一种超低温高抓地雪地轮胎橡胶胶料及其制备方法与流程

1.本发明属于轮胎领域，尤其涉及一种超低温高抓地雪地轮胎橡胶胶料及其制备方法。

背景技术：

2.雪地轮胎是专门设计用于冬季条件下的轮胎，如冰雪气候和气温较低的地区。与普通轮胎相比，雪地胎的胎面花纹有设计更多的小细纹，这样可以增加在冰雪路面行驶时的抓地力。雪地胎的胎面材质更软，特制的二氧化硅混合物橡胶配方能与光滑的冰面接触更紧密，从而产生比普通轮胎更大的摩擦力。当气温低于-10℃时，雪地胎的表面硬度基本无变化，抓地力才能稳定，而普通轮胎恰好相反，越冷越硬，随着温度下降，轮胎的抓地力下降。轮胎中通常会使用软化剂，软化剂是用于改进橡胶的加工以及使用性能的一种助剂，能够提高胶料的塑性，降低胶料粘度和混炼时的温度，改进分散性与混合性，提高硫化胶的拉伸强度、伸长率和耐磨性。软化剂可分为化学软化剂和物理软化剂，其中工业上常使用物理软化剂，如石油系软化剂、煤焦油系软化剂、脂肪油系软化剂，松油系软化剂等，石油系软化剂主要是由链烷烃、环烷烃、芳烃和少量沥青物质、含氮有机碱等所组成的杂乱混合物，属于成熟的商品，在轮胎制备工艺中广泛使用。目前部分雪地胎采用白炭黑作填料，添加大量的软化剂，轮胎在停放一段时间后，软化剂会随着温度变化挥发出来，导致轮胎的硬度增加，从而使得雪地胎的抓地力不稳定。

技术实现要素：

3.本发明根据现有技术的不足公开了一种超低温高抓地雪地轮胎橡胶组合物及其制备方法。本发明以解决软化剂挥发的技术问题和增加胎面胶微孔增加排水性能，从而达到增加雪地胎产品抓地力的目的。
4.为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：
5.一种超低温高抓地雪地轮胎橡胶胶料，其成分包括：
[0006][0007]
一种优选的技术方案是，超低温高抓地雪地轮胎橡胶胶料的成分包括：
[0008][0009][0010]
上述胶料中，溶聚丁苯、顺丁橡胶、液体异戊橡胶的重量之和为100份。
[0011]
所述溶聚丁苯橡胶采用溶聚丁苯橡胶1040，其苯乙烯基含量低至10wt％，乙烯基含量为38wt％，玻璃化转变温度低至-60℃，在低温的情况下抓地力比较好。
[0012]
所述顺丁橡胶采用顺丁橡胶cb22，其玻璃化温度低和耐寒性好。
[0013]
所述液体异戊橡胶采用液体异戊橡胶lir30，同软化剂油相比，它能进一步降低胶料硬度，随着时间的推移胶料硬度基本无变化。
[0014]
白炭黑具有亲水性，在有水的地面更有利于抓地，其用量高，低温下硬度增加比较小。优选白炭黑使用165mp。165mp是一种高分散性、高纯度沉淀法白炭黑，比表面积(bet)145-175m2/g。165mp能够显著提高胶料的耐磨性能、耐曲挠性能、耐热氧老化性能。
[0015]
所述硅烷偶联剂采用si69，对橡胶-填料相互作用的影响：采用纳米材料作为橡胶补强剂时,由于纳米粒子是在非平衡、苛刻条件下制得的,其表面原子处于高度活化状态,表面能量很大,纳米粒子之间容易凝聚成团,加之纳米粒子的表面特性及其较低的分散能,导致其与橡胶的相容性较差。经偶联剂处理后,纳米白炭黑具有较低的表面能,易被橡胶大分子浸润,提高了白炭黑填料的分散程度。同时由于偶联剂在橡胶和填料之间起着桥梁作用,增强了纳米白炭黑粒子与橡胶基质的界面粘结,提高了其对橡胶基质的补强能力。硅烷偶联剂提高了填料和基胶之间的相容性、易分散性,从而降低了胶料的粘度,缩短了混炼时间,改善了挤出加工性能,提高了产品质量。
[0016]
所述改性尼龙短纤维在胶料里与胶料不发生交联，形成微孔有利于排水。改性短纤维材料，强度高、化学稳定性好、分散性好、吸油率低，是一种功能性增强、增韧复合材料，属于市售产品。
[0017]
所述防老剂优选为防老剂4020；所述促进剂由促进剂d和促进剂ns组成，1.7-2.3份促进剂中包含促进剂d 0.5-0.8份，促进剂ns 1.2-1.5份。
[0018]
上述超低温高抓地雪地轮胎橡胶胶料的制备方法，包括以下步骤：
[0019]
1)将溶聚丁苯橡胶1040，顺丁橡胶cb22，液体异戊橡胶lir30，白炭黑165mp，硅烷偶联剂si69，炭黑，改性尼龙短纤维，防老剂4020，防护蜡rw220，促进剂d作业出未促胶；
[0020]
2)将步骤1)获得的未促胶送装置冷却到45℃以下；
[0021]
3)将步骤2)制成的未促胶加入促进剂ns和硫黄，在160℃
±
1℃的条件下硫化10min-20min。
[0022]
上述轮胎胶料中使用溶聚丁苯、液体异戊橡胶和改性尼龙短纤维按照特定的配比，并加入常规的助剂得到，停放两个月轮胎硬度基本无变化，轮胎表面粗糙且形成微孔，从而使得轮胎的抓地力得到明显的改善。
具体实施方式
[0023]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0024]
实施例的制备方法
[0025]
将溶聚丁苯橡胶1040，顺丁橡胶cb22，液体异戊橡胶lir30，白炭黑，硅烷偶联剂si69，炭黑165mp，改性尼龙短纤维，防老剂4020，防护蜡rw220，促进剂d作业出未促胶；将未促胶送装置冷却到45℃以下；在未促胶加入促进剂ns和硫黄，在160℃的条件下硫化15min。
对比例的制备方法
[0026]
将乳聚丁苯橡胶1500，顺丁橡胶br9000，白炭黑，硅烷偶联剂si69，炭黑165mp，防老剂4020，防护蜡rw220，促进剂d，环保芳烃油(环烷油)作业出未促胶；将未促胶送装置冷却到45℃以下；在未促胶加入促进剂ns和硫黄，在160℃的条件下硫化15min。
[0027]
表1各实施例的原料及用量(质量份)
[0028][0029][0030]
表2各对比例的原料及用量(质量份)
[0031]
原料对比例1对比例2对比例3乳聚丁苯橡胶1500605055顺丁橡胶br9000405045液体异戊橡胶lir30000白炭黑zh910607080硅烷偶联剂si69678炭黑165mp5510改性尼龙短纤维000防老剂4020223防护蜡rw2202.52.52促进剂d0.60.60.8促进剂ns1.21.21.4硫黄1.61.61.8
环保芳烃油(环烷油)201520
[0032]
选取15min硫化的试片进行性能测试，得到实施例和对比例的胶料性能，如表3所示：
[0033]
测试标准：
[0034]
邵尔硬度：gbt9867-2008。
[0035]
拉伸强度、100％定伸应力、拉断伸长率：gb528-2009。
[0036]
试片重量变化的测试方法：温度60℃下，停放60天观察重量变化。
[0037]
dma动态力学性能测试，试验条件为单悬臂梁工作方式，动态温升模式，温度范围-70℃至80℃，升温速率2℃/min，频率10hz，应变0.2％，试样按此程序放入测试。
[0038]
表3实施例和对比例的胶料性能
[0039][0040]
上述使用溶聚丁苯胶、液体异戊胶、纤维制备的试片，在-20℃下硬度基本无变化，在60℃下停放60天重量无变化，说明胶料基本没有低分子物质挥发，在此可以保持硬度稳定。在-5℃下弹性模量越小低温抓地力越好，实施例试片的抓地力为对比例的2-2.5倍。
[0041]
上述各原料均有市售，其名称可能有不同，但成分是相同的即可。
[0042]
综上所述，采用本发明的一种超低温高抓地雪地轮胎胶料组合及其制备方法得到的胶料具有更高的抓地力，在-20℃低温下硬度基本无变化，长时间停放后轮胎的重量无变化，说明硬度的稳定性好；本发明通过溶聚丁苯胶，液体异戊胶，纤维等，配以合理的组合成分设计，大大减少了在生产和使用过程中产品的安全性、经济性和适应性更广。本发明胶料具有稳定的硬度，低温下高抓地力性能优良，且较同类产品抓地力提升2倍以上，符合安全性要求。
[0043]
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本技术公开的原则范围和精神之内。

