CN106188677A - 含改性纳米粘土的全钢雪地轮胎胎面组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及橡胶技术领域,具体地说是含改性纳米粘土的全钢雪地轮胎胎面组合物,其特征是该组合物由以下的组分按重量份数混炼构成:天然橡胶50~80,顺丁橡胶10~40,溶聚丁苯橡胶0~20,改性纳米粘土5~20,炭黑20~50,白炭黑5~20,硅烷偶联剂1.0~6.0,氧化锌2.0~5.0,硬脂酸1.0~3.0,防老剂4020 1.0~3.0,防老剂RD 0.5~2.0,防护蜡1.0~2.0,增塑剂5.0~14.0,硫磺1.0~2.0,促进剂0.8~2.0,防焦剂 0~0.3。本发明所涉及的全钢雪地胎面组合物具有优异的物理机械性能和动态力学性能,在保证耐磨性能的同时能明显提高雪地轮胎的抗湿滑性能和雪地牵引力。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎制造领域,具体地说是一种含改性纳米粘土的全钢雪地轮胎胎面组合物。
背景技术
车辆行驶依靠轮胎与地面的相互附着作用,轮胎行驶在冰雪路面时,轮胎与地面的摩擦力会减弱甚至消失,车辆操控性能变差,极易发生事故。因此,国际上通常要求是当气温低于7℃时应使用冬季轮胎。
与普通轮胎相比,雪地轮胎设计的关键在于通过胎面胶采用特殊配方和花纹夹缝技术来增大与冰雪路面的附着力,从而提高雪地轮胎的制动和操控性能。
但是全钢雪地胎与半钢雪地胎使用要求有所不同,全钢轮胎载重量大,很多用户在冬季过后并不会换用四季轮胎而是继续使用雪地胎,这就要求全钢雪地胎必须具有很好的抗湿滑性和雪地牵引力,同时要兼具普通轮胎的高耐磨性和低生热性。
纳米粘土由于其片层结构,气体阻隔性能好的特点被很多研究人员用于轮胎气密层。专利CN104262701A含纳米填料的充气轮胎气密层组合物涉及一种含纳米粘土的气密层。而将纳米粘土用于轮胎胎面尤其是全钢雪地胎胎面配方的相关专利未见报道。
本发明所涉及的全钢雪地胎面组合物具有优异的物理机械性能和动态力学性能,在保证耐磨性能的同时能明显提高雪地轮胎的抗湿滑性能和雪地牵引力。
发明内容
本发明的目的是提供一种含有改性纳米粘土的全钢雪地轮胎胎面组合物,在保证胎面胶料耐磨性能的同时提高轮胎的抗湿滑性能和雪地牵引力。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种含改性纳米粘土的全钢雪地轮胎胎面组合物,其特征是该组合物由以下的组分按重量份数混炼制成:
天然橡胶 50~80 顺丁橡胶 10~40
溶聚丁苯橡胶 0~20 改性纳米粘土 5~20
炭黑 20~50 白炭黑 5~20
硅烷偶联剂 1.0~6.0 氧化锌 2.0~5.0
硬脂酸 1.0~3.0 防老剂4020 1.0~3.0
防老剂RD 0.5~2.0 防护蜡 1.0~2.0
增塑剂 5.0~14.0 硫磺 1.0~2.0
促进剂 0.8~2.0 防焦剂 0~0.3。
作为优选,所述的含改性纳米粘土的全钢雪地轮胎胎面组合物由以下的组分按重量份数混炼构成:
天然橡胶 50~70 顺丁橡胶 15~35
溶聚丁苯橡胶 5~15 改性纳米粘土 5~15
炭黑 20~40 白炭黑 10~20
硅烷偶联剂 2.0~4.0 氧化锌 2.0~4.0
硬脂酸 1.0~2.0 防老剂4020 1.0~2.0
防老剂RD 1.0~2.0 防护蜡 1.0~2.0
增塑剂 5.0~10.0 硫磺 1.2~1.8
促进剂 1.0~1.5 防焦剂 0.1~0.2。
上述含改性纳米粘土的全钢雪地轮胎胎面组合物,其特征在于所述的溶聚丁苯橡胶为玻璃化转变温度低于-35℃的溶聚丁苯橡胶。
上述含改性纳米粘土的全钢雪地轮胎胎面组合物,其特征在于所述的改性纳米粘土是一种直径小于800nm,厚度小于80nm,并且被硅烷表面改性的硅酸盐补强材料。
上述含改性纳米粘土的全钢雪地轮胎胎面组合物,其特征在于所述的增塑剂是指芳烃油或环保油、抗湿滑性树脂、液体橡胶的组合物,三者用量为:芳烃油或环保油 2~6份,抗湿滑性树脂 1~4份,液体橡胶2~6份。
