专利名称：Ipn交联结构的轮胎胶料及其混炼方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及橡胶轮胎领域，尤其涉及一种轮胎胶料及其混炼方法和应用。
背景技术：
通常情况下，橡胶轮胎各部件的橡胶配方，主体材料以二烯类的天然橡胶或二烯类的合成橡胶为主，因此，在设计硫化体系时，多为硫磺硫化体系，在硫化交联时，其交联键多为单一的交联键，如在轮胎配方中使用最普遍的半有效与有效硫磺硫化体系，在硫化交联时，其交联键即是单一的“一 s x-，，键，(其中的“ X ”可以根据性能需要，为1 6等不同的数字)；又如橡胶杂件配方中偶而用到的过氧化物硫化体系，其交联键则是单一的“一 C一C一”键等等。IPN技术是利用化学或物理的方法，将二种或二种以上的不同性质、不同分子结构的高分子链互相交叉穿插而获得的高分子链缭绕混合体系，多应用于用溶液法或乳液法制得的薄膜或涂料中，而对于高粘弹性的高分子材料特别是橡胶材料的IPN技术，由于材料本身呈固态，因此，不可能使用溶液法、乳液法或近似的方法来完成IPN技术。公开的IPN技术目前除了在高分子薄膜、高分子涂料上有试用的报道外，由于其加工工艺的技术难度及性能的不稳定性，未见有在轮胎配方中应用的任何报道，主要原因是，公开报道的IPN加工技术必须通过溶液渗透法、乳液共混法或近似的方法使几种不同结构的高分子分子链相互交叉穿插制得，且这种交叉穿插仅是物理缠绕，而这种制造方法在轮胎制造生产中是不可能实现的工艺，因为轮胎材料都是固体材料，在目前的生产工艺条件下是不可能用溶液渗透法、乳液共混法或近似的方法进行加工。有关IPN的专利很多，典型的IPN专利，如J.卡特豪泽等人发明的专利《生产互穿聚合物网络IPN的方法，IPN及其用途》，涉及的技术是用溶剂法由单体聚合生产互穿聚合物网络的硅酮聚合物，技术涉及的是与轮胎无任何关联的硅酮聚合物的生产方法；又如李荣兴等人发明的专利《互穿网络弹性体组合物及制造相关弹性体产品的方法》，涉及的技术是用乳液法由单体聚合生产互穿聚合物网络的热塑性弹性体聚合物，技术涉及的也是与轮胎无任何关联的一种热塑性弹性体的生产方法；又如梅.格里菲思、李凤富等人发明的专利《互穿网络和相关方法及组合物》，涉及的技术是一种制备水凝胶材料的方法，不属轮胎领域；再如谢洪泉等人发明的专利《多功能网络互穿复合组合物》，涉及的技术是一种具有互穿聚合物网络的粘合剂，更与轮胎技术无关。I P N技术在高聚物分子膜上的应用有较多研究与专利，而在轮胎配方中的应用还未见任何专利与报道。主要原因是，公开报道的IPN加工技术必须通过溶液渗透法、乳液法或近似的方法使高分子分子链相互交叉制得，而这种方法在轮胎制造生产中是不可能实现的工艺。
发明内容
为了实现I P N技术在轮胎配方中的应用，本发明的第一个目的是提供一种IPN交联结构的轮胎胶料，该胶料加入了 IPN硫化网络键耐温度性好、耐剪切强度高、耐扭转变形能力大的优点，最大限度地提高轮胎配方的使用性能；本发明的第二个目的是提供一种 IPN交联结构的轮胎胶料的混炼方法；本发明的第三个目的是一种采用上述胶料的轮胎。为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案
IPN交联结构的轮胎胶料，该轮胎胶料按重量份数计由包括以下组分的原料混炼制备得到
第一网络材料，100份，第一网络材料选用二烯类橡胶中的一种或多种并用； 第二网络材料，选用提供交联键的天然树脂或合成树脂以及合成树脂的单体0. 1 30份；
