轮胎胎侧胶复合材料及其制备方法与流程

文档序号:14854122发布日期:2018-07-04 02:15阅读:276来源:国知局

本发明涉及一种轮胎用复合材料,具体涉及轮胎胎侧胶复合材料及其制备方法。



背景技术:

轮胎的胎侧位于轮胎的外表面,介于胎面和胎圈之间。在轮胎使用过程中,由于长时间暴露于外部环境中,遭遇光、热、氧和臭氧的侵蚀,胎侧表面容易产生龟裂老化现象,所以子午线轮胎胎侧胶的配方设计应重点保证其具备好的耐热氧老化性能、好的耐臭氧老化性能以及好的耐紫外老化性能。现有技术中,解决轮胎表面龟裂的有效方法通常是在胶料中加入防老剂,利用防老剂能连续不断的从胶料内部迁移至胎侧的表面与臭氧发生反应,从而阻止臭氧与胎侧胶中的不饱和聚合物反应。在一定用量范围内,加入防老剂量越多,胶料的抗氧化龟裂性能越好,但是防老剂用量越多,迁移到胎侧表面的防老剂也就越多,由于大部分防老剂颜色呈红褐色或深褐色,同时防老剂在胎侧表面发生氧化反应的产物也呈红褐色,会造成胎侧表面带红棕色,影响轮胎外观质量。

随着科学技术的发展,对轮胎的质量要求越来越高,胎侧胶的抗老化性能也越来越受到关注。若需要进一步提高子午线轮胎胎侧胶的耐老化性能,并不能一味提高防老剂的用量;需要寻找一种综合性能优异且抗老化性能好的轮胎胎侧胶。

水滑石是双金属氢氧化物的无机层板和层间碳酸根构成的多级叠加的层状结构,其无机层板可以对紫外线起到物理屏蔽作用,层板上的金属元素和层间阴离子可以对紫外线起到化学吸收作用,同时紫外线通过多级层板时,会在层板界面上发生多级反射和折射,起到屏蔽紫外线的作用;同时水滑石的片层内无裂缝,晶体规整度较高,边缘缺陷少,对气体阻隔有较佳的效果,可对臭氧和热氧老化起到一定的物理防护作用。同时目前水滑石的有机改性技术可一定程度上增加水滑石亲油性,增加其与橡胶的相容性,因此可以利用水滑石并用常规防老剂的方法,进一步提高胎侧胶复合材料的耐老化性能。



技术实现要素:

本发明解决的技术问题是:仅用防老剂改善胎侧表面的龟裂老化现象,随着防老剂的增多,其迁移到胎侧表面易造成胎侧表面带颜色,影响轮胎的外观和质量。

本发明的目的是通过添加水滑石并用常规防老剂的方法,来提供一种无需过多添加防老剂就能具备良好的耐热氧老化及耐紫外老化的胎侧胶复合材料,同时保证胎侧胶的基本力学性能要求和外观质量。

具体来说,本发明提出了如下技术方案。

本发明提供了一种轮胎胎侧胶复合材料,其中,所述复合材料包含100重量份橡胶,还包括1~10重量份水滑石,40~70重量份炭黑,4.0~8.0重量份环保芳烃油,3.0~9.0重量份防老剂,1.0~4.0重量份蜡,0.5~3.0重量份增粘树脂,1.5~5.0重量份氧化锌,1.0~3.5重量份硬脂酸,1.0~3.0重量份硫磺粉和0.5~2.0重量份促进剂。

优选的,对于所述的复合材料,其中,所述复合材料中的水滑石与防老剂的重量比为0.25~2.5,优选0.75~1.75。

优选的,对于所的复合材料,其中,所述防老剂选自n-(1,3-二甲基丁基)-n’-苯基对苯二胺,2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体,n,n'-二甲苯基对苯二胺,2-巯基苯并咪唑锌盐,9,9-二甲基吖啶,n,n'-苯基对苯二胺和6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉中的一种或一种以上。

优选的,对于所述的复合材料,其中,所述橡胶选自天然橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶或乙丙橡胶中的一种或一种以上;所述蜡选自微晶蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡或氧化聚乙烯蜡中的一种或一种以上。

优选的,对于所述的复合材料,其中,所述橡胶包括天然橡胶和顺丁橡胶,其中,天然橡胶占30~65重量份,优选40~60重量份;顺丁橡胶占35~70重量份,优选40~60重量份。

