專利名稱：：基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠及制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠及制備工藝，屬于先進納米復(fù)合材料及制備
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，國家對基礎(chǔ)建設(shè)投資逐年上升，礦山、水利、筑路等行業(yè)所使用的工程機械設(shè)備日益增加。工程機械一般工作環(huán)境惡劣，工作強度大，因此對工程輪胎提出了更高的要求。與斜交工程輪胎相比，子午線工程輪胎負荷能力更強，且具有耐磨耗、耐刺扎、可靠性高等優(yōu)點，是工程輪胎發(fā)展的主方向。實現(xiàn)子午線輪胎高品質(zhì)化的關(guān)鍵在于胎面材料高性能化，但由于國內(nèi)輪胎產(chǎn)業(yè)與國外相比發(fā)展相對滯后，因此，在傳統(tǒng)輪胎橡膠技術(shù)不能滿足使用要求以及國外先進技術(shù)壁壘的大背景下，如何自主突破這一產(chǎn)業(yè)瓶頸，是國內(nèi)橡膠企業(yè)亟待解決的問題。納米材料的出現(xiàn)，對于開發(fā)高性能工程輪胎胎面膠具有重要意義。在胎面膠中添加納米材料，可使其強度高、耐撕裂，且具有良好的耐磨耐刺扎性、抗崩花掉塊性，從而提高輪胎的使用壽命，降低經(jīng)濟成本。但目前國內(nèi)外對納米復(fù)合胎面膠研究尚處于起步階段，配方及工藝尚不成熟。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠配方及制備工藝，以獲得高性能工程輪胎橡膠納米復(fù)合胎面膠。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠，其特征在于該胎面膠配方包括以下組分和重量份天然橡膠100重量份；炭黑4055重量份；氧化鋅310重量份；硬脂酸13重量份；N-(1，3-二甲基丁基)-N，-苯基對苯二胺(防老劑4020)1.12重量份；2，2，4-三甲基-1,2-二氫化喹啉聚合體(防老劑RD)1.12重量份；苯并噻唑-2-次磺酰嗎啡啉(促進劑NOBS)12重量份；硫磺1.52.5重量份；改性納米粉體115重量份。所述的炭黑為NllO、N220、N234、N330、DZ-13五種炭黑中的一種或一種以上。所述的基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠，其特征在于所述的改性納米粉體為氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化鈰、氫氧化鋁、氫氧化鎂、重晶石、碳酸鈣的改性納米粉體中的一種或一種以上。一種基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠的制備工藝，其特征在于該制備工藝具有以下步驟a.配料按以下胎面膠配方配料，天然橡膠100重量份；炭黑4055重量份；氧化鋅3IO重量份；硬脂酸13重量份；N-(1，3-二甲基丁基)-N'-苯基對苯二胺(防老劑4020)1.12重量份；2，2,4-三甲基-l，2-二氫化喹啉聚合體(防老劑RD)1.12重量份；苯并噻唑-2-次磺酰嗎啡啉(促進劑NOBS)12重量份；硫磺1.52.5重量份；改性納米粉體115重量份；b.混煉保持丌煉機前輥溫度為5560°C，后輥溫度為5055。C，且前輥溫度高于后輥溫度；先將塑煉好的天然橡膠通過開煉機輥距之后包于前輥，且在輥距上方留有適量的堆積膠，經(jīng)過23min捏煉形成光滑無隙的包輥膠后將膠料切割取下；然后將膠料投入輥距壓煉l3min后，向堆積膠上依次投入氧化鋅、硬脂酸、防老劑4020、防老劑RD—改性納米粉體、50%炭黑一硫磺、促進劑NOBS—50%炭黑，每次投料待吃料完畢后，立即進行左右3/4割刀各24次，兩次割刀間隔20s;待全部吃料完畢后，將混煉膠翻煉13min，薄通35遍后出片；c.硫化控制硫化壓力為1520MPa，硫化溫度為143150'C，硫化時間為1030min，把膠片置于模具中后在平板硫化機中硫化；脫模，胎面膠工作面打磨。所述胎面膠配方中含有與炭黑并用的改性納米粉體材料作為功能填料，且通過機械共混方法將其與橡膠復(fù)合，以獲得高性能橡膠納米復(fù)合胎面膠。與傳統(tǒng)胎面膠配方及制備工藝相比，本發(fā)明提供了一系列新穎的基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠配方及制備工藝，所得胎面膠具有良好的耐磨耐刺扎性、抗崩花掉塊性以及高強度、耐撕裂等優(yōu)良力學(xué)性能，適用于在復(fù)雜苛刻施工條件下的大型工程機械輪胎。