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CN112300451B - 一种胎圈钢丝挂胶胶料配方及其制备方法 - Google Patents

一种胎圈钢丝挂胶胶料配方及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种胎圈钢丝挂胶胶料配方及其制备方法，涉及橡胶加工技术领域。所述胎圈钢丝挂胶胶料配方，由以下质量份数的成分组成：天然橡胶55‑65份，丁苯橡胶15‑25份，氯磺化聚乙烯橡胶15‑25份，再生胶50‑90份，CBp炭黑110‑130份，伊石特10‑30份，硬脂酸4份，氧化锌4份，活性氧化镁0.75‑1.25份，防老剂4020 0.7份，防老剂RD 0.6份，防老剂NBC 0.3‑0.5份，增粘树脂3份，芳烃油16份，不溶性硫磺4.6‑6份，促进剂NS 1.25‑1.35份，促进剂DPTT 0.45‑0.75份，防焦剂0.2份。本发明，通过在胶料配方中添加伊石特，显著提高了胶料的抗焦烧性能和耐老化性；通过合理配比使用天然橡胶、丁苯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶和再生胶，进一步提高了胶料配方耐焦烧性能和耐老化性。

Description

一种胎圈钢丝挂胶胶料配方及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶加工技术领域，特别涉及一种胎圈钢丝挂胶胶料配方及其制备方法。
背景技术
轮胎的钢丝圈是由一匝胎圈钢丝组成的，起着支撑轮胎负荷以及传递驱动力和制动力等作用。组成轮胎钢丝圈的每根胎圈钢丝表面都覆盖有一层胶料，即胎圈钢丝挂胶。胎圈钢丝挂胶的作用是防止钢丝之间的摩擦以及保持轮胎钢丝圈的形状等。
现有技术中，胎圈钢丝挂胶生产工艺中，容易出现早期焦烧问题，从而影响胎圈钢丝的挂胶质量；同时，车辆在行驶过程中频繁启动和制动会引起钢丝圈部位的温度升高，导致胎圈钢丝挂胶老化，在温度的作用下容易出现散圈和抽丝等缺陷，进而给车辆驾驶带来安全隐患。
如何解决上述技术问题，是目前橡胶加工技术领域需要解决的技术问题。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提出一种胎圈钢丝挂胶胶料配方及其制备方法。
本发明采用技术方案为：一种胎圈钢丝挂胶胶料配方，由以下质量份数的成分组成：天然橡胶55-65份，丁苯橡胶15-25份，氯磺化聚乙烯橡胶15-25份，再生胶50-90份，CBp炭黑110-130份，伊石特10-30份，硬脂酸4份，氧化锌4份，活性氧化镁0.75-1.25份，防老剂40200.7份，防老剂RD 0.6份，防老剂NBC 0.3-0.5份，增粘树脂3份，芳烃油16份，不溶性硫磺4.6-6份，促进剂NS 1.25-1.35份，促进剂DPTT 0.45-0.75份，防焦剂0.2份。
优选的，所述胎圈钢丝挂胶胶料配方，由以下质量份数的成分组成：天然橡胶55份，丁苯橡胶25份，氯磺化聚乙烯橡胶20份，再生胶70份，CBp炭黑110份，伊石特30份，硬脂酸4份，氧化锌4份，活性氧化镁1份，防老剂40200.7份，防老剂RD 0.6份，防老剂NBC 0.4份，增粘树脂3份，芳烃油16份，不溶性硫磺5.3份，促进剂NS 1.3份，促进剂DPTT 0.6份，防焦剂0.2份。
优选的，所述伊石特理化参数如下：D97粒径≤10μm，吸油值为40±3g/100g，二氧化硅的干基含量≥70％，PH值为6.5-7.0，含水率≤0.5％；优选的，所述伊石特采购于承德人和矿业有限公司，产品型号为B-812伊石特。
优选的，所述氯磺化聚乙烯橡胶采用吉化氯磺化聚乙烯CSM3304。
优选的，所述再生胶为轮胎再生橡胶R-T或胎面再生橡胶R-TT。
优选的，所述CBp炭黑为通过化学改性的废旧轮胎热裂解炭黑。
一种胎圈钢丝挂胶胶料配方制备方法，包括以下步骤：
S1:按成分配比，分别称取配制胎圈钢丝挂胶胶料配方的各成分；
