一种轮胎胎面橡胶组合物及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及轮胎制备工艺技术领域，特别是涉及一种轮胎胎面橡胶组合物及其制备方法和应用。


背景技术：

2.在欧盟轮胎标签法颁布及实施后，各大轮胎制造厂商更多的关注轮胎的高湿滑及低滚阻性能，但是往往都忽视了轮胎在使用过程中最常应用的干地制动性能。轮胎作为承载车辆、及车辆与路面作用的连接体，轮胎胎面的干地抓地力影响车辆刹车的制动性能，即轮胎的干地制动性能影响车辆刹车制动过程中制动距离的长短，轮胎干地制动性能在很大程度上影响驾驶者的行车安全性能，尤其是在紧急情况下的制动。
3.现有半钢胎面配方干地制动性能的技术设计，是在配方中增加填料用量或调整生胶体系提高配方tg点等方法。但是若通过增加填料用量的方法来改善干地制动性能，则会增大胶料生热而带来轮胎滚阻升高的现象；而采用增加生胶体系中原有丁苯胶用量提高配方tg点的方法，在提高干地制动性能的的同时往往也会带来配方生热的提高，也不能满足低温环境下使用需求。
4.因此，如何提供一种具有良好的干地制动性能，同时不影响滚阻性能及耐温性能的轮胎胎面橡胶组合物是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种轮胎胎面橡胶组合物，以解决现有改善干地制动性能方法会影响轮胎滚阻性能或者耐温性能的现象。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
7.一方面，提供了一种轮胎胎面橡胶组合物，包括以下重量份数的原料：溶聚苯乙烯－丁二烯橡胶50－80份、顺1，4－聚异戊二烯橡胶5－20份、聚丁二烯橡胶5－20份、白炭黑70－100份、抗湿滑树脂15－50份、硅烷偶联剂5－10份。
8.优选的，在上述轮胎胎面橡胶组合物中，所述溶聚苯乙烯－丁二烯橡胶中的苯乙烯含量为10－40％、乙烯基含量为15－50％；
9.和/或所述溶聚苯乙烯－丁二烯橡胶的tg点为－45℃～－70℃。
10.优选的，在上述轮胎胎面橡胶组合物中，所述顺1，4－聚异戊二烯橡胶的顺式含量大于90％。
11.优选的，在上述轮胎胎面橡胶组合物中，所述白炭黑为高比表面积白炭黑，所述白炭黑的比表面积为150m2/g－250m2/g。
12.优选的，在上述轮胎胎面橡胶组合物中，所述抗湿滑树脂包括c5树脂、c8树脂、古马隆茚树脂、萜烯酚树脂中的一种或几种；
13.和/或所述抗湿滑树脂的软化点为80℃－120℃。
14.优选的，在上述轮胎胎面橡胶组合物中，所述硅烷偶联剂包括si69、si75、nxt、
z45、si747、si698、si18、imlv/n330中的一种或几种。
15.优选的，在上述轮胎胎面橡胶组合物中，还包括生物基油5－20份、炭黑3－15份、防老剂3－8份和硫化剂3－7份。
16.优选的，在上述轮胎胎面橡胶组合物中，所述生物基油的tg点为－50℃～－90℃；
17.和/或所述炭黑包括n234、n220、n330、n375中的一种或几种。
18.另一方面，提供了一种上述轮胎胎面橡胶组合物的制备方法，包括至少一个非生产性混炼阶段和一个生产性混炼阶段；
19.每个所述非生产性混炼阶段的混炼时间为2－5min，混炼温度达到150－170℃，即完成；
20.所述生产性混炼阶段使橡胶在密炼机内温度达到95－105℃，即完成。
21.以及提供了一种轮胎胎面橡胶组合物在半钢全季轮胎中的应用。
22.本发明提供了一种轮胎胎面橡胶组合物，与现有技术相比，其有益效果在于：
23.本发明制备的橡胶组合物tg点低于－30℃，同时0℃tanδ高于0.320，25℃tanδ达到0.230以上，由于其低tg值及较好的拉伸、撕裂等优异的力学性能，可以适用于四季不同环境温度；
24.本发明的橡胶组合物生产的半钢全季轮胎具有优异的干湿地制动性能及冰雪地性能，同时不影响配方湿滑及滚阻性能，其胶料tg点可达到四季不同温度环境使用需求，满足市场对轮胎的多元化性能需求，尤其适用于欧洲及中国北方地区。
具体实施方式