优选的,对于所述的复合材料,其中,所述水滑石选自于镁铝基水滑石、镁锌铝基水滑石及有机改性水滑石中的一种或一种以上,所述水滑石的有机改性剂优选为有机硅烷偶联剂类,所述有机硅烷偶联剂的分子结构特征选自于-s-s-、-sx-、-s-h或-c=c-中的一种或两种以上有机基团。

优选的,对于所述的复合材料,其中,所述有机硅烷偶联剂的选自于偶联剂a-151、a-171、a-172、kh540、kh-550、kh-560、kh-570、kh-590、kh-792、si-602、si-69及si75中的一种或一种以上。

优选的,对于所述的复合材料,其中,所述水滑石片层尺寸为0.5~1μm,优选的水滑石结构为30~50层。

优选的,对于所述的复合材料,其中,所述增粘树脂包括酚醛树脂,所述促进剂选自于n-叔丁基-2-苯骈噻唑次磺酰胺、二丁基二硫代氨基甲酸锌、四硫化双戊撑秋兰姆中的一种或一种以上,炭黑包括n系列炭黑,硫磺粉包括充油硫磺粉。

优选的,对于所述的复合材料,其中,所用炭黑的比表面积为30~150m2/g,优选为40~100m2/g。

本发明提供了上述复合材料的制备方法,其包括下述步骤:

(1)在密炼机中塑炼橡胶;

(2)加入水滑石、炭黑、环保芳烃油、氧化锌、硬脂酸、增粘树脂、防老剂和蜡进行混炼;

(3)当密炼机中温度达到120~125℃,提上顶栓,然后压下上顶栓;

(4)当密炼机中的温度达到150~160℃,排胶得到混炼胶;

(5)冷却步骤(4)得到的混炼胶,将混炼胶置于开炼机内,加入硫磺粉和促进剂,混合,打卷;

(6)薄通出片,得到轮胎胎侧胶复合材料。

优选的,对于所述的制备方法,其中,在步骤(1)中,密炼机塑炼橡胶的时间为20~50秒密炼机的转速为80~100rpm。

优选的,对于所述的制备方法,其中,在步骤(3)中,提上顶栓的时间为5~10秒。

优选的,对于所的制备方法,其中,在步骤(5)中,打卷的次数为4~5次。

优选的,对于所述的制备方法,其中,在步骤(6)中,所述薄通的次数为5~8次。

本发明所取得的有益效果是:

与现有技术相比,本发明的效果和益处在于:通过同时添加水滑石和防老剂,得到的胎侧胶复合材料具备非常好的耐热氧老化性能、及耐紫外老化性能,同时保证胎侧胶的基本力学性能要求和外观质量要求。

具体实施方式

术语“橡胶”是指具有可塑形变的高弹性聚合物材料,在室温下富有弹性,在很小的外力作用下能产生较大形变,除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物,它的玻璃化转变温度(tg)低,分子量往往很大,大于几十万。

术语“天然橡胶”是一种以顺-1,4-聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物,其成分中91%~94%是橡胶烃(顺-1,4-聚异戊二烯),其余为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶物质。

术语“乙丙橡胶”是以乙烯、丙烯为主要单体的合成橡胶,依据分子链中单体组成的不同,有二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶之分,前者为乙烯和丙烯的共聚物,以epm表示,后者为乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃第三单体的共聚物,以epdm表示。两者统称为乙丙橡胶,即ethylenepropylenerubber(epr)。广泛应用于汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件、润滑油添加剂及其它制品。

术语“蜡”是动物、植物或矿物所产生的油质,常温下为固态,具有可塑性,易熔化,不溶于水,可溶于二硫化碳和苯。

术语“微晶蜡”是白色无定形非晶状固体蜡,以c31-70的支链饱和烃为主,含少量的环状、直链烃,无臭无味。不溶于乙醇,略溶于热乙醇,可溶于苯、氯仿、乙醚等。

术语“聚乙烯蜡”又称高分子蜡,因其优良的耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性而得到广泛的应用。聚乙烯蜡与聚乙烯、聚丙烯、聚蜡酸乙烯、乙丙橡胶、丁基橡胶相溶性好。能改善聚乙烯、聚丙烯、abs的流动性和聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯的脱模性。对于pvc和其它的外部润滑剂相比,聚乙烯蜡具有更强的内部润滑作用。

