本发明涉及一种胎面胶及其制备方法，尤其是一种含有石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料的胎面胶及其制备方法，属于轮胎制备技术领域。
背景技术：
轮胎胎面胶专门为平衡磨耗、牵引、操纵和滚动阻力而配置，必须在多种行驶条件下有效作用，并满足顾客对轮胎高耐磨、高耐久、低滚阻、绿色环保的期望。
石墨烯(GE)是从石墨材料中剥离出来，由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年英国曼彻斯特大学成功从石墨中分离出石墨烯，2010年获得诺贝尔物理学奖。石墨烯是目前强度最高、韧性最好、重量最轻、透光率最高、导电性最佳的一种具有优异力学、热学和电学性能的新型碳材料。石墨烯比表面积大，具有良好的导热性能，能够极大改善橡胶体系的热传导效率，将其内部热量及时导出，减少橡胶分子之间因剧烈摩擦而产生的热积累，降低轮胎内部温度、减小磨耗、延长轮胎使用寿命；同时，使得胎面胶的拉伸强度、定伸应力、硬度和耐磨性有了明显提高。
氧化石墨烯(GO)是石墨烯制备过程中的前驱体，表面含有丰富的含氧官能团，如羧基(-COOH-)、羰基(-CO-)、磺酰基(O＝S＝O)等，在高分子材料中的分散性好于石墨烯，在含量小于3‰时，通过简单机械混合即可。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种胎面胶及其制备方法，提高了轮胎胎面胶磨耗性能、降低轮胎滚动阻力，克服现有石墨烯在橡胶基体中分散困难、界面作用差的问题。
按照本发明提供的技术方案，所述胎面胶，其特征是，包括以下组份，组份比例按重量份数计：天然橡胶80～100份、顺丁橡胶0～20份、塑解剂0～0.15份、石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料5～15份、炭黑40～45份、白炭黑10～15份、硅烷偶联剂2～3份、氧化锌3.5～4.0份、硬脂酸2～3份、防老剂3～3.5份、微晶蜡1～2份、硫磺1.0～1.5份、促进剂1.0～2.0份和防焦剂0.1～0.3份。
在一个具体实施方式中，所述塑解剂为塑解剂SJ-103。
在一个具体实施方式中，所述炭黑为N234炭黑。
在一个具体实施方式中，所述硅烷偶联剂为Si69。
在一个具体实施方式中，所述石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料为含有5％石墨烯和5％氧化石墨烯的天然橡胶母料，石墨烯厚度小于2nm，氧化石墨烯的厚度小于2nm。
在一个具体实施方式中，所述防老剂为防老剂4020或防老剂RD。
在一个具体实施方式中，所述促进剂为促进剂NS。
在一个具体实施方式中，所述防焦剂为防焦剂CTP。
所述胎面胶的制备方法，其特征是，包括以下步骤，组份比例按重量份数计：
(1)塑炼：将5～15份石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.3±0.15mm，辊温保持在70±5℃，过辊3～5分钟，再加入80～100份天然橡胶、0～20份顺丁橡胶、0～0.15份塑解剂一起混炼，持续过辊3～5分钟后下片；
(2)一段混炼：将步骤(1)混炼均匀的橡胶加入密炼机中，混炼30±2s，混炼温度为100±5℃，转子转速为60±5r/min；再加入3.5～4.0份氧化锌、2～3份硬脂酸混炼20±2s，接着加入27～30份炭黑、10～15份白炭黑、2～3份硅烷偶联剂，混炼至150～155℃排胶，得到一段母胶；
(3)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却12小时；
(4)二段混炼：将一段母胶与3～3.5份防老剂、1～2份微晶蜡一起投入密炼机，混炼30±2s，混炼温度为100±5℃；再加入13～15份炭黑，混炼至145～150℃排胶，得到二段母胶；
(5)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却12小时；
(6)终炼：终炼在开炼机上进行，终炼温度为90～100℃，开炼机辊距为4±0.2mm，将二段母胶在开炼机上过辊，过辊1～1.5分钟，加入1.0～1.5份硫磺、1.0～2.0份促进剂与0.1～0.3份防焦剂，过辊1.5～2分钟，左右各割刀3次，调节辊距至最小，打三角包6次，之后打卷4次，下片，即得到所述的胎面胶成品。
在一个具体实施方式中，所述步骤(1)和(6)中，开炼机辊筒的直径为160mm，辊筒宽度为320mm，前后辊筒速比为1:1.4。
本发明所述的胎面胶及其制备方法，方法简单，步骤易于操作，制备得到的胎面胶磨耗性能有显著提高，轮胎滚动阻力降低，成品轮胎的使用寿命更长。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明中所使用的天然胶为烟片胶RSS#3；顺丁胶为齐鲁石化有限公司生产的BR9000；石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料外购于成都创威新材料有限公司；N234炭黑外购于江西黑猫炭黑股份有限公司；白炭黑外购于确成硅化学股份有限公司；硫磺外购于朝阳明宇化工有限公司；防老剂4020外购于山东圣奥化工股份有限公司，商品名为防老剂4020，化学名称为N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺；防老剂RD外购于南京化工厂，商品名为防老剂RD，化学名为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体；微晶蜡外购于上海绿菱特种蜡制品厂生产，商品名称为橡胶防护蜡；氧化锌外购于江苏溧阳昆达化工有限公司；硬脂酸外购于江阴朝阳精细化工有限公司；防焦剂CTP外购于阳谷华泰化工有限公司，化学名为N-环己基硫代领苯二甲酰亚胺；塑解剂SJ-103外购于武汉径河化工有限公司。
