本发明属于轮胎材料技术领域，具体涉及一种环保矿用全钢工程子午线耐老化低生热轮胎胎面胶。
背景技术：
目前工程机械行业正在针对高等级公路建设与养护、桥梁建设、大型水利工程项目中的坝堤加固、隧道工程、矿山现代化开采作业、西部油田开发、西气东输工程等领域发展。
工程机械轮胎主要用于公路、矿山、港口、电站等大型基础工程建设场地的工程机械和运输车辆上。重型工程机械适应重大工程的大型工程机械，如高等级路面建设使用的无级调频调幅振动压路机、大型装载机等，现代交通运输需要的大型全地面汽车起重机、中型越野轮式起重机、集装箱起重运输车、整体自卸运载车等工程机械。所配套轮胎不需要高速性能，但路面有矿石、碎砖和锋利废料，路面条件苛刻，负荷量大及车辆连续作业等。因此要求胎面具有耐切割、耐老化、抗撕裂、低生热、抗崩花掉块等综合优势。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种环保矿用全钢工程子午线耐老化低生热轮胎胎面胶，在相对温度高、日照时间长的露天矿长期使用时具有耐老化、低生热性，还具有很好的耐切割、抗撕裂等性能，降低崩花掉块、胎冠鼓包等风险，从而提高轮胎使用寿命。
本发明的目的是以下述方式实现的：
环保矿用全钢工程子午线耐老化低生热轮胎胎面胶，由以下重量份的原料制成：天然橡胶：60-90份；丁苯橡胶10-40份；炭黑45-55份；白炭黑：10-20份；环保油3-6份；氧化锌4-7份；硬脂酸1-5份；防护蜡：1-3份；防老剂2-5份；增粘树脂2-4份；硫磺0.5-2份；促进剂1-3份；防焦剂0-0.6份；塑解剂0-0.6份。
所述丁苯橡胶为环保型丁苯橡胶1500e。
所述炭黑为炭黑n115和炭黑n330。
所述增粘树脂为特辛基苯酚甲醛树脂。
所述环保油为环保型芳烃油tdae油。
所述防护蜡为c分布主要在c30-c38的石蜡。
所述促进剂为n-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺和六亚甲基四胺。
所述防老剂为n-(1,3-二甲基丁基)-n′-苯基对苯二胺和2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体。
所述塑解剂由2份2,2′-二苯甲酰氨基二苯基二硫化合物和4份环保塑解剂组成。
所述防焦剂为防焦剂ctp。
1.生胶体系：
与丁苯橡胶相比，天然橡胶具有更好的耐老化性、耐热性，较强的的拉伸强度、撕裂强度，丁苯橡胶虽然多项物理性能不及天然橡胶，但具有很好的耐切割性。本发明最终方案决定之前，对天然橡胶str20#和丁苯橡胶sbr1500性能进行对比，如表1所示，结论与以上解释基本一致。因此在矿用胎面配方中一般含有一定份数丁苯橡胶。天然橡胶份数高于丁苯橡胶时，胎面配方各个性能会趋于天然橡胶性能，具有较强的拉伸强度、撕裂强度、耐热性、耐老化性；丁苯橡胶份数高于天然橡胶时，则配方具有很好的耐切割性，其他性能可能下降。因为本发明的配方是针对温度高、日照时间长的露天矿开发，所以在具有一定耐切割、抗撕裂等性能情况下，要求具有较强的耐老化、低生热性，生胶体系中要求天然橡胶份数高于丁苯橡胶。所以本发明不仅仅是简简单单地改变橡胶份数比例，而是通过大幅度改变橡胶比例，改变生胶体系，从而对配方性能进行调整，适应所用环境。
2.炭黑
本发明使用炭黑n330和炭黑n115，本发明对炭黑n326和炭黑n330进行对比，如表2所示。由表可以看出，与炭黑n326相比，使用炭黑n330后，配方生热降低、5万次屈挠后裂口长度明显缩短，耐屈挠性提高，耐切割性、拉伸强度、撕裂强度均提高，老化后性能与炭黑n326相当，只是拉断伸长率较低。综合分析使用炭黑n330比较适合。
3.促进剂
本发明使用促进剂主要为n-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺（cz），本发明决定促进剂之前，对cz和ns进行对比，如表3所示。由表可以看出，与ns相比，使用cz后，配方生热降低、5万次屈挠后裂口长度明显缩短，耐屈挠性提高，耐切割性、拉断伸长率、撕裂强度均提高，耐老化性提高，老化后性能优于ns，综合分析使用cz比较适合。
