一种橡胶组合物及其制备方法和在交通运输工具的轮胎胎圈中的应用与流程

本发明属于高分子材料，具体涉及一种橡胶组合物及其制备方法和在交通运输工具的轮胎胎圈中的应用。

背景技术：

1、大型飞机轮胎的使用条件是载荷大、气压低，胎圈部位的受力大、变形大；且胎圈部位的部件多、受力复杂，飞机轮胎在地面的运动过程中受到较高频率的作用力，重载下极易造成胎圈裂口、熔融及胶线脱开的质量问题。随着大型飞机轮胎子午化，飞机轮胎重量更轻、帘布层数更少，胎侧更柔软，轮胎胎圈部位的受力更大、变形更大。

2、目前，一般需要在大型飞机轮胎胎圈上部的胎体帘布层与胎侧胶之间设置胎圈加强胶，以避免出现胎圈裂口问题；同时胎圈加强胶还能起到缓冲和吸收热量能力的作用，使得胎圈上部温度相对较低，不会出现橡胶组合物熔融及胶线脱开的质量事故。

3、但是，目前市售的飞机轮胎胎圈加强胶，存在着撕裂强度低、耐臭氧老化性不够好的缺点，使用时容易出现胎圈裂口、长时间贮存胎圈上部表面皲裂的质量问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种橡胶组合物及其制备方法和在交通运输工具的轮胎胎圈中的应用，本发明提供的橡胶组合物具有撕裂强度高和耐臭氧老化性好的优点，同时具有拉伸强度和扯断伸长率较高、耐屈挠龟裂性能好、弹性较高、生热较低的性能特点，作为飞机轮胎胎圈加强胶应用时，轮胎在载荷大、气压低，胎圈部位的受力大、变形大的使用条件下，不会出现胎圈内部脱空、裂口、熔融及胶线脱开的质量事故，轮胎使用安全；同时可以使飞机轮胎在较长的贮存使用期不易出现胎圈部位表面皲裂的外观质量问题。满足大型飞机轮胎的使用性能要求，同时有长的使用寿命。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种橡胶组合物，包括以下质量份数的制备原料：

4、高性能天然橡胶80～90份，所述高性能天然橡胶的拉伸强度≥25mpa，扯断伸长率≥800％，撕裂强度≥30kn/m，压缩生热≤10℃，臭氧老化≥6h出裂；白炭黑湿法胶15～30份，所述白炭黑湿法胶是白炭黑和天然橡胶为原料的湿法混炼胶；改性n330炭黑27～32份，所述改性n330炭黑的吸碘值为82±6mg/g，吸油值为(102±5)×10-5m3/kg，压缩样吸油值为(88±5)×10-5m3/kg，ctab吸附比表面积为(79±6)×103m2/kg，300％定伸应力为-0.5±1.2mpa；软化剂1～4份；功能橡胶纳米添加剂2～3份，所述功能橡胶纳米添加剂包括天然橡胶和碳纳米管；炭黑偶联剂1.5～3份，所述炭黑偶联剂包括双酰肼化合物和无机载体；氧化锌3～5份；防老剂2.2～6.3份，所述防老剂包括防老剂bh-f77、对苯二胺类防老剂和酮胺类防老剂；防护蜡1～3份，不溶性硫磺1.9～2.2份，抗硫化返原剂0.5～2份，次磺酰胺类促进剂1.6～2.2份。

5、优选的，所述高性能天然橡胶购买自云南天然橡胶产业集团江城有限公司。

6、优选的，所述改性n330炭黑的着色强度为104±7％，外表面积为(75±5)×103m2/kg，总表面积为(78±5)×103m2/kg，加热减量≤0.3％，倾注密度为380±40kg/m3，灰分≤0.2％，45μm筛余物≤0.003％。

7、优选的，制备所述白炭黑湿法胶的白炭黑和天然橡胶的质量比为1:2；所述白炭黑湿法胶的拉伸强度为28～32mpa，扯断伸长率为540～630％，300％定伸应力为11～15mpa，撕裂强度为100～150kn/m，回弹率为40～50％。

8、优选的，所述炭黑偶联剂105℃条件下的加热减量≤6％，ph值为6～9，idh含量≥39.5％。

9、优选的，所述炭黑偶联剂为炭黑偶联剂8660，购买自嘉兴北化高分子助剂有限公司。

10、优选的，对苯二胺类防老剂为对苯二胺类防老剂h；所述酮胺类防老剂为酮胺类防老剂s-tmq；所述防老剂bh-f77的加热减量≤3，灰分为55～60％，密度为1.35～1.45g/cm3；

