一种软质胎面胶及其制备方法与流程

本发明属于胎面胶，具体涉及一种软质胎面胶及其制备方法。

背景技术：

1、胎面胶作为轮胎中耗胶量最大的组件，也是汽车唯一与路面直接接触的部分，是汽车性能表现的决定性因素，研究表明，在轮胎所有的部件中，胎面胶对滚动阻力的贡献最大，而且胎面的磨耗也与轮胎的使用寿命密切相关，因此，对胎面胶的研究设计成为制备高性能轮胎的关键。

2、目前市场上常用的胎面胶多是硬质(硬度60-65ha)，硬质胎面胶在适应某些特殊场景下有着良好的表现，比如高速行驶、承受较大冲击力和压缩力等。但在一些其他场景下，如低速城市行驶、噪音控制等方面，软质胎面胶显然更具有优势，因此，研发一种软质胎面胶具有现实需求。

3、软质胎面胶相对于硬质胎面胶来说也存在一些不足之处，主要有以下几点：1.容易磨损：因为软质胎面胶的柔软性较强，容易受到路面碎石等锐利物体的损伤，导致轮胎磨损加剧，减少使用寿命；2.滚动阻力变大，软质胎面胶与地面接触面积较大，受到地面的阻力也较大，滚动阻力性能与汽车的油耗和环保息息相关。

技术实现思路

1、为了开发一种软质胎面胶，并且进一步解决软质胎面胶存在的容易磨损的问题，更进一步地，探求在具有优异耐磨性能的软质胎面胶基础上，降低软质胎面胶的滚动阻力，本发明提供一种软质胎面胶及其制备方法。

2、本发明的目的是提供一种软质胎面胶。

3、本发明的另一个目的是提供上述软质胎面胶的制备方法。

4、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

5、一种软质胎面胶，包括以下重量份原料：

6、基体：天然橡胶40-50份、顺丁橡胶20-30份、丁苯橡胶25-27份；

7、填充体系：炭黑45-55份、改性碳纳米管10-15份；

8、防老体系：防老剂2-3.5份、石蜡1.0-1.5份；

9、其他助剂：机油18-20份、硫化活性剂4.5-5.0份、硬脂酸1.5-1.8份、促进剂1.2-1.8份、硫磺1.0-1.2份；

10、所述改性碳纳米管由以下步骤制得：

11、a1、向无水乙醇中加入十二烷基苯磺酸钠，向中搅拌加入经干燥处理的多壁碳纳米管，冰水浴下，超声分散30min，得到分散液；

12、a2、向分散液中加入改性硅烷和二月桂酸二丁基锡，油浴下，升温至88-90℃，搅拌反应24h，得到混合物，混合物经抽滤、洗涤和干燥后，得到改性碳纳米管。

13、进一步地，所述软质胎面胶，包括以下重量份原料：

14、基体：天然橡胶45份、顺丁橡胶25份、丁苯橡胶25份；

15、填充体系：炭黑50份；改性碳纳米管12份；

16、防老体系：防老剂3.0份、石蜡1.2份；

17、其他助剂：机油20份、硫化活性剂4.8份、硬脂酸1.6份、促进剂1.6份、硫磺1.1份。

18、进一步地，所述无水乙醇、十二烷基苯磺酸钠、多壁碳纳米管、改性硅烷和二月桂酸二丁基锡的用量比为200ml：0.02g：1.0g-1.1g：5.8-6.2g：0.34g。

19、进一步地，所述改性硅烷由以下步骤制得：

20、将2,2-二羟甲基丙酸、甲基乙烯基-二苯基聚硅烷、己二硫醇和甲苯搅拌混合，然后抽真空，充氮气，在功率为30w、主波长为365nm的紫外灯照射下搅拌反应12h，反应结束后进行抽滤，滤饼经洗涤干燥后，得到改性硅烷。

21、进一步地，所述2,2-二羟甲基丙酸、甲基乙烯基-二苯基聚硅烷、己二硫醇和甲苯的用量比为3.0g：0.1-0.12g：500ml：3l。

22、进一步地，所述炭黑为炭黑n330和炭黑n660按照质量比8-10：1混合而成。

23、进一步地，所述防老剂为防老剂tmq和防老剂6ppd中的一种。

24、进一步地，所述硫化活性剂由氧化锌和低锌硫化活性剂dh78按照重量比1.0-1.2：1混合而成。

25、进一步地，所述促进剂为促进剂tbbs和促进剂cbs中的一种。

26、作为本发明的一种优选技术方案，所述软质胎面胶的制备方法，包括以下步骤：

27、塑炼：取天然橡胶加入密炼机中，控制排胶温度为160-170℃，通过转子旋转塑炼280-320s，排出塑炼胶；

28、一段混炼：向塑炼胶中加入顺丁橡胶和丁苯橡胶并胶，保压30-40s，加入一半炭黑、一半机油、氧化锌、硬酸酯、防老化剂、石蜡和改性碳纳米管，保压40s，加入另一半炭黑和另一半机油，保压60s，控制排胶温度为140-150℃，混炼380-420s，排出一段母胶；