术语“聚丙烯蜡”是指低分子量聚丙烯蜡,具有熔点高、熔融度低、润滑性、分散性好的特点,是当前聚烯烃加工的优良助剂,它具有实用性高、用途广等优点。

术语“氧化聚乙烯蜡”是指含羰基的低分子量乙烯-醋酸乙烯共聚物,为白色略带微黄色粉粒,具有良好的化学稳定性,能溶于芳香烃。

术语“镁铝基水滑石”,分子式为mg4al2(oh)12co3·mh2o,其中,mgo(w/%):32.0-34.0,al2o3(w/%):19.9-21.9,比表面积(m2/g):≥10

术语“镁锌铝基水滑石”又称镁锌铝三元水滑石,其分子式为mg3znal2(oh)12co3·mh2o,其中,mgo(w/%):21.9-23.9,al2o3(w/%):18.3-20.3,zno(w/%):14.4-16.4,比表面积(m2/g):≥10。

术语“有机改性水滑石”是指使用有机改性剂对水滑石进行改性得到的有机改性水滑石,在本发明中,是采用有机硅烷偶联剂对镁铝基水滑石或镁锌铝基水滑石进行改性所得到的有机改性水滑石。

术语“有机硅烷偶联剂”是一类在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物,其经典产物可用通式ysix3表示。式中,y为非水解基团,包括链烯基(主要为乙烯基),以及末端带有cl、nh2、sh、环氧、n3、(甲基)丙烯酰氧基、异氰酸酯基等官能团的烃基,即碳官能基;x为可水解基团,包括cl,ome,oet,oc2h4och3,osime3,及oac等。

术语“增粘树脂”是指能够提高橡胶材料粘性,尤其是表面粘性的小分子化合物,通常这些小分子物质的相对分子质量大约在几百到一万之间,具有较高的玻璃化温度。

术语“四硫化双戊撑秋兰姆”为促进剂dppt,分子式是c12h20n2s8,可用于天然橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、异戊二烯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶的促进剂。

术语“n系列炭黑”是橡胶炭黑,主要是在橡胶中起补强作用的。一般在橡胶中的用量占到生胶的20%~70%之间,根据不同的橡胶产品用量不同。

术语“充油硫磺粉”是指含油量为0.8~1.2%的硫磺。

本发明所述的胎侧胶复合材料中同时添加了水滑石和防老剂,其中,水滑石是一种层状双金属氢氧化物,是近年来迅速发展的一类带有层状结构的插层功能材料,是由带有正电荷的类似水镁石的层板以及包含有电荷补偿的阴离子和溶剂分子的层间部分组成的具有超分子结构的层状化合物,其独特的层状结构导致其层板组成及层间阴离子以及晶粒尺寸等都具有一定的可调控性,已被广泛地应用于阻隔材料、杀菌材料、催化材料及阴离子交换剂等。通过调控水滑石的晶型、晶粒尺寸以及调整水滑石的层板离子和层间引入有机紫外吸收剂等方法,均可增加水滑石对紫外线的阻隔作用,同时水滑石的片层内无裂缝,晶体规整度较高,边缘缺陷少,对气体阻隔有较佳的效果,可对臭氧和热氧老化起到一定的物理防护作用。因此,本发明所述的胎侧胶复合材料具备很好的耐热氧老化性能以及耐紫外老化性能。

在本发明一种具体实施方式中,本发明所述的胎侧胶复合材料包含100重量份橡胶,以橡胶的量计,还包括1~10重量份水滑石,40~70重量份炭黑,4.0~8.0重量份环保芳烃油,3.0~9.0重量份防老剂,1.0~4.0重量份蜡,0.5~3.0重量份增粘树脂,1.5~5.0重量份氧化锌,1.0~3.5重量份硬脂酸,1.0~3.0重量份硫磺粉和0.5~2.0重量份促进剂。

其中,对于所述的胎侧胶复合材料,在老化前,邵a硬度为51~54,拉伸强度为17.1~19.2mpa,扯断伸长率为712~740%,撕裂强度为66~74kn/m,25%回弹为51~57%;在老化后,邵a硬度为57~60,拉伸强度为15~17.2mpa,扯断伸长率为503~551%,撕裂强度为38~44kn/m,25%回弹为54~58%;关于老化变化率,邵a硬度变化率为11.1~11.8%,拉伸强度的变化率为3.4~15.%,扯断伸长率变化率为24.2~32.0%,撕裂强度为34.8~42.5%,25%回弹的变化率为1.8~5.9%。

