专利名称：：低滚动阻力轮胎的胎面胶胶料以及采用该胎面胶的轮胎的制作方法
技术领域：
：本发明涉及轮胎制造领域，尤其涉及一种低滚动阻力轮胎的胎面胶胶料以及采用该胎面胶制造得到的低滚动阻力轮胎。
背景技术：
：近年来，由于汽车日益普及，造成二氧化碳排放量越来越高。二氧化碳的增加导致了全球气候变暖，并且世界石油资源日益匮乏，因此一场降低油耗的汽车工业革命直接引发了汽车制造商降低轮胎滚动阻力的要求。阻碍轿车前进的阻力中，滚动阻力占18%30%，滚动阻力能耗占耗油量的14.4%，这意味着滚动阻力降低30%，则可节油4.5%6%。据报道，仅由胎面产生的滚动阻力就占轮胎滚动阻力的49%，由胎面直接造成的油耗约占7.1%。目前，世界上许多大公司纷纷推出低滚动阻力轮胎，并冠以"绿色轮胎"的美名。虽然轮胎的各种标准中都还没有将轮胎滚动阻力的要求列入，但各汽车厂家(主要是美国)都已开始将轮胎的滚动阻力列为对原配胎质量的一项指标要求。《轮胎工业2006年第26巻》公开了降低轮胎滚动阻力的途径，该文献从材料选择和结构设计两方面介绍降低轮胎滚动阻力的途径。胶料配方中所有组分对滞后损失均有一定影响，其中聚合物类型影响最大；胎面胶采用SSBR、反式1，42聚异戊二烯、集成橡胶(异戊二烯2丁二烯2苯乙烯共聚物)、高乙烯基聚丁二烯橡胶、聚氨酯或改性ESBR等可以有效降低轮胎滚动阻力，同时保持良好的耐磨性能和抗湿滑性能；适当选择白炭黑、硅烷偶联剂、短纤维和补强增进剂等配合剂可以进一步降低胶料的滞后损失。应用高强度钢丝帘线与高性能纤维作骨架材料，采用适当的轮胎设计理论，利用有限元技术优化轮胎结构设计等手段也有助于降低轮胎滚动阻力。《轮胎工业2000年第20巻》公开了低滚动阻力轮胎胎面胶的研究，该文献采用正交试验方法，对胶料各组分进行优化，使胎面胶滚动阻力降低，同时又能保持良好的抗湿滑性能。试验结果表明，用溶聚丁苯橡胶替代乳聚丁苯橡胶和用白炭黑部分替代炭黑可以有效降低胎面胶的滚动阻力；填料总用量和芳烃油用量是影响滚动阻力和抗湿滑性能的最主要因素。中国发明专利(申请号为01104025.4，申请日2001-02-19)公开了高反式-1，4-聚异戊二烯和高乙烯基聚丁二烯并用的高速节能轮胎胎面胶料，该专利采取高反式-l，4-聚异戊二烯(TPI)和高乙烯基聚丁二烯橡胶(HVBR)并用，与其它通用橡胶配合，共混共硫化制备。例如，配方采用20-25质量份TPI和20-25质量份HVBR取代等量的天然胶或丁苯胶或顺丁胶等作为胎面的胶料，即可降低轮胎滚动阻力15_20%，节省燃油2.5%左右，而抗湿滑性能不降低甚至还有所提高，高速行驶性能良好，是制备高速节能轮胎的一种较理想胎面胶料。
发明内容为了实现有效地降轮胎的低滚动阻力，本发明的一个目的是提供一种低滚动阻力溶聚丁苯橡胶65Nanoprene材茅斗10白炭黑4580高芳油2045氧化锌1.04.5硫磺1.53.5顺丁橡胶或天然橡胶15炭黑640硅烷偶联剂3.06.0增粘树脂1.05.0硬脂酸0.52.5促进剂2.05.0;其中，溶聚丁苯橡胶中苯乙烯单体在溶聚丁苯橡胶中的含量小于等于35%，乙烯为35%65%，所述的天然橡胶或顺丁橡胶和溶聚丁苯橡胶的总份数为100份。作为优选，该胎面胶胶料按质量份数计由以下的组份混炼制得轮胎的胎面胶胶料，该胎面胶胶料既有低的滚动阻力，又有高的抗湿滑性能的高性能轮胎胎面胶料。本发明的另外一个目的是提供一种采用上述胎面胶胶料的低滚动阻力轮胎。