助共融剂0. 8 20份；炭黑20 150份； 活化剂1 30份；软化剂0 50份； 防老剂0 20份；硫化剂0. 1 10份； 硫化促进剂0. 1 20份。作为优选，上述的轮胎胶料按重量份数计由包括以下组分的原料混炼制备得到 第一网络材料，100份，第一网络材料选用二烯类橡胶中的一种或多种并用；
第二网络材料，选用提供交联键的天然树脂或合成树脂以及合成树脂的单体0. 5 15份；
助共融剂0. 8 10份；炭黑40 80份； 活化剂2 20份；软化剂1 20份； 防老剂1 10份；硫化剂0. 5 8份； 硫化促进剂0. 5 5份。作为优选，上述的轮胎胶料还包括防焦剂、粘合促进剂、白炭黑、增硬补强剂、塑解剂、微晶蜡、癸酸钴和间苯二酚中的一种或多种混合。作为再优选的方案
在作为轮胎垫胶胶料使用时，所述轮胎胶料的原料包括所述的白炭黑和所述的增硬补强剂，白炭黑为5 25份，增硬补强剂为0. 5 2. 5份；
在作为轮胎冠部胶胶料时，所述轮胎胶料的原料包括所述的微晶蜡和所述的防焦剂， 微晶蜡为0. 5 1. 5份，防焦剂为0. 1 1份；
在作为轮胎基部胶胶料时，所述轮胎胶料的原料包括所述的塑解剂和所述的防焦剂， 塑解剂为0. 5 3份，防焦剂为0. 1 1份；
在作为轮胎胎体胶胶料时，所述轮胎胶料的原料包括所述的防焦剂、所述的粘合促进剂、所述的塑解剂、所述的癸酸钴和所述的间苯二酚，防焦剂为0. 1 1份，粘合促进剂为 2 8份，塑解剂0. 5 3份，癸酸钴为0. 5 3份，间苯二酚为0. 5 3份。作为优选，上述的第一网络材料选用天然橡胶、丁苯胶和顺丁胶中的一种或多种。作为优选，上述的第二网络材料选用提供醚键、酰键、酰胺键或碳-碳键交联键的天然树脂和合成树脂以及合成树脂的单体中的一种或多种；作为再优选方案，所述的第二网络材料选用烯醚、交联型酚醛树脂、双马来酸亚酰胺中的一种或多种。作为优选，上述的助共融剂选用萜烯树脂和改性松香树脂中的一种或多种。作为优选，上述的活化剂选用氧化锌和硬脂酸中的一种或两种混合，氧化锌为1 10份，硬脂酸为0. 5 5份；所述的防老剂选用防老剂RD和防老剂4020中的一种或两种混合，防老剂RD为0. 5 10份，防老剂4020为1 10份。作为优选，上述的硫化促进剂选用促进剂DTDM、促进剂NS、促进剂DCP、促进剂D和促进剂H中的一种或多种，促进剂DTDM为0. 5 2. 0份，促进剂NS为1. 0 2. 5份，促进剂DCP为0. 08 0. 8份，促进剂D为0. 1 0. 5份，促进剂H为0 0. 5份。为了实现上述的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案
一种上述的IPN交联结构的轮胎胶料的混炼方法，该方法包括以下的步骤 步骤一按配方要求，称量好配方中提供第一网络材料、第二网络材料及促使二者加快互融的助共融剂；
步骤二 在10°C 60°C，在本伯里密炼机内将称量好的几种材料预混炼，并利用预混时高分子材料间的内摩擦力将预混的最终温度升高到60°C 165°C，使配方中的各高分子材料混合物的粘度达到门尼粘度80以下，体系粘度降低到使高分子混合物近似成牛顿粘流体；
步骤三在满足步骤二的条件下，按配方要求再加入配方中的炭黑与除硫化剂和硫化促进剂外的其它固体组分，进行混炼，此时温度在120°C以下，在温度达到125 145°C时， 混炼的负荷功率曲线出现拐点时加入配方中的液体组分，继续混炼，至温度达到145°C 170°C时排胶，出片，制得无硫共混胶；
