一种纤维浸胶体系、钢丝挂胶体系及其制备方法
阅读说明：本技术 一种纤维浸胶体系、钢丝挂胶体系及其制备方法 (Fiber gum dipping system, steel wire rubberizing system and preparation method thereof ) 是由 王丹 李代强 蹇海波 吴晓宇 刘兴华 张小刚 华松 于 2020-12-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种纤维浸胶体系、钢丝挂胶体系及其制备方法,涉及橡胶技术领域。其包括如下重量份数计的原料：天然橡胶70-100份,炭黑5-10份,白炭黑15-25份,间苯二酚缩甲醛树脂2-3份,增粘树脂1-5份,化工助剂5-10份,稳定剂0.1-5份,汽油30-150份。通过对骨架材料进行浸胶或挂胶处理,以使得骨架材料的表面覆胶,覆胶后的骨架材料可以贴附于轮胎需要表面增强的部位,从而提升轮胎的表面强度。这样设置,可以避免和减轻轮胎受外力例如刮伤,刺伤,割伤等的破坏,从而延长了轮胎的使用寿命。(The invention discloses a fiber gum dipping system, a steel wire rubberizing system and a preparation method thereof, and relates to the technical field of rubber. The composite material comprises the following raw materials in parts by weight: 70-100 parts of natural rubber, 5-10 parts of carbon black, 15-25 parts of white carbon black, 2-3 parts of resorcinol formal resin, 1-5 parts of tackifying resin, 5-10 parts of chemical auxiliary agent, 0.1-5 parts of stabilizer and 30-150 parts of gasoline. The framework material is subjected to gum dipping or gum hanging treatment, so that the surface of the framework material is coated with the gum, and the coated framework material can be attached to the part of the tire, which needs surface enhancement, and the surface strength of the tire is improved. By the arrangement, the damage of the tire caused by external force such as scratch, puncture, cut and the like can be avoided and reduced, so that the service life of the tire is prolonged.)
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，具体而言，涉及一种纤维浸胶体系、钢丝挂胶体系及其制备方法。
背景技术
