一种耐老化耐变色彩色轮胎胎面胶及其制备方法
阅读说明：本技术 一种耐老化耐变色彩色轮胎胎面胶及其制备方法 (Anti-aging and anti-discoloration tread rubber for color tire and preparation method thereof ) 是由 吉欣宇 刘震 王茂英 徐召来 李汉华 于 2021-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明属于轮胎制造技术领域,涉及一种耐老化耐变色彩色轮胎胎面胶及其制备方法,按照重量份数计,配方组分包括：丁苯橡胶65～85份,三元乙丙橡胶15～35份,高分散白炭黑55～65份,硅烷偶联剂TESPT 4.5～5.1份,防护蜡1.5～2.5份,硬脂酸1.5～2.5份,氧化锌3.0～4.0份,抗热氧剂1.5～2.5份,DCPD树脂3.5～4.5份,钛白粉8.0～12.0份,颜料0.5～1.0份,硫黄1.0～2.0份,促进剂CZ 1.5～2.5份,促进剂DPG 1.8～2.4份。该配方组分在保证胎面胶基本性能的前提下,既具有优异的防臭氧防护效果,又避免了传统防臭氧剂对于彩色胎面胶颜色稳定性的影响。(The invention belongs to the technical field of tire manufacturing, and relates to an anti-aging and anti-discoloration color tire tread rubber and a preparation method thereof, wherein the tire tread rubber comprises the following formula components in parts by weight: 65-85 parts of styrene butadiene rubber, 15-35 parts of ethylene propylene diene monomer, 55-65 parts of high-dispersion white carbon black, 4.5-5.1 parts of silane coupling agent TESPT, 1.5-2.5 parts of protective wax, 1.5-2.5 parts of stearic acid, 3.0-4.0 parts of zinc oxide, 1.5-2.5 parts of thermal oxidation resistant agent, 3.5-4.5 parts of DCPD resin, 8.0-12.0 parts of titanium white, 0.5-1.0 part of pigment, 1.0-2.0 parts of sulfur, 1.5-2.5 parts of accelerator CZ and 1.8-2.4 parts of accelerator DPG. The formula components have excellent ozone preventing and protecting effects on the premise of ensuring the basic performance of the tread rubber, and the influence of the traditional ozone preventing and protecting agent on the color stability of the colored tread rubber is avoided.)
技术领域
本发明属于轮胎制造技术领域，涉及彩色轮胎制造技术，具体涉及一种耐老化耐变色彩色轮胎胎面胶及其制备方法。
背景技术
传统轮胎多为黑色轮胎，难以满足用户的多样化需求，也难以彰显用户个性。近年来，许多轮胎厂商相继推出彩色轮胎并引起了市场一定的关注，但是由于彩色轮胎对于色彩的要求极高，即对于耐老化、耐变色性能要求极高，因此对于配方开发也提出了极高的要求。