为了实现上述第一个的目的，本发明采用了以下的技术方案—种低滚动阻力轮胎的胎面胶胶料，该胎面胶胶料按质量份数计由以下的组份混炼制得基的含溶聚丁苯橡胶70Nanoprene材茅斗10白炭黑5070高芳油2540氧化锌1.53.5硫磺2.03.08020顺丁橡胶或天然橡胶20炭黑1030硅烷偶联剂3.06.0增粘树脂2.04.0硬脂酸0.51.5促进剂3.04.0。30作为再优选，该胎面胶胶料按质量份数计由以下的组份混炼制得溶聚丁苯橡胶75Nanoprene材茅斗10白炭黑5070高芳油30氧化锌2.5硫磺2.320顺丁橡胶或天然橡胶25炭黑1030硅烷偶联剂3.06.0增粘树脂3硬脂酸1.0促进剂3.5。作为优选，上述的溶聚丁苯橡胶采用牌号为SSBR1S和SSBR2S的溶聚丁苯橡胶中的一种或两种混合。作为再优选，上述的溶聚丁苯橡胶采用牌号为SSBR1#和SSBR2#的溶聚丁苯橡胶两种混合，其中SSBR1#的使用量为2030份，SSBR2#的使用量为4060份。作为优选，上述的白炭黑选用罗地亚MP1165或德固莎U7000。作为优选，上述的炭黑选用牌号为N234或N375的高补强性碳黑。近些年来的轮胎技术发展已经证明胎冠区胶料对轮胎性能的显著影响，轮胎滚动阻力的产生约50%来源于胎冠区材料的滞后特性，数据测试上6(TC温度测定的胎面材料滞后损失小则轮胎滚滚动阻力低(性能约好)，胎面胶料的0和2(TC温度测试的滞后损失，则分别代表湿路面和干路面抓着性能，与6(TC温度影响相反。ot:温度下滞后损失越大则轮胎抗湿滑性能越好(轮胎性能越好)，2(TC温度下滞后损失越大则轮胎干抓着性能越好。本发明的胎面胶设计上主要采用溶聚丁苯胶并用少量天然胶或顺丁胶，高分散白碳黑，碳黑，配用硅烷偶联剂，硫化体系要根据白碳黑用量调整，通过特定的混炼工艺得到的胎面胶滞后损失因子比普通碳黑胎面胶降低20%以上，最为更重要的是本专利采用一种德国LANXESS公司的Nanoprene新材料(专利号EP1149868GelContainingRubberCompoundsforDynamicallyLoadedTyreParts)，新材料是一种橡胶凝胶，可在原来基础上进一步降低胎面胶料滞后损失16%。本专利的胎面胶料的60C的tanS应该尽量低，一般在0.110.14之间，为了保证抓着性能0。C下tanS应尽量高，高于O.35。为了实现上述第二个的目的，本发明采用了以下的技术方案—种低滚动阻力轮胎，其特征在于该轮胎的胎面胶采用上述的任意一个技术方案的胎面胶胶料。作为优选，上述的低滚动阻力轮胎的基部胶胶料按质量份数计由以下的组份混炼制得天然橡胶60-液体橡胶5氧化锌2.0增粘树脂1.5-75104.04.030顺丁橡胶20炭黑4560硬脂酸1.03.0抗硫化返原剂0-1.5液体补强树脂0.00-8.00化学配合剂0.00-3.00硫磺1.54.0促进剂1.03.0;上述的基部胶胶料中天然橡胶、顺丁橡胶、液体橡胶的总量为100份。本发明的基部胶的配方设计上，采用低生热性聚合物如全天然胶或并用的BR，为了达到好的导电性能和模量采用较高的碳黑用量45-60PHR，碳黑可以选用如N330、N339、N375等高耐磨碳黑，为了保证工艺性能同时提高模量，不用操作油而是使用液体聚异戊二稀橡胶(改善工艺但不降低模量)或液体补强树脂(增加模量同时改善工艺性能)，液体橡胶可以使用5-10raR，液体补强树脂可以选用如Cardolite公司生产的腰果油液体补强树脂，有软化剂和补强剂的双重效果，当然作为补强作用必须提供甲基给予体化学配合剂与之配用如HMT(六亚甲基四胺)或HMMM(六甲氧甲基密胺)。