一种全钢子午线轮胎用的胎肩垫胶胶料及其制备方法与流程

本发明属于胎肩垫胶胶料，具体涉及一种全钢子午线轮胎用的胎肩垫胶胶料及其制备方法。

背景技术：

1、随着人们生活水平的提高，汽车已经越来越普遍化和高速化，全钢子午线轮胎由于橡胶的粘弹特性使得在周期性载荷下生热很大，而且橡胶的导热性能差，生热难以及时排出，而胎肩是胎面和胎体材料的衔接部位，是整个轮胎中最厚的部位，在轮胎的行驶过程中，胎肩部位应变频率高，生热高，散热困难，造成胎肩部位的肩空现象，影响轮胎的使用性能；

2、因此，为了解决肩空问题，提高轮胎的耐久性能，必须要降低胎肩垫胶的生热性能，提高导热性能。

3、现有技术一般是加入氧化铝等导热性能的填料，只有加入较大量的氧化铝等填料才会发挥较好的导热性能，其虽然会在一定程度上提高导热性能，降低了胶料内部的温升，提高了垫胶的动态疲劳寿命，但是由于粒径、界面等因素的影响，无机填料在橡胶基体中的分散性能不佳，从而使得垫胶的静态力学性能明显下降；

4、现有技术还会通过使用硅烷偶联剂对白炭黑进行有机处理，然后将有机处理后的白炭黑填充到橡胶体系，其在橡胶体系中的分散性能好，可以提高一定的力学性能，但是动态生热变大，不利于在动态场合的使用；

5、并且，申请人在研发过程中还发现，现有技术制得的全钢子午线轮胎用的胎肩垫胶胶料，在北方寒冷环境下，垫胶变硬，严重影响垫胶的力学性能；

6、因此，提供一种全钢子午线轮胎用的胎肩垫胶胶料及其制备方法，在提高导热性能的同时，保证力学性能仍处于较高水平，并且生热低，力学性能稳定是现有技术亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种全钢子午线轮胎用的胎肩垫胶胶料及其制备方法，在提高导热性能的同时，保证了较高的力学性能，并且生热低，力学性能稳定。

2、针对上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

3、一方面，一种全钢子午线轮胎用的胎肩垫胶胶料的制备方法，包括制备导热填料、制备复合填料、改性、橡胶预处理、混炼步骤，具体操作如下：

4、1.制备导热填料

5、向纳米氧化铝中加入聚乙烯醇、十六烷基三甲基溴化铵进行球磨处理，控制球磨转速为306-320rpm，球料比为12-16:1，球磨时间为30-35min，然后加入六方氮化硼，降低转速至250-262rpm，继续球磨15-20min，球磨处理结束后，制得导热填料；

6、所述纳米氧化铝的粒径为154-165nm；

7、所述六方氮化硼的粒径为100-120nm；

8、所述纳米氧化铝、聚乙烯醇、十六烷基三甲基溴化铵和六方氮化硼的质量比为30-35: 1.4-1.6:0.8-1.2:8-10。

9、2.制备复合填料

10、将导热填料与无水乙醇混合，加入二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠进行超声处理，超声处理时间为10-15min，超声频率为25-29khz，超声功率为284-295w，超声处理结束后制得导热浆液，向导热浆液中加入氨水和去离子水，升温至40-44℃，搅拌均匀后，缓慢滴加正硅酸乙酯，控制滴加速度为0.08-0.12ml/min，滴加的同时进行搅拌直至反应完成，反应完成后进行离心、洗涤、干燥制得复合填料；

11、所述导热填料、无水乙醇与二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠的质量体积比为0.8-1.2g:92-106ml:0.10-0.13g；

12、所述导热浆液、氨水、去离子水、正硅酸乙酯的体积比为94-105:3.7-3.9:4.4-4.8:12.0-12.5；

13、3.改性

14、将硅烷偶联剂kh550、乙醇溶液混合，然后加入木质素磺酸钠制得偶联液；向复合填料喷淋偶联液，喷淋结束后，升高温度至72-76℃，持续搅拌1.0-1.4h，搅拌速度为118-132rpm，搅拌结束后干燥，制得改性复合填料；