具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明作進一步說明。實施例1本實施例的基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠配方為組分_重量份天然橡膠100炭黑N22050氧化鋅4硬脂酸2防老劑40201.2防老劑RD1.2促進劑NOBS1.6硫磺1.6改性納米氧化鈰3本實施例的基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠制備工藝為a.配料把各種原材料按配方重量比稱好所需質(zhì)量。b.混煉保持開煉機前輥溫度55'C，后輥溫度5(TC，先將塑煉好的天然橡膠通過開煉機輥距之后包于前輥，且在輥距上方留有適量的堆積膠，經(jīng)過2min捏煉形成光滑無隙的包輥膠后將膠料切割取下；然后將膠料投入輥距壓煉2min后，向堆積膠上依次投入氧化鋅、硬脂酸、防老劑4020、防老劑RD—改性納米氧化鈰、50%炭黑N220—硫磺、促進劑NOBS—50%炭黑N220,每次投料待吃料完畢后，立即進行左右3/4割刀各2次，兩次割刀間隔20s，待全部吃料完畢后，翻煉2min，薄通5遍后出片。c.硫化控制硫化壓力為20MPa，硫化溫度為143。C，硫化時間為25min，把膠片置于模具中后在平板硫化機中硫化。d.脫模把硫化好的膠片從模具中取出。e.后處理將胎面膠工作面打磨后備用。實施例2本實施例的基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠配方為組分重量份天然橡膠100炭黑DZ-1345氧化鋅硬脂酸2防老劑40201.5防老劑RD1.5促進劑NOBS1.2硫磺1.6改性納米氧化鋯5本實施例的基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠制備工藝為a.配料把各種原材料按配方重量比稱好所需質(zhì)量。b.混煉保持開煉機前輥溫度55'C，后輥溫度5(TC，先將塑煉好的天然橡膠通過開煉機輥距之后包于前輥，且在輥距上方留有適量的堆積膠，經(jīng)過2min捏煉形成光滑無隙的包輥膠后將膠料切割取下；然后將膠料投入輥距壓煉2min后，向堆積膠上依次投入氧化鋅、硬脂酸、防老劑4020、防老劑RD—改性納米氧化鋯、50%炭黑DZ-13—硫磺、促進劑NOBS—50%炭黑DZ-13，每次投料待吃料完畢后，立即進行左右3/4割刀各2次，兩次割刀間隔20s，待全部吃料完畢后，翻煉2min，薄通5遍后出片。c.硫化控制硫化壓力為20MPa，硫化溫度為150'C，硫化時間為15min，把膠片置于模具中后在平板硫化機中硫化。d.脫模把硫化好的膠片從模具中取出。e.后處理將胎面膠工作面打磨后備用。實施例3本實施例的基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠配方為組分重量份天然橡膠100炭黑N22010炭黑N23435氧化鋅硬脂酸2防老劑40201.2防老劑RD1.2促進劑NOBS1.6硫磺1.6改性納米重晶石5本實施例的基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠制備工藝為a.配料把各種原材料按配方重量比稱好所需質(zhì)量。b.混煉保持開煉機前輥溫度55°C，后輥溫度50'C，先將塑煉好的天然橡膠通過開煉機輥距之后包于前輥，且在輥距上方留有適量的堆積膠，經(jīng)過2min捏煉形成光滑無隙的包輥膠后將膠料切割取下；然后將膠料投入輥距壓煉2min后，向堆積膠上依次投入氧化鋅、硬脂酸、防老劑4020、防老劑RD—改性納米重晶石、50。/。炭黑N220、50%炭黑N234—硫磺、促進劑NOBS—50°/。炭黑N220、50。/。炭黑N234，每次投料待吃料完畢后，立即進行左右3/4割刀各2次，兩次割刀間隔20s，待全部吃料完畢后，翻煉2tnin，薄通4遍后出片。c.硫化控制硫化壓力為20MPa，硫化溫度為15(TC，硫化時間為10min，把膠片置于模具中后在平板硫化機中硫化。d.脫模把硫化好的膠片從模具中取出。e.后處理將胎面膠工作面打磨后備用。實施例4本實施例的基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠配方為組分重量份天然橡膠100炭黒N22030炭黑N23412炭黑N33010氧化鋅硬脂酸2防老劑40201.5防老劑RD1.5促進劑NOBS1.0硫磺2.2改性納米氫氧化鋁4本實施例的基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠制備工藝為a.