本发明涉及轮胎橡胶组合物技术领域，尤其是一种耐切割轮胎胎面橡胶组合物及其制备方法。
背景技术：
随着世界经济和我国经济的不断快速地发展，对能源和各种矿产资源的需求也越来越大，例如煤、铁、铜、金、稀土等等，与之相对应的，开矿用轮胎的总需求量也越来越大。而这些矿物原料往往深藏在深山等偏远地区。这些矿区本没有路，为采矿而临时修建的路，大多都很简陋，路矿也很差，路面有大量泥水、石块等，对轮胎的损伤特别大。而常用的轿车胎、商用车和卡车胎胎面胶料，均无法满足矿山使用条件，矿山上胎面磨损、割伤、刺穿、爆胎等经常发生，既增加运输成本又存在重大安全隐患。矿山用户对轮胎性能要求越来越高，急需大大提高胎面胶料的耐切割性能，以满足国内外矿山用户对矿用轮胎性能的较高要求。同时，该耐切割轮胎胎面性能满足gb/t1190-2009国标要求。
对于矿用轮胎来说，行业内传统的矿用胎面胶料设计思路，就是倾向于更多地使用综合性能较好的天然橡胶，同时，尽量减少各种粉料的总填充量，以保持较高含胶率(含胶料率一般在60％以上)，以增加胶料的柔韧性和包容性，抗掉块性好。但是这样的设计会损失轮胎的耐磨性，抗刺穿性也差，轮胎行业需要一种适合矿山苛刻路况使用的胎面配方，既能防掉块又能保证耐磨性和抗刺穿性。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种耐切割轮胎胎面橡胶组合物及其制备方法，克服前述现有技术中的不足，使胶料拉伸强度和硬度显著提升，而且能够保证工程胎在高温长时间硫化时，胎面胶料的物理机械性能得到很好保持。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种耐切割轮胎胎面橡胶组合物，主要由以下重量份数的原料组成：20-55份二烯类橡胶、30-75份丁苯橡胶1502、35-64份填充补强剂、4-16份a级白炭黑、1-3份酚醛补强树脂、0.5-2份抗硫化返原剂wk901、4-9份增塑剂、4-5.5份防老剂、1-1.5份硫化剂和1-3份硫化促进剂。
优选的，所述二烯烃弹性体为马来西亚smr20天然橡胶和泰国3#烟片胶按照重量比(3-5)：1复配而成。
优选的，所述填充补强剂为n115、n220、n234中的一种或多种的复配。
优选的，所述填充补强剂为n115、n220、n234按照重量比(2-5)：(1-3)：7复配而成。
优选的，所述增塑剂为芳烃油、c9树脂、增粘树脂中的一种或多种的复配。
优选的，所述增塑剂由芳烃油、c9树脂、增粘树脂按照重量比(4-6)：(2-3)：1复配而成.
优选的，所述防老剂为对苯二胺类防老剂、喹啉类防老剂、以碳链分布位于c31-70的支链饱和烃防护蜡中的一种或多种的复配。
优选的，所述硫化剂为硫磺200或为硫磺hdot20，所述硫化促进剂为硫化促进剂tbbs、促进剂cbs、促进剂d按照重量比1:3:(5-7)复配而成。
一种耐切割轮胎胎面橡胶组合物的制备方法，包括如下制备步骤：
s1、母炼工序：
(1)加入丁苯橡胶1502、二烯类橡胶、增塑剂，开始压栓，压栓时间20-40s，转子转速为30-50r/min，当混炼温度打到90-110℃时提栓；
(2)添加抗硫化返原剂wk901、防老剂、a级白炭黑、填充补强剂和酚醛补强树脂，压栓时间为30-50s，转子转速为30-50r/min，混炼温度达到120-140℃时提栓；
(3)提栓10s后加增塑剂加压栓至140-160℃排料，由挤出机挤出压片机下片后经过冷却摆片摞放，第一段混炼完成；
s2、终炼工序：
将停放至少8h的母炼胶加上硫化剂和硫化促进剂投入密炼机混炼，混炼时间为160-240s，转速为15-35r/min，中间提栓2-4次，当混炼温度达到95-105℃时排料，开炼机捣胶2次以上下片摞放，待下个工序使用，即可。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种耐切割轮胎胎面橡胶组合物及其制备方法具有以下优点：本发明的橡胶混合物通过采用优化配比的天然胶与合成丁苯胶1502并用，对补强填充剂优化配比，使胎面胶料在保证有较好的耐切割性的同时，又使胎面有较好的耐磨寿命；另外，还在胎面胶料中首次采用了酚醛补强树脂、抗硫化返原剂wk901及高促低硫的半有效硫化体系，使胶料拉伸强度和硬度显著提升；同时，也使工程胎在高温长时间硫化时，胎面胶料的物理机械性能得到很好保持，抗硫化返原性提升20％以上。
