專利名稱：輪胎防肩空劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橡膠助劑技術(shù)領(lǐng)域，具體地講是一種輪胎防肩 空劑。
背景技術(shù)：
輪胎在行駛過程中受到來自載重方面的力使輪胎在不斷地反曲撓中工 作，由于輪胎各部位之間、原材料分子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、摩擦使輪胎產(chǎn)生和 積累了大量的熱量。特別是輪胎的最厚部位(胎肩)更難以散熱而導(dǎo)致胎 肩處不斷升溫。隨著輪胎的行駛這種熱量的積蓄越來越多，溫度越來越高， 這種高溫嚴(yán)重地破壞了硫化橡膠，在熱氧的作用下使交聯(lián)鍵發(fā)生斷裂，橡 膠的交聯(lián)密度急劇下降，最后導(dǎo)致胎肩處脫層而報(bào)廢。這就是通常說的"肩 空。
經(jīng)過實(shí)踐調(diào)研，發(fā)現(xiàn)"斜交輪胎早期肩空"是影響輪胎使用質(zhì)量的主 要原因。盡管子午胎的生產(chǎn)量在逐年提高，但斜交胎的需求在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí) 間內(nèi)仍占相當(dāng)大的比例，因此要大幅度地提高斜交胎的質(zhì)量，解決肩空是 關(guān)鍵。
當(dāng)前在橡膠工業(yè)主要使用的補(bǔ)強(qiáng)劑是炭黑，它能給予輪胎很好的補(bǔ)強(qiáng) 性能，是橡膠制品不可缺少的補(bǔ)強(qiáng)材料。但是它的生熱大，在輪胎使用的 配合劑中占重量份額最多，因此炭黑是在原材料中是輪胎內(nèi)部產(chǎn)生的熱量 的一個(gè)主要的原料。
輪胎在不斷地反曲撓中工作，由于輪胎各部位之間、原材料分子間的 相對(duì)運(yùn)動(dòng)、摩擦使輪胎產(chǎn)生和積累了大量的熱量。屈撓運(yùn)動(dòng)是輪胎產(chǎn)生熱 量的重要原因。
對(duì)此國(guó)內(nèi)外的助劑公司研制并生產(chǎn)多種新型助劑，針對(duì)解決斜交輪胎胎肩
早期脫空問題。其中主要有抗返原劑國(guó)產(chǎn)的DL268、 HS-258、硅垸化合物 TESPT……等用以輪胎在行駛過程中降低膠料交聯(lián)密度的減少，保證膠料 性能，延緩肩空的發(fā)生；德國(guó)巴士夫生產(chǎn)的乙炔酚醛樹脂它作為增粘劑可 提高混煉膠復(fù)合層之間的粘合力；S.S公司生產(chǎn)的橡膠均勻劑用以改善不同 極性橡膠之間的混合，增加膠料粘力和強(qiáng)力。這些助劑都是從某個(gè)方面提高膠料性能推遲輪胎肩空出現(xiàn)為目的，具有單一性。在應(yīng)用中存在如下幾
個(gè)方面的不足(1 )缺乏導(dǎo)熱方面的功能；(2)對(duì)橡膠沒有直接的補(bǔ)強(qiáng)效 果；(3)缺乏抗曲撓性能方面的功能；(4)作用單一，僅僅從某個(gè)方面提
高膠料性能。
另外，也有的輪胎生產(chǎn)企業(yè)利用白炭黑與硅烷化合物的硅烷化反應(yīng)在
混煉中進(jìn)行，制作成生熱低的膠料。這種膠料反應(yīng)溫差大(高達(dá)20°C)， 物料間接觸不均勻，副作用大，物料浪費(fèi)大，硅垸化效果差。 發(fā)明內(nèi)容-
本發(fā)明的目的是克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種輪胎防肩空劑， 具有低生熱、高補(bǔ)強(qiáng)、導(dǎo)熱好、耐屈撓、耐高溫等多功能的橡膠助劑。主 要解決現(xiàn)有的橡膠助劑缺乏導(dǎo)熱性、缺乏對(duì)橡膠的直接補(bǔ)強(qiáng)性、抗曲撓性 能差、作用單一等問題。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的輪胎防肩空劑，其特殊之 處在于它是由下述重量配比的原料組成納米Si02 100份、硅烷化合物
TESPTl-20份、硅烷化合物TESPD1-10份、氮化物5-15份、第一稀土化 合物1-10份、第二稀土化合物1-8份，氮化物為BN、 A1N、 SisN4中的一 種，第一稀土化合物為Ce02、 CeN、 LaN中的一種，第二稀土化合物為 Nd203、 La203、 NdN、 PrN中兩種的混合。