25.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.本发明实施例提供了一种轮胎胎面橡胶组合物，包括以下重量份数的原料：溶聚苯乙烯－丁二烯橡胶50－80份、顺1，4－聚异戊二烯橡胶5－20份、聚丁二烯橡胶5－20份、白炭黑70－100份、抗湿滑树脂15－50份、硅烷偶联剂5－10份。
27.可以理解的，溶聚苯乙烯－丁二烯橡胶可以为50－80份中的任意重量份，例如可以为50份、60份、70份或80份等；顺1，4－聚异戊二烯橡胶可以为5－20份中的任意重量份，例如可以为5份、10份、15份或20份等；聚丁二烯橡胶可以为5－20份中的任意重量份，例如可以为5份、10份、15份或20份等；溶聚苯乙烯－丁二烯橡胶与顺1，4－聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶复配后可以提供低tg生胶体系及优异的干湿地制动性能。
28.白炭黑可以为70－100份中的任意重量份，例如可以为70份、80份、90份、100份等；硅烷偶联剂可以为5－10份中的任意重量份，例如可以为5份、8份、10份等。硅烷偶联剂可以改善填料带来的生热，而且硅烷偶联剂与白炭黑协同作用可以改善白炭黑的分散问题，增强轮胎的干湿地制动性能，同时保持轮胎滚动阻力。
29.抗湿滑树脂可以为15－50份中的任意重量份，例如可以为15份、25份、40份、50份等。
30.在本发明的一些实施例中，所述溶聚苯乙烯－丁二烯橡胶中的苯乙烯含量为10－
40％、乙烯基含量为15－50％，例如苯乙烯含量为10％、25％、40％，乙烯基含量为15％、30％、40％、50％。
31.进一步的，所述溶聚苯乙烯－丁二烯橡胶的tg点为－45℃～－70℃；溶聚苯乙烯－丁二烯橡胶、顺1，4－聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶混合后可整体降低胶料体系的tg点，并同时提高轮胎的干湿地制动性能。
32.优选的，在上述轮胎胎面橡胶组合物中，所述顺1，4－聚异戊二烯橡胶的顺式含量大于90％。
33.在本发明的一些实施例中，所述白炭黑为高比表面积白炭黑，所述白炭黑的比表面积为150m2/g－250m2/g。
34.白炭黑后可以有效降低轮胎滚动阻力、减少燃料消耗，显著提高轮胎的防滑性能与安全性能，但是若白炭黑占比较大则会导致分散不均匀的问题，因此本发明通过调整白炭黑的比表面积、及白炭黑与硅烷偶联剂的相对用量，并结合溶聚苯乙烯－丁二烯橡胶协同作用，在经过多段法混炼工艺的处理后有效改善了白炭黑的分散问题，以使轮胎行驶在干湿路面具有优异的抓地力，同时不会改变轮胎的滚动阻力。
35.在本发明的一些实施例中，所述抗湿滑树脂包括c5树脂、c8树脂、古马隆茚树脂、萜烯酚树脂中的一种或几种，优选为两种及以上树脂复配，例如抗湿滑树脂由c8树脂、古马隆茚树脂、萜烯酚树脂复配而成，或者由c5树脂、c8树脂、古马隆茚树脂复配而成；且所述抗湿滑树脂的软化点为80℃－120℃。
36.c5树脂、c8树脂、古马隆茚树脂、萜烯酚树脂等不同软化点树脂以不同配比复配使用，以使胶料在－10℃～40℃温度区间内均有较高的tanδ数值，使胶料在较大温度跨度内与接触面有更好的黏附力以提供更好的制动力。
37.在本发明的一些实施例中，所述硅烷偶联剂包括si69、si75、nxt、z45、si747、si698、si18、imlv/n330中的一种或几种，可以有效改善填料带来的生热问题。
38.在本发明的一些实施例中，还包括生物基油5－20份、炭黑3－15份、防老剂3－8份和硫化剂3－7份；
39.进一步地，所述生物基油的tg点为－50℃～－90℃，生物基油的原料来源广泛，可再生可降解，使本发明应用可再生资源即可降低配方tg点；
40.进一步地，所述炭黑包括n234、n220、n330、n375中的一种或几种，dbp吸收值为60m2/g－150m2/g。
41.在本发明的有一些实施例中，提供了一种上述实施例轮胎胎面橡胶组合物的制备方法，包括至少一个非生产性混炼阶段和一个生产性混炼阶段；具体的可以包括一个非生产性混炼阶段和一个生产性混炼阶段；或者包括两个非生产性混炼阶段和一个生产性混炼阶段；或者包括三个非生产性混炼阶段和一个生产性混炼阶段。