作为优选,所述的顺丁橡胶是顺式结构含量大于98%的钕系顺丁橡胶。所述的炭黑选用 N115、N234、N220、N375或N347高补强炭黑。所述的促进剂选用促进剂NS。
本发明的有益效果是,通过改性纳米粘土、溶聚丁苯橡胶的使用,所涉及的全钢雪地胎面组合物具有优异的物理机械性能和动态力学性能,在保证耐磨性能的同时能明显提高雪地轮胎的抗湿滑性能和雪地牵引力。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述:
采用本发明所述的原料组分及含量按现有常规技术即可制备,具体步骤是:
第一段混炼:将天然橡胶、顺丁橡胶、溶聚丁苯橡胶加到密炼机GK400中,压栓20秒,将炭黑、白炭黑、改性纳米粘土、硅烷偶联剂同时加到密炼机GK400中,压栓30秒,提栓后压栓至120℃提栓,加入增塑剂再次压栓至150℃后排胶,开炼机上薄通两次下片。
第二段混炼:加入一段混炼胶,同时加入氧化锌、硬脂酸、防老剂4020、防老剂RD、防护蜡等材料,压栓保持35秒,提栓后再压栓35秒,提栓后压栓至145℃排胶,开炼机上薄通两次下片。
第三段混炼:加入第二段混炼胶,同时加入硫磺、促进剂、防焦剂,压栓保持30秒,提栓后压栓至105℃排胶,开炼机上薄通两次下片。
为了证实本发明效果的可靠性,将本发明与现有技术的轮胎胎面的配方及各项性能指标进行对照,结果见表1、表2和表3:
从表1和表2中可以看出,使用本发明制备的胎面胶料相比于对比例,拉伸强度、撕裂强度、回弹性、耐磨性基本相当,硬度、定伸应力明显降低,伸长率明显增加。雪地轮胎胎面胶要求具有较低的硬度和定伸应力,以避免在冬季使用时出现掉块、裂口等问题,本发明符合该要求。
一般认为,胶料的-25℃下储能模量与冰雪地牵引力相关,值越低,冰雪地牵引力越高;0℃下损耗因子与抗湿滑性能相关,损耗因子值越高,抗湿滑性能越好。从表1和表3中可以看出,胶料的-25℃下储能模量明显降低,0℃下损耗因子显著增加。具体表现为,对比例-25℃下储能模量为38.9MPa,本发明-25℃下储能模量为34.3MPa,降低11.8%;对比例0℃下损耗因子为0.169,本发明0℃下损耗因子为0.193,增加14.2%。
由此可见,本发明的配方具有优异的物理机械性能,在保证耐磨性能的同时,可以明显提高雪地轮胎的抗湿滑性能和雪地牵引力。
表1:(各原料含量单位:重量份)
原材料 | 对比例 | 实施例一 |
天然橡胶 | 80 | 60 |
顺丁橡胶 | 20 | 30 |
溶聚丁苯橡胶 | 10 | |
改性纳米粘土 | 10 | |
N220 | 43 | 35 |
白碳黑 | 12 | 10 |
增塑剂 | 5 | 9 |
氧化锌 | 3.0 | 3.0 |
硬脂酸 | 2.0 | 2.0 |
防老剂 4020 | 2.0 | 2.0 |
防老剂RD | 1.0 | 1.0 |
硅烷偶联剂 | 2.0 | 2.0 |
防护蜡 | 1.0 | 1.0 |
硫磺 | 1.3 | 1.2 |
防焦剂 CTP | 0.2 | 0.2 |
促进剂 NS | 1.2 | 1.1 |
表2:物理机械性能
表3:
项目 | 对比例 | 实施例一 |
-25℃下储能模量E’ | 38.9 | 34.3 |
0℃下储能模量E’ | 22.3 | 19.2 |
0℃下Tanδ | 0.169 | 0.193 |
实施例(各原料含量单位:重量份)
原材料 | 实施例二 | 实施例三 | 实施例四 |
天然橡胶 | 70 | 60 | 50 |
顺丁橡胶 | 15 | 30 | 30 |
溶聚丁苯橡胶 | 15 | 10 | 20 |
改性纳米粘土 | 15 | 10 | 5 |
N234 | 30 | ||
N220 | 35 | ||
N115 | 40 | ||
白碳黑 | 5 | 10 | 20 |
增塑剂 | 12 | 9 | 6 |
氧化锌 | 2.0 | 3.0 | 4.0 |
硬脂酸 | 1.0 | 2.0 | 2.0 |
防老剂 4020 | 1.5 | 2.0 | 1.0 |
防老剂RD | 1.5 | 1.0 | 2.0 |
硅烷偶联剂 | 1.0 | 2.0 | 5.0 |
