绿色轮胎胎面胶及其制备方法与流程

本发明涉及一种绿色轮胎胎面胶及其制备方法，尤其是一种含有钕系顺丁橡胶和溶聚丁苯橡胶的胎面胶及其制备方法，属于轮胎制备
技术领域：
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背景技术：
：欧盟轮胎标签法规，有关轮胎燃油效率、湿滑性能和噪声的强制性标准2012年11月颁布实施。轮胎胎面约占整个轮胎滚动阻力的49％，降低胎面胶滚动阻力、提高磨耗性能成为高性能绿色轮胎设计的首要任务。欧盟数据表明，轮胎滚动阻力降低10％，汽车燃油下降0.1l/100km，co2排放量降低0.2g/km，燃油消耗降低约1.6％。钕系顺丁橡胶(ndbr)，是以稀土金属钕为主体催化体系聚合的高顺式1,4-结构含量的聚丁二烯橡胶。钕系顺丁橡胶具有高顺式含量、高分子量，有利于加快拉伸结晶现象，从而具有如下优点：较高的拉伸性能和回弹性能，较低的压缩生热性能，加工性能好，硫化速度快。能减少轮胎滞后损失和内生热、降低滚动阻力，提高轮胎耐磨性。分子结构式如下：溶聚丁苯橡胶(ssbr)，是丁二烯和苯乙烯在烃类溶剂中采用有机锂引发阴离子聚合而制得的共聚物。具有相对分子质量分布窄、支化少，顺式-1,4-结构含量高等特点，成品胶耐磨、耐寒、生热低、回弹性高。分子结构式如下：技术实现要素：本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种绿色轮胎胎面胶及其制备方法，提高了轮胎胎面胶磨耗性能、降低轮胎滚动阻力。本发明的技术方案，一种绿色轮胎胎面胶，配方比例按重量份计如下：天然橡胶50～100份、钕系顺丁橡胶0～20份、溶聚丁苯橡胶0～34.5份、炭黑45～48份、白炭黑10～15份、硅烷偶联剂2～3份、氧化锌3.5～4.0份、硬脂酸2～3份、防老剂3～3.5份、微晶蜡1～2份、硫磺1.5～1.7份、促进剂0.8～1.0份和防焦剂0.1～0.3份；其中钕系顺丁橡胶和溶聚丁苯橡胶的添加量不同时为0；依次经过塑炼、一段混炼、第一次静置、二段混炼、第二次静置和终炼后得到绿色轮胎胎面胶成品。所述钕系顺丁橡胶为钕系顺丁橡胶cb22。所述溶聚丁苯橡胶为溶聚丁苯橡胶4089。所述炭黑为bl201炭黑。所述硅烷偶联剂为si69。所述防老剂为防老剂4020或防老剂rd。所述促进剂为促进剂ns。所述绿色轮胎胎面胶，所述防焦剂为防焦剂ctp。所述绿色轮胎胎面胶的制备方法，按重量份计步骤如下：(1)塑炼：将50～100份天然橡胶在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.15～1.45mm，辊温保持在65～75℃，过辊3～5分钟，再加入0～20份钕系顺丁橡胶、0～34.5份溶聚丁苯橡胶一起混炼，持续过辊3～5分钟后下片；(2)一段混炼：将步骤(1)所得混炼均匀的橡胶加入密炼机中，混炼28～32s，混炼温度为95～105℃，转子转速为55～65r/min；再加入3.5～4.0份氧化锌、2～3份硬脂酸混炼18～22s，接着加入30～32份炭黑、10～15份白炭黑、2～3份硅烷偶联剂，混炼至150～155℃排胶，得到一段母胶；(3)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却12小时；(4)二段混炼：将一段母胶与3～3.5份防老剂、1～2份微晶蜡一起投入密炼机，混炼28～32s，混炼温度为95～105℃；再加入15～16份炭黑，混炼至145～150℃排胶，得到二段母胶；(5)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却12小时；(6)终炼：终炼在开炼机上进行，终炼温度为90～100℃，开炼机辊距为3.8-4.2mm，将二段母胶在开炼机上过辊，过辊1～1.5分钟，加入1.5～1.7份硫磺、0.8～1.0份促进剂与0.1～0.3份防焦剂，过辊1.5～2分钟，左右各割刀3次，调节辊距至最小，打三角包6次，之后打卷4次，下片，即得到绿色轮胎胎面胶成品。所述步骤(1)和(6)中，开炼机辊筒的直径为160mm，辊筒宽度为320mm，前后辊筒速比为1:1.4。本发明的有益效果：本发明所述的胎面胶及其制备方法，方法简单，步骤易于操作，制备得到的绿色轮胎胎面胶磨耗性能有显著提高，轮胎滚动阻力降低，成品轮胎的使用寿命更长。附图说明图1是试验胶料rpa的tanδ-应变扫描曲线示意图。图2是dma的温度扫描曲线示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。