本发明涉及橡胶材料加工技术领域，更具体的说，它涉及一种高承载实心轮胎用橡胶及其制备方法。
背景技术：
轮胎是在各种车辆或机械上装配的接地滚动的圆环形弹性橡胶制品；通常安装在金属轮辋上，能支承车身，缓冲外界冲击，实现与路面的接触并保证车辆的行驶性能。按照轮胎的胎体结构的不同，可以将其分为充气轮胎和实心轮胎，现代汽车绝大多数采用充气轮胎，而实心轮胎的胎体是实心的，不用帘线作骨架，不必充气，固不需要内胎或气密层；目前实心轮胎仅用于低速行驶的高负荷车辆或机械；实心轮胎一般分为黏结式和非黏结式两种，前者指橡胶直接硫化在轮辋上的轮胎，后者指硫化后再固定在轮辋上的轮胎。
现有技术中，申请公布号为cn107099064a的专利申请文件，公开了一种实心轮胎用橡胶及其制备方法，所述橡胶包括如下组分：天然橡胶、丁腈橡胶、聚丁二烯、丙烯酸羟乙酯、石墨烯、纳米二氧化钛、硬脂酸、防老剂、硫化剂、偶联剂、填充剂。制备方法包括：先将聚合物置于密炼机中塑炼，然后加入石墨烯、丙烯酸羟乙酯、硅烷偶联剂继续混炼，然后再依次加入剩余组分完成混炼后进行排胶，得到所述实心轮胎用橡胶。
不同于空心轮胎，实心轮胎除了中间很少的空心维持重心外，其他部分均为实心，空气含量的减少导致实心轮胎的承载量低于充气轮胎，但是由于实心轮胎具有优异的耐磨、耐穿刺性能，因此在工程车辆上实心轮胎仍然占据主要地位。由于轮胎的承载量与多种因素有关，除了轮胎中填充的空气量外，轮胎的尺寸以及轮胎的强度均可以影响到轮胎的承载量，因此可以通过增强实心轮胎的机械强度，来提升其承载量。由于实心轮胎没有帘线与骨架，因此实心轮胎的橡胶用量很大，这也增加了实心轮胎的成本；为了降低生产成本，可以采用由废旧胶制作的天然橡胶来代替部分生胶，但是与天然橡胶相比，再生胶的强度以及耐磨性能仍然较差，导致采用再生胶制作的实心轮胎的承载量较低，耐磨性较差。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于提供一种高承载实心轮胎用橡胶，其通过以再生胶以及天然橡胶为主要原料制作的内层胶，其载重强度大，与耐磨性能好的胎面胶作为实心轮胎用的橡胶，不仅可以降低生产成本，而且也具有优异的承载量以及较好的耐磨性。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高承载实心轮胎用橡胶，包括内层胶以及胎面胶；以重量份数计，所述内层胶包括如下组分：再生胶90-100份、天然橡胶50-60份、活化剂1.2-1.56份、促进剂0.45-0.57份、硫磺1-2份以及硅烷偶联剂1.2-1.6份；所述胎面胶包括如下组分：再生胶130-140份、超耐磨炭黑30-40份、活化剂1.8-2.16份、增塑剂1.5-2份、防焦剂0.1-0.2份以及防雾剂1-1.4份。
通过采用上述技术方案，以再生胶以及天然橡胶为主要原料制作的内层胶，其载重强度大，与耐磨性能好的胎面胶作为实心轮胎用的橡胶，不仅可以降低生产成本，而且也具有优异的承载量以及较好的耐久性。
进一步地，所述再生胶采用如下方法制备：
①取由天然橡胶制成的废旧轮胎，去除其中的钢丝、帘布后，将其在常温下进行破碎，得到细度为15-50目的废胶粉；
②将重量比为(4-6):2:1的废旧胶粉、操作油、再生剂在40-50℃的温度下，搅拌5-10min，然后在压力为1.5-2.0mpa、温度为140-160℃的条件下，浸泡1-2h，得到预处理废胶粉；
③将废胶粉在微波频率为2450mhz、辐射功率为675w的条件下，微波活化1-2min；