42.进一步地，每个所述非生产性混炼阶段的混炼时间均为2－5min，混炼温度达到150－170℃，即完成非生产性混炼；所述生产性混炼阶段使橡胶在密炼机内温度达到95－105℃，即完成。
43.可以理解的，本实施例为上述任一实施例的轮胎胎面橡胶组合物的制备方法，因此该方法制备得到的轮胎胎面橡胶组合物具有上述轮胎胎面橡胶组合物的所有优势，在此不进行赘述。
44.以及在本发明的另一些实施例中，提供了一种半钢全季轮胎，包括上述任意轮胎胎面橡胶组合物，因此该半钢全季轮胎具有上述轮胎胎面橡胶组合物的所有优势，在此不进行赘述。
45.下面通过具体的实施例对本发明的轮胎胎面橡胶组合物进行说明。
46.橡胶组合物的混炼可采用橡胶混炼领域技术人员已知的方法完成。例如在通常情况下，将各组分在至少两个阶段中进行混炼，即至少一个非生产性混炼阶段，随后一个生产性混炼阶段，本发明以三个非生产性混炼阶段和一个生产性混炼阶段为例进行说明。
47.试验例1
48.在br banbury密炼机中制备如表1中所规定成分的混炼胶，制备过程采取四个分开的加料混炼阶段，即三个非生产性混炼阶段和一个生产性混炼阶段。三个非生产性阶段分别进行3－4min的混炼，经过混炼阶段的高温硅烷偶联改性作用后混炼温度达到150－170℃，即完成；生产性阶段的混炼是使橡胶在密炼机内温度达到95－105℃，即完成。
49.表1
50.[0051][0052]
表1中溶聚苯乙烯－丁二烯橡胶a中的苯乙烯含量为10％、乙烯基含量为50％，溶聚苯乙烯－丁二烯橡胶b中的苯乙烯含量为25％、乙烯基含量为35％；树脂a为c8树脂、树脂b为古马隆茚树脂、树脂c为萜烯酚树脂。
[0053]
表1中所有的样品在151℃硫化30min后得到混炼胶料，对混炼胶料的性能进行测试，结果如表2所示：
[0054]
表2dma检测数值
[0055]
[0056][0057]
注：检测tanδ值，0℃tanδ测试值越高，意味着抗湿滑性能越好；检测tanδ值，25℃tanδ测试值越高，意味着干地制动性能越好；检测tanδ值，60℃tanδ测试值越低，意味着滚阻性能越好；检测e’值，-25℃e’测试值越低，意味着冰雪性能越高；检测动态tg点，测试值越低，意味着可使用的环境温度范围越宽泛。
[0058]
由表2可知，选用适合微观指标的低tg改性溶聚苯乙烯－丁二烯橡胶，并用不同软化点的抗湿滑树脂及生物基低tg油料，可以赋予胶料高湿滑、优异干地抓地及滚阻持平的特性，同时具有优异的低温性能，满足环境温度跨度大并对干湿地制动有严格要求的欧洲国家及中国北方地区使用需求。
[0059]
试验例2
[0060]
按照试验例1混炼工艺对表3中配方分别进行混炼，制备得到混炼胶，并对混炼胶料的性能进行测试，结果如表4所示，需要说明的是试验例2中涉及到的混炼胶制备及硫化、测试方法均同试验例1：
[0061]
表3
[0062]
[0063][0064]
表4dma检测数值
[0065]
dma数值实施例2实施例3实施例4tg-32.5-35-30.50℃tanδ0.3360.3240.35225℃tanδ0.2370.2150.24860℃tanδ0.1450.1220.150-25℃e’60.553.460.8
[0066]
由表4可知，通过调整不同软化点及不同种类抗湿滑树脂用量进行复配使用，可以使胶料调整dma的0℃tanδ、25℃tanδ及60℃tanδ数值，使相互制约的三个性能调整至最大化，即轮胎有优异的干湿地制动性能，滚阻保持，同时其胶料tg点满足四季环境温度要求。
[0067]
试验例3
[0068]
按照试验例1混炼工艺对表5中配方分别进行混炼，制备得到混炼胶，并对混炼胶料的性能进行测试，结果如表6所示，需要说明的是试验例3中涉及到的混炼胶制备及硫化、测试方法均同试验例1：
[0069]
表5
[0070][0071]
表6dma检测数值
[0072]
[0073][0074]