步骤四在获得无硫共混胶后，再根据具体配方，在本伯里密炼机内或橡胶开炼机上加入各种硫化剂、硫化促进剂进行混炼，出片，即得制造轮胎各部件的混炼胶。为了实现上述的第三个目的，本发明采用了以下的技术方案
一种轮胎，该轮胎的冠部胶、垫胶、基部胶和胎体胶中至少有一种胶料采用上述任一一项技术方案所述的IPN交联结构的轮胎胶料。本发明由于采用了上述的技术方案，改变了传统轮胎橡胶配方中硫化交联键的单一性，可以采用二种或二种以上的交叉交联硫化网络，使得轮胎部件胶料硫化后，在保持传统的单一硫磺交联键各项物理性能与加工工艺性的同时，融入了 IPN硫化网络键耐温度性好、耐剪切强度高、耐扭转变形能力大的优点，最大限度地提高了轮胎配方的使用性能。本技术不仅发明了轮胎专用的具有IPN结构的轮胎各部位的专利配方，同时，本专利技术还解决了不采用溶液法或乳液法，而用特殊的工艺方法，即用特别的、熔融共混炼的、及分阶段混炼的方法，利用高分子材料共混时的内磨擦及内磨擦产生的温度，使高弹性固体橡胶出现粘流态，并在此时进行多组分的共混，有效地解决了对几种不同结构、不同性能的高粘度的轮胎用高分子材料分子链进行有效网络互穿的难题，使轮胎配方中的各高分子材料的分子链不仅具有物理交叉网络，又具有化学交叉交联，使得制品的性能稳定可控， 部件性能有较大的提升，实现了 IPN技术在轮胎配方中应用的零的突破。
具体实施例方式实施例1
IPN交联结构的轮胎垫胶胶料，该胶料按重量份计由以下的成份组成
权利要求
1.IPN交联结构的轮胎胶料，其特征在于该轮胎胶料按重量份数计由包括以下组分构成的原料混炼制备得到第一网络材料，100份，第一网络材料选用二烯类橡胶中的一种或多种并用； 第二网络材料，选用提供交联键的天然树脂或合成树脂以及合成树脂的单体0. 1 30份；助共融剂0. 8 20份；炭黑20 150份； 活化剂1 30份； 软化剂0 50份； 防老剂0 20份； 硫化剂0. 1 10份； 硫化促进剂0. 1 20份。
2.根据权利要求1所述的IPN交联结构的轮胎胶料，其特征在于该轮胎胶料按重量份数计由包括以下组分构成的原料混炼制备得到第一网络材料，100份，第一网络材料选用二烯类橡胶中的一种或多种并用； 第二网络材料，选用提供交联键的天然树脂或合成树脂以及合成树脂的单体0. 5 15份；助共融剂0. 8 10份；炭黑40 80份； 活化剂2 20份； 软化剂1 20份； 防老剂1 10份； 硫化剂0. 5 8份； 硫化促进剂0. 5 5份。
3.根据权利要求1或2所述的IPN交联结构的轮胎胶料，其特征在于该轮胎胶料还包括防焦剂、粘合促进剂、白炭黑、增硬补强剂、塑解剂、微晶蜡、癸酸钴和间苯二酚中的一种或多种混合；其中作为优选的方案在作为轮胎垫胶胶料使用时，所述轮胎胶料的原料包括所述的白炭黑和所述的增硬补强剂，白炭黑为5 25份，增硬补强剂为0. 5 2. 5份；在作为轮胎冠部胶胶料时，所述轮胎胶料的原料包括所述的微晶蜡和所述的防焦剂， 微晶蜡为0. 5 1. 5份，防焦剂为0. 1 1份；在作为轮胎基部胶胶料时，所述轮胎胶料的原料包括所述的塑解剂和所述的防焦剂， 塑解剂为0. 5 3份，防焦剂为0. 1 1份；在作为轮胎胎体胶胶料时，所述轮胎胶料的原料包括所述的防焦剂、所述的粘合促进剂、所述的塑解剂、所述的癸酸钴和所述的间苯二酚，防焦剂为0. 1 1份，粘合促进剂为 2 8份，塑解剂0. 5 3份，癸酸钴为0. 5 3份，间苯二酚为0. 5 3份。
