本發(fā)明涉及橡膠，具體涉及一種輪胎胎面用橡膠組合物及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、全鋼子午線工程機(jī)械輪胎因其工作環(huán)境多為礦石、建筑工地等，承受載荷高且工作時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)輪胎胎面膠有耐切割、耐磨、低生熱等多種高要求。目前輪胎胎面膠的主要用料為天然橡膠、丁苯橡膠、反式丁戊橡膠的并用生膠，然而這類(lèi)膠料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度普遍較高(一般tg＜-50℃)，因此當(dāng)這類(lèi)產(chǎn)品在嚴(yán)寒地區(qū)中使用時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)胎面凍裂現(xiàn)象，性能大大劣化甚至失效。

2、為此，人們嘗試以橡膠中耐寒性較好的高順式聚丁二烯橡膠搭配天然橡膠制備胎面膠用于嚴(yán)寒環(huán)境，但高順式聚丁二烯橡膠在-30℃下便會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶、分子鏈凍結(jié)現(xiàn)象，產(chǎn)品的彈性顯著下降，輪胎胎面膠的抓地力變差，甚至容易導(dǎo)致車(chē)輛失控。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供了一種橡膠組合物，該產(chǎn)品通過(guò)以順式丁戊橡膠和天然橡膠復(fù)配作為橡膠基體，同時(shí)引入特定種類(lèi)的炭黑和橡膠油作為復(fù)配成分，可實(shí)現(xiàn)在低溫環(huán)境下良好的使用性能，彈性高，抓地力好且耐切割性好。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

3、一種橡膠組合物，包括以下重量份的制備原料：

4、順式丁戊橡膠40～60份、天然橡膠40～60份、炭黑45～60份、橡膠油1～5份；

5、所述順式丁戊橡膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-90～-82℃；

6、所述炭黑的吸碘值為115～165g/kg，dbp吸油值為105～140×10-5m3/kg；

7、所述橡膠油在40℃下的運(yùn)動(dòng)粘度≤40mm2/s，傾點(diǎn)≤-24℃。

8、為了保障產(chǎn)品在制備成輪胎胎面膠后具有理想的耐寒性能，本發(fā)明所述橡膠組合物以耐寒性能優(yōu)異，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低的順式丁戊橡膠在特定比例下搭配天然橡膠，兼顧產(chǎn)品的基礎(chǔ)使用性能和嚴(yán)寒環(huán)境下的性能保持率，同時(shí)順式丁戊橡膠的添加量不宜過(guò)多，否則產(chǎn)品的耐切割性能將會(huì)變差。同時(shí)發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在所述橡膠基體下，不同種類(lèi)的炭黑其與橡膠分子鏈之間的結(jié)合強(qiáng)度和結(jié)合效果均有所不同，若選擇不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)部的抗沖擊、抗撕裂性能下降，橡膠當(dāng)中出現(xiàn)裂紋，動(dòng)態(tài)耐切割性能顯著降低，同時(shí)也會(huì)影響到產(chǎn)品的耐寒性能，因此需要在合適配比下選擇特定吸碘值和吸油值的炭黑作為復(fù)配填料；此外，產(chǎn)品中橡膠油的粘度以及傾點(diǎn)對(duì)于橡膠基體的低溫性能也有影響，選擇低運(yùn)動(dòng)粘度和低傾點(diǎn)的橡膠油進(jìn)行復(fù)配可顯著提升產(chǎn)品的耐寒性能。

9、優(yōu)選地，所述順式丁戊橡膠(順式1,4-丁二烯-異戊二烯共聚物)采用dma法測(cè)試下的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度tg為-90℃、-88℃、-86℃、-85℃、-84℃、-82℃中的一者或任意兩者的范圍值，具體為動(dòng)態(tài)粘彈譜分析儀dma測(cè)試：溫度范圍-100℃～+80℃，頻率10hz，動(dòng)態(tài)應(yīng)變0.1％、預(yù)應(yīng)力1n，升溫速率為3℃/min。