本发明中所使用的天然胶为烟片胶rss#3；钕系顺丁胶为朗盛有限公司的bunacb22；溶聚丁苯橡胶为朗盛有限公司的slpbr4089；bl201炭黑外购于山东贝斯特化工有限公司；白炭黑外购于确成硅化学股份有限公司；硫磺外购于朝阳明宇化工有限公司；防老剂4020外购于山东圣奥化工股份有限公司，商品名为防老剂4020，化学名称为n-(1，3-二甲基丁基)-n’-苯基对苯二胺；防老剂rd外购于南京化工厂，商品名为防老剂rd，化学名为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体；微晶蜡外购于上海绿菱特种蜡制品厂生产，商品名称为橡胶防护蜡；氧化锌外购于江苏溧阳昆达化工有限公司；硬脂酸外购于江阴朝阳精细化工有限公司；防焦剂ctp外购于阳谷华泰化工有限公司，化学名为n-环己基硫代领苯二甲酰亚胺。实施例1一种胎面胶的制备方法，包括以下步骤，组份比例按重量份数计：(1)塑炼：将80份天然橡胶在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.3mm，辊温保持在70℃，过辊4分钟，再加入20份钕系顺丁橡胶一起混炼，持续过辊4分钟后下片；(2)一段混炼：将步骤(1)混炼均匀的橡胶加入密炼机中，混炼30s，混炼温度为100℃，转子转速为60r/min；再加入3.8份氧化锌、2.5份硬脂酸混炼20s，接着加入30份炭黑、10份白炭黑、2份硅烷偶联剂，混炼至153℃排胶，得到一段母胶；(3)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却12小时；(4)二段混炼：将一段母胶与3份防老剂、1份微晶蜡一起投入密炼机，混炼30s，混炼温度为100℃；再加入15份炭黑，混炼至145℃排胶，得到二段母胶；(5)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却12小时；(6)终炼：终炼在开炼机上进行，终炼温度为95℃，开炼机辊距为4mm，将二段母胶在开炼机上过辊，过辊1.2分钟，加入1.6份硫磺、0.8份促进剂与0.2份防焦剂，过辊1.8分钟，左右各割刀3次，调节辊距至最小，打三角包6次，之后打卷4次，下片，即得到所述的胎面胶成品。上述步骤中，开炼机辊筒的直径为160mm，辊筒宽度为320mm，前后辊筒速比为1:1.4。实施例2一种胎面胶的制备方法，包括以下步骤，组份比例按重量份数计：(1)塑炼：将70份天然橡胶在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.15mm，辊温保持在65℃，过辊3分钟，再加入34.5份溶聚丁苯橡胶一起混炼，持续过辊3分钟后下片；(2)一段混炼：将步骤(1)混炼均匀的橡胶加入密炼机中，混炼28s，混炼温度为95℃，转子转速为55r/min；再加入3.5份氧化锌、2份硬脂酸混炼18s，接着加入30份炭黑、10份白炭黑、2份硅烷偶联剂，混炼至150℃排胶，得到一段母胶；(3)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却12小时；(4)二段混炼：将一段母胶与3份防老剂、1份微晶蜡一起投入密炼机，混炼28s，混炼温度为95℃；再加入15份炭黑，混炼至145℃排胶，得到二段母胶；(5)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却12小时；(6)终炼：终炼在开炼机上进行，终炼温度为90℃，开炼机辊距为3.8mm，将二段母胶在开炼机上过辊，过辊1～1.5分钟，加入1.5～1.7份硫磺、0.8份促进剂与0.2份防焦剂，过辊1.5分钟，左右各割刀3次，调节辊距至最小，打三角包6次，之后打卷4次，下片，即得到所述的胎面胶成品。上述步骤中，开炼机辊筒的直径为160mm，辊筒宽度为320mm，前后辊筒速比为1:1.4。实施例3一种胎面胶的制备方法，包括以下步骤，组份比例按重量份数计：(1)塑炼：将50份天然橡胶在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.45mm，辊温保持在75℃，过辊5分钟，再加入20份钕系顺丁橡胶、34.5份溶聚丁苯橡胶一起混炼，持续过辊5分钟后下片；(2)一段混炼：将步骤(1)混炼均匀的橡胶加入密炼机中，混炼32s，混炼温度为105℃，转子转速为65r/min；再加入4.0份氧化锌、3份硬脂酸混炼22s，接着加入30份炭黑、10份白炭黑、2份硅烷偶联剂，混炼至155℃排胶，得到一段母胶；(3)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却12小时；(4)二段混炼：将一段母胶与3份防老剂、1份微晶蜡一起投入密炼机，混炼32s，混炼温度为105℃；再加入15份炭黑，混炼至150℃排胶，得到二段母胶；(5)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却12小时；(6)终炼：终炼在开炼机上进行，终炼温度为100℃，开炼机辊距为4.2mm，将二段母胶在开炼机上过辊，过辊1.5分钟，加入1.7份硫磺、0.8份促进剂与0.2份防焦剂，过辊2分钟，左右各割刀3次，调节辊距至最小，打三角包6次，之后打卷4次，下片，即得到所述的胎面胶成品。