阅读说明：本技术 一种高性能轮胎胎侧用橡胶组合物及其制备方法 (High-performance rubber composition for tire side and preparation method thereof ) 是由 季军胜 徐檬 徐宝羚 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高性能轮胎胎侧用橡胶组合物及其制备方法,其中所述高性能轮胎胎侧用橡胶组合物,以100重量份的橡胶成分为基准,包括以下组分,40-50重量份的N220炭黑、1-2重量份的硫、2-5.5重量份的防老剂、0.5-1重量份的硫磺、1-1.5重量份的促进剂、3-8重量份的活性剂及0.1-0.4重量份的防焦剂；其中橡胶成分为天然橡胶和顺丁橡胶、且所述天然橡胶占30-50wt%；其中,所述顺丁橡胶采用钕系支化末端改性顺丁橡胶或镍系高顺式顺丁橡胶的一种或两种并用；其中,所述硫磺和所述促进剂按1：1.5-3进行配比。本发明所采用的配方可实现高强度、耐撕裂、耐疲劳以及较好的耐老化性能；同时所采用的制备方法能满足加工性能需要,更加效率,更加节能,分散效果更好。(The invention discloses a rubber composition for a high-performance tire side wall and a preparation method thereof, wherein the rubber composition for the high-performance tire side wall comprises 40-50 parts by weight of N220 carbon black, 1-2 parts by weight of sulfur, 2-5.5 parts by weight of an anti-aging agent, 0.5-1 part by weight of sulfur, 1-1.5 parts by weight of an accelerator, 3-8 parts by weight of an active agent and 0.1-0.4 part by weight of a scorch retarder on the basis of 100 parts by weight of a rubber component; wherein the rubber components are natural rubber and butadiene rubber, and the natural rubber accounts for 30-50 wt%; wherein the butadiene rubber is one or two of neodymium branched terminal modified butadiene rubber or nickel high cis-butadiene rubber; wherein the sulfur and the accelerator are mixed according to a ratio of 1: 1.5-3. The formula adopted by the invention can realize high strength, tear resistance, fatigue resistance and better aging resistance; meanwhile, the adopted preparation method can meet the requirements of processability, and is more efficient, more energy-saving and better in dispersing effect.)

一种高性能轮胎胎侧用橡胶组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于轮胎技术领域，具体涉及一种高性能轮胎胎侧用橡胶组合物及其制备方法。

背景技术

随着人们环保意识越来越高，传统内燃机汽车开始逐步被电动汽车取代，城市公交也大多改为用电力驱动，电机驱动除了更加清洁以外，其启动扭矩更大，初始加速度更快，因此对轮胎的性能要求就更加严苛，其中对轮胎胎侧强度和耐撕裂性需求更加苛刻，如若胎侧强度较弱，耐撕裂性能较差，极易造成胎侧出现早期裂口，不能有效起到保护胎体帘线的作用，影响轮胎安全性能，为适应电动公交轮胎性能需求，提升轮胎胎侧强度和耐撕裂性能成了首要目标。

众所周知，轮胎胎侧的主要成分是橡胶，橡胶又分为天然橡胶与合成橡胶，由于轮胎在使用过程中一直做圆周旋转运动，胎侧相应的做循环往复运动，因此胎侧在需要保证一定的强度和耐撕裂性能外还需要一定的耐疲劳性能，以现有的技术水平，制备的胎侧橡胶组合物在提升胎侧强度和耐撕裂性能的同时，很难维持胎侧的耐疲劳性能和耐老化性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能轮胎胎侧用橡胶组合物的制备方法,以克服上述技术问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种高性能轮胎胎侧用橡胶组合物，以100重量份的橡胶成分为基准，包括以下组分，40-50重量份的N220炭黑、1-2重量份的硫、2-5重量份的防老剂、0.5-1重量份的硫磺、1-1.5重量份的促进剂、3-8重量份的活性剂及0.1-0.4重量份的防焦剂；其中橡胶成分为天然橡胶和顺丁橡胶、且所述天然橡胶占30-50wt％；其中，所述顺丁橡胶采用钕系支化末端改性顺丁橡胶或镍系高顺式顺丁橡胶的一种或两者并用；其中，所述硫磺和所述促进剂按1：1.5-3进行配比。