15、所述乙醇溶液的质量浓度为40-44%；

16、所述硅烷偶联剂kh550、乙醇溶液、木质素磺酸钠、复合填料的质量比为0.8-1.2:122-128:1.0-1.3:13-16。

17、4.橡胶预处理

18、将天然橡胶、丁苯橡胶混合，升高温度至56-59℃，加入无水乙醇、聚乙烯吡咯烷酮和单硬脂酸甘油酯，搅拌13-18min，搅拌转速为178-188rpm，搅拌结束后干燥，制得预处理后的橡胶；

19、所述天然橡胶、丁苯橡胶、无水乙醇、聚乙烯吡咯烷酮和单硬脂酸甘油酯的质量比为18-22:2.9-3.3:65-70:0.8-1.2:1.7-2.0。

20、5.混炼

21、将预处理后的橡胶加入密炼机进行密炼，密炼时间为24-26s，密炼机转速为50-54rpm，然后加入白炭黑、改性复合填料、氧化锌、硬脂酸、防老剂mb、酚醛树脂、石蜡进行混炼，混炼时间为21-25s，胶料温度达到125-127℃，提砣6-8s，压砣混炼42-44s，胶料温度为145-150℃，混炼结束进行排胶，自然冷却至室温，再次置于密炼机中进行混炼，转子转速为48-52rpm，压砣压力为0.64-0.68mpa，压砣混炼34-38s，胶料温度达到125-129℃，提砣7-9s，继续压砣混炼30-35s，胶料温度达到148-152℃，混炼结束进行排胶，自然冷却至室温后，加入硫磺、促进剂ns和防焦剂ctp再次置于密炼机混炼室内，转子转速为25-27rpm，压砣压力为0.52-0.55mpa，混炼24-26s，提砣7-9s，继续压砣混炼20-24s，胶料温度为102-104℃，混炼结束后进行排胶，制得胎肩垫胶胶料；

22、所述预处理后的橡胶、白炭黑、改性复合填料、氧化锌、硬脂酸、防老剂mb、酚醛树脂、石蜡、硫磺 、促进剂ns和防焦剂ctp的质量比为108-113:5.0-5.4:15.2-15.5:3.0-3.2:1.0-1.4:1.8-2.2:1.5-1.9:1.1-1.4:1.5-1.7:1.1-1.3:0.2-0.4。

23、另一方面，一种全钢子午线轮胎用的胎肩垫胶胶料，采用上述制备方法制得。

24、与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

25、1. 本发明采用特定的方法制备导热填料，其中的聚乙烯醇和十六烷基三甲基溴化铵复配，并协同球磨处理，避免了纳米氧化铝和六方氮化硼的团聚，从而使得导热填料的分散性能好，润滑性能佳；本发明在制备改性复合填料步骤中，在二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠和超声处理的协同作用下，正硅酸乙酯水解生成二氧化硅，其会均匀的分散在导热填料的表面，再经过进一步的硅烷改性步骤制得的改性复合填料，一方面增强了复合填料的导热性能，另一方面，既可以减少颗粒之间的摩擦，降低生热性能，又可以在橡胶体系中均匀的分散，保证改性复合填料的颗粒完整性，增强力学性能，保证力学性能的稳定性；

26、并且本发明采用特定的方法对橡胶进行预处理，其减弱了橡胶颗粒之间的聚集，增强了与改性复合颗粒之间的相容性，进而提高了垫胶胶料的均匀分散性，进一步实现了在提高导热性能的同时，保证了较高的力学性能，并且生热低，力学性能稳定；

27、2.本发明制得的全钢子午线轮胎用的胎肩垫胶胶料，拉伸强度为33.4-34.7mpa，断裂伸长率为607-612%，300%定伸为17.6-18.3mpa（gb/t 528）；

28、本发明制得的全钢子午线轮胎用的胎肩垫胶胶料，撕裂强度为143.7-146.2kn/m（gb/t 529）；

29、本发明制得的全钢子午线轮胎用的胎肩垫胶胶料，在实验温度为55℃，负荷为1.5mpa，压缩频率为30hz条件下，压缩疲劳温升为6.7-7.0℃，压缩永久变形为2.5-2.8%（gb/t 1687-1993）；

30、本发明制得的全钢子午线轮胎用的胎肩垫胶胶料，导热系数为0.392-0.397w/mk（gb/t 11205-2009）；

31、3.本发明制得的全钢子午线轮胎用的胎肩垫胶胶料，置于-40℃下冷冻10d，拉伸强度为32.8-34.3mpa，断裂伸长率为588-597%，300%定伸为17.2-18.0mpa，撕裂强度为139.4-142.4kn/m。