CN108456346A - 一种实心轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实心轮胎，从内到外依次包括高强度钢丝圈、高硬度基部胶层、高弹性缓冲胶层、耐磨胎面胶层，按重量份数计，所述耐磨胎面胶层原料包括，天然橡胶50‑100份；丁苯橡胶100‑150份；氧化锌1‑5份；防老剂0.2‑1份；表面活性剂1‑5份；防老剂包括防老剂RD。氧化锌能提高产品的耐磨性能、抗撕裂性能和拉伸强度等。防老剂RD是链断裂型防老剂，在抑制氧化过程中通过与聚合物争夺链增长自由基R和RO2以中断链式反应，抑制橡胶的老化，提高轮胎的耐候性。表面活性剂能够降低橡胶的张力，提高原料在橡胶内的分散性，提高天然橡胶和丁苯橡胶的混合均匀度，以及防老剂RD和氧化锌在天然橡胶和丁苯橡胶内分散的均匀度，进而提高氧化锌和防老化剂RD所产生的性能。

Description

一种实心轮胎

技术领域

本发明涉及一种轮胎，更具体地，涉及一种实心轮胎。

背景技术

实心轮胎是与充气轮胎对应的一种轮胎，其胎体是实心的，不用帘线作骨架，不必充气，故不需内胎或气密层。实心轮胎目前仅用于低俗行驶的高负荷车辆或机械，也用于固定位置的机械。其中，实心轮胎由内到外通常包括高强度钢丝圈、高硬度基部胶层、高弹性缓冲胶层、耐磨胎面胶层。

公告号为CN103756025B的中国专利公开了一种高排雪性半钢轿车轮胎用胎面胶，胎面胶的有效原料及重量份数比为：天然橡胶50份、丁苯橡胶20-30份、顺丁橡胶20-30份、聚二甲基硅氧烷30-40份、二硫代磷酸盐1-5份、氧化锌4-7份、硬脂酸2-4份、防焦剂CTP0.1-0.3份、微晶蜡2-6份、环烷烃5-8份、环烷酸钴1-2份和陶土2-5份。

胎面胶处于轮胎的最外层，在轮胎的使用过程中，胎面胶首先经受风吹日晒，使得胎面胶逐渐老化，因此胎面胶的防老化和耐候性也是胎面胶生产中的一大重点。而上述胎面胶原料的防老化效果和耐候性较差，有待改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种实心轮胎，具有良好的防老化性能和耐候性。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种实心轮胎，从内到外依次包括高强度钢丝圈、高硬度基部胶层、高弹性缓冲胶层、耐磨胎面胶层，按重量份数计，所述耐磨胎面胶层原料包括，天然橡胶50-100份；丁苯橡胶100-150份；氧化锌1-5份；防老剂0.2-1份；表面活性剂1-5份；所述防老剂包括防老剂RD。

通过采用上述技术方案，氧化锌在橡胶轮胎中具有提高产品的导热性能、耐磨性能、抗撕裂性能和拉伸强度等各项指标。

橡胶的老化可分为热氧老化、光氧老化、臭氧老化、化学介质老化、超声波老化、辐射老化和气候老化等。其中，热(光)氧老化是橡胶老化最普遍，最基本的形式。热(光)氧老化属于自由基链式自催化氧化反应，天然橡胶因含有大量不饱和双键，在氧和热的共同作用下，会产生降解反应，分子链、交联键的裂解和断裂，造成老化。

防老剂RD是链断裂型防老剂，其分子结构中有反应性N-H官能团，在抑制氧化过程中通过与聚合物争夺链增长自由基R和RO₂以中断链式反应，进而抑制橡胶的老化，进而提高轮胎的耐候性。

表面活性剂能够降低橡胶的张力，提高原料在橡胶内的分散性，进而提高天然橡胶和丁苯橡胶的混合均匀度，以及防老剂RD和氧化锌在天然橡胶和丁苯橡胶内分散的均匀度，进而提高氧化锌和防老化剂RD所产生的性能。

本发明进一步设置为：按重量份数计，耐磨胎面胶层原料包括，天然橡胶70-90份；丁苯橡胶110-130份；氧化锌1-2份；防老剂0.1-0.5份；表面活性剂1-2份。

本发明进一步设置为：按重量份数计，耐磨胎面胶层原料包括，5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑0.1-0.5份。

通过采用上述技术方案，5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑能够作为橡胶硫化剂，硫化过的橡胶，具有不变黏、不易折断等特制，且硫化后的橡胶内形成空间立体结构，具有较高的弹性、耐热性、拉伸强度和在有机溶剂中不溶解性等。通过5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑对橡胶进行硫化后，降低了橡胶的粘性，更加便于橡胶的脱模。

