一種無鈷鹽的輪胎鋼絲骨架材料配方及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于輪胎制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無鈷鹽的鋼絲骨架材料配方及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 胎體層和帶束層是輪胎中的重要結(jié)構(gòu)，其中膠料與鋼簾線的粘合是胎體層與帶束 層的主要性能指標(biāo)。由于鈷鹽能促進橡膠與鍍黃銅鋼絲的粘合，能顯著提高膠料與鍍銅鋼 絲粘合性能，故目前骨架材料粘合配方一般使用鈷鹽做為粘合增進劑。鈷鹽的粘合機理如 下:通常認為無論哪種有機鈷產(chǎn)品，起促進粘合作用的都是鈷離子。含有鈷鹽的膠料在硫化 之前，膠料與鍍黃銅的鋼簾線之間只是存在簡單的接觸，而在硫化過程中，橡膠與鍍黃銅之 間便形成了新的物質(zhì)層，特別是形成了金屬硫化物層，即不可計量的硫化亞銅層CuxS和硫 化鋅層ZnS;其中只有硫化亞銅CuxS才是真正的粘合結(jié)構(gòu)層。因為只有硫化亞銅CuxS才具有 繼續(xù)反應(yīng)的活性，它可以擴散到界面層并通過硫橋與橡膠硫化物Rub-Sx生成硫化亞銅-橡 膠硫化物Cux-S-Sy-Rub形式的化學(xué)鍵合，即產(chǎn)生了橡膠與鍍黃銅的粘合反應(yīng)。
[0003] 在硫化溫度下，粘合反應(yīng)與硫化反應(yīng)必須協(xié)同進行，其反應(yīng)歷程如下：
[0004]
[0005] 在橡膠與鍍黃銅的粘合鍵中并沒有鈷原子或羧基結(jié)構(gòu)。有機鈷鹽中的二價鈷離子 只是對活性硫化亞銅的生成起促進作用，即有機鈷鹽促進粘合的作用。
[0006] 對于橡膠與鍍黃銅的粘合關(guān)鍵是控制硫化與粘合兩個反應(yīng)的協(xié)同作用。由于銅與 硫磺生成CuxS的反應(yīng)比橡膠與硫磺的反應(yīng)慢，而鈷鹽能夠促進CuxS的生成，從而在天然橡 膠中添加少量的鈷鹽，可提高與鍍銅鋼絲的初始粘合性能。但鈷鹽的加入會導(dǎo)致膠料老化 性能差，粘合水平會隨過硫化和老化而急劇下降，這種下降與膠料中鈷鹽用量有關(guān)，鈷鹽用 量越多，膠料老化性能越差。
[0007] 隨著鋼簾線鍍層技術(shù)的發(fā)展，目前可以實現(xiàn)將鈷離子直接電鍍到鋼簾線鍍層中， 例如貝卡爾特TAWI產(chǎn)品，該類產(chǎn)品的問世為開發(fā)不含鈷鹽的輪胎鋼絲骨架材料提供了可 能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種不含鈷鹽的輪胎鋼絲骨架材料配方，在保證 膠料與鋼簾線粘合力的基礎(chǔ)上，提高膠料耐老化性能，降低配方成本。
[0009] -種無鈷鹽的輪胎鋼絲骨架材料配方，包括以下重量份的組份:天然橡膠80-100 份，聚異戊二烯橡膠（IR)0_20份，炭黑50-65份，防老劑0.5-3份，硬脂酸0-1份，對羥基苯甲 酸0-1份，氧化鋅6-10份，間苯二酚或粘合樹脂1-3份，不溶性硫磺5-9份，促進劑0.5-1.5份， 粘合劑0-5份，防焦劑0.1-0.3份。
[0010]優(yōu)選地，無鈷鹽的輪胎鋼絲骨架材料配方，包括以下重量份的組份:天然橡膠85-95份，聚異戊二烯橡膠（IR)5-15份，炭黑58-65份，防老劑2-3份，硬脂酸1份，對羥基苯甲酸1 份，氧化鋅8-10份，間苯二酚或粘合樹脂2份，不溶性硫磺5-8份，促進劑0.7-1.4份，粘合劑3 份，防焦劑0.2-0.3份。
[0011]優(yōu)選地，TBR(全鋼載重子午線輪胎)胎體層的組份為:天然橡膠85-95份，聚異戊二 稀橡膠5-15份，炭黑58份，防老劑2份，氧化鋅8份，粘合樹脂2.0份，不溶性硫磺5份，促進劑 1.3份，粘合劑3份，防焦劑0.2份。
[0012]優(yōu)選地，TBR (全鋼載重子午線輪胎)帶束層的組份為:天然橡膠85-95份，聚異戊二 稀橡膠5-15份，炭黑65份，防老劑3份，氧化鋅9份，粘合樹脂2.0份，不溶性硫磺5.5份，促進 劑1.4份，粘合劑3份，防焦劑0.2份。
[0013]優(yōu)選地，PCR(乘用車子午線輪胎)帶束層的組份為:天然橡膠85-95份，聚異戊二烯 橡膠5-15份，炭黑60份，防老劑2份，氧化鋅10份，硬脂酸1份，對羥基苯甲酸1份，粘合樹脂2 份，不溶性硫磺8份，促進劑0.7份，防焦劑0.3份。
[0014]所述天然橡膠為3#煙片膠、20#天然膠、10#天然膠中的一種或多種。
[0015] 所述炭黑為N326、N330、N375中的一種或多種。