通过生胶体系、生胶种类和配比选择-炭黑选择-促进剂选择-原材料份数调整，最后得到本发明专利配方。不同配方使用的环境不同，则性能侧重点不同，与其他配方相比，可能一些性能比较强，而一些性能较弱。雨季天气或泥泞路面更侧重耐切割性，而在水份较少、温度高、日照时间长露天矿山环境下，具有一定耐切割性时，则要求较强的耐老化、低生热性。很多情况下，多个配方也许性能有很多相似之处，但如果使用环境不同，则使用效果、轮胎的使用寿命可能会明显不同。
多功能加工助剂和增塑剂的作用基本一样，均是改良橡胶的加工工艺。在橡胶的混炼过程可缩短混炼周期，降低混炼能耗，降低混合粘度。在橡胶加工中使用，使挤出更通畅，减少半成品破边等现象。对橡胶的物理性能等主要性能的提高没有显著效果。不同之处是若达到相同的加工工艺效果，增塑剂用量会比多功能加工助剂多。本发明在不加多功能加工助剂和增塑剂时，加工性能就比较好，故不需要多功能加工助剂和增塑剂，且最终得到的胎面胶与现有的胎面胶性能不相上下。
相对于现有技术，本发明在恶劣条件下长期使用时耐老化、生热低，且有优良的耐切割、抗撕裂等性能，降低崩花掉块、胎冠鼓包等风险，从而提高轮胎使用寿命。
具体实施方式
环保型丁苯橡胶1500e为市售，购自吉林市泰发科贸有限公司；炭黑n115为市售，购自天津市炭黑有限公司；炭黑n330为市售青岛德瑞鑫环保技术有限公司，购自；特辛基苯酚甲醛树脂为市售，购自武汉径河化工有限公司；环保型芳烃油tdae油为市售，购自上海贝兰信中石油化工有限公司；环保塑解剂为市售，购自山东阳谷华泰化工股份有限公司；防焦剂ctp为市售，购自武汉瑞鑫化工有限公司。
实施例1：
环保矿用全钢工程子午线耐老化低生热轮胎胎面胶，由以下重量份的原料制成：天然橡胶：60-90份；丁苯橡胶10-40份；炭黑45-55份；白炭黑：10-20份；环保油3-6份；氧化锌4-7份；硬脂酸1-5份；防护蜡：1-3份；防老剂2-5份；增粘树脂2-4份；硫磺0.5-2份；促进剂1-3份；防焦剂0-0.6份；塑解剂0-0.6份。
丁苯橡胶为环保型丁苯橡胶1500e。
炭黑为炭黑n115和炭黑n330。
增粘树脂为特辛基苯酚甲醛树脂。
环保油为环保型芳烃油tdae油。
防护蜡为c分布主要在c30-c38的石蜡。
促进剂为n-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺（cz）和六亚甲基四胺（hexa-80）。
防老剂为n-(1,3-二甲基丁基)-n′-苯基对苯二胺（6ppd）和2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体（tmq）。
塑解剂由2份2,2′-二苯甲酰氨基二苯基二硫化合物和4份环保塑解剂组成。
防焦剂为防焦剂ctp。
本发明所述环保矿用全钢工程子午线耐老化低生热轮胎胎面胶采用常规方法制备。
实施例2：
环保矿用全钢工程子午线耐老化低生热轮胎胎面胶，由以下重量份的原料制成：天然橡胶：60kg；丁苯橡胶10kg；炭黑45kg；白炭黑：10kg；环保油3kg；氧化锌4kg；硬脂酸1kg；防护蜡：1kg；防老剂2kg；增粘树脂2kg；硫磺0.5kg；促进剂1kg；塑解剂0.1kg。
丁苯橡胶为环保型丁苯橡胶1500e。
炭黑为20kg炭黑n115和25kg炭黑n330。
增粘树脂为特辛基苯酚甲醛树脂。
环保油为环保型芳烃油tdae油。
防护蜡为c分布主要在c30-c38的石蜡。
促进剂为0.5kgn-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺和0.5kg六亚甲基四胺。
防老剂为1kgn-(1,3-二甲基丁基)-n′-苯基对苯二胺和1kg2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体。
塑解剂由0.033kg2,2′-二苯甲酰氨基二苯基二硫化合物和0.067kg环保塑解剂组成。
实施例3：
环保矿用全钢工程子午线耐老化低生热轮胎胎面胶，由以下重量份的原料制成：天然橡胶：65kg；丁苯橡胶15kg；炭黑47kg；白炭黑：12kg；环保油3.5kg；氧化锌4.5kg；硬脂酸2kg；防护蜡：1.2kg；防老剂2.5kg；增粘树脂2.2kg；硫磺0.8kg；促进剂1.2kg；防焦剂0.1kg。
