本發(fā)明屬于橡膠輪胎與化工制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種特別適用于生產(chǎn)半鋼子午輪胎氣密層橡膠組合物及其制備方法，滿(mǎn)足輪胎氣密層對(duì)于橡膠高耐透氣性要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)其制備的低成本高加工性。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代無(wú)內(nèi)胎充氣輪胎是由多個(gè)性能各異專(zhuān)用部件組成并經(jīng)過(guò)高度巧妙設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。氣密層是這些部件中的一個(gè),其作用是密封空氣,將從輪胎中擴(kuò)散出的空氣減至最少,有助于保持輪胎適當(dāng)?shù)某錃鈮毫?從而把輪胎欠壓時(shí)的種種負(fù)作用,如提高輪胎滾動(dòng)阻力、降低汽車(chē)節(jié)油性、降低輪胎的耐久性能、降低輪胎操作性能和行駛性能等減至最輕。氯化丁基橡膠或溴化丁基橡膠的低透氣率和透水率、高耐熱性和耐屈撓性以及能夠與高不飽和橡膠共硫化的綜合性能使其特別適用于氣密層?，F(xiàn)有無(wú)內(nèi)胎輪胎氣密層橡膠多采用氯化丁基橡膠為主要的基礎(chǔ)橡膠，如中國(guó)專(zhuān)利號(hào)201310670284.0公開(kāi)了一種無(wú)內(nèi)胎輪胎氣密層橡膠，原料中使用大份額的天然橡膠和氯化丁基橡膠；中國(guó)專(zhuān)利號(hào)201210209971.8公開(kāi)了一種含納米填料強(qiáng)威粉的輪胎氣密層橡膠組合物，同樣應(yīng)用大份額氯化丁基橡膠，其成本高，且加工流動(dòng)性能及加工安全性較差，易出現(xiàn)焦燒現(xiàn)象；介于此，在橡膠中通過(guò)添加強(qiáng)威粉代替部分前期使用的大份額的丁基橡膠來(lái)降低成本的做法也有應(yīng)用，受原料配比、制備工藝中密煉機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、壓力、密煉時(shí)間的影響，容易出現(xiàn)膠料門(mén)尼粘度過(guò)低或過(guò)高，出現(xiàn)壓出氣泡。門(mén)尼粘度過(guò)高，膠料不易混煉均勻及擠出加工性差，其分子量高、粘度大，可塑性低；門(mén)尼粘度過(guò)低膠料易粘輥，其分子量低、粘度小，其可塑性高，但硫化后制品抗拉強(qiáng)度低；輪胎長(zhǎng)期應(yīng)用中，由于輪胎各結(jié)構(gòu)橡膠種類(lèi)的不同，還容易產(chǎn)生分層現(xiàn)象。因此，研發(fā)一種輪胎氣密層橡膠組合物，采用部分強(qiáng)威粉替代炭黑填充補(bǔ)強(qiáng)，降低溴化丁基膠在配方組分中的用量，調(diào)整膠料門(mén)尼粘度，其分散性良好，滿(mǎn)足輪胎氣密層對(duì)于橡膠高耐透氣性要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)其制備的低成本性和高加工性，具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求一種輪胎氣密層橡膠組合物及其制備方法，通過(guò)優(yōu)化輪胎氣密層橡膠組分和制備方法，降低膠料門(mén)尼粘度，解決現(xiàn)有技術(shù)中成本偏高、加工性能差和硫化粘合性能差的問(wèn)題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的輪胎氣密層橡膠組合物,原材料組分及各組分重量份數(shù)為：天然橡膠30～40份，溴化丁基橡膠60～70份，炭黑60～70份，強(qiáng)威粉30～40份，環(huán)保型芳烴油10～12份，活性劑4～6份，增粘樹(shù)脂2～4份，分散劑2～4份,氧化鎂0.2～0.5份，促進(jìn)劑1～2份，硫磺1～1.8份。
作為優(yōu)選，所述原材料組分及各組分重量份數(shù)為：天然橡膠32～38份，溴化丁基橡膠62～68份，炭黑62～68份，強(qiáng)威粉28～38份，環(huán)保型芳烴油10.2～11.8份，活性劑4.2～5.8份，增粘樹(shù)脂2.2～3.8份，分散劑2.2～3.8份,氧化鎂0.3～0.4份，促進(jìn)劑1.2～1.8份，硫磺1.1～1.7份。