世界能源矿产资源种类齐全、资源丰富、分布广泛。中国矿业的发展，特别是矿业城市的兴起，在很大程度上改变了区域经济格局，对我国边远地区和少数民族地区的区域经济发展起了重要的促进作用。由于中国客观地质条件的影响，在我国少数民族聚居的边远地区，矿产资源比较丰富，通过矿产资源的开发和矿业城市的兴起，对于这些地区经济发展和脱贫致富产生重要的促进作用。随着人类经济的发展，我们对矿产资源的开发力度越来越大，在矿山、工地等恶劣环境作业，矿产资源的运输对轮胎的抗外界的破坏的能力提出很高的要求，此外，森林作业等其他环境对轮胎提出了更高的抗外力破坏要求。而现有的轮胎往往无法满足恶劣环境作业的需求，轮胎的使用寿命普遍较短。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纤维浸胶体系、钢丝挂胶体系及其制备方法以解决上述技术问题。
本发明提供了一种可以对骨架材料进行覆胶处理的方案，通过对骨架材料进行浸胶或挂胶处理，以使得骨架材料的表面覆胶，覆胶后的骨架材料可以贴附于轮胎需要表面增强的部位，从而提升轮胎的表面强度。这样设置，可以避免和减轻轮胎受外力的破坏，从而延长了轮胎的使用寿命。
本发明是这样实现的：
本发明提供了一种纤维浸胶体系，其包括如下重量份数计的原料：天然橡胶70-100份，炭黑5-10份，白炭黑15-25份，间苯二酚缩甲醛树脂2-3份，增粘树脂1-5份，化工助剂5-10份，稳定剂0.1-5份，汽油30-150份。化工助剂包括防老剂、硫化剂、促进剂、硅烷偶联剂和氧化锌中的至少两种。
本发明提供了一种纤维浸胶体系，其包括如下重量份数计的原料：天然橡胶80-100份，炭黑5-8份，白炭黑15-25份，间苯二酚缩甲醛树脂2-3份，增粘树脂3-5份，化工助剂5-10份，稳定剂0.1-5份，汽油80-120份。化工助剂包括防老剂、硫化剂、促进剂、硅烷偶联剂和氧化锌中的至少两种。
发明人发现，使用上述的纤维浸胶体系，可以实现纤维表面的覆胶，将覆胶后的纤维覆于轮胎的表面。当成品轮胎表面遭受外部机械力时，由于纤维材料的刚度大于橡胶的刚度，可以避免和减轻轮胎受到外力的破坏，从而延长了轮胎的使用寿命。
需要说明的是，上述纤维可以是天然纤维、化学纤维或其他的特种纤维；天然纤维可以是植物纤维、动物纤维或矿物纤维。
化学纤维可以是人造纤维、合成纤维或无机纤维。人造纤维可选自黏胶纤维、醋酸纤维；合成纤维可选自聚酯纤维(涤纶)、聚酰胺纤维(锦纶或尼龙)、聚乙烯醇纤维(维纶)、聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚丙烯纤维(丙纶)或聚氯乙烯纤维(氯纶)。
无机纤维可选自玻璃纤维、金属纤维或碳纤维。
在本发明应用较佳的实施方式中，上述化工助剂包括防老剂、硫化剂、促进剂和硅烷偶联剂中的至少两种。可选的，化工助剂包括防老剂和硫化剂；可选的，化工助剂包括促进剂和硅烷偶联剂。
化工助剂包括如下重量份数计的原料：防老剂2-3份，硫化剂2-3份，促进剂1-2份，硅烷偶联剂1.5-2.5份，氧化锌5-10份。
可选的，上述硫化剂为硫磺和/或4,4’-二硫代二吗啉。硅烷偶联剂可选为A151、A171或A172。
此外，在其他实施方式中，上述的化工助剂还可以是防焦剂。
促进剂为DZ。
在本发明应用较佳的实施方式中，上述稳定剂选自增塑剂，优选地，增塑剂为硬脂酸锌皂盐、环氧烃类、邻苯二甲酸酯、多元醇酯、脂肪族二元酸酯或烷基磺酸酯。增塑剂的作用在于增加浸胶体系的可塑性，在其他实施方式中，其他类型的增塑剂也可根据需要添加，并不限于上述种类的增塑剂。
在本发明应用较佳的实施方式中，上述增粘树脂包括天然树脂和/或合成树脂；天然树脂选自如下天然树脂中的至少一种：松香、松香衍生物和萜烯树脂；合成树脂选自如下合成树脂中的至少一种：聚合树脂和缩合树脂。
优选地，聚合树脂选自石油树脂、二环戊二烯(DCPD)树脂、古马隆－茚树脂或苯乙烯系列树脂；缩合树脂选自烷基酚醛树脂或二甲苯树脂。
增粘树脂的作用在于作为配合剂以增大各原料的粘合力。
可选的，上述天然橡胶为3号烟片胶。
