阅读说明：本技术 一种免维护轮胎胶料及其制备方法 (Maintenance-free tire rubber material and preparation method thereof ) 是由 郑昌福 于 2020-07-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种免维护轮胎胶料,由按重量份计量的以下成分组成：天然橡胶：30～70份,三元乙丙橡胶：70～30份,炭黑：5-25份,白炭黑：45-35份,氧化锌：2～3份,硬脂酸：1～1.5份,防老剂：0.5～1.5份,促进剂：0.1～0.6份,硫磺：0.5～1.0份,发泡剂：2-3.0份,发泡助剂：1.0-1.5份,超级硅烷：白炭黑的5-8％。天然橡胶和三元乙丙橡胶的用量之和为100份。采用本发明的轮胎胶料具有压缩生热低、回弹性更好、磨耗更小的优点；本发明通过采用低生热,高抓地,低滚阻原料,配以合理的组合成分设计,大大减少了在生产和使用过程中对加工者和使用者造成的隐患,产品的安全性、经济性和适应性更广。(The invention discloses a maintenance-free tire rubber material which comprises the following components in parts by weight: natural rubber: 30-70 parts of ethylene propylene diene monomer: 70-30 parts of carbon black: 5-25 parts of white carbon black: 45-35 parts of zinc oxide: 2-3 parts of stearic acid: 1-1.5 parts of an anti-aging agent: 0.5-1.5 parts of accelerator: 0.1-0.6 parts of sulfur: 0.5-1.0 part of foaming agent: 2-3.0 parts of foaming auxiliary agent: 1.0-1.5 parts of super silane: 5-8% of white carbon black. The sum of the use amounts of the natural rubber and the ethylene propylene diene monomer is 100 parts. The tire rubber material has the advantages of low compression heat generation, better rebound resilience and less abrasion; the invention adopts the raw materials with low heat generation, high ground gripping and low rolling resistance and is matched with reasonable combination component design, thereby greatly reducing the hidden troubles to processors and users in the production and use processes, and having wider safety, economy and adaptability of the product.)

一种免维护轮胎胶料及其制备方法

技术领域

本发明涉及轮胎技术，更具体地，本发明涉及一种免维护轮胎胶料及其制备方法。

背景技术

轮胎是由多种材料组合而成，目前轮胎一般是有内胎轮胎或无内胎轮胎，实心轮胎或多孔实心轮胎。现有充气轮胎使用过程中易刺伤，刺伤后容易出现***，慢漏气等状况，因此有内胎轮胎或无内胎轮胎被刺扎后需要进行修补方可继续行驶。另一种轮胎是实心轮胎，实心轮胎或多孔实心轮胎无需充气，因此不会因为刺伤而***，被刺扎后虽然可以继续行驶，但大部分实心轮胎重量过大，硬度高，行驶过程中抓地性差，刹车距离长，限制了其应用。免维护的轮胎，是指有内胎轮胎或无内胎轮胎被刺扎后不需要进行修补方可继续行驶的轮胎，并且轮胎还要满足舒适性，符合低生热，高回弹、低磨耗等性能，更经济安全。

在社会经济高速发展的今天，轮胎免维护成为了轮胎工业的发展趋势。目前在轮胎行业，对既符合免维护要求，又能符合低生热，高回弹、低磨耗性能需要，还能在轮胎材料成本和加工成本取得更好的结果一直是行业发展研究的方向。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种免维护轮胎胶料及其制备方法。本发明要解决的第一个问题是提供一种既能满足轮胎免维护要求，又满足舒适性，符合高抓地，低滚阻，更经济安全的轮胎胎面胶料组合，本发明要解决的第二个问题是提供上述轮胎胎面胶料的制备方法。

为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：

一种免维护轮胎胶料，由按重量份计量的以下成分组成：天然橡胶：30～70份，三元乙丙橡胶：70～30份，炭黑：5-25份，白炭黑：45-35份，氧化锌：2～3份，硬脂酸：1～1.5份，防老剂：0.5～1.5份，促进剂：0.1～0.6份，硫磺：0.5～1.0份，发泡剂：2-3.0份，发泡助剂：1.0-1.5份，超级硅烷：白炭黑的5-8％。天然橡胶和三元乙丙橡胶的用量之和为100份。

进一步的技术方案是，所述的免维护轮胎胶料由按重量份计量的以下成分组成：天然橡胶：60份，三元乙丙橡胶：40份，炭黑：15份，白炭黑：40份，氧化锌：3份，硬脂酸：1.5份，防老剂1.5份，促进剂：0.6份，硫磺：0.8份，发泡剂：2.5份，发泡助剂：1.2份，超级硅烷：白炭黑的5-8％。

