一种全钢胎面胶料及其制备方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 104987553 A (43)申请公布日(43)申请公布日 2015.10.21

(21)申请号 201510501753.5(22)申请日 2015.08.14

(71)申请人山东玲珑轮胎股份有限公司

地址265400 山东省烟台市招远市金龙路

777号(72)发明人王锋 王俊英 孙涛 刘峰 姜凯

王振玲 李浩 丛守清(74)专利代理机构济南舜源专利事务所有限公

司 37205

代理人苗峻 杨婷(51)Int.Cl.

C08K 3/22(2006.01)C08K 5/09(2006.01)

C08L 9/00(2006.01)C08L 91/06(2006.01)C08K 13/02(2006.01)C08K 3/04(2006.01)C08K 5/3437(2006.01)C08K 3/06(2006.01)C08K 5/47(2006.01)

权利要求书1页 说明书7页

(54)发明名称

一种全钢胎面胶料及其制备方法(57)摘要

本发明属于化工领域，具体涉及一种全钢胎面胶料及其制备方法。该胶料以重量份计，包括下述组分：顺式1,4-聚异戊二烯橡胶65-85份，钕系高顺式聚丁二烯15-35份，炭黑V9H40-50份，防老剂40202份，防老剂RD 2份，防护蜡2份，增塑剂1-2份，硫磺1.8份，促进剂1.0份，纳米氧化锌3.0份，硬脂酸2.0份。该胶料具有生热低，耐磨性能好等优点。

C N 1 0 4 9 8 7 5 5 3 A CN 104987553 A

权 利 要 求 书

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1.一种全钢胎面胶料，其特征在于，以重量份计，包括下述组分：

顺式1,4-聚异戊二烯橡胶65-85份，钕系高顺式聚丁二烯15-35份，炭黑V9H40-50份，防老剂4020 2份，防老剂RD 2份，防护蜡2份，增塑剂1-2份，硫磺1.8份，促进剂1.0份，纳米氧化锌3.0份，硬脂酸2.0份。

2.如权利要求1所述的全钢胎面胶料，其特征在于，所述的防护蜡为微晶蜡，所述的微晶蜡是微晶蜡总质量的50-70％直链烷烃和微晶蜡总质量的50-30％支链烷烃的混合物。

3.如权利要求1所述的全钢胎面胶料，其特征在于，所述的促进剂为N－叔丁基－2－苯并噻唑次磺酰胺。

4.如权利要求1所述的全钢胎面胶料，其特征在于，以重量份计，包括下述组分：顺式1,4-聚异戊二烯橡胶80份，钕系高顺式聚丁二烯20份，炭黑V9H48份，防老剂4020 2份，防老剂RD 2份，防护蜡2份，增塑剂2份，硫磺1.8份，促进剂1.0份，纳米氧化锌3.0份，硬脂酸2.0份。

5.如权利要求1所述的全钢胎面胶料，其特征在于，以重量份计，顺式1,4-聚异戊二烯橡胶80份，钕系高顺式聚丁二烯20份，炭黑V9H 45份，防老剂4020 2份，防老剂RD 2份，防护蜡2份，增塑剂1份，硫磺1.8份，促进剂1.0份，纳米氧化锌3.0份，硬脂酸2.0份。

6.如权利要求1所述的全钢胎面胶料，其特征在于，其制备方法如下：按照计量分称取各个组分；一段混炼：在密炼机中按比例加入顺1,4-聚异戊二烯橡胶、钕系高顺式聚丁二烯橡胶、V9H炭黑、防老剂、防护蜡、硬脂酸、纳米氧化锌，密炼机转速40-60rpm/min，压力0.4-0.55MPa，加压40-50s后提砣，保持5-10s后加压，20-30s提，再加压到160-175℃提砣排料，制得一段母胶；

二段混炼：一段母胶停放4-8h后再进行二段混炼，加一段母胶加压力0.4-0.55MPa，密炼机转数40-50rpm/min，加压30-45s提砣，保持5-10s,再加压到145-155℃提砣排胶，制得二段母胶；

