一种斜交航空轮胎帘布层挂胶及其制备方法
阅读说明：本技术 一种斜交航空轮胎帘布层挂胶及其制备方法 (Cord fabric skim of bias aircraft tire and preparation method thereof ) 是由 伍少海 俞华英 刘蓉 于 2020-12-04 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种斜交航空轮胎帘布层挂胶及其制备方法,属于高分子材料技术领域。本发明采用天然橡胶和丁苯橡胶并用的生胶体系,采用改性N330炭黑并用白炭黑作为补强体系,配方中加入硅烷偶联剂KH-560、粘合增进剂AIR-1等配合剂设计一种粘合性能好的斜交航空轮胎帘布层挂胶。结果表明,胶料的自粘性能适中,有利于未硫化预制半成品胎坯的成型加工；胶料比较柔软,帘布层挂胶在反复变形时不容易产生裂口；胶料老化前、老化后与锦纶帘线耐疲劳性能好、生热低、回弹值高,动态粘合性能好,可以防止轮胎胎体层脱层、鼓包,提高斜交航空轮胎的使用寿命和安全性能。(The invention provides a cord fabric skim of an oblique aircraft tire and a preparation method thereof, belonging to the technical field of high polymer materials. The invention adopts a crude rubber system combining natural rubber and styrene-butadiene rubber, adopts modified N330 carbon black and white carbon black as a reinforcing system, and adds silane coupling agent KH-560, adhesion promoter AIR-1 and other compounding agents in the formula to design the cord fabric skim coating of the oblique aviation tire with good adhesion performance. The result shows that the self-adhesive property of the rubber material is moderate, which is beneficial to the molding processing of the unvulcanized prefabricated semi-finished tire blank; the rubber material is softer, and the cord fabric layer is not easy to crack when the cord fabric layer is repeatedly deformed; before and after the rubber material is aged, the rubber material and the polyamide cord have good fatigue resistance, low heat generation, high rebound value and good dynamic adhesion performance, can prevent the delamination and bulge of the tyre body layer, and improve the service life and the safety performance of the bias aviation tyre.)
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种斜交航空轮胎帘布层挂胶及其制备方法。
背景技术