10、采用順式丁戊橡膠相比于傳統(tǒng)使用的順式聚丁二烯橡膠或者反式丁戊橡膠配合天然橡膠制備的產(chǎn)品不僅可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的耐寒性能，同時(shí)諸如低溫彈性、耐切割性等實(shí)際應(yīng)用性能也較高，綜合性能優(yōu)異。

11、優(yōu)選地，所述天然橡膠根據(jù)astm?d1646標(biāo)準(zhǔn)下的門(mén)尼粘度≥70mu。

12、優(yōu)選地，所述炭黑的重量份數(shù)為45份、50份、55份、60份中的一者或任意兩者的范圍值。

13、在特定吸碘值和吸油值選擇下，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，炭黑的引入量除了對(duì)產(chǎn)品的一些基礎(chǔ)性能例如模量、韌性等有所影響外，同樣會(huì)影響產(chǎn)品的耐寒性能，當(dāng)炭黑添加過(guò)多時(shí)，產(chǎn)品的耐寒性能以及動(dòng)態(tài)耐切割性能均會(huì)明顯劣化，需要嚴(yán)格控制添加比例。

14、優(yōu)選地，所述橡膠油在40℃下的運(yùn)動(dòng)粘度為8～36mm2/s，傾點(diǎn)為-30～-24℃

15、更優(yōu)選地，所述橡膠油為植物源橡膠油。

16、優(yōu)選地，所述橡膠組合物的制備原料還包括1～1.8份促進(jìn)劑；

17、更優(yōu)選地，所述促進(jìn)劑包括噻唑類(lèi)促進(jìn)劑、次磺酰胺類(lèi)促進(jìn)、秋蘭姆類(lèi)促進(jìn)劑中的至少一種。

18、優(yōu)選地，橡膠組合物的制備原料還包括加工助劑，包括但不限于防老劑、增粘劑、分散劑、潤(rùn)滑劑、催化劑、抗硫化返原劑、防焦劑，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品的應(yīng)用需求，在不影響產(chǎn)品中關(guān)鍵制備原料的效果及最終產(chǎn)品的性能的前提下，可以適當(dāng)應(yīng)用上述加工助劑提升產(chǎn)品的加工效率以及實(shí)用性。

19、更優(yōu)選地，所述橡膠組合物的制備原料還包括3～8份氧化鋅、1～3份硬脂酸、1～4份分散劑、1～4份增粘劑、2～5份防老劑、0.5～2份抗硫化返原劑以及0.1～0.4份防焦劑。

20、更優(yōu)選地，所述防老劑為胺類(lèi)防老劑、喹啉類(lèi)防老劑、蠟類(lèi)防老劑的混合物。

21、更優(yōu)選地，所述防老劑為n-(1,3-二甲基丁基)-n'-苯基對(duì)苯二胺、2,2,4-三甲基-1,2-二氫化喹啉、蠟類(lèi)防老劑的混合物，兩者的質(zhì)量之比為(1.5～2.5)：(1～2)：(0.5～1.5)。

22、優(yōu)選地，所述橡膠組合物的制備原料還包括硫磺。

23、本發(fā)明的另一目的在于提供所述橡膠組合物的制備方法，包括以下步驟：

24、(1)將天然橡膠、順式丁戊橡膠和硬脂酸、氧化鋅、分散劑、增粘劑、防老劑在密煉機(jī)中混合并壓陀10～30s處理，隨后加入炭黑并壓陀混煉至100～115℃，提陀并加入橡膠油，壓陀混煉至125～135℃，提陀保持10～30s，隨后再次壓陀混煉至155～165℃，擠出壓片，得一段混煉膠；