三段混炼：二段母胶停放4-8h再进行三段混炼，加二段母胶加压力0.4-0.55MPa，密炼机转数40-50rpm/min，加压30-45s提砣，保持5-10s,再加压到140-150℃提砣排胶，制得三段母胶；

终段混炼：三段母胶停放4-8h后再进行终段胶混炼，加三段母胶、硫磺、促进剂，密炼机转数25-30rpm/min，压力0.4MPa,加压20-30s提砣，再加压20-30s提砣排胶，胶料制备完毕。

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说 明 书

一种全钢胎面胶料及其制备方法

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技术领域

[0001]

本发明属于化工领域，具体涉及一种既耐磨又生热低的全钢胎面胶料配方及其制

备方法。技术背景

对于全钢胎面胶配方设计要求具有高定伸、高强度、高弹性、低生热、中等硬度，满足全钢轮胎耐磨、滚阻低、耐刺的性能。[0003] 当然轮胎使用条件不同，用途不同，一般分导向轮和驱动轮轮胎，在硬度和定伸应力方面作适当调整，如好路面(一般为条形花纹)硬度和定伸要高些，差些的路面(一般越野型花纹)而相对要低一些，但由于载重子午胎胎冠刚性较大，在硬度方面要保持较高，同时弹性要高，抗刺扎性要好，以保护带束层钢丝避免受腐触，同时胎面胶要考虑它的综合使用性能。

[0004] 配方的生胶体系通常选用100％顺式1,4-聚异戊二烯橡胶，但也有个别掺用20％～30％聚丁二烯橡胶的来提高胶料耐磨性能。

[0005] 补强体系一般选用耐磨性较高的N110系列炭黑，其中N121炭黑结构高，定伸应力高，而N115在结构上与N110相当，但比表面积略高，综合性能比N110进一步。从价格考虑N234，在综合性能方面应与N115接近。

[0006] 另一特点是选用了白炭黑和硅烷偶联剂Si-69，目前白炭黑用量为15PHR左右，炭黑40～45PH R，而Si-69为1.5～2.0PHR，这种配方与工程胎耐刺扎配方类似。[0007] 从现代轮胎性能要求，采用白炭黑取代部分炭黑已成为趋势，其目的是为降低滚动阻力而又保持较高防滑性，同时改进胎面胶耐扎性能。但其趋势不像轿车子午胎那么明显，目前仍有许多公司并未采用白炭黑，炭黑用量在47～52份。

[0008] 由于顺式1,4-聚异戊二烯橡胶具有较高撕裂强度和粘合性能，所以全钢子午线轮胎的胎面胶料配方普遍采用纯顺式1,4-聚异戊二烯橡胶的生胶体系，但纯顺式1,4-聚异戊二烯橡胶的生胶体系耐磨性能一般。

[0009] 同时现配方采用N234炭黑30phr+白炭黑20phr+硅烷偶联剂并用的填充体系，能够降低胶料的生热，所以现低滚阻配方采用该填充体系，但是与普通全钢子午线轮胎胎面配方相比之下耐磨性不足。

[0010] 总之两方面的原因造成了该胎面配方耐磨性不足。[0011] 基于上述原因，发明一种新型的全钢胎面胶料配方就显得尤为必要。

[0002]

发明内容

为了克服现有技术所存在的问题，本申请提供了一种新的全钢胎面胶料配方。从配方的两个部分改善耐磨，同时又保证胶料配方的生热水平。

[0012] [0013]

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：[0014] 一种全钢胎面胶料，以重量份计，包括下述组分：

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说 明 书

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顺式1,4-聚异戊二烯橡胶65-85份，钕系高顺式聚丁二烯15-35份，炭黑V9H40-50份，防老剂40202份，防老剂RD 2份，防护蜡2份，增塑剂1-2份，硫磺1.8份，促进剂1.0份，纳米氧化锌3.0份，硬脂酸2.0份。[0016] 所述的防护蜡为微晶蜡，所述的微晶蜡是微晶蜡总质量的50-70％直链烷烃和微晶蜡总质量的50-30％支链烷烃的混合物；