本發(fā)明的輪胎防肩空劑，它是由下述重量配比的原料組成納米Si02 100份、硅烷化合物TESPT 5-15份、硅烷化合物TESPD 2-8份、氮化物7-13 份、第一稀土化合物2-10份、第二稀土化合物1-6份，氮化物為BN、 A1N、 Si3N4中的一種，第一稀土化合物為Ce02、 CeN、 LaN中的一種，第二稀土 化合物為Nd203、 La203、 NdN、 PrN中的兩種的混合。
本發(fā)明的輪胎防肩空劑，它是由下述重量配比的原料組成納米
Si02100份、硅烷化合物TESPT 10份、硅烷化合物TESPD 5份、氮化物10 份、第一稀土化合物6份、第二稀土化合物4份，氮化物為BN、 A1N、 Si3N4 中的一種，第一稀土化合物為Ce02、 CeN、 LaN中的一種，第二稀土化合 物為Nd203、 La203、 NdN、 PrN中兩種的混合。本發(fā)明的輪胎防肩空劑的制備方法，它包括如下工藝步驟
a，納米Si02與氮化物的復(fù)合將納米Si02與氮化物按配方比例倒入
振動(dòng)研磨機(jī)，溫度常溫-10(TC;時(shí)間10-40分；
b，與稀土化合物的復(fù)合將稀土化合物按配方比例加入上述a項(xiàng)中的 震動(dòng)研磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行研磨，溫度80°C-150°C，時(shí)間5-15分鐘；
C，硅垸化反應(yīng)將b步驟的混合料用螺桿運(yùn)輸?shù)礁男詸C(jī)中，將設(shè)備轉(zhuǎn)
速逐漸升到800-1600轉(zhuǎn)/分，溫度升至60-12(TC時(shí)，噴霧式地加入被稀釋 了的硅垸化合物TESPD直到按配方比例加完，然后以同樣的方式逐漸地加 入硅烷化合物TESPT，加完后，升溫控制在120-160°C;反應(yīng)時(shí)間15-35分； d，排料、冷卻、檢驗(yàn)、包裝得本發(fā)明的輪胎防肩空劑。
上述原料中納米Si02和硅垸化合物二者進(jìn)行硅烷化反應(yīng)生成低生熱高
補(bǔ)強(qiáng)的橡膠助劑即輪胎防肩空劑，添加到橡膠中來取代部分碳黑，降低輪 胎行駛過程中的生熱，減少對(duì)橡膠交聯(lián)鍵的破壞；氮化物和稀土化合物的 兩種并用，利用他們各自的優(yōu)良特性使輪胎防肩空劑具有導(dǎo)熱好、耐屈撓、 耐高溫、耐老化等的性能。
本發(fā)明的輪胎防肩空劑主要應(yīng)用于輪胎和高性能要求的橡膠制品，是 一種解決斜交輪胎胎肩早期肩空的助劑；也是子午輪胎和高性能橡膠制品， 降低膠料生熱、提高強(qiáng)度、提高部件之間粘著力、提高耐屈撓和耐老化性 能、提高導(dǎo)熱性所必需的橡膠助劑。
本發(fā)明所述的輪胎防肩空劑與已有技術(shù)相比具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和 顯著進(jìn)步，1、在輪胎防肩空劑中采用稀土化合物和氮化物，使其具備了耐 高溫、耐老化、耐曲撓、導(dǎo)熱好的多功能性，使用效果顯著。另外輪胎防 肩空劑有明顯的抗曲撓作用，在同樣的曲撓變形中抵御能力強(qiáng)，造成的破 壞小，從而延緩了胎肩脫空的產(chǎn)生；2、嚴(yán)格地控制納米Si02與氮化物、 稀土化合物復(fù)合后，硅垸化反應(yīng)的溫度和時(shí)間，粉體粒子細(xì)化后反應(yīng)物間 接觸充分，反應(yīng)徹底，硅垸化效果好，大幅度地提高了輪胎防肩空劑的質(zhì) 量。由于炭黑是橡膠的主要補(bǔ)強(qiáng)劑，在配方中用量大，而炭黑是橡膠所用 的原材料中生熱最大的一種，是輪胎生熱的主要原因，利用輪胎防肩空劑的特性之一低生熱、高補(bǔ)強(qiáng)性，取代膠料配方中的部分炭黑不僅提高了膠 料物理機(jī)械性能，同時(shí)降低了膠料的生熱，加快了膠料的導(dǎo)熱，減少了熱