有别于传统的黑色轮胎胎面配方体系，耐老化性能优异的二苯胺类防老剂在轮胎使用过程中会发生迁移，使彩色轮胎颜色变深，而目前非污染类防老剂的防护效果远不及二苯胺类防老剂；另外操作油类等小分子物质同样会使颜色变黄变深，这些都会严重影响彩色轮胎的长期使用性和颜色稳定性。在保证轮胎基本性能不受影响的前提下，确保耐老化性及耐变色性已经成为彩色轮胎开发最为重要的一项指标。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种耐老化耐变色彩色轮胎胎面胶及其制备方法，在不使用抗臭氧剂和操作油类情况下仍然能够使彩色轮胎胎面胶具有良好的耐臭氧性能及耐变色性能，本发明的制备方法解决了彩色胎面胶制备过程中颜料对于密炼设备的污染，省去了清洗工序，极大的节约密炼机能耗及实际生产过程中的产能。
本发明的技术方案是：
一种耐老化耐变色彩色轮胎胎面胶，按照重量份数计，包括：
丁苯橡胶65～85份，三元乙丙橡胶15～35份，高分散白炭黑55～65份，硅烷偶联剂TESPT 4.5～5.1份，防护蜡1.5～2.5份，硬脂酸1.5～2.5份，氧化锌3.0～4.0份，抗热氧剂1.5～2.5份，DCPD树脂3.5～4.5份，钛白粉8.0～12.0份，颜料0.5～1.0份，硫黄1.0～2.0份，促进剂CZ 1.5～2.5份，促进剂DPG 1.8～2.4份。
进一步的，按照重量份数计，包括：
丁苯橡胶70～80份，三元乙丙橡胶20～30份，高分散白炭黑58～63份，硅烷偶联剂TESPT 4.7～5.0份，防护蜡1.8～2.3份，硬脂酸1.8～2.3份，氧化锌3.2～3.6份，抗热氧剂1.8～2.3份，DCPD树脂3.8～4.2份，钛白粉9.0～11.0份，颜料0.6～0.8份，硫黄1.2～1.7份，促进剂CZ 1.8～2.2份，促进剂DPG 1.9～2.2份。
进一步的，按照重量份数计，包括：
丁苯橡胶75份，三元乙丙橡胶25份，高分散白炭黑60份，硅烷偶联剂TESPT 4.8份，防护蜡2.0份，硬脂酸2.0份，氧化锌3.5份，抗热氧剂2.0份，DCPD树脂4.0份，钛白粉10.0份，颜料0.8份，硫黄1.5份，促进剂CZ 2.0份，促进剂DPG 2.1份。
进一步的，所述丁苯橡胶为非充油类聚苯乙烯-丁二烯橡胶，具体为丁苯橡胶1502；所述三元乙丙橡胶为KEP-350；所述三元乙丙橡胶与丁苯橡胶份数之比至少为3:17。
本发明所采用的抗热氧剂与抗臭氧剂是两种截然不同的防老剂：橡胶老化分为热空气老化、臭氧老化等，其中臭氧老化是影响彩胎的一种最为重要老化因素。本发明未使用抗臭氧剂就能达到耐臭氧的防护效果；而使用的受阻双酚类防老剂只是补强了耐热空气老化性能，与臭氧性能无关。进一步的，所述抗热氧剂为受阻双酚类防老剂，具体的，为抗热氧剂Wingstay-L。
进一步的，所述硅烷偶联剂TESPT的用量至少为高分散白炭黑的8％。
一种耐老化耐变色彩色轮胎胎面胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将丁苯橡胶和三元乙丙橡胶与有机溶剂制成橡胶溶液；
(2)将颜料、抗热氧剂、硬脂酸、树脂、钛白粉、高分散白炭黑、氧化锌、防护蜡和硅烷偶联剂的混合物添加到橡胶溶液中，混合分散均匀后注入凝聚器内凝聚，然后脱溶剂并干燥得到彩色母炼胶；
(3)将彩色母炼胶加入到密炼机中，加入硫黄硫化剂、促进剂CZ和DPG，混合均匀后得到彩色胎面混炼胶；
(4)将彩色胎面混炼胶在硫化条件下进行硫化，得到彩色轮胎胎面硫化胶。
进一步的，所述有机溶剂为正己烷。
本发明的有益效果：
(1)本发明未使用任何抗臭氧剂包括非污染剂抗臭氧剂(对颜色影响小，防护效果弱)和易迁移类防老剂(防护效果优异但易迁出对颜色污染)，而是采用丁苯橡胶与三元乙丙橡胶并用的配方，在保证胎面胶基本性能的前提下，既具有优异的防臭氧防护效果，又避免了传统防臭氧剂对于彩色胎面胶颜色稳定性的影响。
(2)本发明所使用的丁苯橡胶为非充油橡胶，配方中未额外添加任何油类物质，避免了彩色胎面在停放过程中发黄变色情况的发生。