[0017] 促进剂为N－叔丁基－2－苯并噻唑次磺酰胺；[0018] 优选的，一种全钢胎面胶料，以重量份计，包括下述组分：[0019] 顺式1,4-聚异戊二烯橡胶80份，钕系高顺式聚丁二烯20份，炭黑V9H48份，防老剂40202份，防老剂RD 2份，防护蜡2份，增塑剂2份，硫磺1.8份，促进剂1.0份，纳米氧化锌3.0份，硬脂酸2.0份。[0020] 更优选的，一种全钢胎面胶料，以重量份计，包括下述组分：[0021] 顺式1,4-聚异戊二烯橡胶80份，钕系高顺式聚丁二烯20份，炭黑V9H 45份，防老剂40202份，防老剂RD 2份，防护蜡2份，增塑剂1份，硫磺1.8份，促进剂1.0份，纳米氧化锌3.0份，硬脂酸2.0份。

[0022] 所述的钕系高顺式聚丁二烯橡胶为稀土元素为催化剂生产的钕系高顺式聚丁二烯橡胶；

[0023] 所述的全钢胎面胶料的制备方法如下：[0024] 考虑到终炼胶的粘度能够满足挤出工艺，所以将胶料分成了四段混炼。[0025] 按照计量分称取各个组分；[0026] 一段混炼：在密炼机中按比例加入顺1,4-聚异戊二烯橡胶、钕系高顺式聚丁二烯橡胶、V9H炭黑、防老剂、防护蜡、硬脂酸、纳米氧化锌，密炼机转速40-60rpm/min，压力0.4-0.55MPa，加压40-50s后提砣，保持5-10s后加压，20-30s提，再加压到160-175℃提砣排料，制得一段母胶；[0027] 二段混炼：一段母胶停放4-8h后再进行二段混炼，加一段母胶加压力0.4-0.55MPa，密炼机转数40-50rpm/min，加压30-45s提砣，保持5-10s,再加压到145-155℃提砣排胶，制得二段母胶；[0028] 三段混炼：二段母胶停放4-8h再进行三段混炼，加二段母胶加压力0.4-0.55MPa，密炼机转数40-50rpm/min，加压30-45s提砣，保持5-10s,再加压到140-150℃提砣排胶，制得三段母胶；

[0029] 终段混炼：三段母胶停放4-8h后再进行终段胶混炼，加三段母胶、硫磺、促进剂，密炼机转数25-30rpm/min，压力0.4MPa,加压20-30s提砣，再加压20-30s提砣排胶，胶料制备完毕。

[0030] 本发明的有益效果[0031] 1、该配方采用顺式1,4-聚异戊二烯橡胶和稀土元素为催化剂生产的钕系高顺式聚丁二烯橡胶两胶并用的生胶体系，使用传统的钕系高顺式聚丁二烯橡胶能够提高胶料的耐磨性，而使用稀土元素为催化剂生产的钕系高顺式聚丁二烯橡胶比传统的钕系高顺式聚丁二烯橡胶耐磨性更好，生热相比较低，同时保证胎面胶料的耐撕裂性能。2、同时使用V9H炭黑纯炭黑填充体系，该炭黑的比表面积比N234炭黑更大、结构比N234炭黑更高，炭黑用量增多，不使用白炭黑，补强效果好，易分散，混炼工艺易控制，既

[0032]

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说 明 书

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提高了胶料的耐磨性能，又不会将胶料的生热提高太多。

[0033] 现全钢低滚阻胎面胶料配方采用纯顺式1,4-聚异戊二烯橡胶的生胶体系，耐磨性能比纯顺式1,4-聚异戊二烯橡胶+钕系高顺式聚丁二烯橡胶的生胶体系配方胶料耐磨性要差，与此相比，采用顺式1,4-聚异戊二烯橡胶+以稀土元素为催化剂生产的钕系高顺式聚丁二烯橡胶为生胶体系的配方耐磨性会更好，同时胶料配方的生热会更低。同时现全钢低滚阻胎面胶料配方为了得到较好的滚阻系数，配方的炭黑用量少，同时又使用了比传统全钢胎面胶料配方更多的白炭黑，这样该胶料配方炭黑的补强效果差，同时白炭黑更难分散，导致该胶料的耐磨性能差。采用高比表面积、高结构的纯炭黑填充体系,胶料补强效果好，易分散，使得胶料配方耐磨性明显改善，同时生热不会提高太多。具体实施方式