量在胎肩處的積累，降低了胎體溫升；3、采用復(fù)合工藝，通過設(shè)備作高頻 率、小振幅的連續(xù)振動(dòng)使物料在磨筒內(nèi)經(jīng)研磨介質(zhì)的強(qiáng)烈沖擊、剪切、研 磨，打破了粉體粒子的高聚集狀態(tài)，使高表面能組分與低表面能的組份之 間強(qiáng)烈地相互吸引，達(dá)到配方物料的高均勻度的混合，并產(chǎn)生了組份間的 協(xié)同效應(yīng)，提高了復(fù)合物料的整體性能；4、助劑具有優(yōu)良的多功能性，對(duì) 于解決輪胎肩空，它針對(duì)性強(qiáng)，抵御面寬，效果顯著從而能大幅度地提高 輪胎使用壽命。
具體實(shí)施例方式
為了更好地理解與實(shí)施，下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明輪胎防 肩空劑。
實(shí)施例l,準(zhǔn)確稱取納米SiO2100Kg、硅垸化合物TESPT10Kg、硅烷 化合物TESPD5Kg、氮化物Si3N4 10Kg、第一稀土化合物Ce02 5Kg、第二 稀土化合物Nd2Cb與La203的混合物4Kg，將納米SiOz與Si3N4倒入振動(dòng) 研磨機(jī)，溫度50°C;時(shí)間25分鐘，然后加入Ce02、 Nd203和La203稀 土化合物物料在115'C進(jìn)一步進(jìn)行震動(dòng)研磨，時(shí)間10分鐘，將混合料用螺 桿運(yùn)輸?shù)礁男詸C(jī)中，設(shè)備轉(zhuǎn)速逐漸升到1200轉(zhuǎn)/分，溫度升至9(TC時(shí)，噴 霧式地加入被稀釋了的硅垸化合物TESPD直到加完，然后以同樣的方式逐 漸地加入硅垸化合物TESPT，加完后，升溫控制在14(TC，反應(yīng)時(shí)間25分 鐘，進(jìn)行排料、冷卻、檢驗(yàn)后包裝得本發(fā)明的輪胎防肩空劑。
實(shí)施例2，準(zhǔn)確稱取納米Si02 100Kg、硅垸化合物TESPT 5Kg、硅垸 化合物TESPD8Kg、氮化物AlN7Kg、第一稀土化合物CeN 3Kg、第二稀 土化合物NdN和PrN 6Kg，將納米Si02與AIN倒入振動(dòng)研磨機(jī)，溫度 35°C;時(shí)間30分鐘，然后加入稀土化合物CeN、 NdN和PrN到上述研磨 機(jī)中，溫度9(TC，研磨13分鐘，將混合料用螺桿運(yùn)輸?shù)礁男詸C(jī)中，將設(shè) 備轉(zhuǎn)震動(dòng)速逐漸升到1000轉(zhuǎn)/分，溫度升至10(TC時(shí)，噴霧式地加入被稀釋 了的偶聯(lián)劑TESPD直到加完，然后以同樣的方式逐漸地加入偶聯(lián)劑TESPT，加完后，升溫控制在13(TC，反應(yīng)時(shí)間30分鐘后排料、冷卻、檢驗(yàn)、包裝
得本發(fā)明的輪胎防肩空劑。
實(shí)施例3，準(zhǔn)確稱取納米SiO2l00Kg、硅垸化合物TESPT15Kg、硅烷 化合物TESPD 2Kg、氮化物Si3N4 13Kg、第一稀土化合物L(fēng)aN 8Kg、第二 稀土化合物Nd203和NdN3Kg,將納米Si02與Si3N4倒入振動(dòng)研磨機(jī)，溫 度80°C;時(shí)間15分，然后加入稀土化合物L(fēng)aN、 Nd203和NdN，震動(dòng) 研磨，溫度140'C，時(shí)間8分鐘，將混合料用螺桿運(yùn)輸?shù)礁男詸C(jī)中，將設(shè) 備轉(zhuǎn)速逐漸升到1400轉(zhuǎn)/分，溫度升至8(TC時(shí)，噴霧式地加入被稀釋了的 偶聯(lián)劑TESPD直到加完，然后以同樣的方式逐漸地加入偶聯(lián)劑TESPT，加 完后，升溫控制在15(TC;反應(yīng)時(shí)間20分，最后排料、冷卻、檢驗(yàn)、包裝 得本發(fā)明的輪胎防肩空劑。
