一种轮胎成型鼓中心套筒硫化胶囊及其制备方法与流程

1.本发明涉及轮胎成型鼓设备技术，特别是关于一种轮胎成型鼓的中心套筒硫化胶囊及其制备方法。


背景技术：

2.轮胎成型鼓是在轮胎成型过程中使用的重要工具，轮胎成型鼓关键零部件大多采用碳素钢或铝合金等金属材料，防静电性能差。尤其轮胎成型鼓中心套筒，在轮胎成型后机头折叠的瞬间，极容易产生静电，而在成型过程中又使用大量的汽油等有机溶剂，在静电作用下极易发生燃烧，造成严重的安全隐患。因此，如何消除轮胎成型过程中静电的产生，避免对人体造成伤害及火灾的产生是各轮胎厂研究的课题之一。


技术实现要素：

3.针对现阶段通用轮胎成型鼓中心套筒防静电性能差容易造成易燃的问题，本发明提供一种轮胎成型鼓中心套筒硫化胶囊及其制备方法，该中心套筒一改原来的金属材料为橡胶合成材料，主材料选用丁腈橡胶和橡塑合金，丁腈橡胶的体积电阻最小，橡塑合金采用丁腈橡胶与聚氯乙烯共混，兼有聚氯乙烯的耐臭氧性和丁腈橡胶的耐油性，耐候性提高，阻燃性提高，同时添加防静电助剂，增加了制品的抗静电性能。
4.本发明采取的技术方案如下：
5.一种轮胎成型鼓中心套筒硫化胶囊，其特征在于，包括如下质量百分比的组份：
[0006][0007][0008]
进一步地：
[0009]
所述炭黑是n347炭黑；
[0010]
所述增塑剂是邻苯二甲酸丁苄酯和己二酸二辛酯；
[0011]
所述活性剂是氧化锌和硬脂酸；
[0012]
所述硫化剂是硫磺；
[0013]
所述的促进剂为dm；
[0014]
所述抗静电助剂是jl-xs1。
[0015]
在采用上述材料基础上，进一步地：
[0016][0017]
进一步地：所述丁腈橡胶为丙烯腈含量31％-35％，门尼粘度40-50。
[0018]
进一步地：所述橡塑合金为丁腈橡胶与聚氯乙烯的混合含量比为70：30，门尼粘度60
±
5。
[0019]
一种轮胎成型鼓中心套筒硫化胶囊的制备方法，包括一段胶混炼和二段胶混炼，其特征在于：
[0020]
在一段胶混炼阶段，在率先加入丁腈橡胶和橡塑合金混炼的基础上，加入邻苯二甲酸丁苄酯、己二酸二辛酯、硬脂酸、氧化锌jl-xs1；
[0021]
在二段胶混炼阶段，再加入硫磺和dm。
[0022]
具体包括如下步骤：
[0023]
1)一段胶混炼
[0024]
s1、将设定质量百分比的丁腈橡胶和橡塑合金利用160立升的密炼机进行混炼，混炼时间50-70秒；
[0025]
s2、在s1步混炼的基础上加入硬脂酸、氧化锌、jl-xs1和2/3质量的n347炭黑、邻苯二甲酸丁苄酯、己二酸二辛酯进行混炼，混炼时间40-60秒；
[0026]
s3、在s1、s2两步的基础上再加入1/3质量的n347炭黑、邻苯二甲酸丁苄酯和己二酸二辛酯继续混炼，混炼时间为40-60秒；
[0027]
s4、在s3步的基础上提砣后继续混炼，混炼时间为30-50秒；
[0028]
2)一段胶排胶
[0029]
将混炼后的一段胶进行排胶，排胶温度为120-130℃；
[0030]
3)将混炼后的一段胶停放24h；
[0031]
4)二段胶混炼
[0032]
将停放24h后的一段胶加入设定质量百分比的硫磺和dm进行二段混炼，混炼时间5-7分钟；
[0033]
5)二段胶排胶
[0034]
将混炼后的二段胶进行排胶，排胶温度为110-120℃；
[0035]
6)静置
[0036]
将二段排出的胶停放24h；
[0037]
7)挤出胶条
[0038]
将停放24h后的二段胶用冷喂料挤出机挤出型条，控制挤出胶条的温度在100-110℃；
[0039]
8)胶囊成型
[0040]
利用模压式硫化机将挤出的型条制备成中心套筒硫化胶囊，硫化温度150-160℃，硫化合模压力为160-180kgf/cm2。
[0041]
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
[0042]
1、本发明利用丁腈橡胶和橡塑合金各自的优势，形成优势互补，生产中心套筒硫化胶囊，丁腈橡胶的极性原因混炼胶成为半导胶，其体积电阻只有106～108ω
·
cm，可以很好的导出静电，避免静电的聚集。
[0043]