[0034] 本实施例中用的钕系高顺式聚丁二烯橡胶为朗盛公司以稀土元素为催化剂生产的钕系高顺式聚丁二烯橡胶；

[0035] 炭黑V9H为卡博特公司生产的；[0036] 实施例1

[0037] 顺式1,4-聚异戊二烯橡胶85份，钕系高顺式聚丁二烯15份，炭黑V9H 48份，防老剂40202份，防老剂RD 2份，防护蜡2份，增塑剂2份，硫磺1.8份，促进剂1.0份，纳米氧化锌3.0份，硬脂酸2.0份。

[0038] 所述的全钢胎面胶料的制备方法如下：[0039] 考虑到终炼胶的粘度能够满足挤出工艺，所以将胶料分成了四段混炼。[0040] 按照计量分称取各个组分；[0041] 一段混炼：在密炼机中按比例加入顺1,4-聚异戊二烯橡胶、钕系高顺式聚丁二烯橡胶、V9H炭黑、防老剂、防护蜡、硬脂酸、纳米氧化锌，密炼机转速40-60rpm/min，压力0.4-0.55MPa，加压40-50s后提砣，保持5-10s后加压，20-30s提，再加压到160-175℃提砣排料，制得一段母胶；[0042] 二段混炼：一段母胶停放4-8h后再进行二段混炼，加一段母胶加压力0.4-0.55MPa，密炼机转数40-50rpm/min，加压30-45s提砣，保持5-10s,再加压到145-155℃提砣排胶，制得二段母胶；[0043] 三段混炼：二段母胶停放4-8h再进行三段混炼，加二段母胶加压力0.4-0.55MPa，密炼机转数40-50rpm/min，加压30-45s提砣，保持5-10s,再加压到140-150℃提砣排胶，制得三段母胶；

[0044] 终段混炼：三段母胶停放4-8h后再进行终段胶混炼，加三段母胶、硫磺、促进剂，密炼机转数25-30rpm/min，压力0.4MPa,加压20-30s提砣，再加压20-30s提砣排胶，胶料制备完毕。

[0045] 实施例2

[0046] 一种全钢胎面胶料，以重量份计，包括下述组分：顺式1,4-聚异戊二烯橡胶80份，钕系高顺式聚丁二烯20份，炭黑V9H 48份，防老剂40202份，防老剂RD 2份，防护蜡2份，增塑剂2份，硫磺1.8份，促进剂1.0份，纳米氧化锌3.0份，硬脂酸2.0份。

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说 明 书

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所述的全钢胎面胶料的制备方法如下：[0049] 考虑到终炼胶的粘度能够满足挤出工艺，所以将胶料分成了四段混炼。[0050] 按照计量分称取各个组分；[0051] 一段混炼：在密炼机中按比例加入顺1,4-聚异戊二烯橡胶、钕系高顺式聚丁二烯橡胶、V9H炭黑、防老剂、防护蜡、硬脂酸、纳米氧化锌，密炼机转速40-60rpm/min，压力0.4-0.55MPa，加压40-50s后提砣，保持5-10s后加压，20-30s提，再加压到160-175℃提砣排料，制得一段母胶；[0052] 二段混炼：一段母胶停放4-8h后再进行二段混炼，加一段母胶加压力0.4-0.55MPa，密炼机转数40-50rpm/min，加压30-45s提砣，保持5-10s,再加压到145-155℃提砣排胶，制得二段母胶；[0053] 三段混炼：二段母胶停放4-8h再进行三段混炼，加二段母胶加压力0.4-0.55MPa，密炼机转数40-50rpm/min，加压30-45s提砣，保持5-10s,再加压到140-150℃提砣排胶，制得三段母胶；

[0054] 终段混炼：三段母胶停放4-8h后再进行终段胶混炼，加三段母胶、硫磺、促进剂，密炼机转数25-30rpm/min，压力0.4MPa,加压20-30s提砣，再加压20-30s提砣排胶，胶料制备完毕。