丁苯橡胶为环保型丁苯橡胶1500e。
炭黑为20kg炭黑n115和27kg炭黑n330。
增粘树脂为特辛基苯酚甲醛树脂。
环保油为环保型芳烃油tdae油。
防护蜡为b型微晶蜡。
促进剂为0.5kgn-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺和0.7kg六亚甲基四胺。
防老剂为2kgn-(1,3-二甲基丁基)-n′-苯基对苯二胺和0.5kg2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体。
防焦剂为防焦剂ctp。
实施例4：
环保矿用全钢工程子午线耐老化低生热轮胎胎面胶，由以下重量份的原料制成：天然橡胶：70kg；丁苯橡胶20kg；炭黑49kg；白炭黑：14kg；环保油4kg；氧化锌5kg；硬脂酸2.5kg；防护蜡：1.5kg；防老剂3kg；增粘树脂2.5kg；硫磺1kg；促进剂1.5kg；防焦剂0.2kg；塑解剂0.2kg。
丁苯橡胶为环保型丁苯橡胶1500e。
炭黑为15kg炭黑n115和34kg炭黑n330。
增粘树脂为特辛基苯酚甲醛树脂。
环保油为环保型芳烃油tdae油。
防护蜡为b型微晶蜡。
促进剂为0.5kgn-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺和1kg六亚甲基四胺。
防老剂为1kgn-(1,3-二甲基丁基)-n′-苯基对苯二胺和2kg2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体。
塑解剂由0.067kg2,2′-二苯甲酰氨基二苯基二硫化合物和0.133kg环保塑解剂组成。
防焦剂为防焦剂ctp。
实施例5：
环保矿用全钢工程子午线耐老化低生热轮胎胎面胶，由以下重量份的原料制成：天然橡胶：75kg；丁苯橡胶25kg；炭黑50kg；白炭黑：15kg；环保油4.5kg；氧化锌5.5kg；硬脂酸3kg；防护蜡：2kg；防老剂3.5kg；增粘树脂3kg；硫磺1.2kg；促进剂2kg；防焦剂0.3kg；塑解剂0.3kg。
丁苯橡胶为环保型丁苯橡胶1500e。
炭黑为25kg炭黑n115和25kg炭黑n330。
增粘树脂为特辛基苯酚甲醛树脂。
环保油为环保型芳烃油tdae油。
防护蜡为b型微晶蜡。
促进剂为1kgn-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺和1kg六亚甲基四胺。
防老剂为1.5kgn-(1,3-二甲基丁基)-n′-苯基对苯二胺和2kg2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体。
塑解剂由0.1kg2,2′-二苯甲酰氨基二苯基二硫化合物和0.2kg环保塑解剂组成。
防焦剂为防焦剂ctp。
实施例6：
环保矿用全钢工程子午线耐老化低生热轮胎胎面胶，由以下重量份的原料制成：天然橡胶：80kg；丁苯橡胶30kg；炭黑52kg；白炭黑：16kg；环保油5kg；氧化锌6kg；硬脂酸3.5kg；防护蜡：2.2kg；防老剂4kg；增粘树脂3.2kg；硫磺1.5kg；促进剂2.2kg；防焦剂0.4kg；塑解剂0.4kg。
丁苯橡胶为环保型丁苯橡胶1500e。
炭黑为20kg炭黑n115和32kg炭黑n330。
增粘树脂为特辛基苯酚甲醛树脂。
环保油为环保型芳烃油tdae油。
防护蜡为c分布主要在c30-c38的石蜡。
促进剂为0.5kgn-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺和1.7kg六亚甲基四胺。
防老剂为1kgn-(1,3-二甲基丁基)-n′-苯基对苯二胺和3kg2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体。
塑解剂由0.133kg2,2′-二苯甲酰氨基二苯基二硫化合物和0.267kg环保塑解剂组成。
防焦剂为防焦剂ctp。
实施例7：