防护蜡 | 1.5 | 1.0 | 2.0 |
硫磺 | 1.5 | 1.2 | 1.1 |
防焦剂 CTP | 0.1 | 0.2 | 0.3 |
促进剂 NS | 1.2 | 1.1 | 1.5 |
实施例的物理机械性能(150℃,30分钟)如下:
试验项目 | 实施例二 | 实施例三 | 实施例四 |
邵尔A型硬度/度 | 63 | 62 | 62 |
拉断伸长率/% | 537 | 556 | 541 |
拉伸强度/Mpa | 23.5 | 23.9 | 24.9 |
300%定伸应力/MPa | 11.6 | 10.6 | 11.3 |
100%定伸应力/MPa | 2.8 | 2.6 | 2.7 |
回弹值/% | 50 | 51 | 50 |
撕裂强度/(KN/m) | 98 | 93 | 91 |
滚筒式磨耗 | 139 | 145 | 141 |
实施例动态力学性能
项目 | 实施例二 | 实施例三 | 实施例四 |
-25℃下储能模量E’ | 36.9 | 34.3 | 35.2 |
0℃下储能模量E’ | 20.5 | 19.2 | 19.8 |
0℃下Tanδ | 0.199 | 0.193 | 0.205 |
所述的溶聚丁苯橡胶为玻璃化转变温度低于-35℃的充油或非充油溶聚丁苯橡胶。上述含改性纳米粘土的全钢雪地轮胎胎面组合物,其特征在于所述的改性纳米粘土是一种平均直径小于800nm,平均厚度小于80nm,并且被硅烷表面改性的硅酸盐补强材料。上述含改性纳米粘土的全钢雪地轮胎胎面组合物,其特征在于所述的增塑剂是指芳烃油或环保油、抗湿滑性树脂、液体橡胶(包括液体异戊橡胶、液体顺丁橡胶)的组合物,三者用量为:芳烃油或环保油 2~6份,抗湿滑性树脂 1~4份,液体橡胶2~6份。作为优选,所述的顺丁橡胶是顺式结构含量大于98%的钕系顺丁橡胶。所述的炭黑选用 N115、N234、N220、N375或N347等高补强炭黑。所述的促进剂选用促进剂NS。
Claims (7)
1.一种含改性纳米粘土的全钢雪地轮胎胎面组合物,其特征在于由以下组分按重量份数混炼制成:
天然橡胶 50~80 顺丁橡胶 10~40
溶聚丁苯橡胶 0~20 改性纳米粘土 5~20
炭黑 20~50 白炭黑 5~20
硅烷偶联剂 1.0~6.0 氧化锌 2.0~5.0
硬脂酸 1.0~3.0 防老剂4020 1.0~3.0
防老剂RD 0.5~2.0 防护蜡 1.0~2.0
增塑剂 5.0~14.0 硫磺 1.0~2.0
促进剂 0.8~2.0 防焦剂 0~0.3。
2.根据权利要求1所述含改性纳米粘土的全钢雪地轮胎胎面组合物,其特征在于由如下组分按重量份数混炼制成:
天然橡胶 50~70 顺丁橡胶 15~35
溶聚丁苯橡胶 5~15 改性纳米粘土 5~15
炭黑 20~40 白炭黑 10~20
硅烷偶联剂 2.0~4.0 氧化锌 2.0~4.0
硬脂酸 1.0~2.0 防老剂4020 1.0~2.0
防老剂RD 1.0~2.0 防护蜡 1.0~2.0
增塑剂 5.0~10.0 硫磺 1.2~1.8
促进剂 1.0~1.5 防焦剂 0.1~0.2。
3.根据权利要求1所述含改性纳米粘土的全钢雪地轮胎胎面组合物,其特征在于所述的溶聚丁苯橡胶为玻璃化转变温度低于-35℃的溶聚丁苯橡胶。
4.根据权利要求1所述含改性纳米粘土的全钢雪地轮胎胎面组合物,其特征在于所述的改性纳米粘土是一种直径小于800nm,厚度小于80nm,并且被硅烷表面改性的硅酸盐补强材料。
5.根据权利要求1所述含改性纳米粘土的全钢雪地轮胎胎面组合物,其特征在于所述的增塑剂是指芳烃油或环保油、抗湿滑性树脂、液体橡胶的组合物,三者用量为:芳烃油或环保油 2~6份,抗湿滑性树脂 1~4份,液体橡胶2~6份。
6.根据权利要求1所述含改性纳米粘土的全钢雪地轮胎胎面组合物,其特征在于所述的炭黑选用 N115、N234、N220、N375或N347高补强炭黑。
7.根据权利要求1所述含改性纳米粘土的全钢雪地轮胎胎面组合物,其特征在于所述的促进剂选用促进剂NS。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20161207 |