(3)有别于传统轮胎胶料混炼，彩色轮胎胶料混炼时需要清洁的混炼环境以避免不同颜色胶料之间的污染；本发明使用湿法混炼工艺，将颜料与其他组分在液相容器中加入，直接制成彩色胎面混炼胶，避免了多次清洗导致额外密炼能耗大幅上升造成生产浪费情况的发生。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了进一步理解本发明，将结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种耐老化耐变色彩色轮胎胎面胶，按照重量份数计，包括：丁苯橡胶1502 75份，三元乙丙橡胶KEP-350 25份，高分散白炭黑60份，硅烷偶联剂TESPT 4.8份，防护蜡2.0份，硬脂酸2.0份，氧化锌3.5份，抗热氧剂Wingstay-L 2.0份，DCPD树脂4.0份，钛白粉10.0份，颜料1.0份，硫黄1.5份，促进剂CZ 2.0份，促进剂DPG 2.1份。
制备方法包括如下步骤：
(1)按重量份数称取各组分，将颜料、抗热氧剂Wingstay-L、硬脂酸、氧化锌、DCPD树脂、钛白粉、防护蜡、高分散白炭黑和硅烷偶联剂的混合物添加到丁苯橡胶1502、三元乙丙橡胶KEP-350与正己烷形成的橡胶溶液中，混合分散均匀后注入凝聚器内凝聚，然后脱溶剂并干燥得到彩色母炼胶；
(2)将彩色母炼胶加入到密炼机中，加入硫黄和促进剂CZ和DPG，混合均匀后得到彩色胎面混炼胶，过辊下片停放8小时后用平板硫化机硫化；
(3)将彩色胎面混炼胶在硫化条件下进行硫化，得到彩色轮胎胎面硫化胶。
实施例2
一种耐老化耐变色彩色轮胎胎面胶，按照重量份数计，包括：丁苯橡胶1502 65份，三元乙丙橡胶KEP-350 35份，高分散白炭黑55份，硅烷偶联剂TESPT 4.4份，防护蜡2.0份，硬脂酸2.0份，氧化锌3.5份，抗热氧剂Wingstay-L 2.0份，DCPD树脂4.0份，钛白粉10.0份，颜料1.0份，硫黄1.5份，促进剂CZ 2.0份，促进剂DPG 2.1份。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种耐老化耐变色彩色轮胎胎面胶，按照重量份数计，包括：丁苯橡胶1502 80份，三元乙丙橡胶KEP-350 30份，高分散白炭黑60份，硅烷偶联剂TESPT 5.0份，防护蜡2.3份，硬脂酸2.3份，氧化锌3.6份，抗热氧剂Wingstay-L 2.3份，DCPD树脂4.2份，钛白粉11.0份，颜料0.8份，硫黄1.7份，促进剂CZ 2.2份，促进剂DPG 2.2份。
制备方法同实施例1。
实施例4
一种耐老化耐变色彩色轮胎胎面胶，按照重量份数计，包括：丁苯橡胶70份，三元乙丙橡胶20份，高分散白炭黑58份，硅烷偶联剂TESPT 4.7份，防护蜡1.8份，硬脂酸1.8份，氧化锌3.2份，抗热氧剂1.8份，DCPD树脂3.8份，钛白粉9.0份，颜料0.6份，硫黄1.2份，促进剂CZ 1.8份，促进剂DPG 1.9份。
制备方法同实施例1。
实施例5
一种耐老化耐变色彩色轮胎胎面胶，按照重量份数计，包括：丁苯橡胶1502 85份，三元乙丙橡胶KEP-350 35份，高分散白炭黑63份，硅烷偶联剂TESPT 5.1份，防护蜡2.5份，硬脂酸2.5份，氧化锌4.0份，抗热氧剂Wingstay-L 2.5份，DCPD树脂4.5份，钛白粉12.0份，颜料1.0份，硫黄2.0份，促进剂CZ 2.5份，促进剂DPG 2.4份。
制备方法同实施例1。
实施例6
一种耐老化耐变色彩色轮胎胎面胶，按照重量份数计，包括：丁苯橡胶1502 65份，三元乙丙橡胶KEP-350 15份，高分散白炭黑55份，硅烷偶联剂TESPT 4.5份，防护蜡1.5份，硬脂酸1.5份，氧化锌3.0份，抗热氧剂Wingstay-L 1.5份，DCPD树脂3.5份，钛白粉8.0份，颜料0.5份，硫黄1.0份，促进剂CZ 1.5份，促进剂DPG 1.8份。
制备方法同实施例1。
对比例1
含油配方原料组分：丁苯橡胶2557S 96.25份(含油26.25份)，三元乙丙橡胶KEP-350 30份，高分散白炭黑70份，环烷油5phr，硅烷偶联剂TESPT 4.8份，防护蜡2份，硬脂酸2份，氧化锌3.5份，抗热氧剂Wingstay-L 2份，DCPD树脂4份，钛白粉10份，颜料1份，硫黄1.5份，促进剂CZ 2份，促进剂DPG 2.1份。