斜交航空轮胎具有载荷能力高、飞机着陆过载和起飞滑跑时对瞬时负荷的吸收能力强、胎体强度高、胎面使用寿命长等性能特点。斜交航空轮胎胎体帘线接近于周向排列，可有效抑制轮胎径向膨胀，延迟驻波产生，提高轮胎的临界速度。帘布层除了承受航空轮胎的高气压之外，还要承受轮胎的高负荷以及缓冲外来的冲击力。帘线作为增强体，能否与橡胶实现良好粘合，直接影响轮胎的安全性能和载重能力。此外，在使用过程中橡胶材料由于受到热、氧等复杂的外部环境的相互作用容易发生老化现象，老化后橡胶与帘线的粘合性能下降，导致胶与帘线分离，出现胎体脱层、断线等影响航空轮胎安全问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种斜交航空轮胎帘布层挂胶及其制备方法。本发明提供的斜交航空轮胎帘布层挂胶粘合性能优异。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种斜交航空轮胎帘布层挂胶，包括以下质量份数的组分：
天然橡胶80～100份，丁苯橡胶0～20份，改性N330炭黑35～40份，白炭黑5～10份，硅烷偶联剂KH-5601～2份，粘合增进剂AIR-11～5份，氧化锌3～5份，硬脂酸1～2份，对苯二胺类防老剂40201.5～2.0份，防老剂BLE 1.5～2.0份，芳烃油3～4份，不溶性硫黄IS-601.5～2.0份，促进剂DTDM 0.8～1.2份和促进剂MBS 1.0～1.4份。
优选地，所述斜交航空轮胎帘布层挂胶包括以下质量份数的组分：
天然橡胶80份，丁苯橡胶20份，改性N330炭黑38份，白炭黑7份，硅烷偶联剂KH-5602份，粘合增进剂AIR-15份，氧化锌5份，硬脂酸1份，对苯二胺类防老剂40201.5份，防老剂BLE 1.8份，芳烃油3.5份，不溶性硫黄IS-601.5份，促进剂DTDM 0.8份和促进剂MBS 1.2份。
优选地，所述斜交航空轮胎帘布层挂胶包括以下质量份数的组分：
天然橡胶95份，丁苯橡胶5份，改性N330炭黑35份，白炭黑10份，硅烷偶联剂KH-5601.2份，粘合增进剂AIR-12份，氧化锌3.5份，硬脂酸1.8份，对苯二胺类防老剂40202.0份，防老剂BLE 2份，芳烃油3份，不溶性硫黄IS-601.6份，促进剂DTDM 1份和促进剂MBS 1.4份。
优选地，所述斜交航空轮胎帘布层挂胶包括以下质量份数的组分：
天然橡胶100份，改性N330炭黑40份，白炭黑5份，硅烷偶联剂KH-560 1份，粘合增进剂AIR-11份，氧化锌3份，硬脂酸2份，对苯二胺类防老剂40201.8份，防老剂BLE 1.5份，芳烃油4份，不溶性硫黄IS-602份，促进剂DTDM 1.2份和促进剂MBS 1份。
本发明还提供了上述技术方案所述的斜交航空轮胎帘布层挂胶的制备方法，包括以下步骤：
将天然橡胶和丁苯橡胶混合，进行第一密炼，得到第一密炼料；
将所述第一密炼料、白炭黑和硅烷偶联剂KH-560混合，进行第二密炼，得到第二密炼料；
将所述第二密炼料、氧化锌、硬脂酸、对苯二胺类防老剂4020、防老剂BLE和粘合增进剂AIR-1混合，进行第三密炼，得到第三密炼料；
将所述第三密炼料、改性N330炭黑和芳烃油混合，进行第四密炼，得到第四密炼料；
将所述第四密炼料冷却后停放，得到一段混炼胶；
将所述一段混炼胶停放后，与不溶性硫磺IS-60、促进剂MBS和促进剂DTDM混合，进行二段混炼，得到二段混炼胶；
将所述二段混炼胶依次进行冷却和停放，得到所述斜交航空轮胎帘布层挂胶。
优选地，所述第一密炼为由70～75℃升至80～85℃。
优选地，所述第二密炼为由80～85℃升至90～95℃。
优选地，所述第三密炼为由90～95℃升至100～105℃。
优选地，所述一段混炼胶停放16～24h后再与不溶性硫磺IS-60、促进剂MBS和促进剂DTDM混合。
优选地，所述二段混炼的温度为100～105℃，时间为150s。
本发明提供了一种斜交航空轮胎帘布层挂胶，包括以下质量份数的组分：天然橡胶80～100份，丁苯橡胶0～20份，改性N330炭黑35～40份，白炭黑5～10份，硅烷偶联剂KH-5601～2份，粘合增进剂AIR-11～5份，氧化锌3～5份，硬脂酸1～2份，对苯二胺类防老剂40201.5～2.0份，防老剂BLE 1.5～2.0份，芳烃油3～4份，不溶性硫黄IS-601.5～2.0份，促进剂DTDM 0.8～1.2份和促进剂MBS 1.0～1.4份。本发明采用天然橡胶和丁苯橡胶并用，天然橡胶具有优异的综合性能，在形变下易产生诱导结晶，具有良好的力学性能和加工性能的特点；丁苯橡胶粘着性、加工性、耐热性和物理机械性能好，胶料中加入丁苯橡胶有利于与浸胶层中的丁吡胶乳橡胶分子链之间的相互结合。