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      一種無鈷鹽的輪胎鋼絲骨架材料配方及其制備方法

      文檔序號:9681132閱讀:645來源:國知局
      一種無鈷鹽的輪胎鋼絲骨架材料配方及其制備方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明屬于輪胎制造技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種無鈷鹽的鋼絲骨架材料配方及其制 備方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 胎體層和帶束層是輪胎中的重要結(jié)構(gòu),其中膠料與鋼簾線的粘合是胎體層與帶束 層的主要性能指標。由于鈷鹽能促進橡膠與鍍黃銅鋼絲的粘合,能顯著提高膠料與鍍銅鋼 絲粘合性能,故目前骨架材料粘合配方一般使用鈷鹽做為粘合增進劑。鈷鹽的粘合機理如 下:通常認為無論哪種有機鈷產(chǎn)品,起促進粘合作用的都是鈷離子。含有鈷鹽的膠料在硫化 之前,膠料與鍍黃銅的鋼簾線之間只是存在簡單的接觸,而在硫化過程中,橡膠與鍍黃銅之 間便形成了新的物質(zhì)層,特別是形成了金屬硫化物層,即不可計量的硫化亞銅層CuxS和硫 化鋅層ZnS;其中只有硫化亞銅CuxS才是真正的粘合結(jié)構(gòu)層。因為只有硫化亞銅CuxS才具有 繼續(xù)反應的活性,它可以擴散到界面層并通過硫橋與橡膠硫化物Rub-Sx生成硫化亞銅-橡 膠硫化物Cux-S-Sy-Rub形式的化學鍵合,即產(chǎn)生了橡膠與鍍黃銅的粘合反應。
      [0003] 在硫化溫度下,粘合反應與硫化反應必須協(xié)同進行,其反應歷程如下:
      [0004]
      [0005] 在橡膠與鍍黃銅的粘合鍵中并沒有鈷原子或羧基結(jié)構(gòu)。有機鈷鹽中的二價鈷離子 只是對活性硫化亞銅的生成起促進作用,即有機鈷鹽促進粘合的作用。
      [0006] 對于橡膠與鍍黃銅的粘合關(guān)鍵是控制硫化與粘合兩個反應的協(xié)同作用。由于銅與 硫磺生成CuxS的反應比橡膠與硫磺的反應慢,而鈷鹽能夠促進CuxS的生成,從而在天然橡 膠中添加少量的鈷鹽,可提高與鍍銅鋼絲的初始粘合性能。但鈷鹽的加入會導致膠料老化 性能差,粘合水平會隨過硫化和老化而急劇下降,這種下降與膠料中鈷鹽用量有關(guān),鈷鹽用 量越多,膠料老化性能越差。
      [0007] 隨著鋼簾線鍍層技術(shù)的發(fā)展,目前可以實現(xiàn)將鈷離子直接電鍍到鋼簾線鍍層中, 例如貝卡爾特TAWI產(chǎn)品,該類產(chǎn)品的問世為開發(fā)不含鈷鹽的輪胎鋼絲骨架材料提供了可 能。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0008] 針對上述問題,本發(fā)明旨在提供一種不含鈷鹽的輪胎鋼絲骨架材料配方,在保證 膠料與鋼簾線粘合力的基礎(chǔ)上,提高膠料耐老化性能,降低配方成本。
      [0009] -種無鈷鹽的輪胎鋼絲骨架材料配方,包括以下重量份的組份:天然橡膠80-100 份,聚異戊二烯橡膠(IR)0_20份,炭黑50-65份,防老劑0.5-3份,硬脂酸0-1份,對羥基苯甲 酸0-1份,氧化鋅6-10份,間苯二酚或粘合樹脂1-3份,不溶性硫磺5-9份,促進劑0.5-1.5份, 粘合劑0-5份,防焦劑0.1-0.3份。
      [0010]優(yōu)選地,無鈷鹽的輪胎鋼絲骨架材料配方,包括以下重量份的組份:天然橡膠85-95份,聚異戊二烯橡膠(IR)5-15份,炭黑58-65份,防老劑2-3份,硬脂酸1份,對羥基苯甲酸1 份,氧化鋅8-10份,間苯二酚或粘合樹脂2份,不溶性硫磺5-8份,促進劑0.7-1.4份,粘合劑3 份,防焦劑0.2-0.3份。
      [0011]優(yōu)選地,TBR(全鋼載重子午線輪胎)胎體層的組份為:天然橡膠85-95份,聚異戊二 稀橡膠5-15份,炭黑58份,防老劑2份,氧化鋅8份,粘合樹脂2.0份,不溶性硫磺5份,促進劑 1.3份,粘合劑3份,防焦劑0.2份。
      [0012]優(yōu)選地,TBR (全鋼載重子午線輪胎)帶束層的組份為:天然橡膠85-95份,聚異戊二 稀橡膠5-15份,炭黑65份,防老劑3份,氧化鋅9份,粘合樹脂2.0份,不溶性硫磺5.5份,促進 劑1.4份,粘合劑3份,防焦劑0.2份。
      [0013]優(yōu)選地,PCR(乘用車子午線輪胎)帶束層的組份為:天然橡膠85-95份,聚異戊二烯 橡膠5-15份,炭黑60份,防老劑2份,氧化鋅10份,硬脂酸1份,對羥基苯甲酸1份,粘合樹脂2 份,不溶性硫磺8份,促進劑0.7份,防焦劑0.3份。
      [0014]所述天然橡膠為3#煙片膠、20#天然膠、10#天然膠中的一種或多種。
      [0015] 所述炭黑為N326、N330、N375中的一種或多種。
      [0016]所述防老劑為防老劑4020、防老劑RD、防老劑DTH)中的一種或多種。
      [0017] 所述氧化鋅為間接法氧化鋅、活性氧化鋅、納米氧化鋅中的一種或多種。