进一步的技术方案是，所述的免维护轮胎胶料使用的发泡剂为AC发泡剂；发泡助剂为TAIC。

所述的免维护轮胎胶料使用的防老剂是防老剂4020、RD的混合物；

促进剂是促进剂CZ、促进剂NS的混合物。

所述的免维护轮胎胶料使用的炭黑是N234。

所述的免维护轮胎胶料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将三元乙丙橡胶在密炼机中和炭黑混炼240秒，制成炭黑母胶，停放2小时以上；

(2)将炭黑母胶在密炼机中塑炼30秒后，加入白炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂和超级硅烷，在密炼机中混炼120秒，制成混炼胶；

(3)将混炼胶停放4小时以上，然后在开炼机上加入促进剂、硫磺、AC发泡剂混炼即可制得免维护轮胎胶料。

白炭黑和炭黑并用时，在配方中使用超级硅烷，对降低轮胎生热和滚阻有很大的帮助。超级硅烷能够与白炭黑表面羟基反应，改善白炭黑的分散性。

尽管使用超级硅烷改善了炭黑和白炭黑的分散性，使得轮胎生热和滚阻都相比于没有使用超级硅烷的配方得到降低，但是其材料回弹性较差，阿克隆磨耗未达到免维护轮胎的理想状态，且轮胎压缩生热较高。在AC发泡剂和超级硅烷组合使用的前提下，TAIC的使用，进一步提高了轮胎的力学性能，包括强度和100％定伸应力及伸长率，并且轮胎压缩生热明显降低，回弹性明显升高，磨耗也明显降低。使用发泡剂及发泡助剂能够使得轮胎具有较好的回弹性能，但以TAIC发泡助剂和超级硅烷配合AC发泡剂，不但具有较好的回弹性能，轮胎强度明显升高，因此降低了磨耗。本发明采用AC发泡剂、TAIC发泡助剂与超级硅烷并用，进一步降低了磨耗，提高了回弹性，压缩生热也得到明显的降低。

超级硅烷采用市售超级硅烷原料，如NXT超级硅烷。

采用本发明的轮胎胶料具有压缩生热低、回弹性更好、磨耗更小的优点；本发明通过采用低生热，高抓地，低滚阻原料，配以合理的组合成分设计，大大减少了在生产和使用过程中对加工者和使用者造成的隐患，产品的安全性、经济性和适应性更广。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

按照以下重量份数准备原料：

天然橡胶SVR3L：30份；

三元乙丙橡胶EPDM4045：70份；

碳黑N234：15份；

白炭黑：40；

氧化锌：2.5份；

硬脂酸：1.5份；

防老剂4020：1份；

促进剂CZ：0.6份；

硫磺：0.85份；

发泡剂AC：2.5份；

发泡助剂TAIC：1.1份；

NXT超级硅烷：3.2份(白炭黑的8％)。

将三元乙丙橡胶和天然橡胶在密炼机中和炭黑混炼240秒，制成炭黑母胶，停放2小时以上。将炭黑母胶在密炼机中塑炼30秒后，加入白炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂和超级硅烷，在密炼机中混炼120秒，制成混炼胶。将混炼胶停放4小时以上，然后在开炼机上加入促进剂、硫磺、AC发泡剂、TAIC发泡助剂混炼即可制得免维护轮胎胶料。

实施例2

按照以下重量份数准备原料：

天然橡胶SVR3L：70份；

三元乙丙橡胶EPDM4045：30份；

碳黑N234：15份；

白炭黑：40份

氧化锌：2.5份；

硬脂酸：1.5份；

防老剂4020：1份；

促进剂CZ：0.6份；

硫磺：0.85份；

发泡剂AC：2.5份；

TAIC：1.5份；

NXT超级硅烷：2.0份(白炭黑的5％)；

制备方法同实施例1，得到免维护轮胎胶料。

实施例3

按照以下重量份数准备原料：

天然橡胶SVR3L：60份；

三元乙丙橡胶EPDM4045：40份；

碳黑N234：15份；

白炭黑：40份

氧化锌：3份；

硬脂酸：1.5份；

防老剂4020：1.4份；防老剂RD：0.1份；

促进剂CZ：0.5份；促进剂NS：0.1份；

硫磺：0.8份；

发泡剂AC：2.5份；

TAIC：1.2份；

NXT超级硅烷：2.4份(白炭黑的6％)。

制备方法同实施例1，得到免维护轮胎胶料。

对比例1

按照以下重量份数准备原料：

天然橡胶SVR3L：60份；三元乙丙橡胶EPDM4045：40份；碳黑N234：15份；白炭黑：40份氧化锌：3份；硬脂酸：1.5份；防老剂4020：1.4份；防老剂RD：0.1份；促进剂CZ：0.5份；促进剂NS：0.1份；硫磺：0.8份；发泡剂AC：2.5份；TAIC：1.2份；SI69普通硅烷：2.4份(白炭黑的6％)。

