本发明公开了一种防滑耐磨胎面胶的制备方法，属于橡胶制备
技术领域：
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背景技术：
：胎面胶指轮胎最外层与路面接触而表面印有花纹的一层胶料。能使轮胎具有牵引力，缓冲行驶时的冲击和摇摆，防止帘线层的割破和刺穿等。要求具有高度的耐磨性、耐疲劳性能，良好的耐老化性能，较高的拉伸强度、弹性和强韧性，以及行驶时低的生热性。可用天然橡胶、丁苯橡胶、顺式异戊橡胶和顺丁橡胶等生胶制造。胶料中常加入大量炭黑，以提高其物理机械性能。可将胶料用螺杆压出机压出或用压延机压延经冷却而成。前法所制的胎面胶，质量较优，生产能力也较大。修补外胎所用的补胎胶，也常称胎面胶。滚动阻力、抗湿滑性和耐磨性是轮胎的“三大行驶性能”，三项性能之间相互影响、制约，很难实现三者之间的平衡优化，故有轮胎性能“魔三角”之称。理想的胎面胶应具备低的滚动阻力、高的抗湿滑性和好的耐磨性等综合优良性能。胎面胶的传统改性方法是调整胎面胶复合材料的配方，如开发应用新型的橡胶原料和新型填料等。应用白炭黑等纳米无机填料制备绿色胎面胶复合材料是当前胎面胶复合材料研究的热点，但纳米级无机粒子的附聚力强，填充胶料的加工性能差，难以均匀分散在橡胶基体中。轿车胎一般采用半钢丝子午线轮胎结构，半钢子午胎是指胎面部位部分或全部采用钢丝帘线作为补强材料，胎体采用尼龙、聚酯等纤维材料的子午线轮胎。轿车胎构成：胎面、冠带层、带束层、胎侧、子口耐磨胶、胎体、气密层、胎圈、三角胶、子口护布等。目前胎面胶和填料的结合力不高，使得胎面胶的抓地力不够、滚动阻力大，由于轿车胎面一般采用半钢丝子午线胎面结构，胎面行驶速度高，胎冠部刚性高、厚度薄，胎面是胎面与路面直接接触的部位，承受着胎面最苛刻的外应力作用，胎面与地面间的蠕动很小，牵引力和侧向力较高，经常出现胎面磨光、花纹崩花及裂口的现象，导致胎体爆破。因此，发明一种防滑耐磨胎面胶对橡胶制备
技术领域：
具有积极意义。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题，针对目前胎面胶和填料的结合力不高，使得胎面胶的抓地力不够、滚动阻力大，由于轿车胎面一般采用半钢丝子午线胎面结构，胎面行驶速度高，胎冠部刚性高、厚度薄，胎面是轮胎与路面直接接触的部位，承受着胎面最苛刻的外应力作用，胎面与地面间的蠕动很小，牵引力和侧向力较高，经常出现胎面磨光、花纹崩花及裂口的现象，导致胎体爆破的缺陷，提供了一种防滑耐磨胎面胶的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种防滑耐磨胎面胶的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）取400～500g杜仲干果放入玻璃槽中，用300～400ml的氢氧化钠溶液浸泡杜仲干果，过滤去除滤液得滤渣，将滤渣洗涤3～5次，再将甲苯与滤渣混合置于蒸发回流装置中，回流后得到回流液，将回流液装入锥形瓶放入烘箱中加热升温，干燥得到粗胶；（2）称取100～150g100目炭黑粉末、200～250g稻草灰置于烧杯，向烧杯加入200～250m氢氧化钠溶液，搅拌后，向烧杯中加入200～300ml盐酸，再对烧杯加热升温，搅拌，得到炭黑硅胶；（3）取膨润土置于球磨机中球磨，得到膨润土颗粒，将80～90ml大豆油置于烧杯中，加热升温，再将30～40g膨润土颗粒加入烧杯中，搅拌得到表面改性的膨润土颗粒；（4）按重量份数计，向开炼机中加入30～40份天然橡胶、30～40份顺丁橡胶、40～50份粗胶、5～10份硬脂酸、2～4份氧化镁、20～30份炭黑硅胶、5～10份防老剂4010、20～30份偏氟醚橡胶、10～15份聚四氟乙烯、10～15份氧化铝溶胶、8～10份表面改性的膨润土颗粒加入开炼机中，进行混炼，得到混炼胶；（5）将混炼胶和岩棉纤维混合，注入真空挤出机中，将挤出物用四甲基硫代过氧化二碳酸二酰的丙酮溶液喷淋硫化，冷却至室温，得到防滑耐磨胎面胶。