阅读说明：本技术 一种环保型轮胎用钢丝胶配方及其制备方法 (Environment-friendly steel wire adhesive formula for tire and preparation method thereof ) 是由 庄志宇 于 2020-07-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种环保型轮胎用钢丝胶配方及其制备方法,配方组成按重量计包含：100重量份天然橡胶,60-150重量份填充材,3-20重量份活性剂,0.1-5重量份芳烃油,0.1-5重量份防老剂,0.1-5重量份硫磺,0.1-5重量份促进剂,3-9重量份多巴胺及其衍生物。利用本发明配方做出的钢丝胶可替代间-甲-白-钴体系,借由多巴胺和少量的赖氨酸残基使之具备超强黏附力,通过DOPA中的邻苯二酚官能团之黏附和快速化学交联固化。多巴胺亦含有邻苯二酚和氨基官能团,也被证实具有优异黏附性能,且多巴胺亦有良好的生物相容性,可以大大降低对环境污染,故将多巴胺用于橡胶与轮胎胎唇钢丝中以期得到良好的粘合性能。(The invention discloses an environment-friendly steel wire adhesive formula for tires and a preparation method thereof, wherein the formula comprises the following components in parts by weight: 100 parts of natural rubber, 60-150 parts of filler, 3-20 parts of activator, 0.1-5 parts of aromatic oil, 0.1-5 parts of anti-aging agent, 0.1-5 parts of sulfur, 0.1-5 parts of accelerator and 3-9 parts of dopamine and derivatives thereof. The steel wire glue prepared by the formula can replace a meta-methyl-white-cobalt system, has super strong adhesion by dopamine and a small amount of lysine residues, and is cured by adhesion and rapid chemical crosslinking of catechol functional groups in DOPA. Dopamine also contains catechol and amino functional groups, and is proved to have excellent adhesion performance, and the dopamine also has good biocompatibility, so that the environmental pollution can be greatly reduced, and the dopamine is used for rubber and tire bead wires to obtain good adhesion performance.)

一种环保型轮胎用钢丝胶配方及其制备方法

技术领域

本发明涉及轮胎橡胶制备的技术领域，特别是指一种环保型轮胎用钢丝胶及其制备方法。

背景技术

橡胶与骨架材料的粘合性对轮胎的安全至关重要，尤其轮胎中的胎唇钢丝部件，其除了需要承受高负载，还具备与轮辋紧密贴合以避免车辆行驶中漏气、克服车辆于拐弯行驶所受的横向力作用，避免轮胎脱出轮辋等功用。目前为了使橡胶与钢丝有良好的粘合力，常用的粘合体系有钴盐、间-甲-白、间-甲-白-钴等体系。间-甲-白体系是一种钢丝胶配方体系，用于提升橡胶与钢丝间之粘合力，成分为间苯二酚、亚甲基给予体(甲醛给予体)、二氧化硅；间-甲-白-钴体系是一种钢丝胶配方体系，用于提升橡胶与钢丝之间的粘合力，成分为间苯二酚、亚甲基给予体(甲醛给予体)、二氧化硅、钴盐。其中，间-甲-白-钴体系效果最佳，但此配方体系需同时具备间苯二酚、亚甲基给予体(甲醛给予体)、白烟与钴盐才能凸显其效果，整体原材料价格较为昂贵，且此配方体系于轮胎加硫后气味刺鼻，对人体及环境危害较大。

现有的橡胶与骨架材料粘合体系效果最佳为间-甲-白-钴体系，但由于其配方体系复杂、原材料价格昂贵与对环境影响较大等因素，故本发明开发一种替代方法，可有效增加橡胶与骨架材料粘合性且对环境较为友善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种配方相对简单、价格相对较低且对环境危害小的环保型轮胎用钢丝胶及其制备方法。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种环保型轮胎用钢丝胶配方，配方组成按重量计包含：100重量份天然橡胶，60-150重量份填充材，3-20重量份活性剂，0.1-5重量份芳烃油，0.1-5重量份防老剂，0.1-5重量份硫磺，0.1-5重量份促进剂，3-9重量份多巴胺及其衍生物。

进一步，所述填充材包括炭黑、白炭黑与碳酸钙。

进一步，所述炭黑的型号为N110、N121、N134、N220、N231、N234、N242、N293、N299、N315、N326、N330、N332、N339、N343、N347、N351、N358、N375、N539、N550、N582、N630、N642、N650、N660、N683、N754、N762、N765、N770、N774、N787、N907、N908、N990、N991中的任意一种或者任意组合。

进一步，炭黑比表面积为20～160m²/g，DBP的吸收值为20～140cm³/100g；白炭黑包括气相法白炭黑与沉淀法白炭黑；碳酸钙包括轻质碳酸钙、活性碳酸钙及晶体碳酸钙。

进一步，所述活性剂包含1-5重量份硬脂酸及2-15重量份氧化锌。

进一步，所述多巴胺及其衍生物包含多巴胺盐酸盐(也称3-羟基酪胺盐酸盐)与3-羟基酪胺氢溴酸盐。

一种环保型轮胎用钢丝胶配方的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：使用密炼机，并设置密炼机的起始温度为20～90℃，转速30～80转/分，压力0.2～0.8MPa，在密炼机中首先投入天然橡胶混炼10～60秒后，其次投入1/2填充材混炼10～60秒，再投入1/2填充材、芳烃油混炼10～60秒，接着进行清扫，最后卸料；