其中，所述防老剂为微晶蜡、N-苯基-N’-(1，3-二甲基丁基)对苯二胺、及N，N’-二甲苯基对苯二胺按2：2：1的比例混合而成。

本发明的另一个目的在于提供一种高性能轮胎胎侧用橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤，

(1)一段混炼：

按配比将天然橡胶、顺丁橡胶、分散剂、防老剂及活性剂放入转速为40-50rpm、压力90-110Bar的啮合型密炼机内，加压20-40S提砣；

再将N220炭黑加入上述密炼机中，加压60-70S提砣，再加压至160℃-170℃时提砣排胶；

下辅机将混炼胶于双螺杆挤出压片机中出胶片，将胶片转至由开炼机并联组成的开炼机组上进行补充混炼6-8min后，终端开炼机下片，即制得一段母胶，在室温下停放4-6h；

(2)终炼混炼：

将硫黄、促进剂、防焦剂和一段母胶放入转速为20-30rpm、压力140-160Bar的剪切型密炼机中，加压40-50S提砣，再加压30-40S提砣，最后加压至110-120℃提砣排胶；

下辅机将混炼胶于双螺杆挤出压片机中出胶片，将胶片转至由开炼机并联组成的开炼机组上进行补充混炼3-5min后，终端开炼机下片，即制得终炼胶，冷却至室温下即制得高性能橡胶组合物。

进一步地，步骤(1)中，开炼机组以入胶为方向，每个开炼机的前辊辊速控制在30-35rpm，后辊辊速控制在25-30rpm，辊温控制在135℃以下，辊距控制在2-4cm。

进一步地，步骤(2)中，开炼机组以入胶为方向，每个开炼机的前辊辊速控制在25-30rpm，后辊辊速控制在20-25rpm，辊温控制在100℃以下，辊距控制在2-4cm。

有益效果：本发明所采用的配方可实现高强度、耐撕裂、耐疲劳以及较好的耐老化性能；同时所采用的制备方法对生产工艺进行改进，减少混炼段数，缩减混炼时间，提升分散性能，便于大规模快速生产，能满足加工性能需要，更加效率，更加节能。

具体实施方式

在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”“下”“左”“右”“前”“后”等指示的方位或位置关系仅是为了描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或结构必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

一种高性能轮胎胎侧用橡胶组合物，以100重量份的橡胶成分为基准，包括以下组分，40-50重量份的N220炭黑、2-5重量份的防老剂、0.5-1重量份的硫磺、1-1.5重量份的促进剂、3-8重量份的活性剂及0.1-0.4重量份的防焦剂；其中橡胶成分为天然橡胶和顺丁橡胶、且所述天然橡胶占30-50wt％；其中，所述顺丁橡胶采用钕系支化末端改性顺丁橡胶或镍系高顺式顺丁橡胶的一种或两者并用；其中，所述硫磺和所述促进剂按1：1.5-3进行配比。

其中，所述防老剂为微晶蜡、N-苯基-N’-(1，3-二甲基丁基)对苯二胺、及N，N’-二甲苯基对苯二胺按2：2：1的比例混合而成。

根据上述配方设计，提供以下实施例对本发明进行说明，并对实施例制备的橡胶组合物的性能进行检测，具体如下表1和表2。

表1(实施例)

其中：所述天然橡胶为SMR10#、STR10#、SIR10#、SMR20#、STR20#、SIR20#中的一种；

所述顺丁橡胶是钕系支化末端改性顺丁橡胶或镍系高顺式顺丁橡胶的一种或两者并用；

所述防老剂A是微晶蜡；

所述防老剂B是N-苯基-N’-(1，3-二甲基丁基)对苯二胺；

所述防老剂C为N，N’-二甲苯基对苯二胺；

所述促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N，N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺中的一种或几种。