制备步骤：
(1)将丁苯橡胶2557S和三元乙丙橡胶KEP-350投入密炼机，混炼一定时间后加入钛白粉、高分散白炭黑和硅烷偶联剂TESPT，混炼一定时间后继续投入颜料、抗热氧剂Wingstay-L、硬脂酸、氧化锌、DCPD树脂、环烷油和防护蜡，混炼至160℃排胶，过辊下片制成彩色胎面母炼胶。
(2)将彩色母炼胶加入到密炼机中，加入硫化剂硫黄和促进剂CZ和DPG，混合均匀后得到彩色胎面混炼胶，过辊下片停放8小时后用平板硫化机硫化；
(3)将彩色胎面混炼胶在硫化条件下进行硫化，得到彩色胎面含油硫化胶。
对比例2
含迁移防臭氧剂原料组分：丁苯橡胶1502 75份，三元乙丙橡胶KEP-350 25份，高分散白炭黑60份，硅烷偶联剂TESPT 4.8份，防护蜡2份，硬脂酸2份，氧化锌3.5份，抗臭氧剂6PPD/4020 2份，抗热氧剂Wingstay-L 2份，DCPD树脂4份，钛白粉10份，颜料1份，硫黄1.5份，促进剂CZ 2份，促进剂DPG 2.1份。
制备步骤：(1)将丁苯橡胶1502和三元乙丙橡胶KEP-350投入密炼机，混炼一定时间后加入钛白粉、白炭黑和硅烷偶联剂TESPT，混炼一定时间后继续投入颜料、抗臭氧剂6PPD/4020、抗热氧剂Wingstay-L、硬脂酸、氧化锌、DCPD树脂、防护蜡，混炼至160℃排胶，过辊下片制成彩色胎面母炼胶。
(2)将彩色母炼胶加入到密炼机中，加入硫黄硫化剂、促进剂CZ和DPG，混合均匀后得到彩色胎面混炼胶，过辊下片停放8小时后用平板硫化机硫化；
(3)将彩色胎面混炼胶在硫化条件下进行硫化，得到彩色轮胎胎面含迁移抗臭氧剂硫化胶。
对比例3
含非污染抗臭氧剂原料组分：丁苯橡胶150275份，顺丁橡胶BR9000 25份，高分散白炭黑60份，硅烷偶联剂TESPT 4.8份，防护蜡2份，硬脂酸2份，氧化锌3.5份，非污染抗臭氧剂NBC 2份，抗热氧剂Wingstay-L 2份，DCPD树脂4份，钛白粉10份，颜料1份，硫黄1.5份，促进剂CZ 2份，促进剂DPG 2.1份。
制备步骤：
(1)将丁苯橡胶1502和顺丁橡胶BR9000投入密炼机，混炼一定时间后加入钛白粉、高分散白炭黑和硅烷偶联剂，混炼一定时间后继续投入颜料、非污染抗臭氧剂NBC、抗热氧剂Wingstay-L、硬脂酸、氧化锌、DCPD树脂、防护蜡，混炼至160℃排胶，过辊下片制成彩色胎面母炼胶。
(2)将彩色母炼胶加入到密炼机中，加入硫黄硫化剂、促进剂CZ和DPG，混合均匀后得到彩色胎面混炼胶，过辊下片停放8小时后用平板硫化机硫化；
(3)将彩色胎面混炼胶在硫化条件下进行硫化，得到彩色轮胎胎面含非污染抗臭氧剂硫化胶。
试验例
将采用实施例1-3与对比例1-3组分制备得到的彩色轮胎胎面胶分别进行测试，其测试项目及数据如下表1所示。
表1实施例1-3与对比例1-3测试数据对比
注：热空气老化抗张老化系数越大，耐热氧老化性能越好。
由上表可以看出，实施例1、实施例2和实施例3的耐热氧老化性能、耐臭氧老化性能及颜色稳定性最为优异；对比例1与对比例2中添加操作油和迁移类防老剂会明显影响颜色稳定性，停放3个月后其颜色由于操作油或防老剂的迁出而变得较深，均失去原来的本色；而实施例1、2和3均能够保持原来鲜艳的颜色，无变色现象发生。
而对于对比例3中未使用三元乙丙橡胶仅仅使用非污染抗臭氧防老剂的常规配方而言，虽然其颜色稳定性较对比例1和2的效果好，但是其抗臭氧防护效果较差，耐臭氧老化测试显示，经过72h臭氧测试后，对比例3的试样已经发生断裂。
综上，通过与常规彩色胎面胶(包括含有非污染抗臭氧剂彩色胎面配方)比较，本发明在耐热氧老化性能、耐臭氧老化性能及耐变色性能方面均具有明显的改进。
上述说明仅为本发明的优选实施例，并非是对本发明的限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改型等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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