环保矿用全钢工程子午线耐老化低生热轮胎胎面胶，由以下重量份的原料制成：天然橡胶：85kg；丁苯橡胶35kg；炭黑54kg；白炭黑：18kg；环保油5.5kg；氧化锌6.5kg；硬脂酸4kg；防护蜡：2.5kg；防老剂4.5kg；增粘树脂3.5kg；硫磺1.8kg；促进剂2.5kg；防焦剂0.5kg；塑解剂0.5kg。
丁苯橡胶为环保型丁苯橡胶1500e。
炭黑为27kg炭黑n115和27kg炭黑n330。
增粘树脂为特辛基苯酚甲醛树脂。
环保油为环保型芳烃油tdae油。
防护蜡为c分布主要在c30-c38的石蜡。
促进剂为1kgn-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺和1.5kg六亚甲基四胺。
防老剂为2kgn-(1,3-二甲基丁基)-n′-苯基对苯二胺和2.5kg2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体。
塑解剂由0.167kg2,2′-二苯甲酰氨基二苯基二硫化合物和0.333kg环保塑解剂组成。
防焦剂为防焦剂ctp。
实施例8：
环保矿用全钢工程子午线耐老化低生热轮胎胎面胶，由以下重量份的原料制成：天然橡胶：90kg；丁苯橡胶40kg；炭黑55kg；白炭黑：20kg；环保油6kg；氧化锌7kg；硬脂酸5kg；防护蜡：3kg；防老剂5kg；增粘树脂4kg；硫磺2kg；促进剂3kg；防焦剂0.6kg；塑解剂0.6kg。
丁苯橡胶为环保型丁苯橡胶1500e。
炭黑为20kg炭黑n115和35kg炭黑n330。
增粘树脂为特辛基苯酚甲醛树脂。
环保油为环保型芳烃油tdae油。
防护蜡为b型微晶蜡。
促进剂为1.5kgn-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺和1.5kg六亚甲基四胺。
防老剂为2kgn-(1,3-二甲基丁基)-n′-苯基对苯二胺和3kg2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体。
塑解剂由0.2kg2,2′-二苯甲酰氨基二苯基二硫化合物和0.4kg环保塑解剂组成。
防焦剂为防焦剂ctp。
实施例9：
环保矿用全钢工程子午线耐老化低生热轮胎胎面胶，由以下重量份的原料制成：天然橡胶：90kg；丁苯橡胶40kg；炭黑55kg；白炭黑：20kg；环保油6kg；氧化锌7kg；硬脂酸5kg；防护蜡：3kg；防老剂5kg；增粘树脂4kg；硫磺2kg；促进剂3kg。
丁苯橡胶为环保型丁苯橡胶1500e。
炭黑为炭黑n115和炭黑n330。
增粘树脂为特辛基苯酚甲醛树脂。
环保油为环保型芳烃油tdae油。
防护蜡为c分布主要在c30-c38的石蜡。
促进剂为n-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺和六亚甲基四胺。
防老剂为n-(1,3-二甲基丁基)-n′-苯基对苯二胺和2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体。
实施例2-9制得的轮胎胎面胶的性能数据如表4所示。
表5是对比例配方，表6是本发明与对比例性能对比。由表6可以看出本发明配方生热低、5万次屈挠后裂口长度明显缩短，耐屈挠性强，撕裂强度高，老化后性能比较强。最终制备的轮胎生热低、抗撕裂性强，耐老化性高。
耐老化性参考热老化后拉伸强度、拉断伸长率、撕裂强度等物理性能，老化后各个性能参数高，则耐老化性强。
生热低参考生热温度，温度低则生热低。
耐切割性参考切割量，切割量低则耐切割性强，本发明耐切割性虽然低于对比专利，但单从切割量上考察，本发明耐切割性还是比较好。
抗撕裂性参考撕裂强度，撕裂强度高，则抗撕裂性强。
抗崩花掉块参考拉伸强度和拉断伸长率，拉伸强度和拉断伸长率大则降低崩花掉块风险。
胎冠鼓包主要由生热引起，生热低则会降低胎冠鼓包风险。
本发明在恶劣条件下长期使用时耐老化、生热低，且有优良的耐切割、抗撕裂等性能，降低崩花掉块、胎冠鼓包等风险，从而提高轮胎使用寿命。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。