实施例一：一种胎面胶的制备方法，包括以下步骤，组份比例按重量份数计：
(1)塑炼：将5份石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.3±0.15mm，辊温保持在70±5℃，过辊3分钟，再加入90份天然橡胶、10份顺丁橡胶、0.1份塑解剂一起混炼，持续过辊3分钟后下片；
(2)一段混炼：将步骤(1)混炼均匀的橡胶加入密炼机中，混炼30±2s，混炼温度为100±5℃，转子转速为60±5r/min；再加入4.0份氧化锌、3份硬脂酸混炼20±2s，接着加入30份炭黑、10份白炭黑、2份硅烷偶联剂，混炼至150～155℃排胶，得到一段母胶；
(3)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却12小时；
(4)二段混炼：将一段母胶与3份防老剂、1份微晶蜡一起投入密炼机，混炼30±2s，混炼温度为100±5℃；再加入13份炭黑，混炼至145～150℃排胶，得到二段母胶；
(5)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却12小时；
(6)终炼：终炼在开炼机上进行，终炼温度为90～100℃，开炼机辊距为4±0.2mm，将二段母胶在开炼机上过辊，过辊1分钟，加入1.5份硫磺、1.0份促进剂与0.1份防焦剂，过辊1.5分钟，左右各割刀3次，调节辊距至最小，打三角包6次，之后打卷4次，下片，即得到所述的胎面胶成品。
上述步骤中，开炼机辊筒的直径为160mm，辊筒宽度为320mm，前后辊筒速比为1:1.4。
实施例二：一种胎面胶的制备方法，包括以下步骤，组份比例按重量份数计：
(1)塑炼：将10份石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.3±0.15mm，辊温保持在70±5℃，过辊3分钟，再加入90份天然橡胶、10份顺丁橡胶、0.1份塑解剂一起混炼，持续过辊3分钟后下片；
(2)一段混炼：将步骤(1)混炼均匀的橡胶加入密炼机中，混炼30±2s，混炼温度为100±5℃，转子转速为60±5r/min；再加入4.0份氧化锌、3份硬脂酸混炼20±2s，接着加入30份炭黑、10份白炭黑、2份硅烷偶联剂，混炼至150～155℃排胶，得到一段母胶；
(3)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却12小时；
(4)二段混炼：将一段母胶与3～3.5份防老剂、1～2份微晶蜡一起投入密炼机，混炼30±2s，混炼温度为100±5℃；再加入13份炭黑，混炼至145～150℃排胶，得到二段母胶；
(5)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却12小时；
(6)终炼：终炼在开炼机上进行，终炼温度为90～100℃，开炼机辊距为4±0.2mm，将二段母胶在开炼机上过辊，过辊1.5分钟，加入1.5份硫磺、2.0份促进剂与0.3份防焦剂，过辊2分钟，左右各割刀3次，调节辊距至最小，打三角包6次，之后打卷4次，下片，即得到所述的胎面胶成品。
上述步骤中，开炼机辊筒的直径为160mm，辊筒宽度为320mm，前后辊筒速比为1:1.4。
实施例三：一种胎面胶的制备方法，包括以下步骤，组份比例按重量份数计：
(1)塑炼：将10份石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.3±0.15mm，辊温保持在70±5℃，过辊3～5分钟，再加入90份天然橡胶、10份顺丁橡胶、0.1份塑解剂一起混炼，持续过辊4分钟后下片；
(2)一段混炼：将步骤(1)混炼均匀的橡胶加入密炼机中，混炼30±2s，混炼温度为100±5℃，转子转速为60±5r/min；再加入3.6份氧化锌、2.5份硬脂酸混炼20±2s，接着加入28份炭黑、12份白炭黑、2.5份硅烷偶联剂，混炼至150～155℃排胶，得到一段母胶；
(3)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却12小时；
(4)二段混炼：将一段母胶与3.2份防老剂、1.5份微晶蜡一起投入密炼机，混炼30±2s，混炼温度为100±5℃；再加入14份炭黑，混炼至145～150℃排胶，得到二段母胶；
(5)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却12小时；
(6)终炼：终炼在开炼机上进行，终炼温度为95℃，开炼机辊距为4±0.2mm，将二段母胶在开炼机上过辊，过辊1.2分钟，加入1.2份硫磺、1.5份促进剂与0.2份防焦剂，过辊1.6分钟，左右各割刀3次，调节辊距至最小，打三角包6次，之后打卷4次，下片，即得到所述的胎面胶成品。
上述步骤中，开炼机辊筒的直径为160mm，辊筒宽度为320mm，前后辊筒速比为1:1.4。
实施例四：一种胎面胶的制备方法，包括如下步骤，组份比例按重量份数计：