S2:一段混炼胶：将天然橡胶、丁苯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、再生胶、氧化锌和硬脂酸投入密炼机混合20秒，然后将伊石特和54％的CBp炭黑投入密炼机继续混合25秒，再然后将芳烃油注入密炼机继续混合40秒，之后浮动密炼机上顶栓1次，待混炼温度达到135℃时将混合物排出密炼机，再经过压片、冷却，制成一段混炼胶；
S3:二段混炼胶:将一段混炼胶、防老剂4020、防老剂RD、防老剂NBC和增粘树脂投入密炼机混合20秒，然后将剩余CBp炭黑投入密炼机继续混合60秒，之后浮动密炼机上顶栓1次，待混炼温度达到130℃时将混合物排出密炼机，再经过压片、冷却，制成二段混炼胶；
S4:三段混炼胶：将二段混炼胶投入密炼机混合75秒，之后浮动密炼机上顶栓1次，待混炼温度达到130℃时将混合物排出密炼机，再经过压片、冷却，制成三段混炼胶；
S5:终炼胶:将三段混炼胶、不溶性硫磺、促进剂NS、促进剂DPTT、活性氧化镁和防焦剂投入密炼机混合60秒，之后浮动密炼机上顶栓2次，待混炼温度达到102℃时将混合物排出密炼机，再经过压片、冷却，制成终炼胶。
需要说明的是，将终炼胶停放8小时后即获得胎圈钢丝挂胶产品。
本发明的有益效果是：本发明，通过在胶料配方中添加伊石特，显著提高了胶料的抗焦烧性能和耐老化性；通过合理配比使用天然橡胶、丁苯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶和再生胶，进一步提高了胶料配方耐焦烧性能和耐老化性；本发明优化配方制备工艺，使伊石特在胶料中得到了良好的分散均匀性，确保本发明提供的胎圈钢丝挂胶获得最佳的性能和质量。
附图说明
图1为本发明中胎圈钢丝挂胶胶料性能测试结果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例一
本发明胎圈钢丝挂胶胶料配方(实施例1、实施例2和实施例3)和普通胎圈钢丝挂胶胶料配方(对比例1)的制备，具体配方见表1，表1为四种配方配比表。
表1四种配方配比表
材料 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
天然橡胶 55 65 60 80
丁苯橡胶 25 20 15 20
氯磺化聚乙烯橡胶 20 15 25 /
再生胶 70 90 50 /
N660炭黑 / / / 102
CBp炭黑 110 130 120 /
伊石特 30 20 10 /
硬脂酸 4 4 4 2
氧化锌 4 4 4 4
活性氧化镁 1 0.75 1.25 /
防老剂4020 0.7 0.7 0.7 1
防老剂RD 0.6 0.6 0.6 0.5
防老剂NBC 0.4 0.3 0.5 /
增粘树脂 3 3 3 3
芳烃油 16 16 16 16
不溶性硫磺 5.3 6 4.6 5.3
促进剂NS 1.3 1.25 1.35 1.3
促进剂DPTT 0.6 0.45 0.75 /
防焦剂CTP 0.2 0.2 0.2 0.2
实施例二
胎圈钢丝挂胶胶料配方制备方法
普通胎圈钢丝挂胶胶料配方(对比例1)，通过常规胎圈钢丝挂胶胶料制备方法制备胎圈钢丝挂胶胶料。
本发明胎圈钢丝挂胶胶料配方(实施例1、实施例2和实施例3)，按照以下步骤，进行胶料制备。
S1:按成分配比，分别称取配制胎圈钢丝挂胶胶料配方的各成分；
S2:一段混炼胶：将天然橡胶、丁苯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、再生胶、氧化锌和硬脂酸投入密炼机混合20秒，然后将伊石特和54％的CBp炭黑投入密炼机继续混合25秒，再然后将芳烃油注入密炼机继续混合40秒，之后浮动密炼机上顶栓1次，待混炼温度达到135℃时将混合物排出密炼机，再经过压片、冷却，制成一段混炼胶；
S3:二段混炼胶:将一段混炼胶、防老剂4020、防老剂RD、防老剂NBC和增粘树脂投入密炼机混合20秒，然后将剩余CBp炭黑投入密炼机继续混合60秒，之后浮动密炼机上顶栓1次，待混炼温度达到130℃时将混合物排出密炼机，再经过压片、冷却，制成二段混炼胶；
