一種耐疲勞胎面橡膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于輪胎橡膠技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐疲勞胎面橡膠及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]橡膠分為天然橡膠和合成橡膠兩大類，天然橡膠的優(yōu)點是具備良好的物理機械性能和優(yōu)良的彈性，并且機械強度高，扯斷強度，抗撕裂，但是其缺點是耐油和耐溶劑性能差，易老化。天然橡膠容易混煉，能用普通的硫磺硫化方式進行硫化。目前就綜合性能來說，沒有一種合成橡膠能比得上天然橡膠，常見的天然橡膠有煙片膠(RSS)和泰國產(chǎn)的天然標準膠(STR)。
[0003]合成橡膠是以石油為主要來源，由某些低分子化合物作為原料，經(jīng)過復雜的化學反應制造的；合成橡膠按主要性能和用途區(qū)分可分為通用橡膠和特殊橡膠，常見的乘用廠生產(chǎn)輪胎使用的合成橡膠有順丁膠(BR)、丁苯膠(SBR)、丁基膠(IIR)等。
[0004]胎面橡膠主要用于汽車輪胎的表面，對其耐疲勞和耐久性都具有很高的要求，橡膠制品在不同的應用中的磨損是不同的，而耐疲勞又十分復雜，膠料是否耐磨與抗切口增長、熱穩(wěn)定性、抗撕裂性、硬度和耐久性性都有很大的關(guān)系。
[0005]進一步的，胎面橡膠配方的添加工藝對制備的橡膠的耐疲勞也有很大的影響，這是因為，有些組分會吸附接觸，影響到后續(xù)膠體合成的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于提供一種耐疲勞胎面橡膠，使其性能優(yōu)越，熱穩(wěn)定性高，硬度適中，耐疲勞和耐久性性都能符合要求；本發(fā)明的另一目的是提供該橡膠的制備方法。
[0007]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種耐疲勞胎面橡膠，包括以下重量份數(shù)的原料:天然橡膠70~90份、丁苯橡膠25~40份、丁基膠10~20份、硬脂酸2~3份、硫化劑1~3份、二烷基對苯二胺4~8份、軟化劑5~10份、補強劑20~30份、防老劑2~3份；所述的補強劑為乙炔炭黑或者白炭黑；所述的軟化劑為娃燒偶聯(lián)劑。
[0008]所述的原料還包括重量份數(shù)為5~10份的陶土或者碳酸鈣。
[0009]所述的防老劑為石蠟。
[0010]所述的硫化劑為硫磺。
[0011]所述的耐疲勞胎面橡膠的制備方法，包括以下步驟:
O按照比例將天然橡膠在55~60°C進行塑煉；將丁苯橡膠和丁基膠在75~80°C進行一段混煉；將塑煉后的天然橡膠加入一段混煉的混合物中在80~90°C進行二段混煉，得到混煉完畢的混合物；
2)向混煉完畢的混合物中加入硬脂酸、硫化劑、二烷基對苯二胺、軟化劑和防老劑，于100~200°C，壓力ll~13Mpa下反應20min中再加入補強劑后熱壓成型23~28min。
[0012]所述的塑煉時間為25~40分鐘，所述的一段混煉時間為40~60分鐘，所述的二段混煉的時間為30~40分鐘。
[0013]發(fā)明原理:在制備之前，天然橡膠必須進行塑煉；不添加大量軟化劑、增塑劑的原因是因為配方中加入了合成橡膠。本發(fā)明的發(fā)明人對天然橡膠和丁苯橡膠以多次拉伸的方式進行了疲勞破壞測試實驗，拉伸應變小時，由于丁苯橡膠的Tg (玻璃化溫度)高于天然橡膠，其分子的應力松弛既能在此時占據(jù)主導地位；當拉伸應變大時，天然橡膠具備拉伸結(jié)晶性能，此時阻礙破壞占據(jù)主導地位，所以，低應變區(qū)域，Tg較高的丁苯橡膠，其耐疲勞破壞性能優(yōu)于天然橡膠。而在高應變區(qū)域，反之。為了提高耐疲勞作用的持久性，還能加入二烷基對苯二胺。
[0014]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的耐疲勞胎面橡膠，其獨特的配方使得輪胎熱穩(wěn)定性高，硬度適中，耐疲勞和耐久性性都能符合要求；該橡膠的制備方法，簡單環(huán)保，制備的橡膠能符合使用要求，經(jīng)久耐用，具備很好的經(jīng)濟效益和實用性。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的說明。
