四季半钢胎胎面胶料及其制法和应用
【专利说明】
[0001]
技术领域
[0002] 本发明涉及轮胎的技术领域，尤其涉及四季半钢胎胎面胶料及其制法和应用。
【背景技术】
[0003] 可应用于一年四季的高性能半钢胎胎面，其性能主要体现在高耐磨、高抗湿滑及 低滚动阻力三方面。通常轮胎的滚动阻力和抗湿滑性是相互制约的，如何提供一种低滚动 阻力、高抗湿滑性能的四季半钢胎胎面胶料是目前急需解决的问题。
[0004] 生胶是影响轮胎使用性能的主要因素，不同的橡胶品种及配比，性能差异大；相同 的橡胶品种及配比，添加剂等的不同也会使其性能发生差异。四季胎面胶料因其动态Tg点 较低，从而滚动阻力通常较低，同时胶料的DMA 0°Ctan S数值也偏低，意味着轮胎的湿滑 性能相对较差及轮胎标签湿滑等级低。轮胎的湿滑性能差，会严重影响使用者在雨天的行 车安全，甚至会危害人身安全；低等级的轮胎湿滑标签会直接影响轮胎销售。
[0005] 现有技术通常以调整生胶配比来改善胎面DMA 0°C tan S数值，但这样会提高其 动态Tg点，降低其低温下的使用性能，甚至在冬季使用时会出现异常损坏现象，改变其四 季胎的本质，同时滚阻会有不同程度的升高。
[0006] 更先进的现有公开的技术是将环氧化天然橡胶(下文称"ENR")应用于轮胎胎面胶 料中，但此种应用主要集中在将ENR作为生胶体系中的一种，将其与现有生胶体系中的生 胶进行替换。经试验比对，此种方法存在很大的不足： 由于混炼过程中通常是将生胶体系一起加入，ENR与其他生胶组分共混炼，相容性较 好，这样无法通过在DMA谱图上体现ENR峰值来提高0°C tan S数值；同时胶料的物理性能 下降很大。
【发明内容】
[0007] 本发明提供一种低滚动阻力、高抗湿滑性的四季半钢胎胎面胶料。
[0008] 具体来说，针对现有技术的不足，本发明提供了如下技术方案： 本发明提供一种四季半钢胎胎面胶料，包含下述组分的橡胶主料1〇〇重量份：一种四 季半钢胎胎面胶料，包括下述组分： (1) 橡胶主料100重量份：包括1-50重量份顺1，4-聚异戊二烯橡胶、1-50重量份顺式 丁二烯-反式丁二烯共聚物合成橡胶、1-80重量份苯乙烯-丁二烯共聚物合成橡胶； (2) 配合剂：以100重量份的橡胶主料计，所述配合剂包括1-40重量份极性助剂ENR。
[0009] 以100重量份橡胶主料计，该胶料的配合剂还包括炭黑10重量份、白炭黑60重量 份、白炭黑分散剂3. 5重量份、硅烷偶联剂4. 8重量份、防老剂6重量份，硬脂酸3. 5重量份、 辛基增粘树脂2重量份、氧化锌1. 5重量份、硫磺粉充油1. 8重量份、芳烃油18重量份和促 进剂1.9重量份。
[0010] 所述炭黑包括所有类型炭黑，所述白炭黑包括所有不同比表面积白炭黑，能够直 接或间接的与橡胶分子发生物理和化学结合。炭黑DBP吸收值在36~119cm3/100g，氮比 表面积在8~149m2/g;白炭黑氮吸附比表面积在85~200g/m2。
[0011] 所述防老剂包括防老剂N(l，3二甲基丁基）-N'苯基对苯二胺2重量份，防老剂 2, 2, 4-三甲基-1，2-二氢喹啉聚合物2重量份，防老剂微晶蜡2重量份。
[0012] 优选的，所述胎面胶料包括下述组分重量份：30重量份顺1，4-聚异戊二烯橡胶、 30重量份顺式丁二烯-反式丁二烯共聚物合成橡胶、40重量份苯乙烯-丁二烯共聚物合成 橡胶、10重量份极性助剂ENR。
[0013] 优选的，所述胎面胶料包括下述组分重量份：30重量份顺1，4-聚异戊二烯橡胶、 30重量份顺式丁二烯-反式丁二烯共聚物合成橡胶、40重量份苯乙烯-丁二烯共聚物合成 橡胶、20重量份极性助剂ENR。