具体实施方式
实施例1
一种耐切割轮胎胎面橡胶组合物，主要由以下重量份数的原料组成：35份二烯类橡胶、55份丁苯橡胶1502、48份填充补强剂、12份a级白炭黑、2份酚醛补强树脂、1.2份抗硫化返原剂wk901、6份增塑剂、5份防老剂、1.2份硫化剂和2份硫化促进剂。
本实施例中，所述二烯烃弹性体为马来西亚smr20天然橡胶和泰国3#烟片胶按照重量比4：1复配而成。所述填充补强剂为n115、n220、n234按照重量比3：2：7复配而成。所述增塑剂由芳烃油、c9树脂、增粘树脂按照重量比5：2：1复配而成。所述防老剂为对苯二胺类防老剂。所述硫化剂为硫磺hdot20，所述硫化促进剂为硫化促进剂tbbs、促进剂cbs、促进剂d按照重量比1:3:6复配而成。
一种耐切割轮胎胎面橡胶组合物的制备方法，包括如下制备步骤：
s1、母炼工序：
(1)加入丁苯橡胶1502、二烯类橡胶、增塑剂，开始压栓，压栓时间30s，转子转速为40r/min，当混炼温度打到100℃时提栓；
(2)添加抗硫化返原剂wk901、防老剂、a级白炭黑、填充补强剂和酚醛补强树脂，压栓时间为40s，转子转速为40r/min，混炼温度达到130℃时提栓；
(3)提栓10s后加增塑剂加压栓至150℃排料，由挤出机挤出压片机下片后经过冷却摆片摞放，第一段混炼完成；
s2、终炼工序：
将停放至少8h的母炼胶加上硫化剂和硫化促进剂投入密炼机混炼，混炼时间为200s，转速为25r/min，中间提栓3次，当混炼温度达到100℃时排料，开炼机捣胶2次以上下片摞放，待下个工序使用，即可。
实施例2
一种耐切割轮胎胎面橡胶组合物，主要由以下重量份数的原料组成：20份二烯类橡胶、30份丁苯橡胶1502、35份填充补强剂、4份a级白炭黑、1份酚醛补强树脂、0.5份抗硫化返原剂wk901、4份增塑剂、4份防老剂、1份硫化剂和1.5份硫化促进剂。
本实施例中，所述二烯烃弹性体为马来西亚smr20天然橡胶和泰国3#烟片胶按照重量比(3-5)：1复配而成。所述填充补强剂为n115、n220、n234按照重量比2：3：7复配而成。所述增塑剂为芳烃油、c9树脂、增粘树脂中按照重量比4：2：1复配而成。所述防老剂为喹啉类防老剂。所述硫化剂为硫磺hdot20，所述硫化促进剂为硫化促进剂tbbs、促进剂cbs、促进剂d按照重量比1:3:5复配而成。
一种耐切割轮胎胎面橡胶组合物的制备方法，包括如下制备步骤：
s1、母炼工序：
(1)加入丁苯橡胶1502、二烯类橡胶、增塑剂，开始压栓，压栓时间20s，转子转速为50r/min，当混炼温度打到90℃时提栓；
(2)添加抗硫化返原剂wk901、防老剂、a级白炭黑、填充补强剂和酚醛补强树脂，压栓时间为30s，转子转速为50r/min，混炼温度达到120℃时提栓；
(3)提栓10s后加增塑剂加压栓至140℃排料，由挤出机挤出压片机下片后经过冷却摆片摞放，第一段混炼完成；
s2、终炼工序：
将停放至少8h的母炼胶加上硫化剂和硫化促进剂投入密炼机混炼，混炼时间为160s，转速为35r/min，中间提栓2次，当混炼温度达到95℃时排料，开炼机捣胶2次以上下片摞放，待下个工序使用，即可。
实施例3
一种耐切割轮胎胎面橡胶组合物，主要由以下重量份数的原料组成：55份二烯类橡胶、75份丁苯橡胶1502、64份填充补强剂、16份a级白炭黑、3份酚醛补强树脂、2份抗硫化返原剂wk901、9份增塑剂、5.5份防老剂、1.5份硫化剂和3份硫化促进剂。
本实施例中，所述二烯烃弹性体为马来西亚smr20天然橡胶和泰国3#烟片胶按照重量比5：1复配而成。所述填充补强剂为n115、n220、n234按照重量比5：3：7复配而成。所述增塑剂由芳烃油、c9树脂、增粘树脂按照重量比6：3：1复配而成。所述防老剂为对苯二胺类防老剂。所述硫化剂为硫磺hdot20，所述硫化促进剂为硫化促进剂tbbs、促进剂cbs、促进剂d按照重量比1:3:7复配而成。
一种耐切割轮胎胎面橡胶组合物的制备方法，包括如下制备步骤：
s1、母炼工序：
(1)加入丁苯橡胶1502、二烯类橡胶、增塑剂，开始压栓，压栓时间40s，转子转速为30r/min，当混炼温度打到110℃时提栓；
