用于越野乘用轮胎胎侧的高性能橡胶组合物的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于越野乘用轮胎胎侧的高性能橡胶组合物。其按照重量份数其由下述原材料组成:基体橡胶100份、炭黑40?70份、活性剂2.5?8份、改性预分散芳纶短纤维1.5?4.5份、防老剂1.5?5份、硫化剂1?3份、促进剂0.5?3份、防焦剂0.1?0.5份、操作油4?8份、增粘树脂3?6份、微晶蜡1?3份；其中基体橡胶为高顺式顺丁胶40?70份和天然橡胶30?60份，活性剂由氧化锌和硬脂酸组成，硫化剂为硫磺。本发明使用偶联剂对预分散芳纶短纤维进行改性后，对胎侧胶料的耐撕裂、抗刺扎性能提升起到很好的作用，使用本发明的高性能橡胶组合物制备的轮胎为越野乘用轮胎，在恶劣路面的通过性和驾驶安全性得到显著提高。
【专利说明】
用于越野乘用轮胎胎侧的高性能橡胶组合物
技术领域
[0001] 本发明涉及橡胶制品领域，特别涉及一种用于越野乘用轮胎胎侧的高性能橡胶组 合物。
【背景技术】
[0002] 胎侧作为轮胎最重要的部件之一，其主要作用是保护胎体不受损坏，同时要求其 耐曲挠性能、撕裂性能、散热性能较好，从上世纪80年代末，子午胎从国外引进到我国国内 以来，胎侧配方生胶的组分基本是天然胶或合成胶等。随着国家经济及汽车工业的发展，专 用汽车种类不断增加，对轮胎提出新的更高的专业性要求。越野乘用轮胎胎侧通常设计有 花纹块，用来减少恶劣路面对胎侧的损坏并增加泥泞苛刻环境下的车辆牵引力。在胎侧带 有花纹的越野轮胎性能的体现上，胎侧胶料性能起关键性作用，提高胎侧耐刺扎、耐撕裂的 性能，增强胎侧花纹块的抗掉块性能成为技术关键点。
【发明内容】
[0003] 为了增强胎侧的抗刺扎系性能以及胎侧花纹块的抗掉块性能，进而提高轮胎的使 用寿命，本发明提供一种用于越野乘用轮胎胎侧的高性能橡胶组合物以及制备方法。
[0004] 本发明的技术方案是：
[0005] 用于越野乘用轮胎胎侧的高性能橡胶组合物，按照重量份数其由以下原材料组 成:基体橡胶100份、炭黑40-70份、活性剂2.5-8份、改性预分散芳纶短纤维1.5-4.5份、防老 剂1.5-5份、硫化剂1-3份、促进剂0.5-3份、防焦剂0.1-0.5份、操作油4-8份、增粘树脂3-6 份、微晶蜡1-3份;其中基体橡胶为高顺式顺丁胶40-70份和天然橡胶30-60份，活性剂由氧 化锌和硬脂酸组成，硫化剂为硫黄。
[0006] 优选的是，基体橡胶为标胶20#和高顺式顺丁胶；
[0007] 优选的是，所述活性剂中，氧化锌为2-5份，其余为硬脂酸；
[0008] 所述的防老剂为N-(l，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；
[0009] 所述的改性预分散芳纶短纤维，为使用偶联剂改性的预分散芳纶短纤维；
[0010] 所述的促进剂为N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺；
[0011] 所述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺。
[0012] 利用上述高性能橡胶组合制备越野乘用轮胎胎侧胶料的方法如下：
[0013] 1、预分散芳纶短纤维改性处理：
[0014] 将预分散芳纶短纤维与偶联剂按照5:1的比例加入到密炼机中，按照45r · mirT1的 转速混炼到150-160°C并保持2分钟得到改性预分散芳纶短纤维。
[0015] 2、胎侧胶料混炼分三段混炼：
[0016] 一段混炼在E型捏合型密炼机中进行，转子转速45r · mirT1，加料顺序为:高顺式顺 丁胶、天然橡胶、防老剂、硬脂酸、氧化锌、改性预分散芳纶短纤维、增粘树脂、微晶蜡、炭黑， 提栓，加入操作油，再提栓，排胶，排胶温度为155-165°C，得到一段母胶；
[0017] 二段混炼转子转速45r · min-\加入一段母胶，提栓，排胶，排胶温度为145-155°c， 得到二段母胶；
[0018] 终炼在N型密炼机中进行，转子转速20r · mirT1，加料顺序:二段母胶、硫化剂、促进 剂、防焦剂，排胶，排胶温度1 〇〇~11 〇°c。