(1)塑炼：将5份石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.3±0.15mm，辊温保持在70±5℃，过辊3～5分钟，再加入100份天然橡胶、0.15份塑解剂一起混炼，持续过辊3～5分钟后，下片；
(2)一段混炼：将步骤(1)混炼均匀的橡胶加入密炼机中，混炼30s，密炼机初始温度为100℃，转子转速为60r﹒min-1。再加入3.5份氧化锌、2份硬脂酸混炼20s，接着加入29份炭黑、15份白炭黑、3份硅烷偶联剂，混炼至150～155℃排胶，得到一段母胶；
(3)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却12小时；
(4)二段混炼：将一段母胶与3.5份防老剂、1份微晶蜡一起投入密炼机，混炼30s，再加入剩余的11份炭黑，混炼至145～150℃排胶，得到二段母胶。
(5)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却12小时；
(6)终炼：终炼在开炼机上进行，开炼机辊距为4mm，将二段母胶在开炼机上过辊，过辊1～1.5分钟，加入1.0份硫磺、1.3份促进剂与0.3份防焦剂，过辊1.5～2分钟，左右各割刀3次，调节辊距至最小，打三角包6次，之后打卷4次(胶温为90～100℃)，下片，即得到含有石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料的胎面胶成品。
实施例五：一种胎面胶的制备方法，包括如下步骤，组份比例按重量份数计：
(1)塑炼：将10份石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.3±0.15mm，辊温保持在70±5℃，过辊3～5分钟，再加入100份天然橡胶、0.15份塑解剂一起混炼，持续过辊3～5分钟后，下片；
(2)一段混炼：将步骤(1)混炼均匀的橡胶加入密炼机中，混炼30s，密炼机初始温度为100℃，转子转速为60r﹒min-1。再加入3.5份氧化锌、2份硬脂酸混炼20s，接着加入29份炭黑、15份白炭黑、3份硅烷偶联剂，混炼至150～155℃排胶，得到一段母胶；
(3)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却12小时；
(4)二段混炼：将一段母胶与3.5份防老剂、1份微晶蜡一起投入密炼机，混炼30s，再加入剩余的11份炭黑，混炼至145～150℃排胶，得到二段母胶；
(5)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却12小时；
(6)终炼：终炼在开炼机上进行，开炼机辊距为4mm，将二段母胶在开炼机上过辊，过辊1～1.5分钟，加入1.0份硫磺、1.3份促进剂与0.3份防焦剂，过辊1.5～2分钟，左右各割刀3次，调节辊距至最小，打三角包6次，之后打卷4次(胶温为90～100℃)，下片，即得到含有石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料的胎面胶成品。
实施例六：一种胎面胶的制备方法，包括如下步骤，组份比例按重量份数计：
(1)塑炼：将15份石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.3±0.15mm，辊温保持在70±5℃，过辊3～5分钟，再加入100份天然橡胶、0.15份塑解剂一起混炼，持续过辊3～5分钟后，下片；
(2)一段混炼：将步骤(1)混炼均匀的橡胶加入密炼机中，混炼30s，密炼机初始温度为100℃，转子转速为60r﹒min-1。再加入3.5份氧化锌、2份硬脂酸混炼20s，接着加入29份炭黑、15份白炭黑、3份硅烷偶联剂，混炼至150～155℃排胶，得到一段母胶；
(3)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却12小时；
(4)二段混炼：将一段母胶与3.5份防老剂、1份微晶蜡一起投入密炼机，混炼30s，再加入剩余的11份炭黑，混炼至145～150℃排胶，得到二段母胶；
(5)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却12小时；
(6)终炼：终炼在开炼机上进行，开炼机辊距为4mm，将二段母胶在开炼机上过辊，过辊1～1.5分钟，加入1.0份硫磺、1.3份促进剂与0.3份防焦剂，过辊1.5～2分钟，左右各割刀3次，调节辊距至最小，打三角包6次，之后打卷4次(胶温为90～100℃)，下片，即得到含有石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料的胎面胶成品。
对比例一：与实施例四的制备方法完全相同，只是未添加石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料。
对实施例一和对比例一制备得到的含有石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料的胎面胶进行性质检测，结果如表1所示。
表1
由表1可知，与对比例1的胶料相比，采用本发明实施例1～实施例6制备的含有石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料的胎面胶，硬度、拉断伸长率、拉伸强度、300％定伸应力有明显提高，阿克隆磨耗体积减少，胎面胶的耐磨性能增加。还可以得出，加入10份石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料时，胶料的综合性能最好。