另外为了改善基部胶料的抗硫化返原性，适量使用抗硫化返原剂如FLYSESIS的PK900或国产的WK901可以进一步改善性台匕曰匕ot份数计由以下的组份混炼制得30作为优选，上述的轮胎的基部胶胶料按质〗天然橡胶6075顺丁橡胶20-液体橡胶510炭黑4560氧化锌3.0硬脂酸1.5增粘树脂2.5抗硫化返原剂0-1.5液体补强树脂4.00-6.00化学配合剂0.00-3.00硫磺2.5促进剂2.0。基部胶主要功能是胎面与高模量冠带胶料之间的过渡作用，同时占有一定胎面材料体积，所以低的滞后损失对轮胎的滚动阻力也有明显贡献。同时要保证基部胶物理机械等性能如高于胎面胶的定伸应力(较高的模量减少滚动变形)和好的导电性能(解决静电问题)。通过采用天然胶或并用BR和HAF碳黑如N375，减少操作油用量，为了增加模量同时改善混炼压出加工性能和基部橡胶的导电性能(通过伸出轮胎表面)，使用液体聚异戊二稀橡胶(改善工艺但不降低模量)或液体补强树脂(增加模量同时改善工艺性能)，这样得到的基部胶滞后损失与一般的基部胶相当。但模量明显增加以及导电性能提高。本专利涉及的基部胶性能为；100%定伸3.05.0MPA，300%定伸应力不应低于15-19MPA，保证胎面基部胶定伸应力高于胎面胶料相应定伸应力值，起到胎面与高模量冠带胶料之间的过渡作用。基部胶如前所述在保证物性机械性能的同时，60C的tanS越低越好，最好低于0.ll，这样基部胶胶料滞后损失比胎面材料更低，那么如上述增加基部胶体积同时减少胎面胶体积则轮胎滚动阻力进一步下降，这是因为轮胎滚动阻力是由于材料生热产生的，而材料的生热与材料单位体积变形量、材料体积量、材料滞后因子成正比，所以轮胎滚动阻力可以近似用下面公式表示；RREi(U*V*tanS)U:(各材料的变形量/体积)V:(各材料的体积)tan:各材料能量的之后损失(用材料滞后因子tanS表示)根据公式，设计时尽量增加基部胶材料模量(定伸应力高)则轮胎恒定受力时基部胶变形量小于，既公式中U较小，另外增加基部胶体积比例相当于增加tanS更小的材料的体积V，冠带材料减少也相当于减少材料体积V，所以可以得到滚动阻力较低的轮胎。本发明通过以上的技术方案，在轿车子午胎生产
技术领域：
，实现轮胎滚动阻力同时保证轮胎湿抓着或操控性及磨耗性能是一直追求的目标，本专利是在基于磨耗和保证轮胎的抗湿滑性能的前提下，显著降低了轮胎的滚动阻力。主要技术要点是[OO59]—)重新设计了显著降低胶料滞后损失(用滞后因子tanS表示)的胎面胶和基部胶，同时新胎面胶0t:较高。轮胎行业已经证明，6(TC下胶料tanS越低轮胎滚动阻力越低，胎面胶ot:越高则轮胎抗湿滑性能越好。二)胎冠区胶料施工设计变更，在采用胎面胶与基部胶机内复合压出时调整胎面和基部胶的比例，显著增加比胎面有更低6(TC下tanS的基部胶比例，使得胎冠材料实际分为上下两层，体积较大而tanS较低的基部胶对整个轮胎滚动阻力降低起重要作用，基部胶厚度大约在2.0-2.5mm之间，以厚度不超过硫化后成品轮胎花纹底部平行线为界同时沟下部还有胎面胶O.5mm的余量为佳，这样外层的胎面胶料形式耐磨耗和路面抓着力等功能，内层基部胶起到胎面与冠带、带束层的粘合过渡作用，降低生热吸收胎面传递的滚动震动。三)冠带层结构施工调整，根据滚动阻力的产生与材料体积量有关系，在不降低性能的前提下，通常的整幅两层尼龙冠带结构改为一层和边部30mm毫米两层宽的冠带(即一层半结构)，这样保证了尼龙冠带层的功用同时减少了材料体积进一步减少了轮胎滚动阻力。