本发明提供了一种用于轮胎外部补强钢丝挂胶体系，其包括如下重量份数计的原料：天然橡胶70-100份，炭黑5-10份，白炭黑15-25份，间苯二酚缩甲醛树脂2-3份，增粘树脂1-5份，化工助剂5-10份和钴盐0.5-2份。化工助剂包括防老剂、硫化剂、促进剂、硅烷偶联剂和氧化锌中的至少两种。
本发明提供了一种钢丝挂胶体系，其包括如下重量份数计的原料：天然橡胶90-100份，炭黑5-7份，白炭黑18-20份，间苯二酚缩甲醛树脂2-3份，增粘树脂1-5份，化工助剂5-8份和钴盐0.5-2份；
优选地，天然胶为3号烟片胶，优选地，化工助剂包括防老剂、硫化剂和硅烷偶联剂等。化工助剂包括如下重量份数计的原料：防老剂2-3份，硫化剂2-3份，促进剂1-2份，硅烷偶联剂1.5-2.5份，氧化锌5-10份。
上述的钴盐可选自癸酸钴、羧基硼酰化钴或环烷酸钴。加入钴盐可以促进粘合。
可选的，钢丝挂胶体系中所含的增粘树脂和化工树脂与纤维浸胶体系中的增粘树脂和化工树脂组成相同。
一种纤维浸胶体系的制备方法，制备方法包括如下步骤：将制备纤维浸胶体系的原料进行混炼，然后置于汽油中，得到纤维浸胶体系。
在本发明应用较佳的实施方式中，上述混炼包括依次进行的塑胶混炼、母胶混炼和一次法混炼；塑胶混炼包括将天然橡胶、置于密炼机中混炼制得塑胶；母胶混炼包括将塑胶、氧化锌、白炭黑、稳定剂和硅烷偶联剂置于混炼机中进行混炼制得母胶；一次法混炼包括将母胶、硬脂酸、炭黑和防老剂置于混炼机中进行混炼。
在本发明应用较佳的实施方式中，上述进行塑胶混炼时，设置密炼机的转速为30-55rpm，压栓55-60秒后，提栓保持20-25秒，然后压栓至160-165℃后排料；晾干4-8小时。
在本发明应用较佳的实施方式中，上述进行母胶混炼时，设置密炼机的转速为30-55rpm，在密炼机中加入母胶混炼原料，压栓25-30秒后，提栓保持3-5秒，然后压栓至130-135℃后提栓保持15-20秒，然后压栓至150-155℃后排料；晾干8—24小时。
在本发明应用较佳的实施方式中，上述进行一次法混炼时，设置密炼机的转速为30-55rpm，在密炼机中加入一次法混炼原料，压栓55-60秒后，提栓保持15-20秒，然后压栓至150-155℃后排料至开炼机，翻炼冷却至90-100℃，加入硫化剂、促进剂后反复薄通200-300秒，下片冷却。可选的，冷却至室温。
本发明还提供了一种使用上述的纤维浸胶体系或上述的制备方法制得的纤维浸胶体系进行纤维骨架材料表面处理的方法，纤维骨架材料表面处理的方法包括将待处理的纤维骨架材料置于纤维浸胶体系中。
优选地，将表面处理后的纤维骨架材料进行裁剪；然后覆于轮胎需要增强的部位。可选的，使用外部压力将表面处理后的纤维骨架材料与轮胎外表面复合在一起，生产出未硫化的胎胚，将胎胚入硫化灶共同硫化，生产成品轮胎。
本发明还提供了一种使用上述的钢丝挂胶体系进行钢丝表面挂胶的方法，钢丝表面挂胶的方法包括：待钢丝挂胶体系的原料进行混炼制得钢丝挂胶体系后，使用压延机，将制备的钢丝挂胶体系通过压延工序完成钢丝表面挂胶制得钢丝帘布。
可选的，为了增强粘性，可以使用汽油和胶浆涂覆于钢丝帘布表面。
优选地，完成钢丝表面挂胶后，再在钢丝帘布的表面覆上橡胶层。在钢丝帘布的表面覆上橡胶层有助于改善轮胎的外观质量，避免凹凸不均匀。
可选的，使用外部压力将钢丝帘布与轮胎外表面复合在一起，生产出未硫化的胎胚，将胎胚入硫化灶共同硫化，生产成品轮胎。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种可以对骨架材料进行覆胶处理的方案，通过对骨架材料进行浸胶或挂胶处理，以使得骨架材料的表面覆胶，覆胶后的骨架材料可以贴附于轮胎需要表面增强的部位，从而提升轮胎的表面强度。当成品轮胎表面遭受外部机械力时，由于纤维材料的刚度大于橡胶的刚度，可以避免和减轻轮胎受到外力的破坏，从而延长了轮胎的使用寿命。这样设置，可以避免和减轻轮胎受外力例如刮伤，刺伤，割伤等的破坏，从而延长了轮胎的使用寿命。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种纤维浸胶体系，其包括如下重量份数计的原料：天然橡胶70份，炭黑5份，白炭黑15份，间苯二酚缩甲醛树脂2份，增粘树脂1份，化工助剂5份，稳定剂0.1份，汽油30份。