上述步骤中，开炼机辊筒的直径为160mm，辊筒宽度为320mm，前后辊筒速比为1:1.4。实施例4一种绿色轮胎胎面胶，配方比例按重量份计如下：天然橡胶90份、钕系顺丁橡胶18份、溶聚丁苯橡胶28份、炭黑47份、白炭黑13份、硅烷偶联剂2份、氧化锌3.8份、硬脂酸3份、防老剂3份、微晶蜡2份、硫磺1.6份、促进剂0.9份和防焦剂0.2份；其中钕系顺丁橡胶和溶聚丁苯橡胶的添加量不同时为0；依次经过塑炼、一段混炼、第一次静置、二段混炼、第二次静置和终炼后得到绿色轮胎胎面胶成品。所述钕系顺丁橡胶为钕系顺丁橡胶cb22。所述溶聚丁苯橡胶为溶聚丁苯橡胶4089。所述炭黑为bl201炭黑。所述硅烷偶联剂为si69。所述防老剂为防老剂4020。所述促进剂为促进剂ns。所述绿色轮胎胎面胶，所述防焦剂为防焦剂ctp。所述绿色轮胎胎面胶的制备方法，按重量份计步骤如下：(1)塑炼：将天然橡胶在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.15mm，辊温保持在70℃，过辊4分钟，再加入钕系顺丁橡胶、溶聚丁苯橡胶一起混炼，持续过辊4分钟后下片；(2)一段混炼：将步骤(1)所得混炼均匀的橡胶加入密炼机中，混炼30s，混炼温度为100℃，转子转速为60r/min；再加入氧化锌、硬脂酸混炼20s，接着加入炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂，混炼至153℃排胶，得到一段母胶；(3)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却12小时；(4)二段混炼：将一段母胶与防老剂、微晶蜡一起投入密炼机，混炼30s，混炼温度为100℃；再加入炭黑，混炼至排胶，得到二段母胶；(5)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却12小时；(6)终炼：终炼在开炼机上进行，终炼温度为95℃，开炼机辊距为4mm，将二段母胶在开炼机上过辊，过辊1.3分钟，加入硫磺、促进剂与防焦剂，过辊1.8分钟，左右各割刀3次，调节辊距至最小，打三角包6次，之后打卷4次，下片，即得到绿色轮胎胎面胶成品。所述步骤(1)和(6)中，开炼机辊筒的直径为160mm，辊筒宽度为320mm，前后辊筒速比为1:1.4。对比实施例一种胎面胶的制备方法，包括以下步骤，组份比例按重量份数计：(1)塑炼：将100份天然橡胶在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.3±0.15mm，辊温保持在70±5℃，过辊3～5分钟后下片；(2)一段混炼：将步骤(1)混炼均匀的橡胶加入密炼机中，混炼30±2s，混炼温度为100±5℃，转子转速为60±5r/min；再加入3.5～4.0份氧化锌、2～3份硬脂酸混炼20±2s，接着加入30份炭黑、10份白炭黑、2份硅烷偶联剂，混炼至150～155℃排胶，得到一段母胶；(3)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却12小时；(4)二段混炼：将一段母胶与3份防老剂、1份微晶蜡一起投入密炼机，混炼30±2s，混炼温度为100±5℃；再加入15份炭黑，混炼至145～150℃排胶，得到二段母胶；(5)第二次静置：将二段混炼得到的二段母胶置于空气中冷却12小时；(6)终炼：终炼在开炼机上进行，终炼温度为90～100℃，开炼机辊距为4±0.2mm，将二段母胶在开炼机上过辊，过辊1～1.5分钟，加入1.5～1.7份硫磺、0.8份促进剂与0.2份防焦剂，过辊1.5～2分钟，左右各割刀3次，调节辊距至最小，打三角包6次，之后打卷4次，下片，即得到所述的胎面胶成品。上述步骤中，开炼机辊筒的直径为160mm，辊筒宽度为320mm，前后辊筒速比为1:1.4。对实施例和对比例制备得到的含有钕系顺丁橡胶和溶聚丁苯橡胶的绿色轮胎胎面胶进行性质检测，结果如表1所示，图1为胎面胶rpa的tanδ-应变扫描曲线，图2为dma的温度扫描曲线。表1性能硬度拉断伸长率拉伸强度300％定伸应力阿克隆磨耗din磨耗量单位邵尔a％mpampacm3/1.61kmmm3实施例16646525.914.70.15463实施例26348325.012.80.18077实施例36448423.911.70.13447对比例16350326.511.70.258108由表1和图1、图2可知，与对比实施例的胶料相比，采用本发明实施例1～3制备的含有钕系顺丁橡胶和溶聚丁苯橡胶的绿色轮胎胎面胶，硬度、拉断伸长率、拉伸强度、300％定伸应力与对比例相当，但阿克隆磨耗体积和din磨耗量大幅减少，胎面胶的耐磨性能增加。还可以得出，实施例胎面胶60℃的tanδ降低，滚动阻力国际上用60℃的损耗因子tanδ来表达，60℃的tanδ值越小，滚动阻力越小。即实施例胎面胶的滚动阻力降低。当前第1页12