[0016]所述防老劑為防老劑4020、防老劑RD、防老劑DTH)中的一種或多種。
[0017] 所述氧化鋅為間接法氧化鋅、活性氧化鋅、納米氧化鋅中的一種或多種。
[0018] 所述硬脂酸為541801、8001\1?40、200?、541840中的一種或多種。
[0019] 所述間苯二酚或粘合樹脂為間苯二酚、改性間苯二酚甲醛樹脂、甲酚甲醛樹脂中 一種或多種。
[0020] 所述不溶性硫磺為0T20系列中的一種或多種。
[0021]所述促進劑為促進劑DZ、NS中的一種或多種。
[0022] 所述粘合劑為中的一種或多種。
[0023]所述防焦劑為PVI。
[0024]上述膠料的混煉方法，包括以下步驟：
[0025] (1) 一段混煉：調(diào)節(jié)密煉機轉(zhuǎn)速45-55rpm，上頂栓壓力0 · 4-0 · 6MPa，加入天然橡膠、 聚異戊二烯橡膠混煉，壓上頂栓15-30S，提砣，加入全部的防老劑、氧化鋅、硬脂酸、對羥基 苯甲酸、間苯二酚或粘合樹脂，加入70%-80%的炭黑，壓上頂栓25-35s，提砣，壓上頂栓混 煉25-35s，160-175°C排膠，得到一段母煉膠；
[0026] (2)二段混煉：調(diào)節(jié)密煉機轉(zhuǎn)速45-55rpm，上頂栓壓力0 · 4-0 · 6MPa，加入一段母煉 膠、剩余炭黑，壓上頂栓25-35s，提砣，壓上頂栓混煉25-35s，150-165°C排膠，得到二段母煉 膠；
[0027] (3)三段混煉：調(diào)節(jié)密煉機轉(zhuǎn)速40-50rpm，上頂栓壓力0 · 4-0 · 6MPa，加入二段母煉 膠，壓上頂栓20-30s，提砣，壓上頂栓混煉20-30s，145-160°C排膠，得到三段母煉膠；
[0028] (4)終煉膠混煉:調(diào)節(jié)密煉機轉(zhuǎn)速18-28rpm，上頂栓壓力0 · 4-0 · 6MPa，加入三段母 煉膠，不溶性硫磺、促進劑、防焦劑、粘合劑，壓上頂栓20-30s，提砣，壓上頂栓20-30s，提砣， 壓上頂栓20-30s，100-105°C排膠，得到終煉膠，終煉膠由開煉機壓片，冷卻、建垛。
[0029] 所述材料在制造輪胎鋼絲骨架時，需與鈷鍍層鋼簾線配合使用。
[0030] 本發(fā)明材料配方與鈷鍍層鋼簾線粘合原理如下：
[0031] 現(xiàn)有技術(shù)中鋼絲粘合力在老化過程，尤其是在蒸汽老化，由于脫鋅造成在粘合表 面形成的二價鋅厚度增加，從而使得粘合力下降，同時配方含有鈷鹽，在熱老化下也會加速 老化過程。本發(fā)明使用鈷鍍層鋼簾線，將鈷離子鍍在鋼絲表面，可起到膠料配方中鈷鹽的效 果，但相比原來兩相金鍍層（即黃銅鍍層)-鋅-銅，變成三相金鍍層-鋅-銅-鈷。三相金鍍 層中含有少量的鈷離子，可以很大程度上的減緩脫鋅，抑制黃銅在濕熱環(huán)境下的腐蝕，保持 較高的粘合力，同時配方中可取消鈷鹽，減少膠料老化現(xiàn)象。
[0032] 本發(fā)明材料配方取消了鈷鹽的使用，一方面可降低配方成本1%-3%。另一方面也 大大降低了鈷對環(huán)境的污染，避免了生產(chǎn)過程中對大氣、水體及土壤的污染。另外，要想達 到同樣的粘合力，在骨架材料中添加鈷要比鋼簾線中用量高，因此對于單位輪胎的鈷用量 也降低了，因而從整個產(chǎn)業(yè)鏈的角度來看其生產(chǎn)成本及污染程度都會降低。
[0033] 在取消鈷鹽的同時，通過對硫化體系的調(diào)整，使其膠料硬度、定伸達到原來的水 平。本配方膠料可與含鈷鍍層的鋼絲產(chǎn)生良好的粘合強度，提高膠料的耐老化性能(耐老化 性能提高9.2 % -19.2 % )及老化后粘合強度保持率(粘合強度保持率提高4% -15 % )。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0035] 實施例1
[0036] TBR(全鋼載重子午線輪胎)胎體層配方如表1所示：
[0037]表1TBR胎體層配方
[0038]
[0039] 實施例2
[0040] TBR(全鋼載重子午線輪胎)帶束層配方如表2所示：
[0041 ] 表2TBR帶束層配方
[0042]
[0043]
[0044] 實施例3
[0045] PCR(乘用車子午線輪胎)帶束層配方如表3所示：
[0046] 表3PCR帶束層配方
[0047]
[0048] 上述實施例1-3及對比例均采用如下的混煉方法：
[0049] (1)-段混煉：
[0050] 混煉在BB430密煉機中進行。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速50rpm，上頂栓壓力0.6MPa，加天然橡膠、聚 異戊二烯橡膠，壓上頂栓30s，提砣，加入全部的防老劑、氧化鋅、硬