化工助剂包括防老剂、硫化剂、促进剂、氧化锌和硅烷偶联剂。稳定剂为硬脂酸锌皂盐。本实施例中化工助剂各组分的重量份数分别为：防老剂2份，硫化剂2份，促进剂1.7份，硅烷偶联剂1.5份，氧化锌5份。
实施例2
本实施例提供了一种纤维浸胶体系，其包括如下重量份数计的原料：天然橡胶80份，炭黑5份，白炭黑15份，间苯二酚缩甲醛树脂2份，增粘树脂3份，化工助剂5份，稳定剂0.1份，汽油80份。
化工助剂包括防老剂、硫化剂、促进剂、氧化锌和硅烷偶联剂。稳定剂为硬脂酸锌皂盐。本实施例中化工助剂各组分的重量份数分别为：防老剂3份，硫化剂3份，促进剂1.5份，硅烷偶联剂2.5份，氧化锌8份。
实施例3
本实施例提供了一种纤维浸胶体系，其包括如下重量份数计的原料：天然橡胶90份，炭黑8份，白炭黑20份，间苯二酚缩甲醛树脂2份，增粘树脂3份，化工助剂8份，稳定剂0.2份，汽油90份。化工助剂包括防老剂、硫化剂、促进剂和硅烷偶联剂。稳定剂为硬脂酸锌皂盐。
本实施例中化工助剂各组分的重量份数分别为：防老剂2.5份，硫化剂3份，促进剂2份，硅烷偶联剂2份，氧化锌10份。
实施例4
本实施例提供了一种纤维浸胶体系，其包括如下重量份数计的原料：天然橡胶100份，炭黑10份，白炭黑25份，间苯二酚缩甲醛树脂3份，增粘树脂5份，化工助剂10份，稳定剂5份，汽油150份。化工助剂包括防老剂、硫化剂、促进剂、氧化锌和硅烷偶联剂。稳定剂为硬脂酸锌皂盐。
本实施例中化工助剂各组分的重量份数分别为：防老剂1.5份，硫化剂3份，促进剂1.7份，硅烷偶联剂2份，氧化锌7份。
实施例5
本实施例提供了一种钢丝挂胶体系，其包括如下重量份数计的原料：天然橡胶70份，炭黑5份，白炭黑15份，间苯二酚缩甲醛树脂2份，增粘树脂1份，化工助剂5份和钴盐0.5份。
化工助剂包括防老剂、硫化剂、促进剂、氧化锌和硅烷偶联剂。钴盐为癸酸钴。
本实施例中化工助剂各组分的重量份数分别为：防老剂2.5份，硫化剂2份，促进剂1.7份，硅烷偶联剂2.5份，氧化锌8份。
实施例6
本实施例提供了一种钢丝挂胶体系，其包括如下重量份数计的原料：天然橡胶90份，炭黑5份，白炭黑18份，间苯二酚缩甲醛树脂2份，增粘树脂1份，化工助剂5份和钴盐0.5份；
天然胶为3号烟片胶，化工助剂包括防老剂、硫化剂、氧化锌和硅烷偶联剂。钴盐为环烷酸钴。
本实施例中化工助剂各组分的重量份数分别为：防老剂3份，硫化剂3份，硅烷偶联剂2.5份，氧化锌9份。
实施例7
本实施例提供了一种钢丝挂胶体系，其包括如下重量份数计的原料：天然橡胶100份，炭黑7份，白炭黑20份，间苯二酚缩甲醛树脂3份，增粘树脂5份，化工助剂8份和钴盐2份；
天然胶为3号烟片胶，化工助剂包括防老剂、硫化剂、氧化锌和硅烷偶联剂。钴盐为环烷酸钴。
本实施例中化工助剂各组分的重量份数分别为：防老剂2份，硫化剂2份，硅烷偶联剂1.5份，氧化锌10份。
实施例8
本实施例提供了实施例1的纤维浸胶体系的制备方法，制备方法包括如下步骤：
(1)塑胶混炼：设置密炼机转速为30rpm，在密炼机中加入天然胶、顺丁胶，压栓60秒后，提栓保持20秒，然后压栓至165℃后排料；停放4小时后制得塑胶用于母胶混炼；
(2)母胶混炼：设置密炼机转速为30rpm，在密炼机中加入稳定剂、塑胶、氧化锌、白炭黑、硅烷偶联剂，压栓30秒后，提栓保持5秒，然后压栓至135℃后提栓保持20秒，然后压栓至155℃后排料；停放8小时后制得母胶用于一次法混炼；
(3)一次法混炼：设置密炼机转速为30rpm，在密炼机中加入母胶、硬脂酸、炭黑、防老剂，压栓60秒后，提栓保持20秒，然后压栓至155℃后排料至开炼机，翻炼冷却至90℃，加入硫磺、促进剂后薄通翻炼300秒，下片冷却至室温。
