轮胎防肩空剂的制作方法

专利名称：轮胎防肩空剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及橡胶助剂技术领域，具体地讲是一种轮胎防肩 空剂。
背景技术：
轮胎在行驶过程中受到来自载重方面的力使轮胎在不断地反曲挠中工 作，由于轮胎各部位之间、原材料分子间的相对运动、摩擦使轮胎产生和 积累了大量的热量。特别是轮胎的最厚部位(胎肩)更难以散热而导致胎 肩处不断升温。随着轮胎的行驶这种热量的积蓄越来越多，温度越来越高， 这种高温严重地破坏了硫化橡胶，在热氧的作用下使交联键发生断裂，橡 胶的交联密度急剧下降，最后导致胎肩处脱层而报废。这就是通常说的"肩 空。
经过实践调研，发现"斜交轮胎早期肩空"是影响轮胎使用质量的主 要原因。尽管子午胎的生产量在逐年提高，但斜交胎的需求在相当长的时 间内仍占相当大的比例，因此要大幅度地提高斜交胎的质量，解决肩空是 关键。
当前在橡胶工业主要使用的补强剂是炭黑，它能给予轮胎很好的补强 性能，是橡胶制品不可缺少的补强材料。但是它的生热大，在轮胎使用的 配合剂中占重量份额最多，因此炭黑是在原材料中是轮胎内部产生的热量 的一个主要的原料。
轮胎在不断地反曲挠中工作，由于轮胎各部位之间、原材料分子间的 相对运动、摩擦使轮胎产生和积累了大量的热量。屈挠运动是轮胎产生热 量的重要原因。
对此国内外的助剂公司研制并生产多种新型助剂，针对解决斜交轮胎胎肩
早期脱空问题。其中主要有抗返原剂国产的DL268、 HS-258、硅垸化合物 TESPT……等用以轮胎在行驶过程中降低胶料交联密度的减少，保证胶料 性能，延缓肩空的发生；德国巴士夫生产的乙炔酚醛树脂它作为增粘剂可 提高混炼胶复合层之间的粘合力；S.S公司生产的橡胶均匀剂用以改善不同 极性橡胶之间的混合，增加胶料粘力和强力。这些助剂都是从某个方面提高胶料性能推迟轮胎肩空出现为目的，具有单一性。在应用中存在如下几
个方面的不足(1 )缺乏导热方面的功能；(2)对橡胶没有直接的补强效 果；(3)缺乏抗曲挠性能方面的功能；(4)作用单一，仅仅从某个方面提
高胶料性能。
另外，也有的轮胎生产企业利用白炭黑与硅烷化合物的硅烷化反应在
混炼中进行，制作成生热低的胶料。这种胶料反应温差大(高达20°C)， 物料间接触不均匀，副作用大，物料浪费大，硅垸化效果差。 发明内容-
本发明的目的是克服上述已有技术的不足，提供一种轮胎防肩空剂， 具有低生热、高补强、导热好、耐屈挠、耐高温等多功能的橡胶助剂。主 要解决现有的橡胶助剂缺乏导热性、缺乏对橡胶的直接补强性、抗曲挠性 能差、作用单一等问题。
为了达到上述目的，本发明是这样实现的轮胎防肩空剂，其特殊之 处在于它是由下述重量配比的原料组成纳米Si02 100份、硅烷化合物
TESPTl-20份、硅烷化合物TESPD1-10份、氮化物5-15份、第一稀土化 合物1-10份、第二稀土化合物1-8份，氮化物为BN、 A1N、 SisN4中的一 种，第一稀土化合物为Ce02、 CeN、 LaN中的一种，第二稀土化合物为 Nd203、 La203、 NdN、 PrN中两种的混合。
本发明的轮胎防肩空剂，它是由下述重量配比的原料组成纳米Si02 100份、硅烷化合物TESPT 5-15份、硅烷化合物TESPD 2-8份、氮化物7-13 份、第一稀土化合物2-10份、第二稀土化合物1-6份，氮化物为BN、 A1N、 Si3N4中的一种，第一稀土化合物为Ce02、 CeN、 LaN中的一种，第二稀土 化合物为Nd203、 La203、 NdN、 PrN中的两种的混合。
本发明的轮胎防肩空剂，它是由下述重量配比的原料组成纳米
Si02100份、硅烷化合物TESPT 10份、硅烷化合物TESPD 5份、氮化物10 份、第一稀土化合物6份、第二稀土化合物4份，氮化物为BN、 A1N、 Si3N4 中的一种，第一稀土化合物为Ce02、 CeN、 LaN中的一种，第二稀土化合 物为Nd203、 La203、 NdN、 PrN中两种的混合。本发明的轮胎防肩空剂的制备方法，它包括如下工艺步骤
