本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，尤其涉及橡膠輪胎，特別是一種用于制備高性能輪胎的胎面膠。
背景技術(shù)：
隨著輪胎標(biāo)簽法的實(shí)施，對(duì)輪胎的低滾阻、高耐磨和抗?jié)褡バ阅艿囊笞兊每量蹋岣呔G色輪胎耐磨性和降低配方生熱的要求成為了輪胎研發(fā)人員的一個(gè)重要課題。
通常情況下通過(guò)優(yōu)化填料體系和硫化體系就可以使耐磨性性能和動(dòng)態(tài)性能可以改善輪胎的耐磨性、耐老化性能和降低生熱，但考慮到綜合性能，如使用高耐磨炭黑或白炭黑，但是混煉難度高，有可能起不到很好的耐磨性及降生熱效果；單純的降低硫磺用量和提高促進(jìn)劑用量導(dǎo)致胎面配方的綜合性能下降，比如力學(xué)強(qiáng)度和撕裂性能差，動(dòng)態(tài)疲勞性能不好；單純的提高硫磺用量降低促進(jìn)劑用量，配方的老化保持率差。為提高輪胎胎面的使用壽命，就需要降低硫磺用量形成熱力學(xué)穩(wěn)定的單硫鍵和雙硫鍵且具類似多硫鍵柔性的混合交聯(lián)鍵，以保證良好的撕裂強(qiáng)度、耐熱氧老化、高耐磨性和低滯后性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種用于制備高性能輪胎的胎面膠，所述的這種用于制備高性能輪胎的胎面膠要解決現(xiàn)有現(xiàn)有技術(shù)中的輪胎胎面力學(xué)強(qiáng)度和撕裂性能差、動(dòng)態(tài)疲勞性能不好、老化保持率差的技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明提供了一種用于制備高性能輪胎的胎面膠，由如下重量份的原料制備而成：
所述的天然橡膠為天然橡膠SMR20或天然橡膠SIR20；所述的順丁橡膠為釹系順丁橡膠，灰分≤0.5％，順式-1,4含量≥96％，有機(jī)酸含量＜1％；所述溶聚丁苯橡膠為分子量應(yīng)＞20萬(wàn)，分子量分布>1.5，結(jié)合苯乙烯含量在18～25％之間，順式-l，4丁二烯含量>20％；所述的促進(jìn)劑采用促進(jìn)劑NS；所述的防老劑采用防老劑4020、防老劑CPL、防老劑RD或者防護(hù)蠟中的任意一種或多種；所述的炭黑采用N134炭黑、N234炭黑、或者N375炭黑；所述的偶聯(lián)劑采用硅烷偶聯(lián)劑Si-69；所述的抗硫化返原劑為1,6-雙(N,N′-二苯并噻唑氨基甲酰二硫)-己烷，分子式為：
進(jìn)一步的，所述的白炭黑采用高分散高結(jié)構(gòu)白炭黑。
進(jìn)一步的，以100重量份橡膠主料計(jì)，所述的炭黑可以單用炭黑或并用，或者炭黑與少量白炭黑組合，當(dāng)白炭黑用量低于10重量份時(shí)不加硅烷偶聯(lián)劑Si-69，當(dāng)白炭黑用量≥10重量份時(shí)加硅烷偶聯(lián)劑Si-69，炭黑與白炭黑合計(jì)用量為45～55重量份。
進(jìn)一步的，以100重量份橡膠主料計(jì)，所述的胎面膠中的硫磺與抗硫化返原劑用量總和為0.8～3.3重量份。
本發(fā)明還提供了上述的一種用于制備高性能輪胎的胎面膠的制備方法，包括如下步驟：
1)一個(gè)使用橡膠密煉機(jī)煉一段素膠的步驟，啟動(dòng)密煉機(jī)，設(shè)置密煉機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為45～55rpm，混煉壓力為10～15MPa，冷卻水溫度30～40℃，轉(zhuǎn)子溫度為30～40℃，然后加入順丁橡膠、溶聚丁苯橡膠和天然橡膠，塑煉30～50秒提上頂栓，停留10～15秒壓上頂栓，混煉溫度至145℃提上頂栓，降轉(zhuǎn)速至30～40rpm，停留10～15秒壓上頂栓，待溫度至155～170℃排膠；
2)一個(gè)煉二段母煉膠的步驟，啟動(dòng)密煉機(jī)，設(shè)置密煉機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為45～55rpm，混煉壓力為10～15MPa，冷卻水溫度30℃～40℃，轉(zhuǎn)子溫度為30～40℃，加入步驟1)所述的一段素?zé)?、炭黑、白炭黑和偶?lián)劑，混煉30～50秒提上頂栓，接著往混煉室里投加氧化鋅、硬脂酸、防老劑，混煉至溫度為130～145℃提上頂栓、降低轉(zhuǎn)速至20～30rpm，停留10～15秒壓上頂栓，混煉至溫度為150～160℃排膠，此膠為二段母膠；