技术特征：

1.一种超低温高抓地雪地轮胎橡胶胶料，其特征在于，成分包括：2.根据权利要求1所述的超低温高抓地雪地轮胎橡胶胶料，其特征在于，成分包括：2.根据权利要求1所述的超低温高抓地雪地轮胎橡胶胶料，其特征在于，成分包括：
3.根据权利要求1或2所述的超低温高抓地雪地轮胎橡胶胶料，其特征在于，所述溶聚丁苯橡胶采用溶聚丁苯橡胶1040，其苯乙烯基含量低至10wt％，乙烯基含量为38wt％，玻璃化转变温度低至-60℃。4.根据权利要求1或2所述的超低温高抓地雪地轮胎橡胶胶料，其特征在于，所述顺丁橡胶采用顺丁橡胶cb22。5.根据权利要求1或2所述的超低温高抓地雪地轮胎橡胶胶料，其特征在于，所述液体异戊橡胶采用液体异戊橡胶lir30。6.根据权利要求1或2所述的超低温高抓地雪地轮胎橡胶胶料，其特征在于，所述促进剂由促进剂d和促进剂ns组成，1.7-2.3份促进剂中包含促进剂d0.5-0.8份，促进剂ns 1.2-1.5份。7.一种超低温高抓地雪地轮胎橡胶胶料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将50-60份溶聚丁苯橡胶1040，20-30份顺丁橡胶cb22，10-30份液体异戊橡胶lir30，60-80份白炭黑，6-8份硅烷偶联剂si69，5-15份炭黑165mp，5-8份改性尼龙短纤维，2-3份防老剂4020，2-2.5份防护蜡，0.5-0.8份促进剂d作业出未促胶；2)将步骤1)获得的未促胶送装置冷却到45℃以下；3)将步骤2)制成的未促胶加入1.2-1.5份促进剂ns和1.6-2.0份硫黄，在160℃
±
1℃的条件下硫化10min-20min。

技术总结

本发明公开了一种超低温高抓地雪地轮胎橡胶胶料及其制备方法，采用溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶、液体异戊橡胶为基胶，并添加改性尼龙短纤维，其中溶聚丁苯橡胶50-60份，顺丁橡胶20-30份，液体异戊橡胶10-30份，然后与白炭黑、硅烷偶联剂、炭黑、改性尼龙短纤维、防老剂、防护蜡、促进剂、硫磺共同支撑轮胎橡胶胶料，该胶料制备的轮胎在-20℃下硬度基本无变化，在60℃下停放60天重量无变化，说明胶料基本没有低分子物质挥发，在此可以保持硬度稳定。在此可以保持硬度稳定。