a，纳米Si02与氮化物的复合将纳米Si02与氮化物按配方比例倒入
振动研磨机，温度常温-10(TC;时间10-40分；
b，与稀土化合物的复合将稀土化合物按配方比例加入上述a项中的 震动研磨机内进行研磨，温度80°C-150°C，时间5-15分钟；
C，硅垸化反应将b步骤的混合料用螺杆运输到改性机中，将设备转
速逐渐升到800-1600转/分，温度升至60-12(TC时，喷雾式地加入被稀释 了的硅垸化合物TESPD直到按配方比例加完，然后以同样的方式逐渐地加 入硅烷化合物TESPT，加完后，升温控制在120-160°C;反应时间15-35分； d，排料、冷却、检验、包装得本发明的轮胎防肩空剂。
上述原料中纳米Si02和硅垸化合物二者进行硅烷化反应生成低生热高
补强的橡胶助剂即轮胎防肩空剂，添加到橡胶中来取代部分碳黑，降低轮 胎行驶过程中的生热，减少对橡胶交联键的破坏；氮化物和稀土化合物的 两种并用，利用他们各自的优良特性使轮胎防肩空剂具有导热好、耐屈挠、 耐高温、耐老化等的性能。
本发明的轮胎防肩空剂主要应用于轮胎和高性能要求的橡胶制品，是 一种解决斜交轮胎胎肩早期肩空的助剂；也是子午轮胎和高性能橡胶制品， 降低胶料生热、提高强度、提高部件之间粘着力、提高耐屈挠和耐老化性 能、提高导热性所必需的橡胶助剂。
本发明所述的轮胎防肩空剂与已有技术相比具有突出的实质性特点和 显著进步，1、在轮胎防肩空剂中采用稀土化合物和氮化物，使其具备了耐 高温、耐老化、耐曲挠、导热好的多功能性，使用效果显著。另外轮胎防 肩空剂有明显的抗曲挠作用，在同样的曲挠变形中抵御能力强，造成的破 坏小，从而延缓了胎肩脱空的产生；2、严格地控制纳米Si02与氮化物、 稀土化合物复合后，硅垸化反应的温度和时间，粉体粒子细化后反应物间 接触充分，反应彻底，硅垸化效果好，大幅度地提高了轮胎防肩空剂的质 量。由于炭黑是橡胶的主要补强剂，在配方中用量大，而炭黑是橡胶所用 的原材料中生热最大的一种，是轮胎生热的主要原因，利用轮胎防肩空剂的特性之一低生热、高补强性，取代胶料配方中的部分炭黑不仅提高了胶 料物理机械性能，同时降低了胶料的生热，加快了胶料的导热，减少了热
量在胎肩处的积累，降低了胎体温升；3、采用复合工艺，通过设备作高频 率、小振幅的连续振动使物料在磨筒内经研磨介质的强烈冲击、剪切、研 磨，打破了粉体粒子的高聚集状态，使高表面能组分与低表面能的组份之 间强烈地相互吸引，达到配方物料的高均匀度的混合，并产生了组份间的 协同效应，提高了复合物料的整体性能；4、助剂具有优良的多功能性，对 于解决轮胎肩空，它针对性强，抵御面宽，效果显著从而能大幅度地提高 轮胎使用寿命。
具体实施例方式
为了更好地理解与实施，下面结合实施例详细说明本发明轮胎防 肩空剂。
实施例l,准确称取纳米SiO2100Kg、硅垸化合物TESPT10Kg、硅烷 化合物TESPD5Kg、氮化物Si3N4 10Kg、第一稀土化合物Ce02 5Kg、第二 稀土化合物Nd2Cb与La203的混合物4Kg，将纳米SiOz与Si3N4倒入振动 研磨机，温度50°C;时间25分钟，然后加入Ce02、 Nd203和La203稀 土化合物物料在115'C进一步进行震动研磨，时间10分钟，将混合料用螺 杆运输到改性机中，设备转速逐渐升到1200转/分，温度升至9(TC时，喷 雾式地加入被稀释了的硅垸化合物TESPD直到加完，然后以同样的方式逐 渐地加入硅垸化合物TESPT，加完后，升温控制在14(TC，反应时间25分 钟，进行排料、冷却、检验后包装得本发明的轮胎防肩空剂。