④将废胶粉在120-140℃温度下，混炼10-20min，得到再生胶。
通过采用上述技术方案，由于废旧胶粉的交联结构限制了分子链的运动及再加工的性能，因此未经处理的废旧轮胎直接填充到生胶中，与生胶的界面结合力低，导致橡胶制品的物理机械性能下降，而对废旧轮胎进行活化处理之后，得到再生胶可以增强其表面的活性，提高其与生胶的粘结强度，从而改善由再生胶制作的实心轮胎的承载量，提高其耐久性。
进一步地，所述再生剂采用如下方法制备：以重量份数计，将10-15份n,n'-(二硫代双-2,1-亚苯基)二苯甲酰胺、5-7份正丁硫醇、3-5份二硫代二苯甲酸以及1-2份氧化锌在600-1000r/min的速度下，搅拌10-20min，得到再生剂。
通过采用上述技术方案，由上述原料制作的再生剂与操作油对废旧轮胎浸渍时，具有很好的脱硫效果，采用再生剂处理的废胶粉经过微波辐射处理后，可以提高其脱硫效率，加快脱硫进程，并且可以改善由废旧胶制备的橡胶材料的力学性能。
进一步地，所述活化剂由重量比为5:1的氧化锌和硬脂酸组成。
通过采用上述技术方案，硬脂酸能提高氧化锌在橡胶中的溶解度和分散，能够活化硫化体系，氧化锌与硬脂酸复配使用时，具有协同作用，可以提高硫磺的利用率，提高交联密度，提高硫化胶的耐老化性能。
进一步地，所述促进剂由重量比为2:1的次磺酰胺类促进剂和秋兰姆类促进剂组成。
通过采用上述技术方案，秋兰姆类促进剂与次磺酰胺类促进剂并用时具有协同作用，可以增强次磺酰胺类促进剂的活性，缩短硫化时间，降低硫化温度，减少硫磺用量，提高硫磺的利用率，提高橡胶制品的物理机械性能。
进一步地，所述次磺酰胺类促进剂为促进剂cz；所述秋兰姆类促进剂为促进剂tmtd。
通过采用上述技术方案，促进剂cz(cbs)为准速级、中性促进剂，具有抗焦烧性能优良、加工安全、硫化时间短的优点；促进剂tmtd为超速级、酸性促进剂，将促进剂cz与促进剂tmtd并用时，具有协同作用，能够大大缩短硫化时间，提高实心轮胎的物理机械性能。
进一步地，所述增塑剂为古马隆树脂。
通过采用上述技术方案，古马隆树脂属于煤焦油增塑剂，与橡胶具有很好的相容性，能缓解自硫、焦烧和喷霜现象，可以提高橡胶的耐老化性能。
进一步地，所述防焦剂为n-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺。
通过采用上述技术方案，n-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺即防焦剂ctp，能有效地防止胶料在加工过程中发生焦烧，提高生产效率，同时对于已经经受高热或有轻微焦烧的胶料具有复原作用。
本发明的目的之二在于提供一种高承载实心轮胎用橡胶的制备方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高承载实心轮胎用橡胶的制备方法，包括如下步骤：
内层胶的制备：
①将天然橡胶50-60份投入开炼机中，在55-65℃的温度下，塑炼5-10min，得到塑炼胶；
②将塑练胶、再生胶90-100份、活化剂1.2-1.56份、促进剂0.45-0.57份、硫磺1-2份以及硅烷偶联剂si-691.2-1.6份，在110-120℃的温度下，密炼10-15min，得到内层密炼胶；
③将内层密炼胶投入开炼机中，在95-105℃的温度下，开炼15-20min，出片冷却后得到内层胶；
胎面胶的制备：