[0014] 有益效果：本发明极性助剂ENR的使用，使配方呈现双峰状态，显著提高胶料湿滑 性能，而且保持滚阻性能不变。
[0015] 本发明还提供一种胎面胶料的制备方法，包括下述步骤： (1) 非生产性一段混炼步骤：将顺1，4-聚异戊二烯橡胶、顺式丁二烯-反式丁二烯共 聚物合成橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物合成橡胶、白炭黑、白炭黑分散剂、硅烷偶联剂、芳烃 油进行1. 5~4min的非生产性一段混炼，直至胶料温度达到160°C，即完成； (2) 非生产性二段混炼步骤：在冷却后的一段混合物中加入炭黑、防老剂、硬脂酸和增 粘树脂进行1. 5~4min的非生产性二段混炼； (3) 非生产性三段混炼步骤：冷却后的二段混合物再进行1. 5~4min的非生产性三段 混炼； (4) 非生产性四段混炼步骤：冷却后的三段混合物再进行1. 5~4min的非生产性四段 返炼； (5) 非生产性五段混炼步骤：冷却后的四段混合物再进行1. 5~4min的非生产性五段 返炼； (6) 生产性混炼步骤：将步骤（5)得到的橡胶加入氧化锌、硫磺粉充油和促进剂进行 1~3min的混炼，排胶温度不超过110°C; 其中， 所述制备方法还包括在步骤（2)、（3)、（4)或（5)中加入极性助剂ENR。
[0016] 优选的，所述胎面胶料的制备方法，包括下述步骤： (1) 非生产性一段混炼步骤：将顺1，4-聚异戊二烯橡胶、顺式丁二烯-反式丁二烯共 聚物合成橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物合成橡胶、白炭黑、白炭黑分散剂、硅烷偶联剂、芳烃 油进行1. 5~4min的非生产性一段混炼，直至胶料温度达到160°C，即完成； (2) 非生产性二段混炼步骤：在冷却后的一段混合物中加入炭黑、防老剂、硬脂酸和辛 基增粘树脂进行1. 5~4min的非生产性二段混炼； (3) 非生产性三段混炼步骤：在冷却后的二段混合物中加入极性助剂ENR进行1. 5~ 4min的非生产性三段混炼； (4) 非生产性四段混炼步骤：冷却后的三段混合物再进行1. 5~4min的非生产性四段 返炼； (5) 非生产性五段混炼步骤：冷却后的四段混合物再进行1. 5~4min的非生产性五段 返炼； (6) 生产性混炼步骤：将步骤（5)得到的橡胶加入氧化锌、硫磺粉充油和促进剂进行 1~3min的混炼，排胶温度不超过110°C。
[0017] 使用本发明ENR的加入以及其加入顺序的制备方法，更有利于提高0°C的tan S数 值，意味着成品胎的湿滑性能将有所提升。
[0018] 本发明还提供一种胎面，通过上述胎面胶料制成。
[0019] 优选的，上述胎面为半钢子午线轮胎胎面。
[0020] 本发明还提供一种轮胎，由上述胎面制成。
[0021] 本发明还提供上述胎面胶料、上述胎面，或上述轮胎在轮胎领域的应用。
[0022] 本发明还提供上述胎面胶料、上述胎面，或上述轮胎在半钢子午线轮胎领域的应 用。
【具体实施方式】
[0023] 本发明涉及一种具有橡胶胎面的四季半钢子午线轮胎，以基于100重量份胎面橡 胶计算，所述轮胎胎面包含一种1-50份顺1，4-聚异戊二烯橡胶、一种1-50份顺式丁二 烯-反式丁二烯共聚物的通用合成橡胶、一种1-80份的苯乙烯-丁二烯共聚物的通用合成 橡胶，以及一种1-40份极性助剂ENR。