[0016]實施例1胎面橡膠a
一種耐疲勞胎面橡膠，包括以下重量份數(shù)的原料:天然橡膠70份、丁苯橡膠25份、丁基膠10份、硬脂酸2份、硫化劑I份、二烷基對苯二胺4份、軟化劑5份、補強劑20份、防老劑2份；補強劑為乙炔炭黑；軟化劑為硅烷偶聯(lián)劑。原料還包括重量份數(shù)為5份的碳酸鈣。防老劑為石蠟。硫化劑為硫磺。
[0017]耐疲勞胎面橡膠的制備方法:包括以下步驟:
I)按照比例將天然橡膠在55°c進行塑煉；將丁苯橡膠和丁基膠在75°C進行一段混煉；將塑煉后的天然橡膠加入一段混煉的混合物中在80°C進行二段混煉，得到混煉完畢的混合物；2)向混煉完畢的混合物中加入硬脂酸、硫化劑、二烷基對苯二胺、軟化劑和防老劑，于100°C，壓力IlMpa下反應20min中再加入補強劑后熱壓成型23min，制得胎面橡膠a。耐疲勞胎面橡膠的制備方法，塑煉時間為30分鐘，所述的一段混煉時間為40分鐘，所述的二段混煉的時間為30分鐘。
[0018]實施例2胎面橡膠b
一種耐疲勞胎面橡膠，包括以下重量份數(shù)的原料:天然橡膠80份、丁苯橡膠30份、丁基膠15份、硬脂酸2.5份、硫化劑2份、二烷基對苯二胺6份、軟化劑8份、補強劑25份、防老劑2.5份；補強劑為白炭黑；軟化劑為硅烷偶聯(lián)劑。原料還包括重量份數(shù)為10份的陶土。防老劑為石蠟。硫化劑為硫磺。
[0019]耐疲勞胎面橡膠的制備方法:包括以下步驟:
I)按照比例將天然橡膠在60°c進行塑煉；將丁苯橡膠和丁基膠在80°C進行一段混煉；將塑煉后的天然橡膠加入一段混煉的混合物中在90°C進行二段混煉，得到混煉完畢的混合物；2)向混煉完畢的混合物中加入硬脂酸、硫化劑、二烷基對苯二胺、軟化劑和防老劑，于200°C，壓力13Mpa下反應20min中再加入補強劑后熱壓成型28min，制得胎面橡膠b。耐疲勞胎面橡膠的制備方法，所述的塑煉時間為50分鐘，所述的一段混煉時間為60分鐘，所述的二段混煉的時間為40分鐘。
[0020]實施例3胎面橡膠c
一種耐疲勞胎面橡膠，包括以下重量份數(shù)的原料:天然橡膠90份、丁苯橡膠40份、丁基膠20份、硬脂酸3份、硫化劑3份、二烷基對苯二胺8份、軟化劑10份、補強劑30份、防老劑3份；補強劑為白炭黑；軟化劑為硅烷偶聯(lián)劑。原料還包括重量份數(shù)為8份的碳酸鈣。防老劑為石蠟。硫化劑為硫磺。
[0021]耐疲勞胎面橡膠的制備方法:包括以下步驟:
I)按照比例將天然橡膠在58°c進行塑煉；將丁苯橡膠和丁基膠在78°C進行一段混煉；將塑煉后的天然橡膠加入一段混煉的混合物中85°C進行二段混煉，得到混煉完畢的混合物；2)向混煉完畢的混合物中加入硬脂酸、硫化劑、二烷基對苯二胺、軟化劑和防老劑，于190°C，壓力12Mpa下反應20min中再加入補強劑后熱壓成型25min，制得胎面橡膠C。耐疲勞胎面橡膠的制備方法，所述的塑煉時間為40分鐘，所述的一段混煉時間為50分鐘，所述的二段混煉的時間為35分鐘。
[0022]實施例4性能測試
將實施例1~3中制備的胎面橡膠a、胎面橡膠b和胎面橡膠c進行耐磨耗能測試，采用阿克隆磨耗試驗方法，試驗時讓試樣與砂輪在一定的傾斜角度和一定的負荷作用下進行摩擦，測定試樣在一定里程內(nèi)的磨耗體積。采用傾斜角度15°，砂輪轉(zhuǎn)速33r/min進行測試。試樣受力26.7N。經(jīng)測試后，胎面橡膠a的磨耗系數(shù)為330，胎面橡膠b的磨耗系數(shù)為320，胎面c的磨耗系數(shù)為300。
[0023]對胎面橡膠a、胎面橡膠b和胎面橡膠c進行耐疲勞測試，橡膠材料的耐疲勞性能嚴重影響制品的疲勞壽命，而溫度過高是橡膠發(fā)生破壞的重要因素。溫升與載荷幅值、振動頻率、膠料配方以及散熱條件等有關(guān)。有研究表明，對于橡膠材料，當表面溫升大于20°C時，材料開始破壞。橡膠是導熱性差的材料，當生成的熱量高于散發(fā)的熱量時，會使內(nèi)部的溫度上升，這種現(xiàn)象隨振動頻率的加大而愈加嚴重。因此，大多數(shù)橡膠材料疲勞試驗的頻率均控制在0.5Hz左右，但試驗頻率應取何值才能達到既節(jié)省時間又不會發(fā)生過高溫升，在橡膠減振制品試驗標準中均無具體規(guī)定，需根據(jù)橡膠減振制品的使用場合、要求、經(jīng)試驗方可確定。