配料把各種原材料按配方重量比稱好所需質(zhì)量。b.混煉開煉機前輥溫度55'C，后輥溫度52'C，先將塑煉好的天然橡膠通過開煉機輥距之后包于前輥，且在輥距上方留有適量的堆積膠，經(jīng)過2min捏煉形成光滑無隙的包輥膠后將膠料切割取下；然后將膠料投入輥距壓煉2min后，向堆積膠上依次投入氧化鋅、硬脂酸、防老劑4020、防老劑RD—改性納米氧化硅、改性納米重晶石、50%炭黑N220、50%炭黑N234、50%炭黑N330—硫磺、促進劑NOBS—50。/。炭黑N220、50%炭黑N234、50%炭黑N330,每次投料待吃料完畢后，立即進行左右3/4割刀各2次，兩次割刀間隔20s，待全部吃料完畢后，翻煉2min，薄通4遍后出片。c.硫化控制硫化壓力為20MPa，硫化溫度為15(TC，硫化時間為9min，把膠片置于模具中后在平板硫化機中硫化。d.脫模把硫化好的膠片從模具中取出。e.后處理將胎面膠工作面打磨后備用。實施例5本實施例的基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠配方為組分重量份天然橡膠100炭黑N23440氧化鋅硬脂酸2防老劑40201.5防老劑RD1.5促進劑NOBS1.6硫磺1.6改性納米氧化硅10改性納米氫氧化鎂2本實施例的基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠制備工藝為a.配料把各種原材料按配方重量比稱好所需質(zhì)量。b.混煉開煉機前輥溫度58'C，后輥溫度53'C，先將塑煉好的天然橡膠通過開煉機輥距之后包于前輥，且在輥距上方留有適量的堆積膠，經(jīng)過2min捏煉形成光滑無隙的包輥膠后將膠料切割取下；然后將膠料投入輥距壓煉2min后，向堆積膠上依次投入氧化鋅、硬脂酸、防老劑4020、防老劑RD—改性納米氧化硅、改性納米氫氧化鎂、50。/。炭黑N234—硫磺、促進劑NOBS—50。/。炭黑N234,每次投料待吃料完畢后，立即進行左右3/4割刀各3次，兩次割刀間隔20s，待全部吃料完畢后，翻煉3min，薄通4遍后出片。c.硫化控制硫化壓力為20MPa，硫化溫度為15(TC，硫化時間為16min，把膠片置于模具中后在平板硫化機中硫化。d.脫模把硫化好的膠片從模具中取出。e.后處理將胎面膠工作面打磨后備用。實施例6本實施例的基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠配方為:組分重量份天然橡膠簡炭黑N23447氧化鋅硬脂酸2防老劑40201.5防老劑RD1.5促進劑NOBS1.6硫磺1.8改性納米氧化硅改性納米重晶石6改性納米氧化鋁0.5本實施例的基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠制備工藝為a.配料把各種原材料按配方重量比稱好所需質(zhì)量。b.混煉開煉機前輥溫度56'C，后輥溫度52'C，先將塑煉好的天然橡膠通過開煉機輥距之后包于前輥，且在輥距上方留有適量的堆積膠，經(jīng)過2min捏煉形成光滑無隙的包輥膠后將膠料切割取下；然后將膠料投入輥距壓煉2min后，向堆積膠上依次投入氧化鋅、硬脂酸、防老劑4020、防老劑RD—改性納米氧化硅、改性納米重晶石、改性納米氧化鋁、50%炭黑N234—硫磺、促進劑NOBS—50。/。炭黑N234，每次投料待吃料完畢后，立即進行左右3/4割刀各3次，兩次割刀間隔20s，待全部吃料完畢后，翻煉3min，薄通5遍后出片。c.硫化控制硫化壓力為20MPa，硫化溫度為150'C，硫化時間為12min，把膠片置于模具中后在平板硫化機中硫化。d.脫模把硫化好的膠片從模具中取出。e.后處理將胎面膠工作面打磨后備用。實施例7本實施例的基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠配方為:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>本實施例的基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠制備工藝為a.配料把各種原材料按配方重量比稱好所需質(zhì)量。b.