其中,对于所述的胎侧胶复合材料,所述复合材料的抗张积老化系数为0.596~0.712。

在本发明一种优选的具体实施方式中,本发明所述的胎侧胶复合材料包括100重量份橡胶,以橡胶的量计,还包括1~10重量份水滑石,40~70重量份炭黑n330,4.0~8.0重量份环保芳烃油tdae,2.0~5.0重量份防老剂6ppd,1.0~4.0重量份防老剂rd,1.0~4.0重量份微晶蜡,0.5~3.0重量份增粘树脂0411,1.5~5.0重量份氧化锌,1.0~3.5重量份硬脂酸,1.0~3.0重量份充油硫磺粉和0.5~2.0重量份促进剂tbbs。其中,所述橡胶为30~65重量份天然橡胶和35~70重量份顺丁橡胶。

在本发明一种具体实施方式中,本发明提供了所述胎侧胶复合材料的制备方法,包括以下步骤:在密炼机中塑炼橡胶20~50秒;然后依次加入水滑石、炭黑、环保芳烃油、氧化锌、硬脂酸、增粘树脂、防老剂6ppd、防老剂rd和蜡进行混炼;待密炼机中的温度达120~125℃时,提砣一次;温度达150~160℃时,排胶得到混炼胶;室温冷却8小时后,将混炼胶置于开炼机内,加入充油硫磺粉和促进剂,混合;混合均匀后,打卷4~5次;薄通5~8次出片,得到轮胎胎侧胶复合材料。

在本发明优选的一种具体实施方式中,本发明提供了所述胎侧胶复合材料的制备方法,包括以下步骤:在密炼机中塑炼橡胶40秒;然后依次加入水滑石、炭黑、环保芳烃油、氧化锌、硬脂酸、增粘树脂、防老剂6ppd、防老剂rd和蜡进行混炼;待密炼机中的温度达125℃时,提砣一次;温度达155℃时,排胶得到混炼胶;室温冷却8小时后,将混炼胶置于开炼机内,加入充油硫磺粉和促进剂,混合;混合均匀后,打卷5次;薄通5次出片,得到轮胎胎侧胶复合材料。

以下通过具体实施例对本发明作进一步说明,实施例中所用主要试剂和仪器的规格、型号以及厂家见表1和表2。

表1试剂的规格和厂家

表2仪器的型号和厂家

其中,防老剂6ppd是(n-(1,3-二甲基丁基)-n'-苯基对苯二胺),外观呈深紫色粒状,结晶点≥46.0℃,熔点≥45.0℃,相对密度为0.99g/cm3

防老剂rd,又称抗氧剂rd,防老剂224,分子式是c12h17n,分子量175.2701,密度1.08g/cm3,熔点72-94℃,沸点>315℃,水溶性<0.1g/100mlat23℃。

微晶蜡654,滴熔点65℃,含油(wt%):3%,色度号:1,针入度(1/10mm):2mm。

增粘树脂(酚醛树脂)411是指叔丁基酚醛树脂0411。

实施例一

按照表3中各组分的比例,设定密炼机转速80rpm,密炼机内的起始温度为60℃,将天然橡胶和顺丁橡胶在密炼机中进行塑炼40秒,再将有机改性镁铝水滑石粉(1重量份)、炭黑n330、环保芳烃油(tdae)、氧化锌、硬脂酸、叔丁基酚醛树脂0411、防老剂6ppd、防老剂rd和微晶蜡投入密炼机中进行混炼,混合至密炼机中温度达125℃时,提上顶栓10秒,然后压下上顶栓,密炼机中温度为155℃时排胶,得到一段混炼胶;一段混炼胶室温停放冷却8h后,在双辊开炼机上添加硫磺粉及促进剂tbbs,混合至所有组分分散入胶料后,将混炼胶打卷5次,将辊距调到2mm,进行薄通5次后出片,获得添加水滑石的胎侧胶终炼胶,即胎侧胶复合材料。