(4)将上述步骤(3)一次混炼后的胶浸入汽油中，以20rpm的转速进行搅拌，搅拌均匀后，静置一天，直至形成均匀的溶液即得到纤维浸胶体系(也就是胶料)。
在纤维骨架材料的浸胶时，包括将尼龙置于纤维浸胶体系中，取出晾干4小时。
使用外部压力将浸胶后的尼龙与轮胎外表面复合在一起，生产出未硫化的胎胚，将胎胚入硫化灶共同硫化，生产成品轮胎。
实施例9
本实施例提供了实施例2的纤维浸胶体系的制备方法，制备方法包括如下步骤：
(1)塑胶混炼：设置密炼机转速为55rpm，在密炼机中加入天然胶、顺丁胶，压栓60秒后，提栓保持20秒，然后压栓至165℃后排料；停放6小时后制得塑胶用于母胶混炼；
(2)母胶混炼：设置密炼机转速为55rpm，在密炼机中加入稳定剂、塑胶、氧化锌、白炭黑、硅烷偶联剂，压栓30秒后，提栓保持5秒，然后压栓至135℃后提栓保持20秒，然后压栓至155℃后排料；停放10小时后制得母胶用于一次法混炼；
(3)一次法混炼：设置密炼机转速为55rpm，在密炼机中加入母胶、硬脂酸、炭黑、防老剂，压栓60秒后，提栓保持20秒，然后压栓至155℃后排料至开炼机，翻炼冷却至100℃，加入硫磺、促进剂后薄通翻炼300秒，下片冷却至室温。
(4)将上述步骤(3)一次混炼后的胶浸入汽油中，以55rpm的转速进行搅拌，搅拌均匀后，静置一天，直至形成均匀的溶液即得到纤维浸胶体系(也就是胶料)。
在纤维骨架材料的浸胶时，包括将尼龙置于纤维浸胶体系中，取出晾干4小时。
使用外部压力将浸胶后的尼龙(即纤维帘布)与轮胎的胎侧复合在一起，生产出未硫化的胎胚，将胎胚入硫化灶共同硫化，生产成品轮胎。
实施例10
本实施例提供了实施例5的钢丝挂胶体系的制备方法，制备方法包括如下步骤：
(1)塑胶混炼：设置密炼机转速为30rpm，在密炼机中加入天然胶、顺丁胶，压栓60秒后，提栓保持20秒，然后压栓至165℃后排料；停放4小时后制得塑胶用于母胶混炼；
(2)母胶混炼：设置密炼机转速为30rpm，在密炼机中加入钴盐、塑胶、氧化锌、白炭黑、硅烷偶联剂，压栓30秒后，提栓保持5秒，然后压栓至135℃后提栓保持20秒，然后压栓至155℃后排料；停放8小时后制得母胶用于一次法混炼；
(3)一次法混炼：设置密炼机转速为30rpm，在密炼机中加入母胶、硬脂酸、炭黑、防老剂，压栓60秒后，提栓保持20秒，然后压栓至155℃后排料至开炼机，翻炼冷却至90℃，加入硫磺、促进剂后薄通翻炼300秒，下片冷却至室温。
(4)待钢丝挂胶体系的原料进行混炼制得钢丝挂胶体系后，使用压延机，将制备的钢丝挂胶体系通过压延工序完成钢丝表面挂胶制得钢丝帘布。钢丝帘布隔离收取后，停放10小时。将钢丝帘布裁断成为所需的形状，使用外力将钢丝帘布覆于轮胎需要增强的部位，为了增强粘性，可以适当的使用汽油和胶浆。
优选地，完成钢丝表面挂胶后，再在钢丝帘布的表面覆上橡胶层。在钢丝帘布的表面覆上橡胶层有助于改善轮胎的外观质量，避免凹凸不均匀。
可选的，使用外部压力将钢丝帘布与轮胎的胎冠复合在一起，生产出未硫化的胎胚，将胎胚入硫化灶共同硫化，生产成品轮胎。
实验例1
取实施例10制备获得的钢丝帘布增强胎冠后的成品轮胎、实施例9制备获得的纤维帘布增强胎侧后的成品轮胎、以及无增强的正常轮胎进行矿区寿命(硬矿)和轮胎强度测试。轮胎强度测试依据GB/T4501-2016的方法进行测试。
需要说明的是，无增强的正常轮胎是指没有复合钢丝帘布或纤维帘布的常规轮胎。
测试结果参照表1所示，由表1可知，与未增强的轮胎相比，经过钢丝帘布增强胎冠后的成品轮胎的矿区寿命有了显著的延长，轮胎表面强度更高。纤维帘布增强胎侧后的成品轮胎的矿区寿命也有一定的延长，轮胎表面强度有所增强。
表1轮胎测试数据表。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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