實(shí)施例4，準(zhǔn)確稱取納米SiO2l00Kg、硅烷化合物TESPT 1Kg、硅烷 化合物TESPD10Kg、氮化物BN5Kg、第一稀土化合物Ce02lKg、第二稀 土化合物L(fēng)a203和NdN 8Kg，將納米Si02與氮化物BN倒入振動(dòng)研磨機(jī)， 溫度常溫；時(shí)間40分鐘，然后加入稀土化合物Ce02、 La203和NdN， 加入到上述研磨機(jī)中，溫度8(TC，時(shí)間15分，將混合料用螺桿運(yùn)輸?shù)礁?性機(jī)中，將設(shè)備轉(zhuǎn)速逐漸升到800轉(zhuǎn)/分，溫度升至12(TC時(shí)，噴霧式地加 入被稀釋了的硅烷化合物TESPD直到加完，然后以同樣的方式逐漸地加入 硅烷化合物TESPT,加完后，升溫控制在120。C;反應(yīng)時(shí)間35分鐘，后排 料、冷卻、檢驗(yàn)、包裝得本發(fā)明的輪胎防肩空劑。
實(shí)施例5，準(zhǔn)確稱取納米SiO2l00Kg、硅烷化合物TESPT20Kg、硅烷 化合物TESPDlKg、氮化物AlN15Kg、第一稀土化合物CeN 10Kg、第二 稀土化合物Nd203和PrN 1Kg，將納米Si02與氮化物AIN倒入振動(dòng)研磨機(jī)， 溫度100°C;時(shí)間10分鐘，然后將稀土化合物CeN、 Nd203和PrN加 入到上述研磨機(jī)內(nèi)，溫度15(TC，時(shí)間5分鐘，將混合料用螺桿運(yùn)輸?shù)礁男?機(jī)中，然后將設(shè)備轉(zhuǎn)速逐漸升到1600轉(zhuǎn)/分，溫度升至6(TC時(shí)，噴霧式地 加入被稀釋了的硅烷化合物TESPD直到加完，然后以同樣的方式逐漸地加 入硅垸化合物TESPT，加完后，升溫控制在16(TC;反應(yīng)時(shí)間15分鐘，而后排料、冷卻、檢驗(yàn)、包裝得本發(fā)明的輪胎防肩空劑。
采用本發(fā)明的實(shí)施例1的輪胎防肩空劑，在輪胎膠料配方中使用輪胎
防肩空劑代替部分炭黑，制作8. 25-16-14P輪胎進(jìn)行了耐久試驗(yàn)和高速試 驗(yàn)如下。
1、 耐久試驗(yàn)依據(jù)GB/T4501-1998 單條胎額定負(fù)荷1800kg時(shí)速55km/h
按國(guó)標(biāo)要求第一試驗(yàn)階段負(fù)荷率的65%行駛7小時(shí)；第二階段按 負(fù)荷率的85°/。行駛了 16小時(shí)；第三階段負(fù)荷率的100%行駛24小時(shí)；通
過以上三個(gè)階段共行駛47小時(shí)該輪胎就為合格。
隨機(jī)選取一條試驗(yàn)胎，在通過上述三個(gè)階段后，超出國(guó)標(biāo)要求，繼續(xù)
加大負(fù)荷率110%行駛10小時(shí)；負(fù)荷率120%行駛10小時(shí)；負(fù)荷率的130% 行駛10小時(shí)；負(fù)荷率的140%行駛10小時(shí)；負(fù)荷率的150%行駛36小時(shí)， 共行駛123小時(shí)，行駛里程6765公里，因?yàn)閮?nèi)胎損壞而停止試驗(yàn)，外胎仍 然完好。
對(duì)比實(shí)驗(yàn)，沒有使用防肩空劑的輪胎耐久試驗(yàn)從統(tǒng)計(jì)數(shù)字來看一般在 100小時(shí)左右，多數(shù)以胎肩脫空而報(bào)廢。
2、 高速試驗(yàn)依據(jù)GB/T7035-93
高速試驗(yàn)按國(guó)標(biāo)規(guī)定高速試驗(yàn)共四個(gè)階段第一階段時(shí)速80km/h 行駛120min ;第二階段時(shí)速80km/h行駛30min;第三階段時(shí)速90km/h 行駛30min;第四階段時(shí)速100km/h行駛30min輪胎通過以上四個(gè)階段 后該輪胎就為合格。
隨機(jī)選取一條試驗(yàn)胎進(jìn)行高速試驗(yàn)，順利地通過了規(guī)定的四個(gè)階段。 為了進(jìn)一步地考察其質(zhì)量的高度，超出國(guó)標(biāo)要求，提高時(shí)速到110km/h， 繼續(xù)行駛了30min鐘，再次提高時(shí)速到120km/h，繼續(xù)行駛了 30min鐘后， 觀察該輪胎的胎肩，無肩空現(xiàn)象出現(xiàn)，輪胎仍然完好。
對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)沒有添加輪胎防肩空劑的同樣規(guī)格的輪胎，進(jìn)行了高速 試驗(yàn)。在通過了四個(gè)階段后，因故沒有提速，仍然以100km/h時(shí)速繼續(xù)行 駛，僅僅跑了 10分鐘就在輪胎就在胎肩處脫空而報(bào)廢。