[0024]本發(fā)明通過橡膠材料使用環(huán)境下的劣化時間來體現(xiàn)耐疲勞性能，當使用環(huán)境溫度為10°c時，胎面橡膠a、胎面橡膠b和胎面橡膠C的劣化時間分別為600h、650h和630h。當使用環(huán)境溫度為25°C時，胎面橡膠a、胎面橡膠b和胎面橡膠c的劣化時間分別為800h、850h和870h。相比于普通的輪胎橡膠，劣化時間得到顯著提高。普通橡膠同等實驗條件下的劣化時間為400h (10攝氏度)，450h (25攝氏度)。
[0025]同時，胎面橡膠a~c的抓地性能均為AA級別。因此采用本發(fā)明的配方和方法，胎面橡膠既能保持優(yōu)越的耐疲勞，又能保持良好的抓地性能，實現(xiàn)安全駕駛，耐久性，經(jīng)久耐用。
【主權(quán)項】
1.一種耐疲勞胎面橡膠，其特征在于:包括以下重量份數(shù)的原料:天然橡膠70~90份、丁苯橡膠25~40份、丁基膠10~20份、硬脂酸2~3份、硫化劑1~3份、二烷基對苯二胺4~8份、軟化劑5~10份、補強劑20~30份、防老劑2~3份；所述的補強劑為乙炔炭黑或者白炭黑；所述的軟化劑為硅烷偶聯(lián)劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐疲勞胎面橡膠，其特征在于:所述的原料還包括重量份數(shù)為5~10份的陶土或者碳酸鈣。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐疲勞胎面橡膠，其特征在于:所述的防老劑為石蠟。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐疲勞胎面橡膠，其特征在于:所述的硫化劑為硫磺。5.權(quán)利要求1~4中任意一項所述的耐疲勞胎面橡膠的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: O按照比例將天然橡膠在55~60°C進行塑煉；將丁苯橡膠和丁基膠在75~80°C進行一段混煉；將塑煉后的天然橡膠加入一段混煉的混合物中在80~90°C進行二段混煉，得到混煉完畢的混合物； 2)向混煉完畢的混合物中加入硬脂酸、硫化劑、二烷基對苯二胺、軟化劑和防老劑，于100~200°C，壓力ll~13Mpa下反應20min中再加入補強劑后熱壓成型23~28min。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐疲勞胎面橡膠的制備方法，其特征在于:所述的塑煉時間為25~40分鐘，所述的一段混煉時間為40~60分鐘，所述的二段混煉的時間為30~40分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐疲勞胎面橡膠，屬于輪胎橡膠技術(shù)領(lǐng)域，包括以下重量份數(shù)的原料：天然橡膠70~90份、丁苯橡膠25~40份、丁基膠10~20份、硬脂酸2~3份、硫化劑1~3份、二烷基對苯二胺4~8份、軟化劑5~10份、補強劑5~10份、防老劑2~3份；補強劑為乙炔炭黑或者白炭黑；軟化劑為硅烷偶聯(lián)劑。本發(fā)明還公開了該耐疲勞胎面橡膠的制備方法。本發(fā)明的耐疲勞胎面橡膠，其獨特的配方使得輪胎熱穩(wěn)定性高，硬度適中，耐疲勞和耐久性都能符合要求；該橡膠的制備方法，簡單環(huán)保，制備的橡膠能符合使用要求，經(jīng)久耐用，具備很好的經(jīng)濟效益和實用性。
【IPC分類】C08K3/26, C08L7/00, C08K13/02, C08K3/36, C08K3/04, C08K5/09, C08L23/22, C08L91/06, C08K3/34, C08K5/18, C08K3/06, C08L9/06
【公開號】CN105131357
【申請?zhí)枴緾N201510555493
【發(fā)明人】周波
【申請人】蘇州國泰科技發(fā)展有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月2日