本發(fā)明所述天然橡膠包括SMR20型橡膠，溴化丁基橡膠包括BIIR-2030型橡膠，炭黑包括N660型炭黑，環(huán)保型芳烴油包括TDAE環(huán)保芳烴油，分散劑包括40MS型分散劑，活性劑包括硬脂酸和氧化鋅，促進(jìn)劑包括DM型促進(jìn)劑和TB710型促進(jìn)劑。
本發(fā)明涉及的輪胎氣密層橡膠組合物的制備方法，其具體制備過(guò)程包括以下步驟：
(1)一段密煉：將天然橡膠、溴化丁基橡膠、炭黑、強(qiáng)威粉、增粘樹(shù)脂、40MS型分散劑、DM型促進(jìn)劑、硬脂酸和氧化鎂送入密煉機(jī)的密煉室壓下上頂栓進(jìn)行密煉，密煉機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速設(shè)置為40～45rpm，密煉機(jī)上頂栓壓力設(shè)置為0.5MPa，密煉30s后注入環(huán)保型芳烴油，繼續(xù)密煉至膠料溫度為120℃時(shí)，升上上頂栓靜置5秒后，再次壓下上頂栓將膠料密煉至溫度為135℃時(shí)排出膠料，膠料通過(guò)擠出機(jī)壓片，冷卻至45℃以下收取疊片，得到第一段母煉膠，停放備用，停放時(shí)間為3.5小時(shí)；
(2)二段密煉：將停放4小時(shí)的第一段母煉膠、促進(jìn)劑、硫磺、氧化鋅送入密煉機(jī)的密煉室壓下上頂栓進(jìn)行密煉，密煉機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速設(shè)置20～25rpm，密煉機(jī)上頂栓壓力設(shè)置為0.5MPa，密煉45s后升上上頂栓，靜置5秒后，再次壓下上頂栓將膠料密煉至溫度為95℃時(shí)排出膠料，膠料通過(guò)開(kāi)煉機(jī)補(bǔ)充翻煉后出片冷卻至45℃以下收取疊片，得到終煉膠，完成制備過(guò)程。
本發(fā)明一段密煉過(guò)程中，將橡膠各組分原料分三次送入密煉機(jī)中，啟動(dòng)密煉機(jī)后，首先將天然橡膠、溴化丁基橡膠、40MS型分散劑和DM型促進(jìn)劑送入密煉機(jī)中，再將炭黑和強(qiáng)威粉送入密煉機(jī)中，最后將增粘樹(shù)脂、硬脂酸和氧化鎂送入密煉機(jī)中；將40MS型分散劑在密煉初期加入，對(duì)其他配合劑的分散起到良好作用，膠料壓型表面光滑；焦燒時(shí)間和t90延長(zhǎng)，加工安全性提高，硫化速度變緩，助于提高耐屈撓性能和氣密性；再加入硬脂酸，促進(jìn)溴化丁基橡膠的硫化，防止膠料硫化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。
本發(fā)明二段密煉過(guò)程中，將第一段母煉膠、TB710型促進(jìn)劑、硫磺、氧化鋅送入密煉機(jī)后，調(diào)寬輥距以減少的滾動(dòng)堆積膠，減少膠料的空氣殘留。
本發(fā)明所述以上兩段密煉過(guò)程中，使用雙密煉機(jī)工藝，確保膠料具有穩(wěn)定的質(zhì)量，設(shè)置密煉機(jī)的輥溫度從前之后依次增高6℃，減少密煉過(guò)程中橡膠粘冷輥，提高膠料合格率的同時(shí)，減少耗能。
本發(fā)明與原有技術(shù)相比，以天然橡膠與溴化丁基橡膠為基礎(chǔ)橡膠，采用部分強(qiáng)威粉替代炭黑填充補(bǔ)強(qiáng)，減少溴化丁基膠在配方組分中的用量，降低了成本，同時(shí)保持良好的氣密性，膠料門(mén)尼粘度適中，分散性良好，提高加工流動(dòng)性能，配合加入的氧化鎂，延長(zhǎng)膠料的焦燒時(shí)間，防止環(huán)化，提高加工安全性，利于后續(xù)膠料的存放；煉膠段數(shù)由傳統(tǒng)的三段減為兩段，從而節(jié)省能耗，減少了生產(chǎn)環(huán)節(jié)的運(yùn)輸中轉(zhuǎn)；在壓出工藝過(guò)程中提高了膠料的流動(dòng)性能，尤其壓出部件氣泡明顯減少，提高了產(chǎn)品的一次合格率，其分散性良好，滿(mǎn)足輪胎氣密層對(duì)于橡膠高耐透氣性要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)其制備的低成本性和高加工性，制備工藝簡(jiǎn)單，應(yīng)用環(huán)境好，具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。
具體實(shí)施方式:
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1：