權(quán)利要求
1、輪胎防肩空劑，其特征在于它是由下述重量配比的原料組成納米SiO2100份、硅烷化合物TESPT 1-20份、硅烷化合物TESPD 1-10份、氮化物5-15份、第一稀土化合物1-10份、第二稀土化合物1-8份，氮化物為BN、AlN、Si3N4中的一種，第一稀土化合物為CeO2、CeN、LaN中的一種，第二稀土化合物為Nd2O3、La2O3、NdN、PrN中的兩種的混合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎防肩空劑，它是由下述重量配比的原料 組成納米Si02 100份、硅烷化合物TESPT 2-15份、硅垸化合物TESPD 2-8 份、氮化物7-13份、第一稀土化合物2-10份、第二稀土化合物1-6份， 氮化物為BN、 A1N、 Si3N4中的一種，第一稀土化合物為Ce02、 CeN、 LaN 中的一種，第二稀土化合物為Nd203、 La203、 NdN、 PrN中的兩種的混合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的輪胎防肩空劑，它是由下述重量配比的原料 組成納米SiO2l00份、硅垸化合TESPT 10份、TESPD 5份、氮化物10 份、第一稀土化合物6份、第二稀土化合物4份，氮化物為BN、 A1N、 Si3N4 中的一種，第一稀土化合物為Ce02、 CeN、 LaN中的一種，第二稀土化合 物為Nd203、 La203、 NdN、 PrN中的兩種的混合。
4、 權(quán)利要求1或2或3所述的輪胎防肩空劑的制備方法，其特征在于 它包括如下工藝步驟a,納米Si02與氮化物的復(fù)合將納米Si02與氮化物按配方比例倒入 振動(dòng)研磨機(jī)，溫度常溫-10(TC;時(shí)間10-40分；b，與稀土化合物的復(fù)合將稀土化合物按配方比例加入上述a項(xiàng)中的 震動(dòng)研磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行研磨，溫度80°C-150°C，時(shí)間5-15分鐘；C，硅垸化反應(yīng)將b步驟的混合料用螺桿運(yùn)輸?shù)礁男詸C(jī)中，將設(shè)備轉(zhuǎn)速逐漸升到800-1600轉(zhuǎn)/分，溫度升至60-120。C時(shí)，噴霧式地加入被稀釋 了的硅烷化合物TESPD直到按配方比例加完，然后以同樣的方式逐漸地加 入硅烷化合物TESPT,加完后，升溫控制在120-160°C;反應(yīng)時(shí)間15-35分； d，排料、冷卻、檢驗(yàn)、包裝。.
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輪胎防肩空劑，其特點(diǎn)是它是由下述重量配比的原料組成納米SiO₂ 100份、硅烷化合物TESPT 1-20份、硅烷化合物TESPD1-10份、氮化物5-15份、第一稀土化合物1-10份、第二稀土化合物1-8份，先將納米SiO₂與氮化物按配方比例入振動(dòng)研磨機(jī)中復(fù)合，然后將稀土化合物按配方比例加入上述研磨機(jī)中復(fù)合，再將復(fù)合后的物料輸送到改性機(jī)中，加入被稀釋了的硅烷化合物TESPD和硅烷化合物TESPT，進(jìn)行反應(yīng)，最后冷卻、檢驗(yàn)、包裝，這種輪胎防肩空劑是一種優(yōu)良的多功能橡膠助劑，具有低生熱、高補(bǔ)強(qiáng)、導(dǎo)熱好、耐屈撓、耐高溫、耐老化等性能。
文檔編號(hào)C08K3/00GK101289551SQ20081001700
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2008年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月14日
發(fā)明者宋華西, 張寶英, 暉 李, 李希剛, 袁本禮 申請(qǐng)人:煙臺(tái)宏泰達(dá)化工有限責(zé)任公司