具体实施方式对比例通用胎面胶料采以下的质量份数的组份混炼制得<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>实施例1低滚动阻力轮胎的胎面胶胶料，该胎面胶胶料按质j混炼制得t份数计由以下的组份溶聚丁苯橡胶SSBR2#50Nanoprene材茅斗15白炭黑53高芳油38增粘树脂4.3硫磺2.0溶聚丁苯橡胶SSBR1#25顺丁橡胶或天然橡胶25炭黑32硅烷偶联剂4.5氧化锌2.5硬脂酸1.2促进剂3.4。本示例中SSBR1#苯乙烯占聚合物39%(聚合物总重)，乙烯基占丁二稀总重的38%，Tg-22°C;SSBR2#苯乙烯占聚合物33%(聚合物总重)，乙烯基占丁二稀总重的34%，Tg-34°C。上述的胎面胶胶料混炼方法如传统的胎面胶胶料。混炼后的产品测试数据与对比例的比较如下(示例中不同温度tanS采用日本上岛VR-7120DMA测试。)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>扯断身长率％硬度23°C0。Ctan5*20。CtanSH<60。CtanS*450630.2350.2190.192446650.3690.2230.120高，同时得得从上述表格的比较可以看出，0°C下tanS高于通用胎面所以轮胎抗湿滑性能提6(TC下tanS著下降预示轮胎滚动阻力会明显下降。实施例2低滚动阻力轮胎的胎面胶胶料，该胎面胶胶料按质量份数计由以下的组份混炼制溶聚丁苯橡胶SSBR1#15顺丁橡胶BR900025炭黑N23425硅烷偶联剂5.2氧化锌3.2硬脂酸2.0促进剂3.5。上述的胎面胶胶料混炼方法如传统的胎面胶胶料。实施例3低滚动阻力轮胎的胎面胶胶料，该胎面胶胶料按质溶聚丁苯橡胶SSBR2#60Nanoprene材茅斗12白炭黑1165MP65高芳油25增粘树脂4.0硫磺3.0t份数计由以下的组份混炼制溶聚丁苯橡胶SSBR1#25顺丁橡胶BR900025炭黑N23431硅烷偶联剂3.2溶聚丁苯橡胶SSBR2ft50Nanoprene材茅斗15白炭黑1165MP52高芳油32增粘树脂3.0硫磺2.0氧化锌2.2硬脂酸1.0促进剂2.5。上述的胎面胶胶料混炼方法如通用的胎面胶胶料。实施例4低滚动阻力轮胎的基部胶胶料按质量份数计由以下的组份混炼制得天然橡胶70液体橡胶5氧化锌3.0增粘树脂2.5液体补强树脂5.00顺丁橡胶25炭黑50硬脂酸1.5抗硫化返原剂1.0化学配合剂2.009硫磺2.5促进剂2.0。上述的基部胶胶料混炼方法如通用的基部胶胶料。上述制得的基部胶胶料测试数据如下<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>实施例5低滚动阻力轮胎，其胎面胶采用实施例1所述的胎面胶胶料，基部胶采用实施例4所述的基部胶胶料，轮胎按一般的成型和硫化方法进行生产，轮胎的构造变更细节和滚动阻力测试结果<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>权利要求一种低滚动阻力轮胎的胎面胶胶料，其特征在于该胎面胶胶料按质量份数计由以下的组份混炼制得溶聚丁苯橡胶65～85顺丁橡胶或天然橡胶15～35Nanoprene材料10～20炭黑6～40白炭黑45～80硅烷偶联剂3.0～6.0高芳油20～45增粘树脂1.0～5.0氧化锌1.0～4.5硬脂酸0.5～2.5硫磺1.5～3.5促进剂2.0～5.0；其中，溶聚丁苯橡胶中苯乙烯单体在溶聚丁苯橡胶中的含量小于等于35％，乙烯基的含量为35％～65％，所述的天然橡胶或顺丁橡胶和溶聚丁苯橡胶的总份数为100份。