)施例中，所用的各試劑信息如下：
[0048] 順1，4_聚異戊二烯橡膠：廠家：上海金山石化；純度：99%。
[0049] 苯乙烯-丁二烯共聚物：型號(hào)：SBR1502;廠家：中國石化齊魯石化分公司；苯乙 烯基團(tuán)含量為23. 5wt%。
[0050] 防老劑4020:化學(xué)名稱：N-(1，3_二甲基）丁基-N'_苯基對(duì)苯二胺，廠家：江蘇圣 奧化學(xué)科技有限公司產(chǎn)品。
[0051] 防老劑RD:化學(xué)名稱：2, 2, 4-三甲基-1,2-二氫喹啉聚合物，生產(chǎn)廠家：山東愛克 森化學(xué)有限公司。
[0052] 防老劑微晶蠟：型號(hào)：微晶蠟654,滴熔點(diǎn)（°C):65°C，含油（wt%):3%，色度號(hào)： 1，針入度（1/1〇_) :2_，廠家：德國萊茵化學(xué)公司產(chǎn)品。
[0053] 硬脂酸：廠家：江蘇如皋化工有限公司。
[0054] 氧化鋅:AR，青島海燕化工有限公司。
[0055] 硫磺:AR，山東臨沂湖濱化工有限公司產(chǎn)品。
[0056] 促進(jìn)劑：型號(hào)：促進(jìn)劑NS，化學(xué)名稱：N-叔丁基-2-苯并噻唑次黃酰胺；廠家：山東 陽谷華泰化工股份有限公司。
[0057] 炭黑N115:廠家：撫順炭黑廠。
[0058] 白炭黑：型號(hào)：Z1165,廠家：韓國羅地亞公司。
[0059] 有機(jī)填料：稻殼粉，規(guī)格：200目（以泰勒篩為標(biāo)準(zhǔn)），廠家：興隆稻殼粉廠。
[0060] 在下面的各實(shí)施例中，所用儀器的信息如下：
[0061]BRBanbury密煉機(jī)：型號(hào)：BR1600-GLT;廠家：美國FARREL公司。
[0062] 差不掃描量熱儀：型號(hào)：DSC-60,廠家：日本島津公司。
[0063] 凝膠色譜與激光光散射聯(lián)用儀：型號(hào)：色譜系統(tǒng)miniDAWN，激光光散射儀Optilab rEX檢測器；廠家：色譜系統(tǒng)為島津公司，激光光散射儀與示差檢測器為美國懷雅特技術(shù)公 司。
[0064] 實(shí)施例一
[0065]在BRBanbury密煉機(jī)中制備如表1中所規(guī)定成分的橡膠組合物，制備過程采取兩 個(gè)分開的加料混煉階段，即，一個(gè)非生產(chǎn)性混煉階段和一個(gè)生產(chǎn)性混煉階段。非生產(chǎn)性階段 分別進(jìn)行約2-3min的混煉，直至橡膠溫度達(dá)到160°C，即完成。生產(chǎn)性階段的混煉時(shí)間是使 橡膠溫度達(dá)到115°C的時(shí)間。具體過程如下：
[0066] 將橡膠主料（順1，4-聚異戊二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯共聚物）、補(bǔ)強(qiáng)劑炭黑N115、白炭黑、防老劑（防老劑4020、防老劑RD、防老劑微晶蠟）、脂肪酸硬脂酸和氧化鋅進(jìn) 行2-3min的非生產(chǎn)性混煉，直至橡膠溫度達(dá)到160°C;再加入硫磺和促進(jìn)劑進(jìn)行生產(chǎn)性混 煉，使橡膠溫度達(dá)到115°C。使所有樣品在約151°C硫化30min。
[0067] 該橡膠組合物在這里被稱之為樣品1、樣品2、樣品3。樣品1在這里被當(dāng)做對(duì)比 樣，即，在橡膠組合物中未使用最優(yōu)化的橡膠配比。
[0068] 所有的樣品在約151°C硫化約30min。表2給出了硫化樣品1-3的表觀和物理性 能。
[0069] 表1樣品1-3的橡膠組合物組分（單位：kg)
[0070]

【權(quán)利要求】
1. 一種輪胎胎面膠料，其特征在于，包括下述組分： (1) 橡膠主料100重量份：包括50-95重量份天然順1，4-聚異戊二烯橡膠和5-50重 量份苯乙烯-丁二烯共聚物合成橡膠； (2) 配合劑：以100重量份的橡膠主料計(jì)，所述配合劑包括10-20重量份無機(jī)填料白炭 黑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的胎面膠料，其中，所述合成橡膠中苯乙烯基團(tuán)含量為23. 5%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的胎面膠料，以100重量份橡膠主料計(jì)，該膠料的配合劑還 包括防老劑2-7重量份，硬脂酸1. 8-2. 5重量份、氧化鋅3-4重量份、磺酸1-2重量份和促 進(jìn)劑0. 5-1. 5重量份。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的胎面膠料，其中，所述防老劑包括防老劑N-(l，3-二甲基） 丁基-N' -苯基對(duì)苯二胺0. 8-1. 2重量份，防老劑2, 2, 4-三甲基-1，2-二氫喹啉聚合物 0. 8-1. 2重量份，防老劑微晶蠟0. 8-1. 2重量份。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的胎面膠料，其中，所述天然順1，4-聚異戊二烯橡膠為70-80 重量份，所述苯乙烯-丁二烯共聚物為20-30重量份。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的胎面膠料，其中，所述天然順1，4-聚異戊二烯橡膠為50-60 重量份，所述苯乙烯-丁二烯共聚物為40-50重量份。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的胎面膠料，其中，所述無機(jī)填料白炭黑為15-20重量份。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的胎面膠料，以100重量份橡膠主料計(jì)，該膠料包括有機(jī)填 料40-50重量份，優(yōu)選為45-50重量份。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的胎面膠料，以100重量份橡膠主料計(jì)，該膠料還包括炭黑 40-50重量份。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的胎面膠料，其中，所述胎面膠料的玻璃化溫度 為-50 ?-20 °C。
11. 采用權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的胎面膠料的制備方法，其包括如下步驟： (1) 非生產(chǎn)性混煉步驟：將所述輪胎胎面膠料進(jìn)行約2-3min的混煉，直至橡膠溫度達(dá) 至lj 150-165°C ; (2) 生產(chǎn)性混煉步驟：將步驟⑴得到的橡膠加入硫磺進(jìn)行混煉直至溫度達(dá)到 100-120。。。
12. -種胎面，通過權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的胎面膠料制成。
13. -種輪胎，通過權(quán)利要求12所述胎面制成。
14. 權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的胎面膠料、權(quán)利要求12所述胎面或權(quán)利要求13所述 輪胎在輪胎領(lǐng)域的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C08K13/02GK104448431SQ201410790107
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】王 鋒, 孫濤, 劉峰, 王俊英, 姜?jiǎng)P, 王振玲, 李 浩, 從守清 申請(qǐng)人:山東玲瓏輪胎股份有限公司