[0024] 其中，极性助剂ENR的使用，被认为对提高胶料湿滑性能是重要的。
[0025] 下面通过具体实施例来进一步说明本发明的胎面胶料及其制备方法。
[0026] 在下面的实施例中，所用的各试剂信息如下： 顺1，4-聚异戊二烯橡胶：挥发分< 0. 8%，厂家：上海金山石化。
[0027] 顺式丁二烯-反式丁二烯共聚物合成橡胶：挥发分<0. 75%，厂家：大庆石化公司。
[0028] 苯乙烯-丁二烯共聚物合成橡胶：型号：SSBR2466,其中丁二烯基团含量为 64. 5%，厂家：台橡股份有限公司。
[0029]ENR:环氧化天然橡胶，环氧化程度35%，厂家：台湾协谊公司。
[0030] 芳烃油：型号：TDAE，厂家：汉圣化工有限公司。
[0031] 白炭黑：牌号1165MP，比表面积（BET):165m2/g，厂家：青岛索尔维化学有限公司 产品。
[0032] 白炭黑分散剂：牌号ST，灰份：16. 5%，厂家：青岛莱茵化学有限公司。
[0033] 炭黑：牌号N330,吸碘值：82g/kg，厂家：卡博特化学有限公司。
[0034] 硅烷偶联剂：牌号Si-75,二硫硅化物含量：76%，厂家：景德镇宏柏化学科技有限 公司。
[0035] 防老剂6PH):化学名称：N(l，3二甲基丁基）_N'苯基对苯二胺，纯度：98%，厂家： 江苏圣奥化学科技有限公司。
[0036] 防老剂TMQ:化学名称：2, 2, 4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物，生产厂家：山东爱 克森化学有限公司。
[0037] 防老剂微晶蜡：型号：微晶蜡H3241，滴熔点（°C) :65°C，含油（wt%) :3%，针入度 (l/10mm) :2_，厂家：山东阳谷华泰化工股份有限公司。
[0038] 硬脂酸：碘值：6.80g/100g，厂家：江苏如皋化工有限公司。
[0039] 增粘树脂：环球法软化点：95. 0°C，密度指示值为1. 04g/cm3,厂家：张家港华奇化 工有限公司。
[0040] 硫磺粉充油：油含量：1.〇%，密度指示值为2. 00g/cm3,厂家：山东临沂湖滨化工有 限公司。
[0041] 氧化锌：氧化锌含量：99. 9%，厂家：青岛海燕化工有限公司产品。
[0042] 促进剂：型号：NS，化学名称：N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺，纯度：98. 6% ;厂 家：山东阳谷华泰化工股份有限公司。
[0043] 在下面的各实施例中，所用仪器的信息如下： 密炼机：型号：GK400 ;厂家：德国克虏伯公司。
[0044] 动态热力学频谱仪：型号：EPLEXOR500N(500N前面需空格);厂家：德国克虏伯公 司。
[0045] 实施例一 在GK400密炼机中制备如表1中所规定成分的橡胶组合物，制备过程采取六个分开的 加料混炼阶段，即五个非生产性混炼阶段和一个生产性混炼阶段。五个非生产性阶段分别 进行约1. 5~4min的混炼；生产性阶段进行约1~3min的混炼，橡胶温度不超过110°C。
[0046] 具体过程如下： 将橡胶主料(顺1，4-聚异戊二烯橡胶、顺式丁二烯-反式丁二烯共聚物合成橡胶、苯乙 烯-丁二烯共聚物合成橡胶)、白炭黑、白炭黑分散剂、硅烷偶联剂、芳烃油进行1. 5~4min 的非生产性一段混炼，直至胶料温度达到160°C，即完成； 一段排胶冷却后，在混合物中加入炭黑、防老剂（防老剂6PH)、防老剂TMQ、防老剂微晶 蜡)、硬脂酸和增粘树脂进行1. 5~4min的非生产性二段混炼；