除了硅烷使用类型与实施例3不同外，其他原料类型和用量与实施例3相同。制备方法同实施例1，得到轮胎胶料。

对比例2

按照以下重量份数准备原料：

天然橡胶SVR3L：60份；三元乙丙橡胶EPDM4045：40份；碳黑N234：15份；白炭黑：40份氧化锌：3份；硬脂酸：1.5份；防老剂4020：1.4份；防老剂RD：0.1份；促进剂CZ：0.5份；促进剂NS：0.1份；硫磺：0.8份；发泡剂H：2.5份；TAIC：1.2份；超级硅烷：2.4份(白炭黑的6％)。

除了发泡剂类型与实施例3不同外，其他原料类型和用量与实施例3相同。制备方法同实施例1，得到轮胎胶料。

对比例3

天然橡胶SVR3L：60份；三元乙丙橡胶EPDM4045：40份；碳黑N234：15份；白炭黑：40份氧化锌：3份；硬脂酸：1.5份；防老剂4020：1.4份；防老剂RD：0.1份；促进剂CZ：0.5份；促进剂NS：0.1份；硫磺：0.8份；发泡剂OBSH：2.5份；TAIC：1.2份；超级硅烷：2.4份(白炭黑的6％)。

除了发泡剂类型与实施例3不同外，其他原料类型和用量与实施例3相同。制备方法同实施例1，得到轮胎胶料。

对比例4

天然橡胶SVR3L：60份；三元乙丙橡胶EPDM4045：40份；碳黑N234：15份；白炭黑：40份氧化锌：3份；硬脂酸：1.5份；防老剂4020：1.4份；防老剂RD：0.1份；促进剂CZ：0.5份；促进剂NS：0.1份；硫磺：0.8份；发泡剂AC：2.5份；超级硅烷：2.4份(白炭黑的6％)。

除了没有使用TAIC发泡剂外，其他原料类型和用量与实施例3相同。制备方法同实施例1，得到轮胎胶料。

依以下国家标准的要求及试验方法测试实施例及对比实施例的性能：

邵尔硬度：GB/T 9867-2008；

强度，定伸，伸长，变形：GB/T 528-2009；

回弹性：GB 1681-2009；

磨耗：GB/T 9867-2008。

压缩生热：GB/T 1687-1993。

实施例1-3及对比例1-4的测试结果参见表1。

表1各实施例及对比例的材料制备的轮胎性能测试结果

从表1可以看出，使用AC+TAIC+超级硅烷的胶料，各项性能比对比例1至对比例4更好，比较突出的是，强度高、压缩生热低、回弹性能好、磨耗低，并且相比于对比例1-4而言，实施例1-3的材料能够同时满足这些优点。说明AC+TAIC+超级硅烷三种材料的配合协同效应最好。

进行实车验证：

使用直径为12-18mm的铁钉，对成品周向进行刺扎5个20mm深的孔。固定一辆车，固定负荷100Kg，按照60km/小时行驶50Km观察成品的变化。

行驶后停下两个小时测试：外缘尺寸发生了增大或减小和所刺的孔扩大将不符合轮胎的使用要求。

验证对比：

实施例1至实施例3：行驶后外观尺寸未见变化，孔未见扩大。

对比例1：行驶后外观尺寸同比：周长缩小25mm，断宽缩小4mm，孔扩大3mm。

对比例2：行驶后外观尺寸同比：周长缩小30mm，断宽缩小4mm，孔扩大4.5mm。

对比例3：行驶后外观尺寸同比：周长缩小26mm，断宽缩小3.5mm，孔扩大3.5mm。

对比例4：行驶后外观尺寸同比：周长缩小18mm，断宽缩小3mm，孔扩大3mm。

从实车验证实验可以看出，本申请的胶料制备的轮胎具有刺伤后免维护的性能，行驶50Km让然满足轮胎使用要求，而对比例1至对比例4外缘尺寸发生了明显变化，所刺的孔也一定程度上扩大，不符合轮胎的使用要求。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。