①将再生胶130-140份、超耐磨炭黑30-40份、活化剂1.8-2.16份、增塑剂1.5-2份、防焦剂0.1-0.2份以及防雾剂1-1.4份，在120-130℃的温度下，密炼10-15min，得到胎面密炼胶；
②将胎面密炼胶投入开炼机中，在100-110℃的温度下，开炼15-20min，出片冷却后得到胎面胶。
综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：
1.以再生胶以及天然橡胶为主要原料制作的内层胶，其载重强度大，与耐磨性能好的胎面胶作为实心轮胎用的橡胶，不仅可以降低生产成本，而且也具有优异的承载量以及较好的耐久性；
2.由于废旧胶粉的交联结构限制了分子链的运动及再加工的性能，因此未经处理的废旧轮胎直接填充到生胶中，与生胶的界面结合力低，导致橡胶制品的物理机械性能下降，而对废旧轮胎进行活化处理之后，得到再生胶可以增强其表面的活性，提高其与生胶的粘结强度，从而改善由再生胶制作的实心轮胎的承载量，提高其耐久性；
3.再生剂与操作油对废旧轮胎浸渍时，可以具有很好的脱硫效果，采用再生剂处理的废胶粉经过微波辐射处理后，可以提高其脱硫效率，加快脱硫进程，并且可以改善由废旧胶制备的橡胶材料的力学性能。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
一、再生剂的制备例
再生剂的制备例1：将10kgn,n'-(二硫代双-2,1-亚苯基)二苯甲酰胺、5kg正丁硫醇、3kg二硫代二苯甲酸以及1kg氧化锌在600r/min的速度下，搅拌10min，得到再生剂。
再生剂的制备例2：将12.5kgn,n'-(二硫代双-2,1-亚苯基)二苯甲酰胺、6kg正丁硫醇、4kg二硫代二苯甲酸以及1.5kg氧化锌在800r/min的速度下，搅拌15min，得到再生剂。
再生剂的制备例3：将15kgn,n'-(二硫代双-2,1-亚苯基)二苯甲酰胺、7kg正丁硫醇、5kg二硫代二苯甲酸以及2kg氧化锌在1000r/min的速度下，搅拌20min，得到再生剂。
二、再生胶的制备例
以下制备例中的操作油选自珠海市杰大石油化工有限公司提供的型号为jd-22的操作油。
再生胶的制备例1：①取由天然橡胶制成的废旧轮胎，去除其中的钢丝、帘布后，将其在常温下进行破碎，得到细度为15目的废胶粉；
②将重量比为4:2:1的废旧胶粉、操作油、再生剂(选自再生剂的制备例1)在40℃的温度下，搅拌5min，然后在压力为1.5mpa、温度为140℃的条件下，浸泡1h，得到预处理废胶粉；
③将废胶粉在微波频率为2450mhz、辐射功率为675w的条件下，微波活化1min；
④将废胶粉在120℃温度下，混炼10min，得到再生胶。
再生胶的制备例2：①取由天然橡胶制成的废旧轮胎，去除其中的钢丝、帘布后，将其在常温下进行破碎，得到细度为30目的废胶粉；
②将重量比为5:2:1的废旧胶粉、操作油、再生剂(选自再生剂的制备例2)在45℃的温度下，搅拌8min，然后在压力为1.8mpa、温度为150℃的条件下，浸泡1.5h，得到预处理废胶粉；③将废胶粉在微波频率为2450mhz、辐射功率为675w的条件下，微波活化1.5min；④将废胶粉在130℃温度下，混炼15min，得到再生胶。
再生胶的制备例3：①取由天然橡胶制成的废旧轮胎，去除其中的钢丝、帘布后，将其在常温下进行破碎，得到细度为50目的废胶粉；
②将重量比为6:2:1的废旧胶粉、操作油、再生剂(选自再生剂的制备例3)在50℃的温度下，搅拌10min，然后在压力为2.0mpa、温度为160℃的条件下，浸泡2h，得到预处理废胶粉；