实施例二

按照表3中各组分的比例,设定密炼机转速100rpm,密炼机内的起始温度为60℃,将天然橡胶和顺丁橡胶在密炼机中进行塑炼20秒,再将有机改性镁铝水滑石粉(3重量份)、炭黑n330、环保芳烃油(tdae)、氧化锌、硬脂酸、叔丁基酚醛树脂0411、防老剂6ppd、防老剂rd和微晶蜡投入密炼机中进行混炼,混合至密炼机中温度达120℃时,提上顶栓5秒,然后压下上顶栓,密炼机中温度为160℃时排胶,得到一段混炼胶;一段混炼胶室温停放冷却8h后,在双辊开炼机上添加硫磺粉及促进剂tbbs,混合至所有组分分散入胶料后,将混炼胶打卷4次,将辊距调到2mm,进行薄通8次后出片,获得添加水滑石的胎侧胶终炼胶,即胎侧胶复合材料。

实施例三

按照表3中各组分的比例,设定密炼机转速90rpm,密炼机内的起始温度为60℃,将天然橡胶和顺丁橡胶在密炼机中进行塑炼50秒,再将有机改性镁铝水滑石粉(5重量份)、炭黑n330、环保芳烃油(tdae)、氧化锌、硬脂酸、叔丁基酚醛树脂0411、防老剂6ppd、防老剂rd和微晶蜡投入密炼机中进行混炼,混合至密炼机中温度达120℃时,提上顶栓8秒,然后压下上顶栓,密炼机中温度为150℃时排胶,得到一段混炼胶;一段混炼胶室温停放冷却8h后,在双辊开炼机上添加硫磺粉及促进剂tbbs,混合至所有组分分散入胶料后,将混炼胶打卷5次,将辊距调到2mm,进行薄通6次后出片,获得添加水滑石的胎侧胶终炼胶,即胎侧胶复合材料。

实施例四

按照表3中各组分的比例,设定密炼机转速85rpm,密炼机内的起始温度为60℃,将天然橡胶和顺丁橡胶在密炼机中进行塑炼45秒,再将有机改性镁铝水滑石粉(7重量份)、炭黑n330、环保芳烃油(tdae)、氧化锌、硬脂酸、叔丁基酚醛树脂0411、防老剂6ppd、防老剂rd和微晶蜡投入密炼机中进行混炼,混合至密炼机中温度达122℃时,提上顶栓9秒,然后压下上顶栓,密炼机中温度为160℃时排胶,得到一段混炼胶;一段混炼胶室温停放冷却8h后,在双辊开炼机上添加硫磺粉及促进剂tbbs,混合至所有组分分散入胶料后,将混炼胶打卷5次,将辊距调到2mm,进行薄通7次后出片,获得添加水滑石的胎侧胶终炼胶,即胎侧胶复合材料。

实施例五

按照表3中各组分的比例,设定密炼机转速95rpm,密炼机内的起始温度为60℃,将天然橡胶和顺丁橡胶在密炼机中进行塑炼30秒,再将有机改性镁铝水滑石粉(10重量份)、炭黑n330、环保芳烃油(tdae)、氧化锌、硬脂酸、叔丁基酚醛树脂0411、防老剂6ppd、防老剂rd和微晶蜡投入密炼机中进行混炼,混合至密炼机中温度达123℃时,提上顶栓6秒,然后压下上顶栓,密炼机中温度为155℃时排胶,得到一段混炼胶;一段混炼胶室温停放冷却8h后,在双辊开炼机上添加硫磺粉及促进剂tbbs,混合至所有组分分散入胶料后,将混炼胶打卷4次,将辊距调到2mm,进行薄通6次后出片,获得添加水滑石的胎侧胶终炼胶,即胎侧胶复合材料。

实施例六

按照表3中各组分的比例,设定密炼机转速80rpm,密炼机内的起始温度为60℃,将天然橡胶和顺丁橡胶在密炼机中进行塑炼40秒,再将有机改性镁锌铝水滑石粉(5重量份)、炭黑n330、环保芳烃油(tdae)、氧化锌、硬脂酸、叔丁基酚醛树脂0411、防老剂6ppd、防老剂rd和微晶蜡投入密炼机中进行混炼,混合至密炼机中温度达125℃时,提上顶栓10秒,然后压下上顶栓,密炼机中温度为155℃时排胶,得到一段混炼胶;一段混炼胶室温停放冷却8h后,在双辊开炼机上添加硫磺粉及促进剂tbbs,混合至所有组分分散入胶料后,将混炼胶打卷5次,将辊距调到2mm,进行薄通5次后出片,获得添加水滑石的胎侧胶终炼胶,即胎侧胶复合材料。