氧化锌同时还是硫化活性剂，能够促进橡胶的硫化、活化和补强、防老化作用，能加强硫化过程，提高橡胶制品的耐撕裂性和耐磨性。

防老剂RD在抑制氧化的反应过程中，至少有一个分子氢过氧化物生成，5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑可与此氢过氧化物起反应，形成非自由基稳定化合物，进一步降低氧化速率，因此5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑对防老剂RD的防老化性能具有提升作用，提高了防老化的效果。

通过表面活性剂的分散作用，进一步提高了防老剂RD和5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑之间的混合混匀度，进一步提高了5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑对防老剂RD的防老化性能的增强效果。

本发明进一步设置为：所述防老剂RD与5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑的配比为2：1。

通过采用上述技术方案，通过多次试验发现，当防老剂RD与5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑的配比为2：1时，产品的抗老化和耐候性效果达到最佳。

本发明进一步设置为：所述表面活性剂设置为硬脂酸锌。

通过采用上述技术方案，硬脂酸锌在橡胶中具有硫化活性剂、软化剂的功能，进一步提高5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑的硫化效果，提高产品的硫化性能，同时进一步橡胶的粘性，以更加便于橡胶在生产过程中的脱模。

本发明进一步设置为：所述氧化锌设置为纳米氧化锌。

通过采用上述技术方案，纳米氧化锌与一般尺寸的氧化锌相比，纳米氧化锌具有小尺寸效应、表面和界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，因而它具有许多独特的或更优越的性能。纳米氧化锌不仅可以降低普通氧化锌的用量，还可以提高橡胶制品的耐磨性和抗老化能力，延长使用寿命，加快硫化速度，使反应温度变宽。在不改变原有工艺的条件下，橡胶制品的外观平整度、光洁度、机械强度、耐磨性、耐温性、耐老化程度等性能指标均得到显著提高。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.防老剂RD能够抑制橡胶的老化，提高轮胎的耐候性；

2.5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑能够作为橡胶硫化剂，对橡胶进行硫化，同时5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑对防老剂RD的防老化性能具有提升作用；

3.纳米氧化锌在橡胶轮胎中具有提高产品的导热性能、耐磨性能、抗撕裂性能和拉伸强度等各项指标，同时还是硫化活性剂，能够促进橡胶的硫化、活化和补强、防老化作用，能加强硫化过程，进一步提高橡胶制品的耐撕裂性和耐磨性；

4.硬脂酸锌能够提高原料在橡胶内分散的均匀度，并提高各组分和橡胶的相容性，提高了防老化剂RD的抗老化效果、提高5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑对橡胶的硫化效果、提高了5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑对防老剂RD的防老化性能的提升作用、提高了纳米氧化锌对产品性能的提升作用、提高了纳米氧化锌对5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑的硫化效果的增强作用。

具体实施方式

实施例1：一种实心橡胶，从内到外依次包括高强度钢丝圈、高硬度基部胶层、高弹性缓冲胶层、耐磨胎面胶层，按重量分数计，耐磨胎面胶层原料如表2所示。耐磨胎面胶层的制备方法包括以下步骤，

步骤1，称取配方量的天然橡胶和丁苯橡胶加入密炼机中进行塑炼；

步骤2，称取配方量的纳米氧化锌、防老剂RD、5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑和硬脂酸锌搅拌混合，获得混合物，将混合物投入密炼机与天然橡胶和丁苯橡胶进行加压密炼，排胶到开炼机下片，得到母炼胶；

步骤3，将母炼胶薄通5-7次下片，获得耐磨胎面胶层。

实施例2，一种实心轮胎，与实施例1的不同之处在于，原料各组分以重量份数如表2所示。

实施例3，一种实心轮胎，与实施例1的不同之处在于，原料各组分以重量份数如表2所示。

实施例4：一种实心橡胶，从内到外依次包括高强度钢丝圈、高硬度基部胶层、高弹性缓冲胶层、耐磨胎面胶层，按重量分数计，耐磨胎面胶层原料如表2所示。耐磨胎面胶层的制备方法包括以下步骤，

步骤1，称取配方量的天然橡胶和丁苯橡胶加入密炼机中进行塑炼；

步骤2，称取配方量的纳米氧化锌、防老剂RD、5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑和硬脂酸锌搅拌混合，获得混合物，将混合物投入密炼机与天然橡胶和丁苯橡胶进行加压密炼，排胶到开炼机下片，得到母炼胶；

步骤3，将母炼胶薄通5-7次下片，获得耐磨胎面胶层。

实施例5，一种实心轮胎，与实施例4的不同之处在于，原料各组分以重量份数如表2所示。

实施例6，一种实心轮胎，与实施例4的不同之处在于，原料各组分以重量份数如表2所示。

对比例1：一种实心橡胶，从内到外依次包括高强度钢丝圈、高硬度基部胶层、高弹性缓冲胶层、耐磨胎面胶层，按重量分数计，耐磨胎面胶层原料如表2所示。耐磨胎面胶层的制备方法包括以下步骤，