补强体系采用改性N330炭黑并用白炭黑，改性N330炭黑是一种补强炭黑，具有易分散、杂质含量少的特点，加入改性N330炭黑的帘布层挂胶耐疲劳性能好、强度高、生热低；白炭黑填充NR/SBR并用胶可以明显降低胶料的滞后损失，添加白炭黑后胶料的压缩疲劳温升降低，弥补使用改性N330炭黑补强的胶料使用时温升较高的缺点，加入白炭黑能够降低胶料的生热，并有利于与胎体帘布浸胶层的粘合，白炭黑与改性N330炭黑的并用可以让胶料获得较好的综合性能；硅烷偶联剂KH-560是一种优异的粘接促进剂，可增进胶料老化后与帘线的粘合，大幅度提高纤维增强复合材料在干湿态下的弯曲强度、拉伸强度和层间剪切强度；粘合增进剂AIR-1是一种高活性有机胺类化合物与含大量活性基团的无机物组成的混合物，加入到帘布胶中，在橡胶与帘线之间起到桥梁作用，产生牢固的化学结合，提高黏合强度，改善帘线覆胶状态；防老体系采用对苯二胺类防老剂4020和酮胺类防老剂BLE并用，对苯二胺类防老剂4020对屈挠疲劳老化的防护效能优良，对热、氧和铜、锰等有害金属有较好的防护作用，酮胺类防老剂BLE除起到防老化的作用外，同时有利于胶料与帘线的粘合；使用不溶性硫磺IS-60可避免高温下因硫磺喷出而造成半成品表面不粘、层间粘合强度不高的问题，不溶性硫磺IS-60为硫的均聚物，制得的混炼胶不易喷霜，能够使胶料和挂胶帘布表面粘性好，进而保证成品轮胎的质量；含硫促进剂DTDM具有防焦基团和硫化基团，可使胶料具有较长的焦烧时间和较快的硫化速度，硫化温度范围宽且具有优异的抗还原性；促进剂MBS用作后效性快速硫化促进剂，焦烧时间较长，操作安全性好。本发明使用以上材料并精确限定了各原料的用量，可使橡胶胶料具有良好的综合性能，用作斜交航空轮胎的帘布层挂胶，橡胶/帘线复合材料粘合性能优异。轮胎在苛刻的高速、高载的使用条件下，帘布层部位没有产生脱层、鼓包等质量问题，轮胎使用安全。
本发明的优点：
1.本发明采用静态粘合性能结合动态粘合性能、胶料在未硫化的自粘性能及硫化后的粘合性能相结合的方式测试胶料与帘布层之间的粘合性能，相对于传统的仅采用H抽出力进行表征，能更加系统地模拟橡胶在加工成型及使用过程中的真实状态；
2.本发明的帘布层挂胶胶料比较柔软，在帘布层挂胶、浸胶层和骨架材料之间产生梯度模量有利于应力的有效传递，帘布层挂胶在高温及反复变形过程中不容易产生裂口；
3.本发明的帘布层挂胶自粘性能适中，有利于未硫化预制半成品胎坯的成型加工；老化前和老化后的硫化胶与锦纶帘线静态粘合好，帘线动态粘合强度高，耐疲劳性能好、生热低、回弹值高、滞后损失小，可以防止轮胎胎体层脱层、鼓包，提高斜交航空轮胎的使用寿命和安全性能；
4.本发明采用天然橡胶，综合性能优异；帘布层挂胶更能适应未来新机型航空轮胎高速、高载、翻新次数高的性能要求。
实施例的数据表明，本发明提供的斜交航空轮胎帘布层挂胶的性能如表1所示。
表1本发明提供的斜交航空轮胎帘布层挂胶的性能
附图说明
图1为斜交航空轮胎的结构示意图，其中1为胎面胶，2为帘布层，3为胎体层，4为胎侧，5为气密层。
具体实施方式
本发明提供了一种斜交航空轮胎帘布层挂胶，包括以下质量份数的组分：
天然橡胶80～100份，丁苯橡胶0～20份，改性N330炭黑35～40份，白炭黑5～10份，硅烷偶联剂KH-5601～2份，粘合增进剂AIR-11～5份，氧化锌3～5份，硬脂酸1～2份，对苯二胺类防老剂40201.5～2.0份，防老剂BLE 1.5～2.0份，芳烃油3～4份，不溶性硫黄IS-601.5～2.0份，促进剂DTDM 0.8～1.2份和促进剂MBS 1.0～1.4份。
在本发明中，所述斜交航空轮胎帘布层挂胶优选包括以下质量份数的组分：
天然橡胶80份，丁苯橡胶20份，改性N330炭黑38份，白炭黑7份，硅烷偶联剂KH-5602份，粘合增进剂AIR-15份，氧化锌5份，硬脂酸1份，对苯二胺类防老剂40201.5份，防老剂BLE 1.8份，芳烃油3.5份，不溶性硫黄IS-601.5份，促进剂DTDM 0.8份和促进剂MBS 1.2份。
或包括以下质量份数的组分：
天然橡胶95份，丁苯橡胶5份，改性N330炭黑35份，白炭黑10份，硅烷偶联剂KH-5601.2份，粘合增进剂AIR-12份，氧化锌3.5份，硬脂酸1.8份，对苯二胺类防老剂4020 2.0份，防老剂BLE 2份，芳烃油3份，不溶性硫黄IS-601.6份，促进剂DTDM 1份和促进剂MBS 1.4份。
或包括以下质量份数的组分：
天然橡胶100份，改性N330炭黑40份，白炭黑5份，硅烷偶联剂KH-560 1份，粘合增进剂AIR-11份，氧化锌3份，硬脂酸2份，对苯二胺类防老剂40201.8份，防老剂BLE 1.5份，芳烃油4份，不溶性硫黄IS-602份，促进剂DTDM 1.2份和促进剂MBS 1份。
在本发明中，所述白炭黑优选为沉淀法白炭黑，所述沉淀法白炭黑相比于气相法白炭黑更容易用分散，沉淀法白炭黑是间甲白粘合体系中的一个组分，加入沉淀法白炭黑有利于挂胶胶料与帘线表面浸胶层中的间甲体系粘合。