步骤（1）所述的玻璃槽所处温度条件为100～110℃，氢氧化钠溶液质量分数为2%，浸泡时间为2～3h，甲苯与滤渣混合质量比为4︰1，回流温度为70～80℃，回流时间为2～3h，烘箱加热升温后温度为100～110℃，干燥时间为2～3h。步骤（2）所述的炭黑粉末粒度为100目，氢氧化钠溶液质量分数为35%，搅拌时间为3～5min，盐酸质量分数为20%，对烧杯加热升温后温度为80～85℃，搅拌时间为10～15min。步骤（3）所述的球磨时间为30～40min，膨润土颗粒粒径为0.5～1.0mm，加热升温后温度为200～220℃，搅拌时间为20～25min。步骤（4）所述的混炼时调整辊距为2～4mm，控制混炼温度为300～350℃，混炼时间为3～5min。步骤（5）所述的将混炼胶和岩棉纤维混合质量比为10︰1，控制挤出机机头温度为90～100℃，挤出转速为30～35r/min，四甲基硫代过氧化二碳酸二酰的丙酮溶液质量分数为15%，控制喷淋段温度为200～220℃。本发明的有益效果是：（1）本发明通过碱液浸泡杜仲干果取其滤渣，再将滤渣与甲苯相混合蒸发回流得到杜仲粗胶，添加的辅助橡胶杜仲胶与天然橡胶相比，两者的分子链构型不同，天然橡胶为顺式聚异戊二烯，杜仲胶为反式聚异戊二烯，这就造成两者性质上的很大差别，天然橡胶是柔软的并有弹性，杜仲胶是易结晶的硬质塑料，杜仲胶在天然橡胶和顺丁橡胶中经硫化交联使胎面受力时弹性链在刚性链上发生分子滑移，降低胎面与地面间的外应力，从而减少胎面内能消耗，使胎面具有较好的耐磨的性能，表面改性后的膨润土颗粒能使掺入的氧化铝溶胶与岩棉纤维间产生较强的结合力，形成很强的物理结合面或者共格界面，使氧化铝以薄层形式存在于岩棉纤维表层，由于界面光滑平直，在聚四氟乙烯承受载荷时，能够顺利传递给岩棉纤维，另外，氧化铝作为岩棉纤维保护层可以避免岩棉纤维受载荷时造成纤维性能损伤，并且氧化铝和其他有机成分发生络合反应，避免生成不可控且非均匀分布的脆性相，从而提升胎面的韧性，减少裂口的产生；（2）一般胎面增强剂直接添加炭黑，本发明中胎面胶中的炭黑硅胶中将炭黑吸附在硅胶微孔中，硅胶经硫化后在胎面材料内形成三维网状si-o-si结构，原本二氧化硅就有很好的耐磨性，炭黑在网状结构包覆下增强了二氧化硅强度，使胎面的耐磨性能进一步提高，通过大豆油将膨润土颗粒表面改性处理，改性处理后膨润土颗粒表面与al2o3表面偶联形成了硅氧长链，在混炼过程中，硅氧长链与ptfe长分子链互相缠结，互穿达到了很好的偶联化，使复合材料的内部微观结构发生变化，分子链规整性变好，材料表面能提升，导致胎面对地面的抓地力提高，在摩擦过程中胎面生成的转移层较难剥落，使膨润土颗粒的填补效果增强，减少胎面的磨损量，从而提升胎面材料的耐磨性能，应用前景广阔。