[0055] 实施例3

[0056] 一种全钢胎面胶料，以重量份计，包括下述组分：[0057] 顺式1,4-聚异戊二烯橡胶65份，钕系高顺式聚丁二烯35份，炭黑V9H 48份，防老剂402015份，防老剂RD 2份，防护蜡2份，增塑剂2份，硫磺1.8份，促进剂1.0份，纳米氧化锌3.0份，硬脂酸2.0份。

[0058] 所述的全钢胎面胶料的制备方法如下：[0059] 考虑到终炼胶的粘度能够满足挤出工艺，所以将胶料分成了四段混炼。[0060] 按照计量分称取各个组分；[0061] 一段混炼：在密炼机中按比例加入顺1,4-聚异戊二烯橡胶、钕系高顺式聚丁二烯橡胶、V9H炭黑、防老剂、防护蜡、硬脂酸、纳米氧化锌，密炼机转速40-60rpm/min，压力0.4-0.55MPa，加压40-50s后提砣，保持5-10s后加压，20-30s提，再加压到160-175℃提砣排料，制得一段母胶；[0062] 二段混炼：一段母胶停放4-8h后再进行二段混炼，加一段母胶加压力0.4-0.55MPa，密炼机转数40-50rpm/min，加压30-45s提砣，保持5-10s,再加压到145-155℃提砣排胶，制得二段母胶；[0063] 三段混炼：二段母胶停放4-8h再进行三段混炼，加二段母胶加压力0.4-0.55MPa，密炼机转数40-50rpm/min，加压30-45s提砣，保持5-10s,再加压到140-150℃提砣排胶，制得三段母胶；

[0064] 终段混炼：三段母胶停放4-8h后再进行终段胶混炼，加三段母胶、硫磺、促进剂，密炼机转数25-30rpm/min，压力0.4MPa,加压20-30s提砣，再加压20-30s提砣排胶，胶料制备完毕。

实施例4

[0066] 一种全钢胎面胶料，以重量份计，包括下述组分：

[0065]

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说 明 书

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顺式1,4-聚异戊二烯橡胶80份，钕系高顺式聚丁二烯20份，炭黑V9H 40份，防老剂40202份，防老剂RD 2份，防护蜡2份，增塑剂1份，硫磺1.8份，促进剂1.0份，纳米氧化锌3.0份，硬脂酸2.0份。

[0068] 所述的全钢胎面胶料的制备方法如下：[0069] 考虑到终炼胶的粘度能够满足挤出工艺，所以将胶料分成了四段混炼。[0070] 按照计量分称取各个组分；[0071] 一段混炼：在密炼机中按比例加入顺1,4-聚异戊二烯橡胶、钕系高顺式聚丁二烯橡胶、V9H炭黑、防老剂、防护蜡、硬脂酸、纳米氧化锌，密炼机转速40-60rpm/min，压力0.4-0.55MPa，加压40-50s后提砣，保持5-10s后加压，20-30s提，再加压到160-175℃提砣排料，制得一段母胶；[0072] 二段混炼：一段母胶停放4-8h后再进行二段混炼，加一段母胶加压力0.4-0.55MPa，密炼机转数40-50rpm/min，加压30-45s提砣，保持5-10s,再加压到145-155℃提砣排胶，制得二段母胶；[0073] 三段混炼：二段母胶停放4-8h再进行三段混炼，加二段母胶加压力0.4-0.55MPa，密炼机转数40-50rpm/min，加压30-45s提砣，保持5-10s,再加压到140-150℃提砣排胶，制得三段母胶；

[0074] 终段混炼：三段母胶停放4-8h后再进行终段胶混炼，加三段母胶、硫磺、促进剂，密炼机转数25-30rpm/min，压力0.4MPa,加压20-30s提砣，再加压20-30s提砣排胶，胶料制备完毕。

[0075] 实施例5

[0076] 一种全钢胎面胶料，以重量份计，包括下述组分：[0077] 顺式1,4-聚异戊二烯橡胶80份，钕系高顺式聚丁二烯20份，炭黑V9H 45份，防老剂40202份，防老剂RD 2份，防护蜡2份，增塑剂1份，硫磺1.8份，促进剂1.0份，纳米氧化锌3.0份，硬脂酸2.0份。