S4:三段混炼胶：将二段混炼胶投入密炼机混合75秒，之后浮动密炼机上顶栓1次，待混炼温度达到130℃时将混合物排出密炼机，再经过压片、冷却，制成三段混炼胶；
S5:终炼胶:将三段混炼胶、不溶性硫磺、促进剂NS、促进剂DPTT、活性氧化镁和防焦剂投入密炼机混合60秒，之后浮动密炼机上顶栓2次，待混炼温度达到102℃时将混合物排出密炼机，再经过压片、冷却，制成终炼胶。
将终炼胶停放8小时后即获得胎圈钢丝挂胶产品。
实施例三
胎圈钢丝挂胶理化性能测试
将实施例二中，四种配方(实施例1、实施例2、实施例3和对比例1)分别制备的胎圈钢丝挂胶产品，进行理化性能测试，测试结果如图1。
由图1可知，本发明提供的胎圈钢丝挂胶门尼焦烧时间在18.1-19.3min，通过5次挤出后的焦烧时间在3.0-3.5min，反复挤出6次出现焦烧；对比例1制备的胎圈钢丝挂胶，门尼焦烧时间在11.0min，通过2次挤出后的焦烧时间在4.6min，反复挤出3次即出现焦烧。
我们知道，焦烧的发生，会导致胶料粘度的上升，降低胶料的加工性。因此，本发明提供的胎圈钢丝挂胶与普通的胎圈钢丝挂胶相比，提高了胶料的抗焦烧性能，其更加适应进行反复挤出操作的胎圈钢丝挂胶生产工艺。
由图1可知，经过100℃×72h热空气老化后，本发明的胎圈钢丝挂胶拉伸强度在6.9-10.3MPa，伸长率在96-120％，较对比例1的拉伸强度6.3MPa，伸长率74％有较大改善。由此可见，本发明研制的胎圈钢丝挂胶胶料配方，使胎圈钢丝挂胶胶料经过100℃×72h热空气老化后具有较高的耐老化性，提高了胎圈钢丝挂胶耐老化性，为客户行车安全提供了保障。
需要说明的是，本发明提供的胎圈钢丝挂胶组分中包含了50-90份的再生胶，以及110-130份的CBp炭黑，以及10-30份的伊石特，胶料成本明显降低。
通过研究发现，本发明胎圈钢丝挂胶胶料配方，胶料的抗焦烧性能和耐老化性显著提高的原因主要在于添加了伊石特，其作用机理如下：
1、本发明提供的胎圈钢丝挂胶中添加了一定比例的伊石特，伊石特为一种伊利石改性的功能材料，其主要成分为二氧化硅，具有粒径小，补强性好的特点，可以为本发明胶料提供更好的拉伸强度、撕裂强度等力学性能；
2、伊石特的分子表面上存在着大量的羟基、硅氧烷和氢键，分子间作用力强，有利于提高本发明胶料与胎圈钢丝之间的粘合力，减少胎圈钢丝挂胶在高温下出现的散圈、抽丝等缺陷的发生；
3、伊石特的分子表面上存在着大量的羟基、硅氧烷和氢键，可以与胶料中游离态的水吸附成化学态水，从而通过阻止水对粘合结构的破坏来提高本发明胶料与胎圈钢丝之间的粘合结构的抗老化性能，减少胎圈钢丝挂胶在高温下出现的散圈、抽丝等缺陷的发生；
4、伊石特的PH值为6.5-7.0呈酸性，可以延缓硫化，增加胶料的流动性，提高胶料的抗焦烧性能；
5、在胎圈钢丝挂胶胶料配方制备过程中，将一段混炼中就加入了全部的伊石特，可以提高其在胶料中的分散性和补强性；伊石特的粒径小，比表面积高，表面活性高，在一段混炼中加入可以使其与胶料充分吸附和混合，较高的混炼温度进一步增强了伊石特与胶料的物理吸附作用和混合效率，再加上后续的多段混炼使伊石特在胶料中得到了良好的分散均匀性，确保本发明提供的胎圈钢丝挂胶获得最佳的性能和质量。
本发明不仅通过采用伊石特，用于提高胎圈钢丝挂胶胶料配方耐焦烧性能和耐老化性，还在胶料的选择配比做了适当改进，本发明通过合理配比使用天然橡胶、丁苯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶和再生胶，充分利用各个橡胶的优点使本发明提供的胎圈钢丝挂胶具有良好的力学性能、抗老化性能和耐焦烧性能等。具体原因如下：
(1)天然橡胶具有的拉伸强度高、撕裂强度高、滞后损失低等优点，可以使本发明获得较高的拉伸强度、撕裂强度等力学性能；
(2)天然橡胶具有的拉伸强度高、撕裂强度高、滞后损失低等优点，可以使本发明获得较高的拉伸强度、撕裂强度等力学性能；
(3)氯磺化聚乙烯橡胶具有的优异的耐候性、耐热性和耐磨性等优点，进一步提高本发明胶料的耐老化性能；