步骤1，称取配方量的天然橡胶和丁苯橡胶加入密炼机中进行塑炼；

步骤2，称取配方量的纳米氧化锌、防老剂RD、5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑和硬脂酸锌搅拌混合，获得混合物，将混合物投入密炼机与天然橡胶和丁苯橡胶进行加压密炼，排胶到开炼机下片，得到母炼胶；

步骤3，将母炼胶薄通5-7次下片，获得耐磨胎面胶层。

对比例2，一种实心轮胎，与对比例1的不同之处在于，原料各组分以重量份数如表2所示。

对比例3，一种实心轮胎，与对比例1的不同之处在于，原料各组分以重量份数如表2所示。

对比例4：一种实心橡胶，从内到外依次包括高强度钢丝圈、高硬度基部胶层、高弹性缓冲胶层、耐磨胎面胶层，按重量分数计，耐磨胎面胶层原料如表2所示。耐磨胎面胶层的制备方法包括以下步骤，

步骤1，称取配方量的天然橡胶和丁苯橡胶加入密炼机中进行塑炼；

步骤2，称取配方量的纳米氧化锌、防老剂RD、5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑和硬脂酸锌搅拌混合，获得混合物，将混合物投入密炼机与天然橡胶和丁苯橡胶进行加压密炼，排胶到开炼机下片，得到母炼胶；

步骤3，将母炼胶薄通5-7次下片，获得耐磨胎面胶层。

对比例5，一种实心轮胎，与对比例4的不同之处在于，原料各组分以重量份数如表2所示。

对比例6，一种实心轮胎，与对比例4的不同之处在于，原料各组分以重量份数如表2所示。

对比例7：一种实心橡胶，从内到外依次包括高强度钢丝圈、高硬度基部胶层、高弹性缓冲胶层、耐磨胎面胶层，按重量分数计，耐磨胎面胶层原料如表2所示。耐磨胎面胶层的制备方法包括以下步骤，

步骤1，称取配方量的天然橡胶和丁苯橡胶加入密炼机中进行塑炼；

步骤2，称取配方量的纳米氧化锌、防老剂RD、5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑和硬脂酸锌搅拌混合，获得混合物，将混合物投入密炼机与天然橡胶和丁苯橡胶进行加压密炼，排胶到开炼机下片，得到母炼胶；

步骤3，将母炼胶薄通5-7次下片，获得耐磨胎面胶层。

对比例8，一种实心轮胎，与对比例7的不同之处在于，原料各组分以重量份数如表2所示。

对比例9，一种实心轮胎，与对比例7的不同之处在于，原料各组分以重量份数如表2所示。

其中，老化测试采用如下方法，用标准裁刀裁取厚度为2.0±0.2mm，长度为50±0.2mm，宽度为10+0.2mm的耐磨胎面胶层试样，试样的裁切方向为其压延方向，将试样拉伸至20％的伸长率后固定在试样拉伸架上，将安装后的试样暴露在大气环境和阳光直射下进行老化试验，试样的暴露面朝南，且与水平面的倾斜角呈45°角，每隔4个月记录一次试样表面龟裂宽度的等级，记录总时长为12个月，试样表面龟裂宽度的等级记录如表2所示，试样表面龟裂宽度的等级的划分如表1所示。

表1

龟裂宽度的等级	龟裂特征与表观特征	裂口宽度(mm)
			0	没有龟裂，用20倍以下放大镜仍看不见	0
1	轻微龟裂，裂纹微小，放大镜易见，肉眼认真可见	＜0.1
			2	明显龟裂，裂纹较为明显，数量较少	＜0.2
3	显著龟裂，裂纹明显，广泛发展	＜0.3
			4	严重龟裂，裂纹粗大，布满表面，严重深入内部	＜0.4

表2

表2-续

具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不用于限制本发明，凡在本发明的设计构思之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种实心轮胎，从内到外依次包括高强度钢丝圈、高硬度基部胶层、高弹性缓冲胶层、耐磨胎面胶层，其特征在于：按重量份数计，所述耐磨胎面胶层原料包括，

所述防老剂包括防老剂RD。

2.根据权利要求1所述的一种实心轮胎，其特征在于：按重量份数计，耐磨胎面胶层原料包括，天然橡胶70-90份；丁苯橡胶110-130份；氧化锌1-2份；防老剂0.1-0.5份；表面活性剂1-2份。

3.根据权利要求1所述的一种实心轮胎，其特征在于：按重量份数计，耐磨胎面胶层原料包括，5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑0.1-0.5份。

4.根据权利要求3所述的一种实心轮胎，其特征在于：所述防老剂RD与5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑的配比为2：1。

5.根据权利要求1所述的一种实心轮胎，其特征在于：所述表面活性剂设置为硬脂酸锌。

6.根据权利要求1所述的一种实心轮胎，其特征在于：所述氧化锌设置为纳米氧化锌。