[0019] 本发明选择加入一定量预分散芳纶短纤维来提高聚合物的抗撕裂、耐刺扎性能， 为提高预分散芳纶短纤维在胶料中的分散，发挥更好的作用，使用偶联剂对预分散短纤维 进行改性后，对胎侧胶料的耐撕裂、抗刺扎性能提升起到很好的作用，因此在胎侧橡胶组合 物中添加使用偶联剂改性的预分散芳纶短纤维，使得胶料抗撕裂、拉伸强度和定伸应力等 性能得到明显提升，大大提高了乘用越野轮胎在恶劣路面的通过性，提高了乘用越野车的 驾驶安全性。制备工艺方面采用变速混炼、优化胶料顺序克服改性预分散芳纶短纤维加工 性能差等缺点，综合了各种橡胶的优异性能，既提高了轮胎胎侧的耐刺扎、抗撕裂性能，又 保证加工工艺的顺畅。
【具体实施方式】
[0020] 本发明的【具体实施方式】如下：
[0021] 按照以下组分配比得到用于越野乘用轮胎胎侧的高性能橡胶组合物 天然像胶 30-60 高顺式顺丁橡胶 40-70 炭黑 40-70 活性剂 2. 5-8 改性预分散芳纶短纤维 L5-4. 5
[0022] 增粘树脂 3-6 防老剂 1.5-5 微晶赌 1-3: 硫磺 1-3 操作池 4-8 促进剂 0,5-3
[0023] 防焦剂 0.1-0. 5
[0024] 所述活性剂中，氧化锌为2-5份，其余为硬脂酸；
[0025] 所述的防老剂为N-(l，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；
[0026]利用高性能橡胶组合物制备越野乘用轮胎胎侧橡胶的方法为 [0027] 一、预分散芳纶短纤维改性处理：
[0028]将预分散芳纶短纤维与偶联剂按照5:1的比例加入到密炼机中，按照45r · mirT1的 转速混炼到150-160°C并保持2分钟得到改性预分散芳纶短纤维。
[0029] 二、胎侧胶料混炼分三段混炼：
[0030] 一段混炼在E型捏合型密炼机中进行，转子转速45r · mirT1，加料顺序为:高顺式顺 丁胶、天然橡胶、防老剂、硬脂酸、氧化锌、改性预分散芳纶短纤维、增粘树脂、微晶蜡、炭黑， 提栓，加入操作油，再提栓，排胶，排胶温度为155-165°C，得到一段母胶，目的是提高橡胶塑 炼效果。
[0031] 二段混炼转子转速45r · min-\加入一段母胶，提栓，排胶，排胶温度为145-155°c， 得到二段母胶，目的是提高改性预分散芳纶短纤维及炭黑在胶料中的分散度。
[0032]终炼在N型密炼机中进行，转子转速20r · mirT1，加料顺序:二段母胶、硫化剂、促进 剂、防焦剂，排胶，排胶温度1 〇〇~11 〇°c。
[0033]在复合挤出机上对胎侧胶料进行了半成品压出，在相同的压出线速度下，这种高 性能胎侧胶料同普通胎侧胶料半成品挤出温度、电流等指标没有明显变化，挤出半成品表 面光滑气孔率低，尺寸稳定。在成型使用过程中的接头工艺黏性比较好，硫化后轮胎外观质 量正常。
[0034] 实施例1
[0035]原材料组份：高顺式顺丁胶50份、天然橡胶50份、炭黑48份、氧化锌4份、硬脂酸2 份、改性预分散芳纶短纤维2份、N-(l，3二甲基丁基）-N苯基对苯二胺1.5份、2,2,4_三甲 基-1，2-二氢化喹啉1.8份、硫磺1.2份、促进剂0.8份、防焦剂0.2份、操作油4份、增粘树脂4 份、微晶蜡2.5份。
[0036] 实施例2
[0037]原材料组份：高顺式顺丁胶50份、天然橡胶50份、炭黑48份、氧化锌4份、硬脂酸2 份、预分散芳纶短纤维2份、N-(l，3二甲基丁基）-N苯基对苯二胺1.5份、2,2,4_三甲基-1， 2-二氢化喹啉1.8份、硫磺1.2份、促进剂0.8份、防焦剂0.2份、操作油4份、增粘树脂4份、微 晶蜡2.5份。
[0038] 实施例3
[0039]原材料组份：高顺式顺丁胶50份、天然橡胶50份、炭黑48份、氧化锌4份、硬脂酸2 份、N- (1，3二甲基丁基）-N苯基对苯二胺1.5份、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉1.8份、硫 磺1.2份、促进剂0.8份、防焦剂0.2份、操作油4份、增粘树脂4份、微晶蜡2.5份。
[0040] 实施例4
[0041]原材料组份：高顺式顺丁胶60份、天然橡胶40份、炭黑70份、氧化锌5份、硬脂酸3 份、改性预分散芳纶短纤维4.5份、N- (1，3二甲基丁基)-N苯基对苯二胺2.5份、2，2，4-三甲 基-1，2-二氢化喹啉2.5份、硫磺3份、促进剂3份、防焦剂0.5份、操作油8份、增粘树脂6份、微 晶蜡3份。
[0042] 实施例5