2.根据权利要求1所述的一种低滚动阻力轮胎的胎面胶胶料，其特征在于该胎面胶胶料按质量份数计由以下的组份混炼制得溶聚丁苯橡胶70'80顺丁橡胶或天然橡胶20'30Nanoprene材料10--20炭黑10-30白炭黑50'70硅烷偶联剂3.0'6.0高芳油25'40增粘树脂2.0'4.0氧化锌1.5'3.5硬脂酸0.5'1.5硫磺2.0'3.0促进剂3.0'4.03.根据权利要求1所述的一种低滚动阻力轮胎的胎面胶胶料，其特征在于该胎面胶胶料按质量份数计由以下的组份混炼制得溶聚丁苯橡胶75Nanoprene材茅斗10白炭黑5070高芳油30氧化锌2.5硫磺2.320员丁橡胶或天然橡胶炭黑251030硅烷偶联剂3.06.0增粘树脂3硬脂酸1.0促进剂3.5。4.根据权利要求1或2或3所述的一种低滚动阻力轮胎的胎面胶胶料，其特征在于溶聚丁苯橡胶采用牌号为SSBR1#和SSBR2#的溶聚丁苯橡胶中的一种或两种混合。5.根据权利要求4所述的一种低滚动阻力轮胎的胎面胶胶料，其特征在于溶聚丁苯橡胶采用牌号为SSBR1#和SSBR2#的溶聚丁苯橡胶两种混合，其中SSBR1#的使用量为2030份，SSBR2#的使用量为4060份。6.根据权利要求1或2或3所述的一种低滚动阻力轮胎的胎面胶胶料，其特征在于白炭黑选用罗地MP1165或德固莎U7000。7.根据权利要求1或2或3所述的一种低滚动阻力轮胎的胎面胶胶料，其特征在于炭黑选用牌号为N234或N375的高补强性碳黑。8.—种低滚动阻力轮胎，其特征在于该轮胎的胎面胶采用如权利要求1或2或3所述的胎面胶胶料。9.根据权利要求8所述的一种低滚动阻力轮胎，其特征在于该轮胎的基部胶胶料按质量份数计由以下的组份混炼制得质』天然橡胶液体橡胶氧化锌增粘树脂液体补强树脂硫磺上述的基部胶胶料中天然橡胶、J[6075[510[2.04.0[1.54.0[0.00-6.00[1.54.0顺丁橡胶2030炭黑4560硬脂酸1.03.0抗硫化返原剂0-1.5橡胶粘合剂0.00-3.00促进剂1.03.0;丁橡胶、液体橡胶的总量为100份。10.根据权利要求8所述的一种低滚动阻力轮胎，其特征在于该轮胎的基部胶胶料按份数计由以下的组份混炼制得[6075顺丁橡胶2030[510炭黑4560[3.0硬脂酸1.5[2.5抗硫化返原剂0-1.5[0.00-6.00橡胶粘合剂0.00-3.00[2.5促进剂2.0。天然橡胶液体橡胶氧化锌增粘树脂液体补强树脂硫磺全文摘要本发明涉及轮胎制造领域，尤其涉及一种低滚动阻力轮胎的胎面胶胶料以及采用该胎面胶制造得到的低滚动阻力轮胎。一种低滚动阻力轮胎的胎面胶胶料，该胎面胶胶料按质量份数计由以下的组份混炼制得溶聚丁苯橡胶65～85、顺丁橡胶或天然橡胶15～35、Nanopren材料10～20、炭黑6～40、白炭黑45～80、硅烷偶联剂3.0～6.0、高芳油20～45、增粘树脂1.0～5.0、氧化锌1.0～4.5、硬脂酸0.5～2.5、硫磺1.5～3.5、促进剂2.0～5.0；其中，溶聚丁苯橡胶中苯乙烯单体在溶聚丁苯橡胶中的含量小于等于35％，乙烯基的含量为35％～65％。本发明的胎面胶料的60C的tanδ应该尽量低，一般在0.11～0.14之间，为了保证抓着性能0℃下tanδ应尽量高，高于0.35。文档编号B60C1/00GK101792545SQ20101011719公开日2010年8月4日申请日期2010年3月4日优先权日2010年3月4日发明者任福君,张建军,陈弘申请人:杭州中策橡胶有限公司