2、橡塑合金(nbr+pvc)的主要优点是兼有聚氯乙烯的耐臭氧性和丁腈橡胶的耐油性和可交联性，与纯丁腈橡胶相比，共混胶具有以下特点：显著提高了耐臭氧和耐气候老化性能；改善了拉伸强度、定伸应力、抗撕裂性、耐热性和耐燃性；提高了耐油、耐燃油和耐化学药品等性能；提高了压出、压延性能，同时胶料不易自硫，增强了贮存稳定性；同时pvc粒子界面形成导静电网络，具有永久性防静电功能。
[0044]
3、本发明应用抗静电材料jl-xs1,加入该抗静电助剂后能使混炼胶的体积电阻提升至10
8-109ω
·
cm，进一步增加材料的表面电阻率，增加制品的抗静电性能。
[0045]
4、氧指数是衡量高聚物是否易燃的一项重要指标：氧指数越小，则越容易燃烧，氧指数＜21的材料，一般在空气中很容易燃烧，丁腈橡胶的氧指数含量为17-20，属于易燃材料；而聚氯乙烯树脂的含氯量达56％左右，氧指数＞40，属自熄性材料，丁腈橡胶与聚氯乙烯共混的“橡塑合金”，氧指数比丁腈橡胶高，使胶料阻燃性提高。
[0046]
5、该产品应用到成型机头上，利用充入压缩空气压力大小实现成型鼓的张缩功能，同以往的机械成型鼓相比，减少了成型过程中静电的产生，避免了静电对人体的危害及静电引发的燃烧情况，同时能够保障各部位膨胀的均匀程度，提高轮胎成型的成品率。
[0047]
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
具体实施方式
[0048]
下面结合实施例对本发明进行详细的描述。但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本发明技术方案作的唯一限定，凡是在本发明技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。
[0049]
橡胶的电绝缘能力习惯上用体积电阻来表征，其中以106～109ω
·
cm的范围作为半导体橡胶，大于此为绝缘橡胶，小于此则为导电橡胶。各种橡胶的电绝缘性能都较好，但
体积电阻过大，则静电电荷不能有效的传导出去，会产生放电。相比之下，丁腈橡胶(nbr)的体积电阻小，被称为“半导体橡胶”材料，抗静电性能好。同时，丁腈橡胶耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，与极性物质有较好的相容性，比如聚氯乙烯(pvc)、醇酸树脂、尼龙，其缺点是耐低温性差、耐臭氧性差。
[0050]
橡塑合金是丁腈乳胶和聚氯乙烯乳液共沉，加入防老剂、热稳定剂和粘合助剂橡塑并用胶，在化学性能上，橡塑合金兼具聚氯乙烯的耐臭氧性和丁腈橡胶的耐油性，相比于丁腈橡胶提高了拉伸强度、撕裂强度、耐老化性、耐油性和耐燃性，聚氯乙烯(pvc)有优异的介电性能。
[0051]
鉴于对材料性能的分析，本发明旨在通过丁腈橡胶和橡塑合金共混生产中心套筒，解决成型过程中产生静电的问题，同时兼顾提高材料的阻燃性和抗老化性。
[0052]
经过不断的实验摸索，本发明提供一种轮胎成型鼓中心套筒硫化胶囊，其材料组份质量百分比如下：
[0053][0054]
对于生产中心套筒硫化胶囊来讲，炭黑一般选n347炭黑；增塑剂一般选邻苯二甲酸丁苄酯和己二酸二辛酯；活性剂使用的有氧化锌和硬脂酸；硫化剂一般是硫磺；促进剂选择为dm；抗静电助剂选用jl-xs1。
[0055]
所以，进一步讲，所述中心套筒的材料组成可以为：
[0056][0057]
丁腈橡胶和橡塑合金是作为中心套筒的主体材料；硫磺为硫化丁腈橡胶主体材料的硫化剂；dm为硫化丁腈橡胶的促进剂；氧化锌、硬脂酸都是作为活性剂用于提高胶料的活性；n347炭黑为丁腈橡胶的补强材料；邻苯二甲酸丁苄酯和己二酸二辛酯为胶料的增塑剂；jl-xs1作为胶料的抗静电剂。
[0058]
本发明选用的为中高丙烯腈含量31％-35％的丁腈橡胶，其门尼粘度40-50。随着丙烯腈含量的增加丁腈橡胶的极性增强，链柔顺性降低，链间相互作用力增大，分子链内双键含量降低，饱和程度增加，由此也造成了一系列性能的变化，其耐油性、气密性和耐磨耗性提高，但其加工性和耐寒性下降。
[0059]
橡塑合金选用丁腈橡胶与聚氯乙烯的含量比值为70：30，其门尼粘度60
±