本发明还提供了上述技术方案所述的斜交航空轮胎帘布层挂胶的制备方法，包括以下步骤：
将天然橡胶和丁苯橡胶混合，进行第一密炼，得到第一密炼料；
将所述第一密炼料、白炭黑和硅烷偶联剂KH-560混合，进行第二密炼，得到第二密炼料；
将所述第二密炼料、氧化锌、硬脂酸、对苯二胺类防老剂4020、防老剂BLE和粘合增进剂AIR-1混合，进行第三密炼，得到第三密炼料；
将所述第三密炼料、改性N330炭黑和芳烃油混合，进行第四密炼，得到第四密炼料；
将所述第四密炼料冷却后停放，得到一段混炼胶；
将所述一段混炼胶停放后，与不溶性硫磺IS-60、促进剂MBS和促进剂DTDM混合，进行二段混炼，得到二段混炼胶；
将所述二段混炼胶依次进行冷却和停放，得到所述斜交航空轮胎帘布层挂胶。
在本发明中，所述第一密炼优选为由70～75℃升至80～85℃。
在本发明中，所述第二密炼优选为由80～85℃升至90～95℃。
在本发明中，所述第三密炼优选为由90～95℃升至100～105℃。
在本发明中，所述第四密炼优选为由100～105℃升至130～135℃。
在本发明中，所述混合优选均在密炼机中进行。
在本发明中，所述第一密炼、第二密炼、第三密炼和第四密炼料的总过程称为一段混炼，所述一段混炼的时间优选为200s。
在本发明中，所述所述一段混炼胶停放16～24h后再与不溶性硫磺IS-60、促进剂MBS和促进剂DTDM混合。在本发明中，所述停放16～24h的过程中配合剂会自行微分散，天然橡胶与白炭黑会形成结合胶，混炼胶的性能提高，若不经停放、直接进行二段混炼，则混炼胶的性能会明显低于经过停放的混炼胶。
在本发明中，所述二段混炼的温度优选为100～105℃，时间优选为150s。
图1为斜交航空轮胎的结构示意图，其中1为胎面胶，2为帘布层，3为胎体层，4为胎侧，5为气密层。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的斜交航空轮胎帘布层挂胶及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例
实施例1～3以及对比例1～2斜交航空轮胎帘布层挂胶的原料用量如表2所示。其中天然橡胶购自云南天然橡胶产业集团有限公司，改性N330炭黑购自广东茂名环星炭黑有限公司。
表2实施例1～3以及对比例1～2斜交航空轮胎帘布层挂胶的原料用量
实施例1～3以及对比例1～2中斜交航空轮胎帘布层挂胶的制备过程如下：
一段混炼：
(1)将天然橡胶塑炼胶、丁苯橡胶投入密炼机，混炼温度为从70℃升至80℃；
(2)将沉淀法白炭黑、硅烷偶联剂KH-560按照比例投入密炼机，混合密炼，混炼温度为从80℃升至90℃；
(3)将氧化锌、硬脂酸、对苯二胺类防老剂4020、防老剂BLE、粘合增进剂AIR-1按照比例投入密炼机，混合密炼，混炼温度为从90℃升至100℃；
(4)将N330炭黑、芳烃油按照比例投入密炼机，混合密炼，混炼温度为从100℃升至130℃；
(5)待混炼温度达到130℃，将混合物排出密炼机至压片机上下片，冷却，停放，得到一段混炼胶，一段混炼所用时间为200秒。
二段混炼：
(1)将一段混炼胶停放16h后，将不溶性硫磺IS-60、次磺酰胺类促进剂MBS、含硫促进剂DTDM按照比例与一段混炼胶一起投入密炼机，混合密炼至100℃；
(2)将混合物排出密炼机至压片机上下片，冷却，停放，此胶为终炼胶，即帘布层挂胶混炼胶。二段混炼总时间为150秒。
用三辊压延机压延出挂胶帘布，在贴合机台做成帘布筒，在成型机上成型，制成轮胎胎坯，并通过硫化机将胎坯硫化而成为轮胎成品。表3为实施例1～3以及对比例1～2制得的斜交航空轮胎帘布层挂胶的性能测试结果。由表3可知，本发明的帘布层挂胶胶料比较柔软，在帘布层挂胶、浸胶层和骨架材料之间产生梯度模量有利于应力的有效传递，帘布层挂胶在高温及反复变形过程中不容易产生裂口；自粘性能适中，有利于未硫化预制半成品胎坯的成型加工；老化前和老化后的硫化胶与锦纶帘线静态粘合好，帘线动态粘合强度高，耐疲劳性能好、生热低、回弹值高、滞后损失小，可以防止轮胎胎体层脱层、鼓包，提高斜交航空轮胎的使用寿命和安全性能。
表3实施例1～3以及对比例1～2制得的斜交航空轮胎帘布层挂胶的性能
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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