[0078] 所述的全钢胎面胶料的制备方法如下：[0079] 考虑到终炼胶的粘度能够满足挤出工艺，所以将胶料分成了四段混炼。[0080] 按照计量分称取各个组分；[0081] 一段混炼：在密炼机中按比例加入顺1,4-聚异戊二烯橡胶、钕系高顺式聚丁二烯橡胶、V9H炭黑、防老剂、防护蜡、硬脂酸、纳米氧化锌，密炼机转速40-60rpm/min，压力0.4-0.55MPa，加压40-50s后提砣，保持5-10s后加压，20-30s提，再加压到160-175℃提砣排料，制得一段母胶；[0082] 二段混炼：一段母胶停放4-8h后再进行二段混炼，加一段母胶加压力0.4-0.55MPa，密炼机转数40-50rpm/min，加压30-45s提砣，保持5-10s,再加压到145-155℃提砣排胶，制得二段母胶；[0083] 三段混炼：二段母胶停放4-8h再进行三段混炼，加二段母胶加压力0.4-0.55MPa，密炼机转数40-50rpm/min，加压30-45s提砣，保持5-10s,再加压到140-150℃提砣排胶，制得三段母胶；

终段混炼：三段母胶停放4-8h后再进行终段胶混炼，加三段母胶、硫磺、促进剂，

密炼机转数25-30rpm/min，压力0.4MPa,加压20-30s提砣，再加压20-30s提砣排胶，胶料

[0084]

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说 明 书

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制备完毕。

[0085] 实施例6

[0086] 一种全钢胎面胶料，以重量份计，包括下述组分：[0087] 顺式1,4-聚异戊二烯橡胶80份，钕系高顺式聚丁二烯20份，炭黑V9H 50份，防老剂40202份，防老剂RD 2份，防护蜡2份，增塑剂1份，硫磺1.8份，促进剂1.0份，纳米氧化锌3.0份，硬脂酸2.0份。

[0088] 所述的全钢胎面胶料的制备方法如下：[0089] 考虑到终炼胶的粘度能够满足挤出工艺，所以将胶料分成了四段混炼。[0090] 按照计量分称取各个组分；[0091] 一段混炼：在密炼机中按比例加入顺1,4-聚异戊二烯橡胶、钕系高顺式聚丁二烯橡胶、V9H炭黑、防老剂、防护蜡、硬脂酸、纳米氧化锌，密炼机转速40-60rpm/min，压力0.4-0.55MPa，加压40-50s后提砣，保持5-10s后加压，20-30s提，再加压到160-175℃提砣排料，制得一段母胶；[0092] 二段混炼：一段母胶停放4-8h后再进行二段混炼，加一段母胶加压力0.4-0.55MPa，密炼机转数40-50rpm/min，加压30-45s提砣，保持5-10s,再加压到145-155℃提砣排胶，制得二段母胶；[0093] 三段混炼：二段母胶停放4-8h再进行三段混炼，加二段母胶加压力0.4-0.55MPa，密炼机转数40-50rpm/min，加压30-45s提砣，保持5-10s,再加压到140-150℃提砣排胶，制得三段母胶；

[0094] 终段混炼：三段母胶停放4-8h后再进行终段胶混炼，加三段母胶、硫磺、促进剂，密炼机转数25-30rpm/min，压力0.4MPa,加压20-30s提砣，再加压20-30s提砣排胶，胶料制备完毕。

[0095] 利用常规方法测试实施例1～6的效果数据，并提供了现有技术配方作对比，[0096] 结果见表1。[0097] 表1

[0098]

原配方的各个组分见表2。

[0100] 表2

[0099] [0101]

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CN 104987553 A

说 明 书

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备注：①：表征高温情况下胶料的生热，回弹值越高，胶料的生热越低；[0103] ②：表征胶料生热的值，值越低表征胶料的生热越小；

[0102] [0104]

③：表征胶料的耐磨性能，值越高耐磨性能越好；[0105] ④：表征胶料的耐撕裂性能，值越高抗撕裂性能越好；[0106] 从表1和表2的数据可以看出，本申请所提供的胶料配方，其性能优于现有技术的原配方。

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