一种轮胎胎面用橡胶组合物及其制备方法与流程

本发明涉及橡胶，具体涉及一种轮胎胎面用橡胶组合物及其制备方法。

背景技术：

1、全钢子午线工程机械轮胎因其工作环境多为矿石、建筑工地等，承受载荷高且工作时间长，对轮胎胎面胶有耐切割、耐磨、低生热等多种高要求。目前轮胎胎面胶的主要用料为天然橡胶、丁苯橡胶、反式丁戊橡胶的并用生胶，然而这类胶料的玻璃化转变温度普遍较高(一般tg＜-50℃)，因此当这类产品在严寒地区中使用时，可能会出现胎面冻裂现象，性能大大劣化甚至失效。

2、为此，人们尝试以橡胶中耐寒性较好的高顺式聚丁二烯橡胶搭配天然橡胶制备胎面胶用于严寒环境，但高顺式聚丁二烯橡胶在-30℃下便会出现结晶、分子链冻结现象，产品的弹性显著下降，轮胎胎面胶的抓地力变差，甚至容易导致车辆失控。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供了一种橡胶组合物，该产品通过以顺式丁戊橡胶和天然橡胶复配作为橡胶基体，同时引入特定种类的炭黑和橡胶油作为复配成分，可实现在低温环境下良好的使用性能，弹性高，抓地力好且耐切割性好。

2、为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种橡胶组合物，包括以下重量份的制备原料：

4、顺式丁戊橡胶40～60份、天然橡胶40～60份、炭黑45～60份、橡胶油1～5份；

5、所述顺式丁戊橡胶的玻璃化转变温度为-90～-82℃；

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

7、所述橡胶油在40℃下的运动粘度≤40mm2/s，倾点≤-24℃。

8、为了保障产品在制备成轮胎胎面胶后具有理想的耐寒性能，本发明所述橡胶组合物以耐寒性能优异，玻璃化转变温度较低的顺式丁戊橡胶在特定比例下搭配天然橡胶，兼顾产品的基础使用性能和严寒环境下的性能保持率，同时顺式丁戊橡胶的添加量不宜过多，否则产品的耐切割性能将会变差。同时发明人发现，在所述橡胶基体下，不同种类的炭黑其与橡胶分子链之间的结合强度和结合效果均有所不同，若选择不当，可能会导致产品内部的抗冲击、抗撕裂性能下降，橡胶当中出现裂纹，动态耐切割性能显著降低，同时也会影响到产品的耐寒性能，因此需要在合适配比下选择特定吸碘值和吸油值的炭黑作为复配填料；此外，产品中橡胶油的粘度以及倾点对于橡胶基体的低温性能也有影响，选择低运动粘度和低倾点的橡胶油进行复配可显著提升产品的耐寒性能。

9、优选地，所述顺式丁戊橡胶(顺式1,4-丁二烯-异戊二烯共聚物)采用dma法测试下的玻璃化转变温度tg为-90℃、-88℃、-86℃、-85℃、-84℃、-82℃中的一者或任意两者的范围值，具体为动态粘弹谱分析仪dma测试：温度范围-100℃～+80℃，频率10hz，动态应变0.1％、预应力1n，升温速率为3℃/min。

10、采用顺式丁戊橡胶相比于传统使用的顺式聚丁二烯橡胶或者反式丁戊橡胶配合天然橡胶制备的产品不仅可以实现优异的耐寒性能，同时诸如低温弹性、耐切割性等实际应用性能也较高，综合性能优异。

11、优选地，所述天然橡胶根据astm d1646标准下的门尼粘度≥70mu。

12、优选地，所述炭黑的重量份数为45份、50份、55份、60份中的一者或任意两者的范围值。

13、在特定吸碘值和吸油值选择下，发明人发现，炭黑的引入量除了对产品的一些基础性能例如模量、韧性等有所影响外，同样会影响产品的耐寒性能，当炭黑添加过多时，产品的耐寒性能以及动态耐切割性能均会明显劣化，需要严格控制添加比例。

14、优选地，所述橡胶油在40℃下的运动粘度为8～36mm2/s，倾点为-30～-24℃

15、更优选地，所述橡胶油为植物源橡胶油。

16、优选地，所述橡胶组合物的制备原料还包括1～1.8份促进剂；

17、更优选地，所述促进剂包括噻唑类促进剂、次磺酰胺类促进、秋兰姆类促进剂中的至少一种。

18、优选地，橡胶组合物的制备原料还包括加工助剂，包括但不限于防老剂、增粘剂、分散剂、润滑剂、催化剂、抗硫化返原剂、防焦剂，本领域技术人员根据实际产品的应用需求，在不影响产品中关键制备原料的效果及最终产品的性能的前提下，可以适当应用上述加工助剂提升产品的加工效率以及实用性。