步骤二：使用密炼机，并设置密炼机的起始温度为20～90℃，转速30～80转/分，压力0.2～0.8MPa，在密炼机中首先将步骤一的胶料继续混炼10～60秒，其次投入防老剂、硬脂酸、氧化锌混炼10～60秒，接着进行清扫，最后卸料，卸料后将胶料停放一天；

步骤三：使用开炼机，调整开炼机的辊筒温度至40-60℃，在开炼机中首先将步骤二的胶料继续混炼60-120秒，其次投入硫磺、促进剂；接着投入多巴胺混炼；最后卸料。

进一步，所述步骤三中，所述多巴胺为最后投入且混炼过程中胶料温度控制于45℃以下。

采用上述方案后，本发明环保型轮胎用钢丝胶可替代间-甲-白-钴体系，相较于间-甲-白-钴体系，本发明的钢丝胶配方更加简单，且成本相对低。本发明胶料如同海洋贻贝的足丝可于各种材料表面黏附，其之所以具备超强黏附力，是借由多巴胺(L-3,4-dihydroxyphenylalanine,DOPA)和少量的赖氨酸残基，通过DOPA中的邻苯二酚官能团之黏附和快速化学交联固化。多巴胺亦含有邻苯二酚和氨基官能团，也被证实具有优异黏附性能，且多巴胺亦有良好的生物相容性，可以大大降低对环境污染，故将多巴胺用于橡胶与轮胎胎唇钢丝中以期得到良好的粘合性能。

具体实施方式

本发明揭示了一种环保型轮胎用钢丝胶配方，配方组成按重量计包含：100重量份天然橡胶，60-150重量份填充材，3-20重量份活性剂，0.1-5重量份芳烃油，0.1-5重量份防老剂，0.1-5重量份硫磺，0.1-5重量份促进剂，3-9重量份多巴胺及其衍生物。

所述填充材包括炭黑、白炭黑与碳酸钙。

所述炭黑的型号为N110、N121、N134、N220、N231、N234、N242、N293、N299、N315、N326、N330、N332、N339、N343、N347、N351、N358、N375、N539、N550、N582、N630、N642、N650、N660、N683、N754、N762、N765、N770、N774、N787、N907、N908、N990、N991中的任意一种或者任意组合。

炭黑比表面积为20～160m²/g，DBP的吸收值为20～140cm³/100g；白炭黑包括气相法白炭黑与沉淀法白炭黑；碳酸钙包括轻质碳酸钙、活性碳酸钙及晶体碳酸钙。

所述活性剂包含1-5重量份硬脂酸及2-15重量份氧化锌。

所述多巴胺及其衍生物包含多巴胺盐酸盐(也称3-羟基酪胺盐酸盐)与3-羟基酪胺氢溴酸盐。

本发明还揭示了制备所述环保型轮胎用钢丝胶配方的方法，包括以下步骤：

步骤一：使用密炼机，并设置密炼机的起始温度为20～90℃，转速30～80转/分，压力0.2～0.8MPa，在密炼机中首先投入天然橡胶混炼10～60秒后，其次投入1/2填充材混炼10～60秒，再投入1/2填充材、芳烃油混炼10～60秒，接着进行清扫，最后卸料；

步骤二：使用密炼机，并设置密炼机的起始温度为20～90℃，转速30～80转/分，压力0.2～0.8MPa，在密炼机中首先将步骤一的胶料继续混炼10～60秒，其次投入防老剂、硬脂酸、氧化锌混炼10～60秒，接着进行清扫，最后卸料，卸料后将胶料停放一天；

步骤三：使用开炼机，调整开炼机的辊筒温度至40-60℃，在开炼机中首先将步骤二的胶料继续混炼60-120秒，其次投入硫磺、促进剂；接着投入多巴胺混炼，多巴胺为最后投入且混炼过程中胶料温度控制于45℃以下；最后卸料。

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，以下实施例描述之配方配比及评价结果仅用于说明本发明，不应当也不会限制本发明的配方。

表1为二种对比例与四种本发明实施例的配方表，其中对比例1为基础配方；对比例2为间-甲-白-钴配方；实施例1-4为本发明环保型轮胎用钢丝胶配方。

表一：配方表

表二为对比例与实施例的物理性能及粘合力评价表，其中各项数值以对比例1为基准之相对指数，其值越大表性能越优。

其中，T抽出为测试钢丝与橡胶粘合力的一种测试。将待测橡胶与钢丝制备成T字形状之试样，于拉力机上将钢丝从橡胶之中抽出，得到钢丝与橡胶之抽出力(N)。

100％定伸应力为橡胶进行物理拉伸时，在应变为100％所对应的应力值(MPa)。

表二：物理性能及粘合力评价表

由试验结果显示，实施例1-4的硬度、100％定伸应力、扯断强度、扯断伸长率与对比例1、对比例2差异小。

由试验结果显示，与对比例1比较，实施例1之钢丝T抽出值提升约4％，实施例2-4则提升约10-20％，其中实施例3效果最优异，与对比例2间-甲-白-钴配方之T抽出结果相当。故多巴胺添加量小于3重量份时，其效果较不显著；添加量于3-9重量份有最佳提升钢丝粘合力效果；其中添加量大于6重量份则粘合力提升趋势已趋于平缓，故以成本进行考量，则多巴胺添加量3-6重量份为最佳配方参数。

上述实施例并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。