      [0018] 所述硬脂酸為541801、8001\1?40、200?、541840中的一種或多種。
      [0019] 所述間苯二酚或粘合樹脂為間苯二酚、改性間苯二酚甲醛樹脂、甲酚甲醛樹脂中 一種或多種。
      [0020] 所述不溶性硫磺為0T20系列中的一種或多種。
      [0021]所述促進劑為促進劑DZ、NS中的一種或多種。
      [0022] 所述粘合劑為中的一種或多種。
      [0023]所述防焦劑為PVI。
      [0024]上述膠料的混煉方法,包括以下步驟:
      [0025] (1) 一段混煉:調(diào)節(jié)密煉機轉(zhuǎn)速45-55rpm,上頂栓壓力0 · 4-0 · 6MPa,加入天然橡膠、 聚異戊二烯橡膠混煉,壓上頂栓15-30S,提砣,加入全部的防老劑、氧化鋅、硬脂酸、對羥基 苯甲酸、間苯二酚或粘合樹脂,加入70%-80%的炭黑,壓上頂栓25-35s,提砣,壓上頂栓混 煉25-35s,160-175°C排膠,得到一段母煉膠;
      [0026] (2)二段混煉:調(diào)節(jié)密煉機轉(zhuǎn)速45-55rpm,上頂栓壓力0 · 4-0 · 6MPa,加入一段母煉 膠、剩余炭黑,壓上頂栓25-35s,提砣,壓上頂栓混煉25-35s,150-165°C排膠,得到二段母煉 膠;
      [0027] (3)三段混煉:調(diào)節(jié)密煉機轉(zhuǎn)速40-50rpm,上頂栓壓力0 · 4-0 · 6MPa,加入二段母煉 膠,壓上頂栓20-30s,提砣,壓上頂栓混煉20-30s,145-160°C排膠,得到三段母煉膠;
      [0028] (4)終煉膠混煉:調(diào)節(jié)密煉機轉(zhuǎn)速18-28rpm,上頂栓壓力0 · 4-0 · 6MPa,加入三段母 煉膠,不溶性硫磺、促進劑、防焦劑、粘合劑,壓上頂栓20-30s,提砣,壓上頂栓20-30s,提砣, 壓上頂栓20-30s,100-105°C排膠,得到終煉膠,終煉膠由開煉機壓片,冷卻、建垛。
      [0029] 所述材料在制造輪胎鋼絲骨架時,需與鈷鍍層鋼簾線配合使用。
      [0030] 本發(fā)明材料配方與鈷鍍層鋼簾線粘合原理如下:
      [0031] 現(xiàn)有技術(shù)中鋼絲粘合力在老化過程,尤其是在蒸汽老化,由于脫鋅造成在粘合表 面形成的二價鋅厚度增加,從而使得粘合力下降,同時配方含有鈷鹽,在熱老化下也會加速 老化過程。本發(fā)明使用鈷鍍層鋼簾線,將鈷離子鍍在鋼絲表面,可起到膠料配方中鈷鹽的效 果,但相比原來兩相金鍍層(即黃銅鍍層)-鋅-銅,變成三相金鍍層-鋅-銅-鈷。三相金鍍 層中含有少量的鈷離子,可以很大程度上的減緩脫鋅,抑制黃銅在濕熱環(huán)境下的腐蝕,保持 較高的粘合力,同時配方中可取消鈷鹽,減少膠料老化現(xiàn)象。
      [0032] 本發(fā)明材料配方取消了鈷鹽的使用,一方面可降低配方成本1%-3%。另一方面也 大大降低了鈷對環(huán)境的污染,避免了生產(chǎn)過程中對大氣、水體及土壤的污染。另外,要想達 到同樣的粘合力,在骨架材料中添加鈷要比鋼簾線中用量高,因此對于單位輪胎的鈷用量 也降低了,因而從整個產(chǎn)業(yè)鏈的角度來看其生產(chǎn)成本及污染程度都會降低。
      [0033] 在取消鈷鹽的同時,通過對硫化體系的調(diào)整,使其膠料硬度、定伸達到原來的水 平。本配方膠料可與含鈷鍍層的鋼絲產(chǎn)生良好的粘合強度,提高膠料的耐老化性能(耐老化 性能提高9.2 % -19.2 % )及老化后粘合強度保持率(粘合強度保持率提高4% -15 % )。
      【具體實施方式】
      [0034]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
      [0035] 實施例1
      [0036] TBR(全鋼載重子午線輪胎)胎體層配方如表1所示:
      [0037]表1TBR胎體層配方
      [0038]
      [0039] 實施例2
      [0040] TBR(全鋼載重子午線輪胎)帶束層配方如表2所示:
      [0041 ] 表2TBR帶束層配方
      [0042]
      [0043]
      [0044] 實施例3
      [0045] PCR(乘用車子午線輪胎)帶束層配方如表3所示:
      [0046] 表3PCR帶束層配方
      [0047]
      [0048] 上述實施例1-3及對比例均采用如下的混煉方法:
      [0049] (1)-段混煉:
      [0050] 混煉在BB430密煉機中進行。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速50rpm,上頂栓壓力0.6MPa,加天然橡膠、聚 異戊二烯橡膠,壓上頂栓30s,提砣,加入全部的防老劑、氧化鋅、硬
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