5。与丁腈橡胶相比，橡塑合金挤出速度加快、挤出口型膨胀减少、表面光洁，对压延和模压制品的加工和外观质量都有改善。
[0060]
本发明选用丁腈橡胶和橡塑合金二者进行共混改性，使胶料拥有聚氯乙烯的耐臭氧性能和丁腈橡胶的耐油性能，可显著提高制品的耐天候老化性能、阻燃性、耐燃油、抗静电性能和耐化学药品等性能。丁腈橡胶和聚氯乙烯都有一定的抗静电性能，但是综合制品性能来讲含量不够，所以加入一定量的jl-xs1作为补充提高抗静电性。
[0061]
通过丁腈橡胶与橡塑合金进行共混改性，胶料的氧指数含量明显提高，从纯丁腈橡胶极易燃烧材料升级为阻燃材料，同时由于胶料的体积电阻值108～109ω
·
cm，具有良好的静电传输功能，能够有效的避免静电的聚集。
[0062]
本发明提供一种具有上述组成的中心套筒制备方法，包括一段胶混炼和二段胶混炼阶段，特点是在一段胶混炼阶段，在率先加入丁腈橡胶和橡塑合金混炼的基础上加入邻苯二甲酸丁苄酯和己二酸二辛酯、硬脂酸、氧化锌jl-xs1，这样增加生胶的可塑性，利于各种配合剂的混入。通过如下过程实现：
[0063]
1)一段胶混炼
[0064]
s1、将设定质量百分比的丁腈橡胶和橡塑合金利用160立升的密炼机进行混炼，混
炼时间50-70秒；
[0065]
s2、在s1步混炼丁腈橡胶和橡塑合金的基础上加入硬脂酸、氧化锌、jl-xs1和2/3的n347炭黑、邻苯二甲酸丁苄酯、己二酸二辛酯进行混炼，混炼时间40-60秒；
[0066]
s3、在s1、s2两步的基础上再加入1/3的n347炭黑、邻苯二甲酸丁苄酯和己二酸二辛酯继续混炼，混炼时间为40-60秒；
[0067]
s4、在s3步的基础上提砣后继续混炼，混炼时间为30-50秒；
[0068]
2)一段胶排胶
[0069]
将混炼后的一段胶进行排胶，排胶温度为120-130℃；
[0070]
3)将混炼后的一段胶停放24h；
[0071]
4)二段胶混炼
[0072]
将停放24h后的一段胶加入设定质量百分比的硫磺和dm进行二段混炼，混炼时间5-7分钟；
[0073]
5)二段胶排胶
[0074]
将混炼后的二段胶进行排胶，排胶温度为110-120℃；
[0075]
6)静置
[0076]
将二段排出的胶停放24h；
[0077]
7)挤出胶条
[0078]
将停放24h后的二段胶用冷喂料挤出机挤出型条，控制挤出胶条的温度在100-110℃；
[0079]
8)胶囊成型
[0080]
利用模压式硫化机将挤出的型条制备成中心套筒硫化胶囊，硫化温度150-160℃，硫化合模压力为160-180kgf/cm2。
[0081]
对成品中心套筒进行物性检测，主要测试其强度、伸长率、硬度、永久变形等性能参数。
[0082]
性能比较：
[0083]
实施例1：以如下材料组份质量百分比进行混炼：
[0084][0085]
获得的各项性能参数(见下表中的“丁腈橡胶+橡塑合金”一栏)与天然橡胶、丁基橡胶、金属的对比如下：
[0086][0087][0088]
经检测，在上述组份比例下，成品中心套筒性能测试数据分别为：扯断伸长率％：620；扯断强力mpa：15.2；硬度：68；久变形率％：32；300％定伸强度：6.8；撕裂强度mpa:42；
门尼粘度(100+4)：32；硫化仪工艺性能数据分别为：ts1，2：10；t10，2：48；t90，12:12，氧指数含量：34，体积电阻值：108～109ω
·
cm，耐汽油性a级。
[0089]
实施例2：以如下材料组份质量百分比进行混炼：
[0090][0091][0092]
获得的各项性能参数(见下表中的“丁腈橡胶+橡塑合金”一栏)与天然橡胶、丁基橡胶、金属的对比如下：
[0093][0094]
实施例3：以如下材料组份质量百分比进行混炼：
[0095][0096][0097]
获得的各项性能参数(见下表中的“丁腈橡胶+橡塑合金”一栏)与天然橡胶、丁基橡胶、金属的对比如下：
[0098][0099]
经上述对比可以看出，应用丁腈橡胶和橡塑合金共混橡胶其体积电阻、耐汽油性能、氧指数含量等综合性能均优于其他配方，因此将该产品应用为机械成型鼓的辅助工装，胶料成型在中心套筒上辅助成型，避免了成型胶料与机械成型鼓直接接触，有效地避免了静电的产生，减少静电引发火灾及人身伤害的风险。