所述活性剂为由氧化锌和硬脂酸组成；

所述的防焦剂是N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺。

表2(性能检测)

从上表可知，处于配方范围的实施例1-6和对比例1-2相比，其拉伸疲劳和老化保持率要优于对比例1-2，特别体现在实施例1-6与对比例1在拉伸疲劳和实施例1-6与对比例2在老化保持率上的明显区别；且实施例1-6在拉伸强度、撕裂强度、老化保持率、拉伸疲劳的数据上，表明了本申请的实施例具有较好的胎侧强度、耐撕裂性能、疲劳性能、及耐老化性能。

同时本发明的另一个目的在于根据上述配方提供一种高性能轮胎胎侧用橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤，

(1)一段混炼：

按配比将天然橡胶、顺丁橡胶、分散剂、防老剂及活性剂放入转速为40-50rpm、压力90-110Bar的啮合型密炼机内，加压20-40S提砣；

再将N220炭黑加入上述密炼机中，加压60-70S提砣，再加压至160℃-170℃时提砣排胶；

下辅机将混炼胶于双螺杆挤出压片机中出胶片，将胶片转至由开炼机并联组成的开炼机组上进行补充混炼6-8min后，汇总至终端开炼机下片，即制得一段母胶，在室温下停放4-6h；其中，开炼机组以入胶为方向，每个开炼机的前辊辊速控制在30-35rpm，后辊辊速控制在25-30rpm，辊温控制在135℃以下，辊距控制在2-4cm；

(2)终炼混炼：

将硫黄、促进剂、防焦剂和一段母胶放入转速为20-30rpm、压力140-160Bar的剪切型密炼机中，加压40-50S提砣，再加压30-40S提砣，最后加压至110-120℃提砣排胶；

下辅机将混炼胶于双螺杆挤出压片机中出胶片，将胶片转至由开炼机并联组成的开炼机组上进行补充混炼3-5min后，汇总至终端开炼机下片，即制得终炼胶，冷却至室温下即制得高性能橡胶组合物；其中，开炼机组以入胶为方向，每个开炼机的前辊辊速控制在25-30rpm，后辊辊速控制在20-25rpm，辊温控制在100℃以下，辊距控制在2-4cm。

通过下述三种方式对实施例3的配方进行制作橡胶组合物，并对制作完成的橡胶组合物的进行检测(表2中实施例3的橡胶组合物通过第一种方式制作而成)。

方式一：一种高性能轮胎胎侧用橡胶组合物的制备方法，括以下步骤，

(1)一段混炼：

按配比将天然橡胶、顺丁橡胶、分散剂、防老剂及活性剂放入转速为45m、压力108Bar的啮合型密炼机内，加压40S提砣；

再将N220炭黑加入上述密炼机中，加压65S提砣，再加压至165℃时提砣排胶；

下辅机将混炼胶于双螺杆挤出压片机中出胶片，将胶片转至由4台开炼机并联组成的开炼机组上进行补充混炼6min后，汇总至终端开炼机下片，即制得一段母胶，在室温下停放6h；其中，开炼机组以入胶为方向，每个开炼机的前辊辊速控制在32rpm，后辊辊速控制在28rpm，辊温控制在135℃以下，辊距控制在2.5cm；

(2)终炼混炼：

将硫黄、促进剂、防焦剂和一段母胶放入转速为25rpm、压力140Bar的剪切型密炼机中，加压40S提砣，再加压40S提砣，最后加压至115℃提砣排胶；

下辅机将混炼胶于双螺杆挤出压片机中出胶片，将胶片转至由开炼机并联组成的开炼机组上进行补充混炼3min后，汇总至终端开炼机下片，即制得终炼胶，冷却至室温下即制得高性能橡胶组合物；其中，开炼机组以入胶为方向，每个开炼机的前辊辊速控制在25rpm，后辊辊速控制在20rpm，辊温控制在100℃以下，辊距控制在2-4cm。