具体实施方式取400～500g杜仲干果放入玻璃槽中于100～110℃条件下，用300～400ml质量分数为2%的氢氧化钠溶液浸泡杜仲干果2～3h，过滤去除滤液得滤渣，将滤渣洗涤3～5次，再将甲苯与滤渣按质量比4︰1混合置于蒸发回流装置中，在70～80℃条件下回流2～3h后得到回流液，将回流液装入锥形瓶放入烘箱中加热升温至100～110℃，干燥2～3h得到粗胶；称取100～150g100目炭黑粉末、200～250g稻草灰置于烧杯，向烧杯加入200～250ml质量分数为35%的氢氧化钠溶液，搅拌3～5min后，向烧杯中加入200～300ml质量分数为20%的盐酸，再对烧杯加热升温至80～85℃，搅拌10～15min，得到炭黑硅胶；取膨润土置于球磨机中球磨30～40min，得到粒径为0.5～1.0mm的膨润土颗粒，将80～90ml大豆油置于烧杯中，加热升温至200～220℃，再将30～40g膨润土颗粒加入烧杯中，搅拌20～25min，得到表面改性的膨润土颗粒；按重量份数计，向开炼机中加入30～40份天然橡胶、30～40份顺丁橡胶、40～50份粗胶、5～10份硬脂酸、2～4份氧化镁、20～30份炭黑硅胶、5～10份防老剂4010、20～30份偏氟醚橡胶、10～15份聚四氟乙烯、10～15份氧化铝溶胶、8～10份表面改性的膨润土颗粒加入开炼机中，调整辊距为2～4mm进行混炼，控制混炼温度为300～350℃，混炼3～5min，得到混炼胶；将混炼胶和岩棉纤维按质量比为10︰1混合，注入真空挤出机中，控制挤出机机头温度为90～100℃，挤出转速为30～35r/min，将挤出物用质量分数为15%的四甲基硫代过氧化二碳酸二酰的丙酮溶液喷淋硫化，控制喷淋段温度为200～220℃，冷却至室温，得到防滑耐磨胎面胶。取400g杜仲干果放入玻璃槽中于100℃条件下，用300ml质量分数为2%的氢氧化钠溶液浸泡杜仲干果2h，过滤去除滤液得滤渣，将滤渣洗涤3次，再将甲苯与滤渣按质量比4︰1混合置于蒸发回流装置中，在70℃条件下回流2h后得到回流液，将回流液装入锥形瓶放入烘箱中加热升温至100℃，干燥2h得到粗胶；称取100g100目炭黑粉末、200g稻草灰置于烧杯，向烧杯加入200ml质量分数为35%的氢氧化钠溶液，搅拌3min后，向烧杯中加入200ml质量分数为20%的盐酸，再对烧杯加热升温至80℃，搅拌10min，得到炭黑硅胶；取膨润土置于球磨机中球磨30min，得到粒径为0.5mm的膨润土颗粒，将80ml大豆油置于烧杯中，加热升温至200℃，再将30g膨润土颗粒加入烧杯中，搅拌20min，得到表面改性的膨润土颗粒；按重量份数计，向开炼机中加入30份天然橡胶、30份顺丁橡胶、40份粗胶、5份硬脂酸、2份氧化镁、20份炭黑硅胶、5份防老剂4010、20份偏氟醚橡胶、10份聚四氟乙烯、10份氧化铝溶胶、8份表面改性的膨润土颗粒加入开炼机中，调整辊距为2mm进行混炼，控制混炼温度为300℃，混炼3min，得到混炼胶；将混炼胶和岩棉纤维按质量比为10︰1混合，注入真空挤出机中，控制挤出机机头温度为90℃，挤出转速为30r/min，将挤出物用质量分数为15%的四甲基硫代过氧化二碳酸二酰的丙酮溶液喷淋硫化，控制喷淋段温度为200℃，冷却至室温，得到防滑耐磨胎面胶。取450g杜仲干果放入玻璃槽中于105℃条件下，用350ml质量分数为2%的氢氧化钠溶液浸泡杜仲干果2.5h，过滤去除滤液得滤渣，将滤渣洗涤4次，再将甲苯与滤渣按质量比4︰1混合置于蒸发回流装置中，在75℃条件下回流2.5h后得到回流液，将回流液装入锥形瓶放入烘箱中加热升温至105℃，干燥2.5h得到粗胶；称取120g100目炭黑粉末、220g稻草灰置于烧杯，向烧杯加入220ml质量分数为35%的氢氧化钠溶液，搅拌4min后，向烧杯中加入250ml质量分数为20%的盐酸，再对烧杯加热升温至82℃，搅拌12min，得到炭黑硅胶；取膨润