本實(shí)施例涉及的輪胎氣密層橡膠組合物，原材料組分及各組分重量份數(shù)為：SMR20型天然橡膠30份，BIIR-2030型溴化丁基橡膠70份，N660型炭黑62份，強(qiáng)威粉35份，TDAE環(huán)保芳烴油10份，硬脂酸2份，氧化鋅3份，增粘樹(shù)脂2份，40MS型分散劑2份,氧化鎂0.3份，DM型促進(jìn)劑0.3份，TB710型促進(jìn)劑0.7份，硫磺1.2份。
本實(shí)施例涉及的輪胎氣密層橡膠組合物的制備方法，其具體制備過(guò)程包括以下步驟：
(1)一段密煉：將天然橡膠、溴化丁基橡膠、炭黑、強(qiáng)威粉、增粘樹(shù)脂、40MS型分散劑、DM型促進(jìn)劑、硬脂酸和氧化鎂送入密煉機(jī)的密煉室壓下上頂栓進(jìn)行密煉，密煉機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速設(shè)置為40rpm，密煉機(jī)上頂栓壓力設(shè)置為0.5MPa，密煉30s后注入工藝油，繼續(xù)密煉至膠料溫度為120℃時(shí)，升上上頂栓靜置5秒后，再次壓下上頂栓將膠料密煉至溫度為135℃時(shí)排出膠料，膠料通過(guò)擠出機(jī)壓片，冷卻至45℃以下收取疊片，得到第一段母煉膠，停放備用，停放時(shí)間為3.5小時(shí)；
本實(shí)施例一段密煉過(guò)程中，將橡膠各組分原料分三次送入密煉機(jī)中，啟動(dòng)密煉機(jī)后，首先將天然橡膠、溴化丁基橡膠、40MS型分散劑和DM型促進(jìn)劑送入密煉機(jī)中，再將炭黑和強(qiáng)威粉送入密煉機(jī)中，最后將增粘樹(shù)脂、硬脂酸和氧化鎂送入密煉機(jī)中；將40MS型分散劑在密煉初期加入，對(duì)其他配合劑的分散起到良好作用，膠料壓型表面光滑；焦燒時(shí)間和t90延長(zhǎng)，加工安全性提高，硫化速度變緩，助于提高耐屈撓性能和氣密性；再加入硬脂酸，促進(jìn)溴化丁基橡膠的硫化，防止膠料硫化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；
(2)二段密煉：將停放4小時(shí)的第一段母煉膠、促進(jìn)劑、硫磺、氧化鋅送入密煉機(jī)的密煉室壓下上頂栓進(jìn)行密煉，密煉機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速設(shè)置20rpm，密煉機(jī)上頂栓壓力設(shè)置為0.5MPa，密煉45s后升上上頂栓，靜置5秒后，再次壓下上頂栓將膠料密煉至溫度為95℃時(shí)排出膠料，膠料通過(guò)開(kāi)煉機(jī)補(bǔ)充翻煉后出片冷卻至45℃以下收取疊片，停放4小時(shí)以上，得到終煉膠。
本實(shí)施例二段密煉過(guò)程中，將第一段母煉膠、TB710型促進(jìn)劑、硫磺、氧化鋅送入密煉機(jī)后，調(diào)寬輥距以減少的滾動(dòng)堆積膠，減少膠料的空氣殘留。
本實(shí)施例所述以上兩段密煉過(guò)程中，使用雙密煉機(jī)工藝，確保膠料具有穩(wěn)定的質(zhì)量，設(shè)置密煉機(jī)的輥溫度從前之后依次增高6℃，減少密煉過(guò)程中橡膠粘冷輥，提高膠料合格率的同時(shí)，減少耗能。
實(shí)施例2：
本實(shí)施例涉及的輪胎氣密層橡膠組合物，原材料組分及各組分重量份數(shù)為：SMR20型天然橡膠32份，BIIR-2030型溴化丁基橡膠68份，N660型炭黑60份，強(qiáng)威粉38份，TDAE環(huán)保芳烴油12份，硬脂酸2份，氧化鋅3.5份，增粘樹(shù)脂2份，40MS型分散劑2份,氧化鎂0.4份，DM型促進(jìn)劑0.4份，TB710型促進(jìn)劑0.7份，硫磺1.2份。
本實(shí)施例涉及的輪胎氣密層橡膠組合物的制備方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例3：
本實(shí)施例涉及的輪胎氣密層橡膠組合物，原材料組分及各組分重量份數(shù)為：SMR20型天然橡膠25份，BIIR-2030型溴化丁基橡膠75份，N660型炭黑60份，強(qiáng)威粉35份，TDAE環(huán)保芳烴油12份，硬脂酸2份，氧化鋅3份，增粘樹(shù)脂2份，40MS型分散劑2份,氧化鎂0.3份，DM型促進(jìn)劑0.4份，TB710型促進(jìn)劑0.7份，硫磺1.1份。
本實(shí)施例涉及的輪胎氣密層橡膠組合物的制備方法同實(shí)施例1。
按有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輪胎氣密層橡膠組合物進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。
表1：