混煉開煉機前輥溫度56"C，后輥溫度52'C，先將塑煉好的天然橡膠通過開煉機輥距之后包于前輥，且在輥距上方留有適量的堆積膠，經(jīng)過2min捏煉形成光滑無隙的包輥膠后將膠料切割取下；然后將膠料投入輥距壓煉2min后，向堆積膠上依次投入氧化鋅、硬脂酸、防老劑4020、防老劑RD—改性納米氧化硅、改性納米重晶石、改性納米氧化鋁、50%炭黑N234、50%炭黑N330—硫磺、促進劑NOBS—50%炭黑N234、50%炭黑N330，每次投料待吃料完畢后，立即進行左右3/4割刀各4次，兩次割刀間隔20s，待全部吃料完畢后，翻煉3min，薄通5遍后出片。c.硫化控制硫化壓力為20MPa，硫化溫度為15(TC，硫化時間為15min，把膠片置于模具中后在平板硫化機中硫化。d.脫模把硫化好的膠片從模具中取出。e.后處理將胎面膠工作面打磨后備用。權(quán)利要求1.一種基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠，其特征在于該胎面膠配方包括以下組分和重量份天然橡膠100重量份；炭黑40～55重量份；氧化鋅3～10重量份；硬脂酸1～3重量份；N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基對苯二胺(防老劑4020)1.1～2重量份；2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體(防老劑RD)1.1～2重量份；苯并噻唑-2-次磺酰嗎啡啉(促進劑NOBS)1～2重量份；硫磺1.5～2.5重量份；改性納米粉體1～15重量份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠，其特征在于所述的炭黑為NllO、N220、N234、N330、DZ-13五種炭黑中的一種或一種以上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠，其特征在于所述的改性納米粉體為氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化鈰、氫氧化鋁、氫氧化鎂、重晶石、碳酸鈣的改性納米粉體中的一種或一種以上。4.一種基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠的制備工藝，其特征在于該制備工藝具有以下步驟a.配料按以下胎面膠配方配料，天然橡膠100重量份；炭黑4055重量份；氧化鋅3IO重量份；硬脂酸13重量份；N-(1，3-二甲基丁基)-N'-苯基對苯二胺(防老劑4020)1.12重量份；2，2，4-三甲基-l，2-二氫化喹啉聚合體(防老劑RD)1.12重量份；苯并噻唑_2_次磺酰嗎啡啉(促進劑NOBS)12重量份；硫磺1.52.5重量份；改性納米粉體115重量份；b.混煉保持開煉機前輥溫度為556(TC，后輥溫度為5055°C，且前輥溫度高于后輥溫度；先將塑煉好的天然橡膠通過開煉機輥距之后包于前輥，且在輥距上方留有適量的堆積膠，經(jīng)過23min捏煉形成光滑無隙的包輥膠后將膠料切割取下；然后將膠料投入輥距壓煉l3min后，向堆積膠上依次投入氧化鋅、硬脂酸、防老劑4020、防老劑RD—改性納米粉體、50%炭黑一硫磺、促進劑NOBS—50%炭黑，每次投料待吃料完畢后，立即進行左右3/4割刀各24次，兩次割刀間隔20s;待全部吃料完畢后，將混煉膠翻煉13min，薄通35遍后出片；c.硫化控制硫化壓力為1520MPa，硫化溫度為143150°C，硫化時間為1030min，把膠片置于模具中后在平板硫化機中硫化；脫模，胎面膠工作面打磨。全文摘要本發(fā)明涉及一種基于納米粉體的高性能工程輪胎胎面膠及制備工藝，該胎面膠配方包括100重量份天然橡膠；40～55重量份炭黑；3～10重量份氧化鋅；1～3重量份硬脂酸；1.1～2重量份防老劑4020；1.1～2重量份防老劑RD；1～2重量份促進劑NOBS；1.5～2.5重量份硫磺；1～15重量份改性納米粉體。胎面膠制備工藝包括a.配料；b.混煉；c.硫化硫化壓力為15～20MPa，硫化溫度為143～150℃，硫化時間為10～30min；d.脫模；e.后處理等步驟，通過機械共混方法將改性納米粉體與橡膠復(fù)合，硫化后獲得高性能橡膠納米復(fù)合胎面膠。本發(fā)明胎面膠強度高、耐撕裂，且具有良好的耐磨耐刺扎性、抗崩花掉塊性，適用于在復(fù)雜苛刻施工條件下的裝載機、起重機、推土機等大型工程機械用輪胎。文檔編號C08K5/00GK101544788SQ200910050358公開日2009年9月30日申請日期2009年4月30日優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日發(fā)明者靖卓,吳榮懿,施利毅,蘆火根,趙國璋申請人:上海大學(xué)