29、二段混炼：一段母胶120-130℃条件下混炼200-240s，排出二段母胶；

30、终炼：向二段母胶加入硫磺、促进剂，控制温度为90-100℃，混炼70-90s，排出软质胎面胶。

31、本发明的有益效果：

32、首先，本发明通过降低炭黑的用量，制备出软质(硬度48-55ha)胎面胶，软质胎面胶相对于市面上常见的硬质(硬度60-65ha)胎面胶更适宜低速城市行驶和噪音控制场合，同时，软质胎面胶能部分吸收行驶过程中由于路况不佳产生的冲击，提高司乘人员的舒适性。

33、然后，本发明在制备软质胎面胶的基础上，在填充体系中加入了改性碳纳米管，碳纳米管具有优异的物理机械性能，是一种优异的橡胶增强填料，但是，碳纳米管与橡胶基体的相容性较差，本发明旨在通过改性硅烷对碳纳米管进行改性，提高碳纳米管与橡胶基体的相容性。

34、接着，本发明中制备的改性硅烷是一种含巯基聚硅烷，改性硅烷制备过程中，首先通过引发剂2,2-二羟甲基丙酸在光照条件下生成自由基，该自由基与己二硫醇中的一个巯基反应得到一个烷硫基自由基，烷硫基自由基与聚硅烷中双键发生加成反应生成一个聚硅烷的碳自由基，它再与一个己二硫醇分子反应，夺取它一个巯基的氢原子，最终得到含巯基聚硅烷，含巯基聚硅烷与多壁碳纳米管的-oh和-cooh基团相结合，同时，含巯基聚硅烷的含硫端，在橡胶胶料硫化过程中，硫与聚合物形成s-s交联，通过共价键合方法提高多壁碳纳米管与橡胶基的结合性能，通过引入多壁碳纳米管，提高最终制备的软质胎面胶的耐磨性能，同时，经过研究发现，通过加入本发明制备的改性碳纳米管，软质胎面胶的滚动阻力降低了19.6％，滚动阻力的降低有助于降低汽车油耗，进而有助于提高汽车的环保性能。

35、最后，本发明利用低锌硫化活性剂dh78替换部分氧化锌，最终实现软质胎面胶耐磨性能的提升，既保证了胎面胶的软质，又综合解决了软质胎面胶的耐磨性能较差的问题。

技术特征：

1.一种软质胎面胶，其特征在于，包括以下重量份原料：

2.根据权利要求1所述的一种软质胎面胶，其特征在于，包括以下重量份原料：基体：天然橡胶45份、顺丁橡胶25份、丁苯橡胶25份；

3.根据权利要求1所述的一种软质胎面胶，其特征在于，所述无水乙醇、十二烷基苯磺酸钠、多壁碳纳米管、改性硅烷和二月桂酸二丁基锡的用量比为200ml：0.02g：1.0g-1.1g：5.8-6.2g：0.34g。

4.根据权利要求1所述的一种软质胎面胶，其特征在于，所述改性硅烷由以下步骤制得：

5.根据权利要求4所述的一种软质胎面胶，其特征在于，所述2,2-二羟甲基丙酸、甲基乙烯基-二苯基聚硅烷、己二硫醇和甲苯的用量比为3.0g：0.1-0.12g：500ml：3l。

6.根据权利要求1所述的一种软质胎面胶，其特征在于，所述炭黑为炭黑n330和炭黑n660按照质量比8-10：1混合而成。

7.根据权利要求1所述的一种软质胎面胶，其特征在于，所述防老剂为防老剂tmq和防老剂6ppd中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种软质胎面胶，其特征在于，所述硫化活性剂由氧化锌和低锌硫化活性剂dh78按照重量比1.0-1.2：1混合而成。

9.根据权利要求1所述的一种软质胎面胶，其特征在于，所述促进剂为促进剂tbbs和促进剂cbs中的一种。

10.根据权利要求1所述的一种软质胎面胶的制备方法，其特征在于，所述软质胎面胶的制备方法，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种软质胎面胶及其制备方法，属于胎面胶技术领域，包括以下重量份原料：天然橡胶40‑50份、顺丁橡胶20‑30份、丁苯橡胶25‑27份；炭黑45‑55份、改性碳纳米管10‑15份；防老剂2‑3.5份、石蜡1.0‑1.5份；硫化活性剂4.5‑5.0份等，首先，本发明通过降低炭黑的用量，制备出软质胎面胶；然后，本发明在制备软质胎面胶的基础上，在填充体系中加入了改性碳纳米管，本发明旨在通过改性硅烷对碳纳米管进行改性，提高碳纳米管与橡胶基体的相容性，最终实现软质胎面胶耐磨性能的提升和滚动阻力的降低，最后，本发明利用低锌硫化活性剂DH78替换部分氧化锌，最终实现软质胎面胶耐磨性能的提升。

技术研发人员：马炜,张惠平,邵晓林
受保护的技术使用者：三浦橡胶（无锡）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16