25、(2)將一段混煉膠在密煉機(jī)中壓陀混煉至120～135℃，提陀保持10～30s，并再次壓陀混煉至145～155℃，擠出壓片，得二段混煉膠；

26、(3)將二段混煉膠和硫黃、促進(jìn)劑、抗硫化返原劑和防焦劑在密煉機(jī)中混合并壓陀30～60s后提陀保持10～30s，隨后二次壓陀30～60s并二次提陀10～30s，最后壓陀混煉至95～115℃，擠出壓片，即得所述橡膠組合物。

27、優(yōu)選地，所述各混煉段的間隔時(shí)間為3～12h。

28、本發(fā)明所述橡膠組合物的制備方法操作步驟簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；可a(chǎn)。

29、本發(fā)明的再一目的在于提供一種輪胎胎面膠，包括本發(fā)明所述橡膠組合物。

30、本發(fā)明所述橡膠組合物具有理想的耐寒使用性能，在冰雪環(huán)境下的抓地力高，耐切割性能好；耐寒系數(shù)可達(dá)0.502～0.595，低溫模量低，彈性高，動(dòng)態(tài)切割量可低至1.24cm3以下，綜合性能優(yōu)異，非常適用于輪胎胎面膠尤其是在低溫環(huán)境下且基礎(chǔ)使用要求較高的全鋼子午線工程機(jī)械輪胎胎面膠。

31、本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明提供了一種橡膠組合物，該產(chǎn)品通過(guò)以順式丁戊橡膠和天然橡膠復(fù)配作為橡膠基體，同時(shí)引入特定種類(lèi)的炭黑和橡膠油作為復(fù)配成分，可實(shí)現(xiàn)在低溫環(huán)境下良好的使用性能，彈性高，抓地力好且耐切割性好。

技術(shù)特征：

1.一種橡膠組合物，其特征在于，包括以下重量份的制備原料：

2.如權(quán)利要求1所述橡膠組合物，其特征在于，所述橡膠油在40℃下的運(yùn)動(dòng)粘度為8～36mm2/s，傾點(diǎn)為-30～-24℃。

3.如權(quán)利要求1所述橡膠組合物，其特征在于，所述橡膠組合物的制備原料還包括1～1.8份促進(jìn)劑。

4.如權(quán)利要求3所述橡膠組合物，其特征在于，所述促進(jìn)劑包括噻唑類(lèi)促進(jìn)劑、次磺酰胺類(lèi)促進(jìn)、秋蘭姆類(lèi)促進(jìn)劑中的至少一種。

5.如權(quán)利要求1所述橡膠組合物，其特征在于，所述橡膠組合物的制備原料還包括3～8份氧化鋅、1～3份硬脂酸、1～4份分散劑、1～4份增粘劑、2～5份防老劑、0.5～2份抗硫化返原劑以及0.1～0.4份防焦劑。

6.如權(quán)利要求5所述橡膠組合物，其特征在于，所述防老劑為胺類(lèi)防老劑、喹啉類(lèi)防老劑、蠟類(lèi)防老劑的混合物。

7.如權(quán)利要求1所述橡膠組合物，其特征在于，所述橡膠組合物的制備原料還包括硫磺。

8.如權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述橡膠組合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.如權(quán)利要求8所述橡膠組合物的制備方法，其特征在于，所述各混煉段的間隔時(shí)間為3～12h。

10.一種輪胎胎面膠，其特征在于，包括權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述橡膠組合物。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了輪胎胎面膠用橡膠組合物及其制備方法，屬于橡膠技術(shù)領(lǐng)域。該產(chǎn)品通過(guò)以順式丁戊橡膠和天然橡膠復(fù)配作為橡膠基體，同時(shí)引入特定種類(lèi)的炭黑和橡膠油作為復(fù)配成分，可實(shí)現(xiàn)在低溫環(huán)境下良好的使用性能，彈性高，抓地力好且耐切割性好。

技術(shù)研發(fā)人員：何順雄,劉峰,鄒洪麗,范長(zhǎng)亮,尹園,畢吉福,郇彥
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東粵港澳大灣區(qū)黃埔材料研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23