3)將二段母膠置于空氣中停放6～8h；終煉：?jiǎn)?dòng)密煉機(jī)，設(shè)置密煉機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20～25rpm，混煉壓力為10～15MPa，冷卻水溫度30℃～40℃，轉(zhuǎn)子溫度為30～45℃，將二段母膠和硫磺、促進(jìn)劑、抗硫化返原劑與防焦劑CTP一起投入混煉室，45～60秒提上頂栓，停留10～15秒壓栓，混煉至溫度為80～85℃時(shí)提上頂栓，停留10～15秒壓上頂栓，待膠料溫度為90℃～115℃提栓排膠，下片冷卻至室溫，獲得用于制備高性能輪胎的胎面膠。
本發(fā)明通過(guò)使用交聯(lián)型抗硫化返原劑1,6-雙(N,N′-二苯并噻唑氨基甲酰二硫)-己烷代替部分硫磺，降低配方中硫磺使用量，從而使胎面膠形成熱力學(xué)穩(wěn)定的單硫鍵、雙硫鍵和具類似多硫鍵柔性的混合交聯(lián)鍵，以保證胎面具有良好的撕裂強(qiáng)度、耐熱氧老化、高耐磨性和低滯后性。
本發(fā)明上述的橡膠組份是天然橡膠，或天然橡膠與順丁橡膠、溶聚丁苯橡膠并用的配方，由天然橡膠與順丁橡膠并用主要提升耐磨和耐屈撓性能，天然橡膠與溶聚丁苯橡膠主要提高抗?jié)褡バ阅芎湍涂心颓懈钚阅?，天然橡膠與順丁橡膠和溶聚丁苯橡膠同時(shí)并用主要是平衡耐磨和提升抗?jié)褡バ阅?，因而可以改善胎面配方的整體性能。使用的順丁橡膠為釹系順丁橡膠，灰分≤0.5％，順式-1,4含量≥96％，有機(jī)酸含量＜1％；使用的溶聚丁苯橡膠為分子量＞20萬(wàn)，分子量分布>1.5，結(jié)合苯乙烯含量在18～25％之間，順式-l,4丁二烯含量>20％。
本發(fā)明上述的炭黑是采用的N134炭黑、N234炭黑或N375炭黑屬于高耐磨高結(jié)構(gòu)炭黑；白炭黑采用高分散高結(jié)構(gòu)白炭黑，白炭黑的加入主要改善輪胎胎面的抗撕裂或降生熱性能；所述的炭黑可以單用一種炭黑或并用，或者炭黑與少量白炭黑組合；以100重量份橡膠主料計(jì)，當(dāng)白炭黑用量＜10重量份時(shí)不加Si-69，當(dāng)白炭黑用量≥10重量份時(shí)加Si-69，炭黑與白炭黑合計(jì)用量為45～55重量份。
本發(fā)明上述的硫化體系中采用了少量普通硫磺的低硫高促體系，從而大大降低硫化膠多硫鍵的熱降解，同時(shí)也避免了混煉膠壓出和成型時(shí)出現(xiàn)的噴霜現(xiàn)象。
本發(fā)明上述的防護(hù)體系采用防老劑RD+4020+防護(hù)蠟或防老劑CPL+4020+防護(hù)蠟，4020有著優(yōu)良的抗氧、抗臭氧和耐屈撓作用，RD、CPL有著極佳的耐熱氧老化效果，防護(hù)蠟在膠料表面形成一層蠟?zāi)けＷo(hù)膜，這種蠟?zāi)つ軌蛴行У刈柚寡?、臭氧滲透，對(duì)熱氧老化達(dá)到良好的防護(hù)作用。
本發(fā)明上述的硫化返原劑采用是交聯(lián)型的抗硫化返原劑，化學(xué)名為：1,6-雙(N,N′-二苯并噻唑氨基甲酰二硫)-己烷，參與的硫磺硫化中，將形成熱力學(xué)穩(wěn)定的單硫鍵、雙硫鍵和具類似多硫鍵柔性的混合交聯(lián)鍵，結(jié)構(gòu)如下(x≤3)：橡膠-SX-(CH2)6-SX-橡膠。
本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進(jìn)步是積極和明顯的。本發(fā)明制備的輪胎在使用過(guò)程中可以降低輪胎的生熱、熱老化速率和提高胎面的耐磨性、耐熱氧老化、撕裂強(qiáng)度及抗硫化還原性，從而提高輪胎的使用壽命。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1，所述的一種用于制備高性能輪胎的胎面膠，各組分原料由如下重量份組成：天然橡膠100份，炭黑N234 50份，防老劑4020 1.5份，RD 0.5份，防護(hù)蠟1份，硬脂酸2份，ZnO 4份，硫磺0.7份，促進(jìn)劑1.2份，抗硫化返原劑KA9188 0.8份，防焦劑CTP 0.15份。
該成品經(jīng)檢測(cè)其物理性能見(jiàn)表1
實(shí)施例2，所述的一種用于制備高性能輪胎的胎面膠，各組分原料由如下重量份組成：天然橡膠70份，順丁橡膠30份，炭黑N134 47份，白炭黑6份，防老劑4020 1.5份，RD 1份，防護(hù)蠟1份，硬脂酸2份，ZnO 4份，硫磺0.6份，促進(jìn)劑NS 1.2份，抗硫化返原劑WY9188 1.2份，防焦劑CTP 0.12份。
該成品經(jīng)檢測(cè)其物理性能見(jiàn)表1