③将废胶粉在微波频率为2450mhz、辐射功率为675w的条件下，微波活化2min；
④将废胶粉在140℃温度下，混炼20min，得到再生胶。
制备例4：本制备例与再生胶的制备例1的不同之处在于，步骤②中未添加再生剂且废胶粉未经过步骤③处理。
制备例5：本制备例与再生胶的制备例1的不同之处在于，步骤②中未添加再生剂。
制备例6：本制备例与再生胶的制备例1的不同之处在于，废胶粉未经过步骤③处理。
三、实施例
以下实施例中的天然橡胶选自泰国宏曼丽生产的烟片胶rss3；促进剂cz山东尚舜化工有限公司提供的促进剂cz；促进剂tmtd选自蔚林新材料科技股份有限公司提供的促进剂tmtd；硅烷偶联剂选自南京向前化工有限公司提供的硅烷偶联剂si-69；防雾剂选自石家庄晨升化工有限公司提供的型号为1956的防雾剂；超耐磨炭黑选自天津优盟化工科技有限公司提供的型号为n110的超耐磨炭黑；古马隆树脂选自山东豪顺化工有限公司提供的牌号为dn-88古马隆树脂；防焦剂选自上海赋来化工贸易有限公司提供的防焦剂ctp-80ge。
实施例1：一种高承载实心轮胎用橡胶采用如下方法制备而得：
内层胶的制备：
①将天然橡胶50kg投入开炼机中，在55℃的温度下，塑炼5min，得到塑炼胶；
②将塑练胶、再生胶(选自再生胶的制备例1)90kg、1.0kg氧化锌、0.2kg硬脂酸、0.3kg促进剂cz、0.15kg促进剂tmtd、硫磺1kg以及1.2kg硅烷偶联剂si-69，在110℃的温度下，密炼10min，得到内层密炼胶；
③将内层密炼胶投入开炼机中，在95℃的温度下，开炼15min，出片冷却后得到内层胶；
胎面胶的制备：
①将再生胶(选自再生胶的制备例1)130kg、超耐磨炭黑30kg、1.5kg氧化锌、0.3kg硬脂酸、古马隆树脂1.5kg、防焦剂0.1kg以及防雾剂1kg，在120℃的温度下，密炼10min，得到胎面密炼胶；
②将胎面密炼胶投入开炼机中，在100℃的温度下，开炼15min，出片冷却后得到胎面胶。
实施例2：一种高承载实心轮胎用橡胶采用如下方法制备而得：
内层胶的制备：
①将天然橡胶55kg投入开炼机中，在60℃的温度下，塑炼8min，得到塑炼胶；
②将塑练胶、再生胶(选自再生胶的制备例2)95kg、1.15kg氧化锌、0.23kg硬脂酸、0.34kg促进剂cz、0.17kg促进剂tmtd、硫磺1.5kg以及1.4kg硅烷偶联剂si-69，在115℃的温度下，密炼12.5min，得到内层密炼胶；
③将内层密炼胶投入开炼机中，在100℃的温度下，开炼17.5min，出片冷却后得到内层胶；胎面胶的制备：
①将再生胶(选自再生胶的制备例2)135kg、超耐磨炭黑35kg、1.65kg氧化锌、0.33kg硬脂酸、古马隆树脂1.75kg、防焦剂0.15kg以及防雾剂1.2kg，在125℃的温度下，密炼12.5min，得到胎面密炼胶；
②将胎面密炼胶投入开炼机中，在105℃的温度下，开炼18min，出片冷却后得到胎面胶。
实施例3：一种高承载实心轮胎用橡胶采用如下方法制备而得：
内层胶的制备：
①将天然橡胶60kg投入开炼机中，在65℃的温度下，塑炼10min，得到塑炼胶；
②将塑练胶、再生胶(选自再生胶的制备例3)100kg、1.3kg氧化锌、0.26kg硬脂酸、0.38kg促进剂cz、0.19kg促进剂tmtd、硫磺2kg以及1.6kg硅烷偶联剂si-69，在120℃的温度下，密炼15min，得到内层密炼胶；