19、更优选地，所述橡胶组合物的制备原料还包括3～8份氧化锌、1～3份硬脂酸、1～4份分散剂、1～4份增粘剂、2～5份防老剂、0.5～2份抗硫化返原剂以及0.1～0.4份防焦剂。

20、更优选地，所述防老剂为胺类防老剂、喹啉类防老剂、蜡类防老剂的混合物。

21、更优选地，所述防老剂为n-(1,3-二甲基丁基)-n'-苯基对苯二胺、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉、蜡类防老剂的混合物，两者的质量之比为(1.5～2.5)：(1～2)：(0.5～1.5)。

22、优选地，所述橡胶组合物的制备原料还包括硫磺。

23、本发明的另一目的在于提供所述橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：

24、(1)将天然橡胶、顺式丁戊橡胶和硬脂酸、氧化锌、分散剂、增粘剂、防老剂在密炼机中混合并压陀10～30s处理，随后加入炭黑并压陀混炼至100～115℃，提陀并加入橡胶油，压陀混炼至125～135℃，提陀保持10～30s，随后再次压陀混炼至155～165℃，挤出压片，得一段混炼胶；

25、(2)将一段混炼胶在密炼机中压陀混炼至120～135℃，提陀保持10～30s，并再次压陀混炼至145～155℃，挤出压片，得二段混炼胶；

26、(3)将二段混炼胶和硫黄、促进剂、抗硫化返原剂和防焦剂在密炼机中混合并压陀30～60s后提陀保持10～30s，随后二次压陀30～60s并二次提陀10～30s，最后压陀混炼至95～115℃，挤出压片，即得所述橡胶组合物。

27、优选地，所述各混炼段的间隔时间为3～12h。

28、本发明所述橡胶组合物的制备方法操作步骤简单，对设备要求低，可实现规模化批量生产。

29、本发明的再一目的在于提供一种轮胎胎面胶，包括本发明所述橡胶组合物。

30、本发明所述橡胶组合物具有理想的耐寒使用性能，在冰雪环境下的抓地力高，耐切割性能好；耐寒系数可达0.502～0.595，低温模量低，弹性高，动态切割量可低至1.24cm3以下，综合性能优异，非常适用于轮胎胎面胶尤其是在低温环境下且基础使用要求较高的全钢子午线工程机械轮胎胎面胶。

31、本发明的有益效果在于，本发明提供了一种橡胶组合物，该产品通过以顺式丁戊橡胶和天然橡胶复配作为橡胶基体，同时引入特定种类的炭黑和橡胶油作为复配成分，可实现在低温环境下良好的使用性能，弹性高，抓地力好且耐切割性好。

技术特征：

1.一种橡胶组合物，其特征在于，包括以下重量份的制备原料：

2.如权利要求1所述橡胶组合物，其特征在于，所述橡胶油在40℃下的运动粘度为8～36mm2/s，倾点为-30～-24℃。

3.如权利要求1所述橡胶组合物，其特征在于，所述橡胶组合物的制备原料还包括1～1.8份促进剂。

4.如权利要求3所述橡胶组合物，其特征在于，所述促进剂包括噻唑类促进剂、次磺酰胺类促进、秋兰姆类促进剂中的至少一种。

5.如权利要求1所述橡胶组合物，其特征在于，所述橡胶组合物的制备原料还包括3～8份氧化锌、1～3份硬脂酸、1～4份分散剂、1～4份增粘剂、2～5份防老剂、0.5～2份抗硫化返原剂以及0.1～0.4份防焦剂。

6.如权利要求5所述橡胶组合物，其特征在于，所述防老剂为胺类防老剂、喹啉类防老剂、蜡类防老剂的混合物。

7.如权利要求1所述橡胶组合物，其特征在于，所述橡胶组合物的制备原料还包括硫磺。

8.如权利要求1～7任一项所述橡胶组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述橡胶组合物的制备方法，其特征在于，所述各混炼段的间隔时间为3～12h。

10.一种轮胎胎面胶，其特征在于，包括权利要求1～7任一项所述橡胶组合物。

技术总结本发明公开了轮胎胎面胶用橡胶组合物及其制备方法，属于橡胶技术领域。该产品通过以顺式丁戊橡胶和天然橡胶复配作为橡胶基体，同时引入特定种类的炭黑和橡胶油作为复配成分，可实现在低温环境下良好的使用性能，弹性高，抓地力好且耐切割性好。技术研发人员：何顺雄,刘峰,邹洪丽,范长亮,尹园,毕吉福,郇彦受保护的技术使用者：广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院技术研发日：技术公布日：2024/12/23