(4)再生胶加工过程中生热少、膨胀小、耐焦烧性好等优点提高本发明胶料的耐焦烧性能，同时再生胶成本较低，可以使本发明提供的胎圈钢丝挂胶成本降低。
本发明实施例提供的一种胎圈钢丝挂胶胶料配方及其制备方法，具有以下有益效果：本发明，通过在胶料配方中添加伊石特，显著提高了胶料的抗焦烧性能和耐老化性；通过合理配比使用天然橡胶、丁苯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶和再生胶，进一步提高了胶料配方耐焦烧性能和耐老化性；本发明优化配方制备工艺，使伊石特在胶料中得到了良好的分散均匀性，确保本发明提供的胎圈钢丝挂胶获得最佳的性能和质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，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 (5)

1.一种胎圈钢丝挂胶胶料配方，其特征在于，由以下质量份数的成分组成：天然橡胶55-65份，丁苯橡胶15-25份，氯磺化聚乙烯橡胶15-25份，再生胶50-90份，CBp炭黑110-130份，伊石特10-30份，硬脂酸4份，氧化锌4份，活性氧化镁0.75-1.25份，防老剂4020 0.7份，防老剂RD 0.6份，防老剂NBC 0.3-0.5份，增粘树脂3份，芳烃油16份，不溶性硫磺4.6-6份，促进剂NS 1.25-1.35份，促进剂DPTT 0.45-0.75份，防焦剂0.2份；
所述伊石特理化参数如下：D97粒径≤10μm，吸油值为40±3 g/100g，二氧化硅的干基含量≥70%，PH值为 6.5-7.0，含水率≤0.5%。
2.根据权利要求1所述的胎圈钢丝挂胶胶料配方，其特征在于，由以下质量份数的成分组成：天然橡胶55份，丁苯橡胶25份，氯磺化聚乙烯橡胶20份，再生胶70份，CBp炭黑110份，伊石特30份，硬脂酸4份，氧化锌4份，活性氧化镁1份，防老剂4020 0.7份，防老剂RD 0.6份，防老剂NBC 0.4份，增粘树脂3份，芳烃油16份，不溶性硫磺5.3份，促进剂NS 1.3份，促进剂DPTT 0.6份，防焦剂0.2份。
3.根据权利要求1所述的胎圈钢丝挂胶胶料配方，其特征在于，所述再生胶为轮胎再生橡胶R-T或胎面再生橡胶R-TT。
4.根据权利要求1所述的胎圈钢丝挂胶胶料配方，其特征在于，所述CBp炭黑为热裂解炭黑。
5.一种权利要求1-4任一项所述的胎圈钢丝挂胶胶料配方制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:按成分配比，分别称取配制胎圈钢丝挂胶胶料配方的各成分；
S2:一段混炼胶：将天然橡胶、丁苯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、再生胶、氧化锌和硬脂酸投入密炼机混合20秒，然后将伊石特和54%的CBp炭黑投入密炼机继续混合25秒，再然后将芳烃油注入密炼机继续混合40秒，之后浮动密炼机上顶栓1次，待混炼温度达到135℃时将混合物排出密炼机，再经过压片、冷却，制成一段混炼胶；
S3:二段混炼胶: 将一段混炼胶、防老剂4020、防老剂RD、防老剂NBC和增粘树脂投入密炼机混合20秒，然后将剩余CBp炭黑投入密炼机继续混合60秒，之后浮动密炼机上顶栓1次，待混炼温度达到130℃时将混合物排出密炼机，再经过压片、冷却，制成二段混炼胶；
S4:三段混炼胶：将二段混炼胶投入密炼机混合75秒，之后浮动密炼机上顶栓1次，待混炼温度达到130℃时将混合物排出密炼机，再经过压片、冷却，制成三段混炼胶；
S5:终炼胶:将三段混炼胶、不溶性硫磺、促进剂NS、促进剂DPTT、活性氧化镁和防焦剂投入密炼机混合60秒，之后浮动密炼机上顶栓2次，待混炼温度达到102℃时将混合物排出密炼机，再经过压片、冷却，制成终炼。
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