实施例七

按照表3中各组分的比例,设定密炼机转速80rpm,密炼机内的起始温度为60℃,将天然橡胶和顺丁橡胶在密炼机中进行塑炼40秒,再将未改性镁铝水滑石粉(5重量份)、炭黑n330、环保芳烃油(tdae)、氧化锌、硬脂酸、叔丁基酚醛树脂0411、防老剂6ppd、防老剂rd和微晶蜡投入密炼机中进行混炼,混合至密炼机中温度达125℃时,提上顶栓10秒,然后压下上顶栓,密炼机中温度为155℃时排胶,得到一段混炼胶;一段混炼胶室温停放冷却8h后,在双辊开炼机上添加硫磺粉及促进剂tbbs,混合至所有组分分散入胶料后,将混炼胶打卷5次,将辊距调到2mm,进行薄通5次后出片,获得添加水滑石的胎侧胶终炼胶,即胎侧胶复合材料。

对比例一

按照表3中各组分的比例,设定密炼机转速80rpm,密炼机内的起始温度为60℃,将天然橡胶和顺丁橡胶在密炼机中进行塑炼40秒,再将炭黑n330、环保芳烃油(tdae)、氧化锌、硬脂酸、叔丁基酚醛树脂0411、防老剂6ppd、防老剂rd和微晶蜡投入密炼机中进行混炼,混合至密炼机中温度达125℃时,提上顶栓10秒,然后压下上顶栓,密炼机中温度为155℃时排胶,得到一段混炼胶;一段混炼胶室温停放冷却8h后,在双辊开炼机上添加硫磺粉及促进剂tbbs,混合至所有组分分散入胶料后,将混炼胶打卷5次,将辊距调到2mm,进行薄通5次后出片,获得不添加任何水滑石粉的胎侧胶终炼胶,即不添加水滑石的胎侧胶复合材料。

对比例二

按照表3中各组分的比例,设定密炼机转速80rpm,密炼机内的起始温度为60℃,将天然橡胶和顺丁橡胶在密炼机中进行塑炼40秒,再将有机改性镁铝水滑石粉(5重量份)、炭黑n330、环保芳烃油(tdae)、氧化锌、硬脂酸、叔丁基酚醛树脂0411和微晶蜡投入密炼机中进行混炼,混合至密炼机中温度达125℃时,提上顶栓10秒,然后压下上顶栓,密炼机中温度为155℃时排胶,得到一段混炼胶;一段混炼胶室温停放冷却8h后,在双辊开炼机上添加硫磺粉及促进剂tbbs,混合至所有组分分散入胶料后,将混炼胶打卷5次,将辊距调到2mm,进行薄通5次后出片,获得添加水滑石但不添加防老剂的胎侧胶终炼胶,即未添加防老剂的水滑石胎侧胶复合材料。

表3实施例1-7及对比例1-2的各组分用量(单位:重量份)

将实施例1-7以及对比例1-2制备得到的胎侧胶复合材料,在151℃条件下硫化30min,然后测试胶料的基本力学性能,测试结果见表4,

其中,邵a硬度的测定方法:按照gb/t531-1999的方法检测邵a硬度,是采用邵尔a硬度计进行测量,其计算公式为:

f=550+75ha

式中:f-施加在压针上的力,mn;

ha-邵尔a型硬度计示值。

拉伸强度的测定方法为:按照gb/t528-1998的方法检测本实施例及对比例样品的拉伸强度,测定拉伸强度时采用ⅰ型哑铃状试样,采用电子拉力试验机对哑铃型试样进行试验,连续监测试验的长度和力的变化,其按下述公式进行计算:ts=fw/wt,

式中:ts-拉伸强度,mpa;

fw-记录的最大力,n;

w-裁刀狭小平行部分宽度,mm;

t-试验长度部分的厚度,mm。

扯断伸长率的测定方法为:按照gb/t528-1998的方法检测本实施例及对比例样品的扯断伸长率,其按照下述公式进行计算:

式中:eb-扯断伸长率,%;

lb-试样断裂时的标距,mm;

l0-试样的初始标距,mm。

撕裂强度的测试方法为:按照gb/t529-2008的方法c检测实施例及对比例样品的撕裂强度,采用拉伸试验机(型号:xl-250a;厂家:广州市广材实验仪器有限公司)对新月形割口的试样进行连续拉伸,直至试样撕裂,测定撕裂强度。报道值越高,说明撕裂性能好。

25℃回弹的测定方法:按照gb/t1681-1991的方法检测实施例及对比例样品的回弹性,其按照下述公式进行计算:

r=k/h×100%

式中:r-回弹值,%;

k-回弹高度,mm;

h-降落高度,mm。

表4实施例1-7及对比例1-2样品的物性测试结果

由表4中数据可以看出:与对比例1相比,实施例1~5中随着有机改性镁铝水滑石粉用量的增加,胶料的拉伸强度和撕裂强度呈现下降趋势,硬度和扯断伸长率均呈增加趋势;实施例6和实施例7中分别添加5重量份的有机改性镁铝锌水滑石和未改性的镁铝水滑石粉,胶料的硬度、撕裂强度和扯断伸长率均有所增加,拉伸强度有一定程度降低。

胶料物性的老化变化率=(老化后物性-老化前物性)/老化前物性,通过对比胶料老化前后基本物性的变化率,考察胶料的耐热氧老化性能,胶料物性的老化变化率(即绝对值)越低,胶料耐热氧老化性能越好;由表4中胶料老化前和老化后数据计算老化变化率,其结果见表5。

表5实施例1-7及对比例1-2样品的各项物性的老化变化率

由表5数据可以看出:

与不添加水滑石粉的对比例1胶料的各项物性的老化变化率相比,实施例1-7中添加不同量的水滑石干粉后,胶料的各项基本物性的老化变化率整体上相对较低,即水滑石粉的加入可使胶料耐热氧老化性能有所改善;

与添加5重量份水滑石但却不添加防老剂的对比例2胶料的各项物性的老化变化率相比,添加5重量份水滑石粉的实施例3、实施例6和实施例7胶料的各项基本物性的老化变化率均相对较低,因此胶料中的防老剂对提高胶料的耐热氧老化性能有重要作用。

为进一步验证胶料的耐热氧老化性能,采用橡胶常用的抗张积老化系数来表征,其计算公式如下:

抗张积老化系数=老化后的(拉伸强度×扯断伸长率)/老化前(拉伸强度×扯断伸长率)

由表4中数据计算对比例1-2及实施例1-7胶料的抗张积老化系数如表6所示,当老化系数<1时,数值越高,胶料的耐老化性能越好。

表6实施例1-7以及对比例1-2胶料的抗张积老化系数

由表6数据可以看出:

与对比例1相比,实施例1~5中随着有机改性镁铝水滑石粉填充量的增加,胶料的抗张积老化系数呈现先增加后降低的趋势,其中填充5重量份改性镁铝水滑石粉的实施例3胶料的耐热氧老化性能最佳;

实施例3、实施例6及实施例7胶料的抗张积老化系数相比,可以看出,在添加5重量份相同质量份数的水滑石的条件下,添加有机改性镁铝锌水滑石粉的实施例6胶料的耐热氧老化最佳,其次为添加有机改性镁铝水滑石粉的实施例3胶料,最后为添加未改性水滑石粉的实施例7胶料,但与对比例1胶料而言,添加不同结构水滑石的三组胶料的耐热氧老化均有明显改善。

除耐热氧老化外,本发明还考察了胶料的耐紫外老化性能,测试条件为:采用大功率紫外灯管进行照射,紫外照射功率1000w/m2,温度70℃,照射时间:260min,直观对比胶料表面的裂纹情况:对比例1胶料的表面裂纹密集且裂纹较深,实施例1、实施例2、实施例4、实施例5及实施例7胶料的表面均有不同程度的裂纹,但相对对比例1胶料表面裂纹较少,实施例3及实施例7胶料表面无明显裂纹出现,说明水滑石的加入可有效改善胎侧胶的耐紫外老化性能,其中填充5重量份改性水滑石的实施例3及实施例7胶料样品的耐紫外老化性能最佳。

以上所述,仅是本发明实施的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等,均需要包含在本发明的保护范围之内。

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