实施例2，准确称取纳米Si02 100Kg、硅垸化合物TESPT 5Kg、硅垸 化合物TESPD8Kg、氮化物AlN7Kg、第一稀土化合物CeN 3Kg、第二稀 土化合物NdN和PrN 6Kg，将纳米Si02与AIN倒入振动研磨机，温度 35°C;时间30分钟，然后加入稀土化合物CeN、 NdN和PrN到上述研磨 机中，温度9(TC，研磨13分钟，将混合料用螺杆运输到改性机中，将设 备转震动速逐渐升到1000转/分，温度升至10(TC时，喷雾式地加入被稀释 了的偶联剂TESPD直到加完，然后以同样的方式逐渐地加入偶联剂TESPT，加完后，升温控制在13(TC，反应时间30分钟后排料、冷却、检验、包装
得本发明的轮胎防肩空剂。
实施例3，准确称取纳米SiO2l00Kg、硅垸化合物TESPT15Kg、硅烷 化合物TESPD 2Kg、氮化物Si3N4 13Kg、第一稀土化合物LaN 8Kg、第二 稀土化合物Nd203和NdN3Kg,将纳米Si02与Si3N4倒入振动研磨机，温 度80°C;时间15分，然后加入稀土化合物LaN、 Nd203和NdN，震动 研磨，温度140'C，时间8分钟，将混合料用螺杆运输到改性机中，将设 备转速逐渐升到1400转/分，温度升至8(TC时，喷雾式地加入被稀释了的 偶联剂TESPD直到加完，然后以同样的方式逐渐地加入偶联剂TESPT，加 完后，升温控制在15(TC;反应时间20分，最后排料、冷却、检验、包装 得本发明的轮胎防肩空剂。
实施例4，准确称取纳米SiO2l00Kg、硅烷化合物TESPT 1Kg、硅烷 化合物TESPD10Kg、氮化物BN5Kg、第一稀土化合物Ce02lKg、第二稀 土化合物La203和NdN 8Kg，将纳米Si02与氮化物BN倒入振动研磨机， 温度常温；时间40分钟，然后加入稀土化合物Ce02、 La203和NdN， 加入到上述研磨机中，温度8(TC，时间15分，将混合料用螺杆运输到改 性机中，将设备转速逐渐升到800转/分，温度升至12(TC时，喷雾式地加 入被稀释了的硅烷化合物TESPD直到加完，然后以同样的方式逐渐地加入 硅烷化合物TESPT,加完后，升温控制在120。C;反应时间35分钟，后排 料、冷却、检验、包装得本发明的轮胎防肩空剂。
实施例5，准确称取纳米SiO2l00Kg、硅烷化合物TESPT20Kg、硅烷 化合物TESPDlKg、氮化物AlN15Kg、第一稀土化合物CeN 10Kg、第二 稀土化合物Nd203和PrN 1Kg，将纳米Si02与氮化物AIN倒入振动研磨机， 温度100°C;时间10分钟，然后将稀土化合物CeN、 Nd203和PrN加 入到上述研磨机内，温度15(TC，时间5分钟，将混合料用螺杆运输到改性 机中，然后将设备转速逐渐升到1600转/分，温度升至6(TC时，喷雾式地 加入被稀释了的硅烷化合物TESPD直到加完，然后以同样的方式逐渐地加 入硅垸化合物TESPT，加完后，升温控制在16(TC;反应时间15分钟，而后排料、冷却、检验、包装得本发明的轮胎防肩空剂。
采用本发明的实施例1的轮胎防肩空剂，在轮胎胶料配方中使用轮胎
防肩空剂代替部分炭黑，制作8. 25-16-14P轮胎进行了耐久试验和高速试 验如下。
1、 耐久试验依据GB/T4501-1998 单条胎额定负荷1800kg时速55km/h
按国标要求第一试验阶段负荷率的65%行驶7小时；第二阶段按 负荷率的85°/。行驶了 16小时；第三阶段负荷率的100%行驶24小时；通
过以上三个阶段共行驶47小时该轮胎就为合格。
随机选取一条试验胎，在通过上述三个阶段后，超出国标要求，继续
加大负荷率110%行驶10小时；负荷率120%行驶10小时；负荷率的130% 行驶10小时；负荷率的140%行驶10小时；负荷率的150%行驶36小时， 共行驶123小时，行驶里程6765公里，因为内胎损坏而停止试验，外胎仍 然完好。
对比实验，没有使用防肩空剂的轮胎耐久试验从统计数字来看一般在 100小时左右，多数以胎肩脱空而报废。
2、 高速试验依据GB/T7035-93