土置于球磨机中球磨35min，得到粒径为0.7mm的膨润土颗粒，将85ml大豆油置于烧杯中，加热升温至210℃，再将35g膨润土颗粒加入烧杯中，搅拌22min，得到表面改性的膨润土颗粒；按重量份数计，向开炼机中加入35份天然橡胶、35份顺丁橡胶、45份粗胶、7份硬脂酸、3份氧化镁、25份炭黑硅胶、7份防老剂4010、25份偏氟醚橡胶、12份聚四氟乙烯、12份氧化铝溶胶、9份表面改性的膨润土颗粒加入开炼机中，调整辊距为3mm进行混炼，控制混炼温度为320℃，混炼4min，得到混炼胶；将混炼胶和岩棉纤维按质量比为10︰1混合，注入真空挤出机中，控制挤出机机头温度为95℃，挤出转速为32r/min，将挤出物用质量分数为15%的四甲基硫代过氧化二碳酸二酰的丙酮溶液喷淋硫化，控制喷淋段温度为210℃，冷却至室温，得到防滑耐磨胎面胶。取500g杜仲干果放入玻璃槽中于110℃条件下，用400ml质量分数为2%的氢氧化钠溶液浸泡杜仲干果3h，过滤去除滤液得滤渣，将滤渣洗涤5次，再将甲苯与滤渣按质量比4︰1混合置于蒸发回流装置中，在80℃条件下回流3h后得到回流液，将回流液装入锥形瓶放入烘箱中加热升温至110℃，干燥3h得到粗胶；称取150g100目炭黑粉末、250g稻草灰置于烧杯，向烧杯加入250ml质量分数为35%的氢氧化钠溶液，搅拌5min后，向烧杯中加入300ml质量分数为20%的盐酸，再对烧杯加热升温至85℃，搅拌15min，得到炭黑硅胶；取膨润土置于球磨机中球磨40min，得到粒径为1.0mm的膨润土颗粒，将90ml大豆油置于烧杯中，加热升温至220℃，再将40g膨润土颗粒加入烧杯中，搅拌25min，得到表面改性的膨润土颗粒；按重量份数计，向开炼机中加入40份天然橡胶、40份顺丁橡胶、50份粗胶、10份硬脂酸、4份氧化镁、30份炭黑硅胶、10份防老剂4010、30份偏氟醚橡胶、15份聚四氟乙烯、15份氧化铝溶胶、10份表面改性的膨润土颗粒加入开炼机中，调整辊距为4mm进行混炼，控制混炼温度为350℃，混炼5min，得到混炼胶；将混炼胶和岩棉纤维按质量比为10︰1混合，注入真空挤出机中，控制挤出机机头温度为100℃，挤出转速为35r/min，将挤出物用质量分数为15%的四甲基硫代过氧化二碳酸二酰的丙酮溶液喷淋硫化，控制喷淋段温度为220℃，冷却至室温，得到防滑耐磨胎面胶。对比例以南京某公司生产防滑耐磨胎面胶作为对比例对本发明制得的防滑耐磨胎面胶和对比例中的防滑耐磨胎面胶进行性能检测，检测结果如表1所示：测试方法：拉伸强度测试按gb/t528标准进行检测；扯断伸长率测试按gb/t528标准进行检测；300%定伸应力测试按gb/t528标准进行检测；撕裂强度测试按gb/t528-2008标准进行检测；阿克隆磨耗体积测试按gb/t1689标准进行检测；表面情况：将实例1～3和对比例中的胎面胶用在轿车轮胎上，经过一定使用时间后，观察表面变化情况。表1胎面胶性能测定结果测试项目实例1实例2实例3对比例拉伸强度（mpa）20.720.820.915.4扯断伸长率（%）652654655543300%定伸应力（mpa）8.38.48.56.5撕裂强度（kn/m）55.655.855.943.5阿克隆磨耗体积（cm3）0.230.210.200.45表面情况无花纹，无裂口无花纹，无裂口无花纹，无裂口有花纹，出现裂口根据上述中数据可知本发明制得的防滑耐磨胎面胶强度高，抓地力高，定伸应力高，撕裂强度高，耐磨性好，阿克隆磨耗体积小，表面未出现花纹及开裂现象，防滑性好，具有广阔的应用前景。当前第1页12