4.根据权利要求1或2所述的IPN交联结构的轮胎胶料，其特征在于第一网络材料选用天然橡胶、丁苯胶和顺丁胶中的一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的IPN交联结构的轮胎胶料，其特征在于第二网络材料选用提供醚键、酰键、酰胺键或碳-碳键交联键的天然树脂和合成树脂以及合成树脂的单体中的一种或多种；作为优选方案，所述的第二网络材料选用烯醚、交联型酚醛树脂、双马来酸亚酰胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1或2所述的IPN交联结构的轮胎胶料，其特征在于助共融剂选用萜烯树脂和改性松香树脂中的一种或多种。
7.根据权利要求1或2所述的IPN交联结构的轮胎胶料，其特征在于所述的活化剂选用氧化锌和硬脂酸中的一种或两种混合，氧化锌为1 10份，硬脂酸为0. 5 5份；所述的防老剂选用防老剂RD和防老剂4020中的一种或两种混合，防老剂RD为0. 5 10份，防老剂4020为1 10份。
8.根据权利要求1或2所述的IPN交联结构的轮胎胶料，其特征在于硫化促进剂选用促进剂DTDM、促进剂NS、促进剂DCP、促进剂D和促进剂H中的一种或多种，促进剂DTDM为 0. 5 2. 0份，促进剂NS为1. 0 2. 5份，促进剂DCP为0. 08 0. 8份，促进剂D为0. 1 0.5份，促进剂H为0 0.5份。
9.一种权利要求1或2所述的IPN交联结构的轮胎胶料的混炼方法，其特征在于该方法包括以下的步骤步骤一按配方要求，称量好配方中提供第一网络材料、第二网络材料及促使二者加快互融的助共融剂；步骤二 在10°C 60°C，在本伯里密炼机内将称量好的几种材料预混炼，并利用预混时高分子材料间的内摩擦力将预混的最终温度升高到60°C 165°C，使配方中的各高分子材料混合物的粘度达到门尼粘度80以下，体系粘度降低到使高分子混合物近似成牛顿粘流体；步骤三在满足步骤二的条件下，按配方要求再加入配方中的炭黑与除硫化剂和硫化促进剂外的其它固体组分，进行混炼，此时温度在120°C以下，在温度达到125 145°C时， 混炼的负荷功率曲线出现拐点时加入配方中的液体组分，继续混炼，至温度达到145°C 170°C时排胶，出片，制得无硫共混胶；步骤四在获得无硫共混胶后，再根据具体配方，在本伯里密炼机内或橡胶开炼机上加入各种硫化剂、硫化促进剂进行混炼，出片，即得制造轮胎各部件的混炼胶。
10.一种轮胎，其特征在于该轮胎的冠部胶、垫胶、基部胶和胎体胶中至少有一种胶料采用权利要求1或2所述的IPN交联结构的轮胎胶料。
全文摘要
本发明涉及橡胶轮胎领域，尤其涉及一种轮胎胶料及其混炼方法和应用。IPN交联结构的轮胎胶料，该轮胎胶料按重量份数计由包括以下组分的原料混炼制备得到第一网络材料，100份，第一网络材料选用二烯类橡胶中的一种或多种并用；第二网络材料，选用提供交联键的天然树脂或合成树脂以及合成树脂的单体0.1～30份；助共融剂0.8～20份；炭黑20～150份；活化剂1～30份；软化剂0～50份；防老剂0～20份；硫化剂0.1～10份；硫化促进剂0.1～20份。本发明在保持传统的单一硫磺交联键各项物理性能与加工工艺性的同时，融入了IPN硫化网络键耐温度性好、耐剪切强度高、耐扭转变形能力大的优点，最大限度地提高了轮胎配方的使用性能。
文档编号C08K3/04GK102250394SQ20111015516
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者徐世传, 方永清, 许仁昌 申请人:杭州中策橡胶有限公司