高速试验按国标规定高速试验共四个阶段第一阶段时速80km/h 行驶120min ;第二阶段时速80km/h行驶30min;第三阶段时速90km/h 行驶30min;第四阶段时速100km/h行驶30min轮胎通过以上四个阶段 后该轮胎就为合格。
随机选取一条试验胎进行高速试验，顺利地通过了规定的四个阶段。 为了进一步地考察其质量的高度，超出国标要求，提高时速到110km/h， 继续行驶了30min钟，再次提高时速到120km/h，继续行驶了 30min钟后， 观察该轮胎的胎肩，无肩空现象出现，轮胎仍然完好。
对比试验，对没有添加轮胎防肩空剂的同样规格的轮胎，进行了高速 试验。在通过了四个阶段后，因故没有提速，仍然以100km/h时速继续行 驶，仅仅跑了 10分钟就在轮胎就在胎肩处脱空而报废。
权利要求
1、轮胎防肩空剂，其特征在于它是由下述重量配比的原料组成纳米SiO2100份、硅烷化合物TESPT 1-20份、硅烷化合物TESPD 1-10份、氮化物5-15份、第一稀土化合物1-10份、第二稀土化合物1-8份，氮化物为BN、AlN、Si3N4中的一种，第一稀土化合物为CeO2、CeN、LaN中的一种，第二稀土化合物为Nd2O3、La2O3、NdN、PrN中的两种的混合。
2、 根据权利要求1所述的轮胎防肩空剂，它是由下述重量配比的原料 组成纳米Si02 100份、硅烷化合物TESPT 2-15份、硅垸化合物TESPD 2-8 份、氮化物7-13份、第一稀土化合物2-10份、第二稀土化合物1-6份， 氮化物为BN、 A1N、 Si3N4中的一种，第一稀土化合物为Ce02、 CeN、 LaN 中的一种，第二稀土化合物为Nd203、 La203、 NdN、 PrN中的两种的混合。
3、 根据权利要求2所述的轮胎防肩空剂，它是由下述重量配比的原料 组成纳米SiO2l00份、硅垸化合TESPT 10份、TESPD 5份、氮化物10 份、第一稀土化合物6份、第二稀土化合物4份，氮化物为BN、 A1N、 Si3N4 中的一种，第一稀土化合物为Ce02、 CeN、 LaN中的一种，第二稀土化合 物为Nd203、 La203、 NdN、 PrN中的两种的混合。
4、 权利要求1或2或3所述的轮胎防肩空剂的制备方法，其特征在于 它包括如下工艺步骤a,纳米Si02与氮化物的复合将纳米Si02与氮化物按配方比例倒入 振动研磨机，温度常温-10(TC;时间10-40分；b，与稀土化合物的复合将稀土化合物按配方比例加入上述a项中的 震动研磨机内进行研磨，温度80°C-150°C，时间5-15分钟；C，硅垸化反应将b步骤的混合料用螺杆运输到改性机中，将设备转速逐渐升到800-1600转/分，温度升至60-120。C时，喷雾式地加入被稀释 了的硅烷化合物TESPD直到按配方比例加完，然后以同样的方式逐渐地加 入硅烷化合物TESPT,加完后，升温控制在120-160°C;反应时间15-35分； d，排料、冷却、检验、包装。.
全文摘要
本发明公开了一种轮胎防肩空剂，其特点是它是由下述重量配比的原料组成纳米SiO₂ 100份、硅烷化合物TESPT 1-20份、硅烷化合物TESPD1-10份、氮化物5-15份、第一稀土化合物1-10份、第二稀土化合物1-8份，先将纳米SiO₂与氮化物按配方比例入振动研磨机中复合，然后将稀土化合物按配方比例加入上述研磨机中复合，再将复合后的物料输送到改性机中，加入被稀释了的硅烷化合物TESPD和硅烷化合物TESPT，进行反应，最后冷却、检验、包装，这种轮胎防肩空剂是一种优良的多功能橡胶助剂，具有低生热、高补强、导热好、耐屈挠、耐高温、耐老化等性能。
文档编号C08K3/00GK101289551SQ20081001700
公开日2008年10月22日 申请日期2008年6月14日 优先权日2008年6月14日
发明者宋华西, 张宝英, 晖 李, 李希刚, 袁本礼 申请人:烟台宏泰达化工有限责任公司