[0043]原材料组份:高顺式顺丁胶30份、天然橡胶70份、炭黑40份、氧化锌2份、硬脂酸0.5 份、改性预分散芳纶短纤维1.5份、N- (1，3二甲基丁基)-N苯基对苯二胺1.5份、2，2，4-三甲 基-1，2-二氢化喹啉1.5份、硫磺1份、促进剂0.5份、防焦剂0.1份、操作油4份、增粘树脂3份、 微晶蜡1份。
[0044]制备得到的胎侧胶料物理机械性能如下表：
[0048] 从上表可以看出实施例2与实施例3相比，各项性能提升不明显，而使用经过改性 后的预分散短纤维的实施例1与实施例2相比拉伸强度提高了 10%，撕裂强度提高31%，定 伸应力也有明显的提高，30万次屈挠也均未出现裂口。由上述数据可知，使用偶联剂改性的 预分散芳纶短纤维效果非常显著。
【主权项】
1. 用于越野乘用轮胎胎侧的高性能橡胶组合物，其特征在于，按照重量份数其由下述 原材料组成:基体橡胶100份、炭黑40-70份、活性剂2.5-8份、改性预分散芳纶短纤维1.5-4.5份、防老剂1.5-5份、硫化剂1-3份、促进剂0.5-3份、防焦剂0.1-0.5份、操作油4-8份、增 粘树脂3-6份、微晶蜡1-3份； 所述的改性预分散芳纶短纤维为使用偶联剂改性的预分散芳纶短纤维，具体制备方法 如下:将预分散芳纶短纤维与偶联剂按照5:1的比例加入到密炼机中，按照45r · HiirT1的转 速混炼到150-160°C并保持2分钟得到改性预分散芳纶短纤维。2. 根据权利要求1所述的用于越野乘用轮胎胎侧的高性能橡胶组合物，其特征在于，其 中基体橡胶为高顺式顺丁胶40-70份和天然橡胶30-60份，活性剂由氧化锌和硬脂酸组成， 硫化剂为硫磺。3. 根据权利要求2所述的用于越野乘用轮胎胎侧的高性能橡胶组合物，其特征在于，基 体橡胶中的天然橡胶为标胶20#。4. 根据权利要求2所述的用于越野乘用轮胎胎侧的高性能橡胶组合物，其特征在于，按 照重量份数，所述活性剂中的氧化锌为2-5份，硬脂酸为0.5-3份。5. 根据权利要求1所述的用于越野乘用轮胎胎侧的高性能橡胶组合物，其特征在于，所 述的促进剂为N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺。6. 根据权利要求1所述的用于越野乘用轮胎胎侧的高性能橡胶组合物，其特征在于，所 述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺。7. 根据权利要求4所述的用于越野乘用轮胎胎侧的高性能橡胶组合物，其特征在于，所 述的防老剂由N(1，3-二甲基丁基)-苯基对苯二胺和2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉组 成。8. 根据权利要求7所述的用于越野乘用轮胎胎侧的高性能橡胶组合物，其特征在于，按 照重量份数其由下述原材料组成：高顺式顺丁胶50份、天然橡胶50份、炭黑48份、氧化锌4 份、硬脂酸2份、改性预分散芳纶短纤维2份、N-(l，3二甲基丁基)-N苯基对苯二胺1.5份、2， 2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉1.8份、硫磺1.2份、促进剂0.8份、防焦剂0.2份、操作油4份、增 粘树脂4份、微晶蜡2.5份。9. 权利要求1至8任一所述的用于越野乘用轮胎胎侧的高性能橡胶组合物的制备方法， 其特征在于，步骤如下： (1) 、将预分散芳纶短纤维与偶联剂按照5:1的比例加入到密炼机中，按照ASr^mirT1的 转速混炼到150-160°C并保持2分钟得到改性预分散芳纶短纤维； (2) 、一段混炼在E型捏合型密炼机中进行，转子转速45r · mirT1，加料顺序为:高顺式顺 丁胶、天然橡胶、防老剂、硬脂酸、氧化锌、改性预分散芳纶短纤维、增粘树脂、微晶蜡、炭黑， 提栓，加入操作油，再提栓，排胶，排胶温度为155-165°C，得到一段母胶； 二段混炼转子转速45r · mirT1，加入一段母胶，提栓，排胶，排胶温度为145-155°C，得到 二段母胶； 终炼在N型密炼机中进行，转子转速20r · mirT1，加料顺序:二段母胶、硫化剂、促进剂、 防焦剂，排胶，排胶温度1 〇〇~11〇°C。10. 权利要求1至8任一所述的高性能橡胶组合物在制备越野乘用轮胎中的应用。
【文档编号】C08K5/09GK105885123SQ201610326342
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】安丰永, 王越, 王洋, 牟晓娟
【申请人】青岛双星轮胎工业有限公司