方式二：

(1)一段混炼：

在剪切型密炼机中进行，密炼机转速45rpm，压力108Bar,按比例加入天然橡胶、顺丁橡胶、分散剂、防老剂、活性剂，加压40S提砣，将炭黑加入密炼机中，加压65S提砣，再加压至165℃时提砣排胶，制得一段母胶。将一段母胶在室温下停放4-6小时，再进行终炼混炼。

(2)终炼混炼：

在剪切型密炼机中进行，密炼机转速25rpm，压力140Bar。将一段母胶、硫黄、促进剂、防焦剂加入密炼机中，加压40S提砣，再加压40S提砣，最后加压至115℃时提砣排胶，制得终炼胶。

方式三

(1)一段混炼：在剪切型密炼机中进行，密炼机转速45rpm，压力108Bar。按比例加入天然橡胶、顺丁橡胶、分散剂、防老剂、活性剂，加压40S提砣，将炭黑加入密炼机中，加压65S提砣，再加压至165℃时提砣排胶。制得一段母胶。将一段母胶在室温下停放4-6小时，再进行二段混炼。

(2)二段混炼：在剪切型密炼机中进行，密炼机转速45rpm，压力108Bar。加入一段母胶，加压35S提砣，加压60S提砣，再加压至165℃时提砣排胶。制得二段母胶。将二段母胶在室温下停放4-6小时，再进行三段混炼。

(3)三段混炼：在剪切型密炼机中进行，密炼机转速45rpm，压力108Bar。加入二段母胶，加压35S提砣，加压60S提砣，再加压至165℃时提砣排胶。制得三段母胶。将三段母胶在室温下停放4-6小时，再进行四段混炼。

(4)四段混炼：在剪切型密炼机中进行，密炼机转速45rpm，压力108Bar。加入三段母胶，加压35S提砣，加压60S提砣，再加压至165℃时提砣排胶。制得四段母胶。将四段母胶在室温下停放4-6小时，再进行终炼混炼。

(5)终炼混炼：在剪切型密炼机中进行，密炼机转速25rpm，压力140Bar。将四段母胶、硫黄、促进剂、防焦剂加入密炼机中，加压40S提砣，再加压40S提砣，最后加压至115℃时提砣排胶，制得终炼胶。

对以上三种当时制备的的混炼胶测试数据如下：

表3

方案	方式一	方式二	方式三
				门尼粘度100℃ML(1+4)	57	86	60
流变151℃Tc95(min)	13.03	13.56	12.74
				炭黑分散X值	6.7	2.4	6.0
拉伸强度(Mpa)	19.9	21.0	19.7
				撕裂强度(KN/m)	132	121	117
100℃×48H老化保持率	92％	86％	83％
				拉伸疲劳(次)	210万	190万	180万

从表3可知：

(1)与方式一和方式三相比，方式二的门尼粘度过高，虽然在拉伸强度、撕裂强度、老化保持率、拉伸疲劳上因配方原因，均达到要求，但在后期胎侧压出时易出现麻面和裂边现象，混炼胶的加工性能差；

(2)方式三的门尼粘度与方式一的门尼粘度相当，且胎侧压出时也未出现麻面和裂边情况，但其制备采用的4段母炼+1段终炼的混炼工艺，生产效率低，能耗更大，且多段混炼对橡胶材料的力学性能产生了不利影响，其中对拉伸强度和撕裂强度均有所降低；

(3)方式一既能实现高强度、耐撕裂、耐疲劳以及较好的耐老化性能的目，同时也能满足加工性能需要，其制备方法更加效率，更加节能，分散效果最好。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加简洁明了，本发明用以上具体实施例进行说明，仅仅用于描述本发明，不能理解为对本发明的范围的限制。应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。