(2)添加抗硫化返原剂wk901、防老剂、a级白炭黑、填充补强剂和酚醛补强树脂，压栓时间为50s，转子转速为30r/min，混炼温度达到140℃时提栓；
(3)提栓10s后加增塑剂加压栓至160℃排料，由挤出机挤出压片机下片后经过冷却摆片摞放，第一段混炼完成；
s2、终炼工序：
将停放至少8h的母炼胶加上硫化剂和硫化促进剂投入密炼机混炼，混炼时间为240s，转速为15r/min，中间提栓4次，当混炼温度达到105℃时排料，开炼机捣胶2次以上下片摞放，待下个工序使用，即可。
实施例4
一种耐切割轮胎胎面橡胶组合物，主要由以下重量份数的原料组成：25份二烯类橡胶、40份丁苯橡胶1502、45份填充补强剂、6份a级白炭黑、2份酚醛补强树脂、1份抗硫化返原剂wk901、5份增塑剂、5份防老剂、1.2份硫化剂和1.5份硫化促进剂。
本实施例中，所述二烯烃弹性体为马来西亚smr20天然橡胶和泰国3#烟片胶按照重量比3：1复配而成。所述填充补强剂为n115。所述增塑剂为芳烃油。所述防老剂为以碳链分布位于c31-70的支链饱和烃防护蜡配。所述硫化剂为硫磺200，所述硫化促进剂为硫化促进剂tbbs、促进剂cbs、促进剂d按照重量比1:3:5.5复配而成。
一种耐切割轮胎胎面橡胶组合物的制备方法，包括如下制备步骤：
s1、母炼工序：
(1)加入丁苯橡胶1502、二烯类橡胶、增塑剂，开始压栓，压栓时间25s，转子转速为35r/min，当混炼温度打到95℃时提栓；
(2)添加抗硫化返原剂wk901、防老剂、a级白炭黑、填充补强剂和酚醛补强树脂，压栓时间为35s，转子转速为35r/min，混炼温度达到125℃时提栓；
(3)提栓10s后加增塑剂加压栓至148℃排料，由挤出机挤出压片机下片后经过冷却摆片摞放，第一段混炼完成；
s2、终炼工序：
将停放至少8h的母炼胶加上硫化剂和硫化促进剂投入密炼机混炼，混炼时间为180s，转速为20r/min，中间提栓2次，当混炼温度达到98℃时排料，开炼机捣胶2次以上下片摞放，待下个工序使用，即可。
实施例5
一种耐切割轮胎胎面橡胶组合物，主要由以下重量份数的原料组成：50份二烯类橡胶、60份丁苯橡胶1502、58份填充补强剂、14份a级白炭黑、2份酚醛补强树脂、1.8份抗硫化返原剂wk901、7份增塑剂、5份防老剂、1.2份硫化剂和2.5份硫化促进剂。
本实施例中，所述二烯烃弹性体为马来西亚smr20天然橡胶和泰国3#烟片胶按照重量比5：1复配而成。所述填充补强剂为n115、n220、n234按照重量比4：2：7复配而成。所述增塑剂为c9树脂。所述防老剂为对苯二胺类防老剂。所述硫化剂为硫磺hdot20，所述硫化促进剂为硫化促进剂tbbs、促进剂cbs、促进剂d按照重量比1:3:7复配而成。
一种耐切割轮胎胎面橡胶组合物的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：
s1、母炼工序：
(1)加入丁苯橡胶1502、二烯类橡胶、增塑剂，开始压栓，压栓时间35s，转子转速为45r/min，当混炼温度打到105℃时提栓；
(2)添加抗硫化返原剂wk901、防老剂、a级白炭黑、填充补强剂和酚醛补强树脂，压栓时间为45s，转子转速为45r/min，混炼温度达到135℃时提栓；
(3)提栓10s后加增塑剂加压栓至155℃排料，由挤出机挤出压片机下片后经过冷却摆片摞放，第一段混炼完成；
s2、终炼工序：
将停放至少8h的母炼胶加上硫化剂和硫化促进剂投入密炼机混炼，混炼时间为220s，转速为30r/min，中间提栓3次，当混炼温度达到102℃时排料，开炼机捣胶2次以上下片摞放，待下个工序使用，即可。
实验例1
对实施例1-5制得的耐切割轮胎胎面橡胶组合物进行性能测试，测试结果如表1所示：
表1
由表1可以看出，从试验结果对比来看，本发明实施例1-5制得的耐切割轮胎胎面橡胶组合物与常规矿用胎面胶料相比，mh值明显提高，300％定伸应力也提高1mpa以上，抗撕裂强度总体提高10kn/m以上,din磨耗指数提升12％，这对矿用胎面耐切割耐刺扎性能提高非常有利。目前实际使用效果也非常好。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。