由表6可知，通过调整硅烷偶联剂相对高分散白炭黑的用量，可以较为明显的改变25℃tanδ、60℃tanδ与－25℃e’的数值，在本发明限定的硅烷偶联剂与高分散白炭黑条件下制备得到的橡胶，可以使轮胎具有优异的抓地力，同时能够保持轮胎滚动阻力；并且相较对比例2及对比例3，实施例2的白炭黑分散更加均匀，及通过调整硅烷偶联剂的用量可以改善白炭黑的分散均匀程度。
[0075]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方案而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0076]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，包括以下重量份数的原料：溶聚苯乙烯－丁二烯橡胶50－80份、顺1，4－聚异戊二烯橡胶5－20份、聚丁二烯橡胶5－20份、白炭黑70－100份、抗湿滑树脂15－50份、硅烷偶联剂5－10份。2.根据权利要求1所述的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述溶聚苯乙烯－丁二烯橡胶中的苯乙烯含量为10－40％、乙烯基含量为15－50％；和/或所述溶聚苯乙烯－丁二烯橡胶的tg点为－45℃～－70℃。3.根据权利要求1所述的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述顺1，4－聚异戊二烯橡胶的顺式含量大于90％。4.根据权利要求1所述的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述白炭黑为高比表面积白炭黑，所述白炭黑的比表面积为150m2/g－250m2/g。5.根据权利要求1所述的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述抗湿滑树脂包括c5树脂、c8树脂、古马隆茚树脂、萜烯酚树脂中的一种或几种；和/或所述抗湿滑树脂的软化点为80℃－120℃。6.根据权利要求1所述的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括si69、si75、nxt、z45、si747、si698、si18、imlv/n330中的一种或几种。7.根据权利要求1－6任一项所述的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，还包括生物基油5－20份、炭黑3－15份、防老剂3－8份和硫化剂3－7份。8.根据权利要求7所述的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述生物基油的tg点为－50℃～－90℃；和/或所述炭黑包括n234、n220、n330、n375中的一种或几种。9.一种权利要求1－8任一项所述的轮胎胎面橡胶组合物的制备方法，其特征在于，包括至少一个非生产性混炼阶段和一个生产性混炼阶段；每个所述非生产性混炼阶段的混炼时间为2－5min，混炼温度达到150－170℃，即完成；所述生产性混炼阶段使橡胶在密炼机内温度达到95－105℃，即完成。10.一种权利要求1－8任一项所述的轮胎胎面橡胶组合物在半钢全季轮胎中的应用。

技术总结
本发明涉及轮胎制备工艺技术领域，公开了一种轮胎胎面橡胶组合物，包括以下重量份数的原料：溶聚苯乙烯－丁二烯橡胶50－80份、顺1，4－聚异戊二烯橡胶5－20份、聚丁二烯橡胶5－20份、白炭黑70－100份、抗湿滑树脂15－50份、硅烷偶联剂5－10份。本发明的橡胶组合物生产的半钢全季轮胎具有优异的干湿地制动性能及冰雪地性能，同时不影响配方湿滑及滚阻性能，其胶料Tg点可达到四季不同温度环境使用需求，满足市场对轮胎的多元化性能需求，尤其适用于欧洲及中国北方地区。欧洲及中国北方地区。


技术研发人员：王锋 徐晶 李彦果 陈雪梅 罗洪罡 仇培超 徐庆飞 邢涛
受保护的技术使用者：山东玲珑轮胎股份有限公司
技术研发日：2023.04.09
技术公布日：2023/7/20