③将内层密炼胶投入开炼机中，在105℃的温度下，开炼20min，出片冷却后得到内层胶；胎面胶的制备：
①将再生胶(选自再生胶的制备例3)140kg、超耐磨炭黑40kg、1.8kg氧化锌、0.36kg硬脂酸、古马隆树脂2kg、防焦剂0.2kg以及防雾剂1.4kg，在130℃的温度下，密炼15min，得到胎面密炼胶；
②将胎面密炼胶投入开炼机中，在110℃的温度下，开炼20min，出片冷却后得到胎面胶。
四、对比例
对比例1：本对比例与实施例1的不同之处在于，再生胶采用再生胶的制备例4制得，该再生胶的制备过程中，步骤②中未添加再生剂且废胶粉未经过步骤③处理。
对比例2：本对比例与实施例1的不同之处在于，再生胶采用再生胶的制备例4制得，该再生胶的制备过程中，步骤②中未添加再生剂。
对比例3：本对比例与实施例1的不同之处在于，再生胶采用再生胶的制备例4制得，该再生胶的制备过程中，废胶粉未经过步骤③处理。
五、性能测试
按照如下方法，对高承载实心轮胎用橡胶的性能进行测试，将测试结果示于表1。
拉伸强度：根据gb/t528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》对胎面胶以及内层胶的拉伸强度进行测试。
定伸强度：根据gb/t528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》对胎面胶以及内层胶的100％定伸强度、300％定伸强度进行测试。
断裂伸长率：根据gb/t528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》对胎面胶以及内层胶的断裂伸长率进行测试。
磨耗：根据astmd1630-2006《橡胶耐磨特性的标准试验方法》对胎面胶的耐磨性能进行测试。
压缩永久变形：根据gb/t7759.1-2015《硫化橡胶或热塑性橡胶压缩永久变形》对胎面胶以及内层胶的压缩永久变形性能进行测试。
表1
由表1数据可以看出，本发明制备的实心轮胎用橡胶具有优异的拉伸强度、定伸强度、断裂伸长率以及压缩永久变形性能；并且胎面胶还具有优异的耐磨性能，说明采用本发明中的胎面胶以及内层胶制作的轮胎具有优异的承载量以及耐磨性能。
对比例1中的再生胶采用再生胶的制备例4制得，该再生胶的制备过程中，步骤②中未添加再生剂且废胶粉未经过步骤③处理；相较于实施例1，对比例1中胎面胶以及内层胶的拉伸强度、定伸强度、断裂伸长率以及压缩永久变形性能明显变差，且胎面胶的磨耗量增加，说明经过步骤②中的再生剂以及步骤③处理的再生胶的机械性能明显改善。
对比例2中的再生胶采用再生胶的制备例4制得，该再生胶的制备过程中，步骤②中未添加再生剂；相较于实施例1，对比例1中胎面胶以及内层胶的拉伸强度、定伸强度、断裂伸长率以及压缩永久变形性能明显变差，且胎面胶的磨耗量增加，说明经过步骤②中的经过再生剂处理的再生胶的机械性能明显改善。
对比例3中的再生胶采用再生胶的制备例4制得，该再生胶的制备过程中，废胶粉未经过步骤③处理；相较于实施例1，对比例1中胎面胶以及内层胶的拉伸强度、定伸强度、断裂伸长率以及压缩永久变形性能明显变差，且胎面胶的磨耗量增加，说明经过步骤③处理的再生胶的机械性能明显改善。相较于实施例1、对比例2以及对比例3，说明当采用步骤②中的再生剂以及步骤③处理的再生胶时，具有协同作用，可以明显提高橡胶的机械性能。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。