11、所述防老剂包括：防老剂bh-f771～3份，对苯二胺类防老剂h 0.2～0.3份，酮胺类防老剂s-tmq 1～3份。

12、优选的，所述改性n330炭黑购买自新疆峻新化工股份有限公司；

13、所述白炭黑湿法胶为白炭黑湿法胶xj-315b501，购买自济源鸿辛橡胶复合材料科技有限公司；

14、所述功能橡胶纳米添加剂购买自山东大展纳米材料有限公司；

15、所述软化剂为芳烃油；

16、所述防护蜡为防护蜡okerin 1900；

17、所述不溶性硫磺为不溶性硫磺is-90；

18、所述抗硫化返原剂为抗硫化返原剂hva-2；

19、所述次磺酰胺类促进剂包括促进剂ns、促进剂cz和促进剂dz中的一种或多种。

20、本发明提供了上述技术方案所述的橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：

21、将所述橡胶组合物的制备原料进行混炼，得到所述橡胶组合物。

22、本发明提供了上述技术方案所述的橡胶组合物橡胶组合物或上述技术方案所述的制备方法制备得到的橡胶组合物在交通运输工具的轮胎胎圈中的应用。

23、本发明提供了一种橡胶组合物，包括以下质量份数的制备原料：高性能天然橡胶80～90份，所述高性能天然橡胶的拉伸强度≥25mpa，扯断伸长率≥800％，撕裂强度≥30kn/m，压缩生热≤10℃，臭氧老化≥6h出裂；白炭黑湿法胶15～30份，所述白炭黑湿法胶是白炭黑和天然橡胶为原料的湿法混炼胶；改性n330炭黑27～32份，所述改性n330炭黑的吸碘值为82±6mg/g，吸油值为(102±5)×10-5m3/kg，压缩样吸油值为(88±5)×10-5m3/kg，ctab吸附比表面积为(79±6)×103m2/kg，300％定伸应力为-0.5±1.2mpa；软化剂1～4份；功能橡胶纳米添加剂2～3份，所述功能橡胶纳米添加剂包括天然橡胶和碳纳米管；炭黑偶联剂1.5～3份，所述炭黑偶联剂包括分双酰肼化合物和无机填料；氧化锌3～5份；防老剂2.2～6.3份，所述防老剂包括防老剂bh-f77、对苯二胺类防老剂和酮胺类防老剂；防护蜡1～3份，不溶性硫磺1.9～2.2份，抗硫化返原剂0.5～2份，次磺酰胺类促进剂1.6～2.2份。本发明以满足上述性能要求的高性能天然橡胶为主材料，同时复配上述性能要求的白炭黑湿法胶、改性n330炭黑、炭黑偶联剂、抗硫化返原剂、防老剂、防护蜡和功能橡胶纳米添加剂作为主要辅料，其中：加入白炭黑湿法胶能够使橡胶组合物的弹性、拉伸强度和撕裂强度提高；改性n330炭黑比同规格n330炭黑具有粒径小、比表面积大、生热低、撕裂强度高的特点，加入改性n330炭黑，使橡胶组合物有好的撕裂强度、耐屈挠龟裂和低生热性能；加入炭黑偶联剂，能够提高改性n330炭黑的分散性，橡胶组合物的动态损耗因子明显降低，提高弹性和疲劳寿命；加入抗硫化返原剂，使橡胶组合物具有优异的热稳定性和动态平衡性。加入的防老剂中含有防老剂bh-f77，防老剂bh-f77是一种多功能大分子防老剂，其作用在于降低防老剂在橡胶制品中的迁移速度，显著改善橡胶材料表面变色问题，同时并用酮胺类防老剂和防护蜡，使橡胶组合物具有好的耐热氧老化、耐臭氧老化和耐曲挠龟裂性能；功能纳米橡胶添加剂作为一种补强材料，具有高导热性和高补强性，可提高橡胶组合物的导热性能和撕裂强度，降低轮胎使用过程中胎圈部位因受力大、变形大引起的温升，提高轮胎的寿命。另外，本发明通过配方中的其它组份的合理复配，得到的橡胶组合物具有撕裂强度高和耐臭氧老化性好的优点，同时具有拉伸强度和扯断伸长率较高、耐屈挠龟裂性能好、弹性较高、生热较低的性能特点。适用于大型飞机轮胎，使轮胎在大载荷、低气压、高速度起飞、滑行、着陆时胎圈部位因受力大、变形大而温度高的使用条件下，不会出现胎圈内部脱空、胎圈裂口、熔融以及胶线脱开的安全问题和长时间贮存胎圈上部表面皲裂等外观质量问题，满足大型飞机的性能要求，同时有长的使用寿命。

24、由实施例的结果可知：本发明提供的橡胶组合物性能经测试，其性能范围如表1所示。

25、表1橡胶组合物性能

26、 项目 单位 性能范围 拉伸强度 mpa 25.0～32.0 扯断伸长率 ％ 550～650 100℃×24h热空气老化后伸长变化率 ％ -10～-20 165℃硫化仪(1h)转矩曲线变化率 ％ -10～0 压缩疲劳生热 ℃ 25～30 撕裂强度(直角型) kn/m 80～100 回弹值 ％ 40～48 臭氧老化(100ppm，40℃，25％伸长)出裂时间 h 8～24 屈挠龟裂级别(30万次) 级 0～4