實(shí)施例3，所述的一種用于制備高性能輪胎的胎面膠，各組分原料由如下重量份組成：天然橡膠60份，順丁橡膠20份，溶聚丁苯橡膠20份，炭黑N37540份，白炭黑15份，偶聯(lián)劑Si-69 1.5份，防老劑4020 1.5份，RD 1份，防護(hù)蠟1份，硬脂酸3份，ZnO 3份，硫磺0.3份，促進(jìn)劑1.6份，抗硫化返原劑2.5份，防焦劑CTP 0.10份。
對(duì)比例，普通胎面的各組分原料由如下重量份組成：天然橡膠100份，炭黑N234 50份，防老劑4020 1.5份，RD 0.5份，防護(hù)蠟1份，硬脂酸2份，ZnO4份，硫磺1.1份，促進(jìn)劑1.2份，防焦劑CTP 0.15份。
上述實(shí)施例的制備方法是：
一段素?zé)挘簡(jiǎn)?dòng)密煉機(jī)，設(shè)置密煉機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為45rpm，混煉壓力為10MPa，冷卻水溫度30℃，轉(zhuǎn)子溫度為35℃，然后加入順丁橡膠、溶聚丁苯橡膠和天然橡膠，塑煉35秒提上頂栓，停留10秒壓上頂栓，混煉溫度至145℃提上頂栓，降轉(zhuǎn)速至30rpm，停留15秒壓上頂栓，待溫度至160℃排膠；
二段母煉：?jiǎn)?dòng)密煉機(jī)，設(shè)置密煉機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50rpm，混煉壓力為10MPa，冷卻水溫度30℃，轉(zhuǎn)子溫度為35℃，加入一段素膠、炭黑、白炭黑、Si-69，
混煉50秒提上頂栓，接著往混煉室里投加氧化鋅、硬脂酸、防老劑4020、防老劑RD、防護(hù)蠟，混煉至溫度為135℃提上頂栓、降低轉(zhuǎn)速至30rpm，停留15秒壓上頂栓，混煉至溫度為156℃排膠，此膠為二段母膠；
母膠靜置：將二段母膠置于空氣中停放8小時(shí)；
終煉：?jiǎn)?dòng)密煉機(jī)，設(shè)置密煉機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20rpm，混煉壓力為10MPa，冷卻水溫度30℃℃，轉(zhuǎn)子溫度為35℃，將二段母膠和硫磺、促進(jìn)劑NS、抗硫化返原劑KA9188與防焦劑CTP一起投入混煉室，45秒提上頂栓，停留10秒壓栓，混煉至溫度為85℃時(shí)提上頂栓，停留15秒壓上頂栓，待膠料溫度為112℃提栓排膠得到成品。
該成品經(jīng)檢測(cè)其物理性能見(jiàn)表1。
表1
在本發(fā)明中：
炭黑N134、N234、N375：卡博特化工(天津)有限公司生產(chǎn)。
白炭黑：羅地亞精細(xì)化工添加劑(青島)有限公司(索爾維精細(xì)化工添加劑(青島)有限公司)。
Si-69：荊州市江漢精細(xì)化工有限公司，商品名為硅烷偶聯(lián)劑Si-69，化學(xué)名為雙-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物。
防老劑4020：江蘇圣奧化學(xué)科技有限公司生產(chǎn)，商品名為防老劑4020，化學(xué)名稱為N-(1，3-二甲基丁基)-N′-苯基對(duì)苯二胺。
防老劑RD：天津科邁化工有限公司生產(chǎn)，商品名為防老劑RD，化學(xué)名為2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體。
防老劑CPL：科聚亞公司生產(chǎn)，商品名為L(zhǎng)owinox CPL。
促進(jìn)劑NS：山東陽(yáng)谷華泰化工股份有限公司，商品名為NS，化學(xué)名為N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺。
抗硫化返原劑KA9188：LANXESS CORPORATION，商品名為VP KA 9188，化學(xué)名為1,6-雙(N,N′-二苯并噻唑氨基甲酰二硫)-己烷。
抗硫化返原劑WY9188：上海麒祥化工有限公司，商品名為WY 9188，化學(xué)名為1,6-雙(N,N′-二苯并噻唑氨基甲酰二硫)-己烷。
防焦劑CTP：陽(yáng)谷華泰化工有限公司生產(chǎn)，商品名為防焦劑CTP，化學(xué)名為N-環(huán)己基硫代領(lǐng)苯二甲酰亞胺。
以上內(nèi)容，本發(fā)明所述的一種用于制備高性能輪胎的胎面膠，通過(guò)實(shí)施實(shí)例與普通輪胎的胎面對(duì)比發(fā)現(xiàn)，使用交聯(lián)型抗硫化返原劑替代部分硫磺將起到提高耐磨性、撕裂強(qiáng)度、老化保持率和降低壓縮生熱的效果。