一種增強導熱的汽車載重胎胎肩用膠的製作方法

2023-05-06 09:30:11 1

專利名稱：一種增強導熱的汽車載重胎胎肩用膠的製作方法
技術領域：
本發明屬於橡膠產品技術領域，具體涉及一種包括天然橡膠和合成橡膠組成的母膠、軟化劑、炭黑、納米金屬氧化物、矽烷偶聯劑等組分的高增強、低生熱、高導熱的汽車載重胎胎肩用橡膠複合材料。
背景技術：
橡膠由於其特有的高彈性，被廣泛應用於工業生產及生活等很多領域。橡膠是一種熱的不良導體，加上橡膠本身的粘彈特性，使得橡膠製品在長時間的周期性載荷作用下， 滯後損失產生的熱量無法及時導出，導致製品內部溫度迅速升高。特別像汽車輪胎產品，在行駛速度較高時，各部分材料的應變頻率高，輪胎內部生熱量大，內部溫度急劇升高，尤其是厚度較大的輪胎胎肩部分。輪胎胎肩膠在高溫下長時間工作，使其老化速度加快，力學性能迅速下降，甚至導致橡膠分子鏈發生降解、在高應力下出現結構性破壞等嚴重問題，大大縮短其使用壽命。如果是在運行中發生大範圍的結構破壞，還很可能會造成事故，給生命和財產帶來重大損失。因此，在保證輪胎胎肩用膠的力學性能這一前提下，如何降低動態工況下的生熱，並且及時的將產生的熱量導出，成為近些年輪胎製造企業共同關注的焦點。

發明內容
本發明目的在於克服現有載重胎胎肩用橡膠複合材料的不足，而提供一種高增強、低生熱、高導熱，同時加工性能優異的汽車載重胎胎肩用橡膠複合材料，明顯延長輪胎的使用壽命。本發明所提供的這種增強導熱的汽車載重胎胎肩用橡膠複合材料，其特徵是在採用下述重量份數的原材料製成

(1)生膠 100 份(2) 203 樹脂 0. 5-2 份(3)炭黑 10-60 份(4)納米氧化鋁5-100份(5)矽烷偶聯劑0. 5-10份⑶促進劑1_5份(7)交聯劑 1-10 份(8)防老劑1-3份(9)硬脂酸1-5份(10)氧化鋅 3-5 份(11)軟化劑 2-15 份(12)防焦劑 0. 1-0. 8 份其中，所述的生膠為天然橡膠或合成橡膠，合成橡膠有三元乙丙橡膠、丁苯橡膠、 順丁橡膠；較好的是使用天然膠。
氧化鋁因其自身獨特的化學和物理特性，被廣泛應用於製備導熱、導電等功能複合材料，而納米氧化鋁因其小尺寸效應對橡膠具有良好的增強效果。在本發明提高的橡膠複合材料中，納米氧化鋁以納米尺度均勻分散在橡膠基體中，由於納米氧化鋁的總比表面積大，從而對橡膠分子鏈的運動產生較強的限制作用，這些結構特點賦予了本發明所提供的橡膠複合材料優異的物理力學性能以及優良的功能特性。所述的203樹脂為辛基酚醛增粘樹脂。所述的炭黑為橡膠加工中 使用的炭黑N330，其具有優異的增強效果，保證增強導熱的汽車載重胎胎肩用橡膠複合材料具有優良的力學性能和耐磨性能。所述的納米氧化鋁為不同用量的α型和Y型納米氧化鋁或其混合物。納米氧化鋁具有優良的導熱性能，常用於製備橡膠導熱複合材料，但需保證一定的填充體積分數，在力學性能許可情況下體積分數越大，複合材料的導熱性能越好。本發明所使用的納米氧化鋁為杭州萬景新材料有限公司提供。所述的矽烷偶聯劑為雙(三乙氧基矽丙基)四硫化物(S i 69)、乙烯基三乙氧基矽烷(A-151)或Y-氨丙基三乙氧基矽烷(KH550) —種或幾種的混合物。加工過程中添加矽烷偶聯劑可以與納米氧化鋁粉體進行原位改性反應，一方面可以改善納米金屬氧化物在橡膠複合材料中的分散；另一方面，表面改性後納米金屬氧化物與橡膠大分子鏈之間直接的化學鍵合減弱了複合材料的滯後效應，從而有效降低複合材料動態工況下的生熱；較好的是使用Si69。所述的促進劑為橡膠硫化常用的噻唑類、次磺醯胺類或秋蘭姆類硫化促進劑中的一種或幾種混合物，如，2-硫醇基苯並噻唑(M)，N-(氧化二亞乙基)-2-苯並噻唑次磺醯胺 (NOBS)和環己基苯並噻唑次磺醯胺(CZ)等。所述的交聯劑為橡膠硫化常用的硫磺、過氧化物或酚醛樹脂中的一種或幾種的混合物。優選不溶性硫磺。所述的防老劑為防老劑N-(l，3-二甲基丁基)-N'-苯基對苯二胺(4020)、2，2， 4-三甲基-1，2-而氫化喹啉聚合體(防老劑RD)、或N-苯基-β-萘胺(防老劑D)的一種或幾種。優選反應型防老劑4020或防老劑RD中的一種或兩種的混合物。所述的軟化劑為橡膠工業常用的石油系、煤焦油系以及松油系軟化劑中的一種或幾種混合物，如芳烴油、煤焦油、松焦油等。所述的防焦劑為N-環己基硫代鄰苯二甲醯亞胺(CTP)。採用本發明所述的原材料組分和配比按現有常規技術即可製得，具體為1)將生膠加入密煉機中塑煉30秒；2)依次加入炭黑、納米氧化鋁、硬脂酸、氧化鋅、203樹脂、軟化齊U、矽烷偶聯劑和防老劑，混合3_5m i n，當溫度達到160°C後排出，冷卻至45°C形成冷卻的母煉膠；3)將冷卻的母煉膠加入密煉機中，同時加入促進劑、交聯劑和防焦劑，當溫度達到 103°C後，排料冷卻至室溫即得。本發明具有以下有益效果本發明將不同粒徑的α型和Y型納米氧化鋁填料混雜應用在汽車載重胎胎肩用橡膠複合材料中，與單純使用炭黑填料的汽車載重胎胎肩用橡膠複合材料相比，具有高增強、低生熱、高導熱，同時加工性能優異等優點，對減少輪胎肩空損壞、延長使用壽命等方面具有一定效果。


圖1、本發明所使用的α型和Y型納米氧化鋁粉體的TEM照片，其中(a)為α型納米氧化鋁粉體，放大倍數為40Κ，(b)為γ型納米氧化鋁粉體，放大倍數為200K圖2、實施例4製備的增強導熱輪胎胎肩用膠的TEM和SEM照片，其中，(a)為樣品局部放大IOK倍的TEM照片，(b)為樣品局部為放大5K倍的SEM照片；以下結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步描述。
具體實施例方式胎肩用橡膠複合材料的拉伸強度和斷裂伸長率按GB-T528-1998測定。胎肩用橡膠複合材料的撕裂強度按GB-T 529-1999測定。胎肩用橡膠複合材料的動態壓縮疲勞生熱和壓縮永久變形率按GB-T 1687-1993 測定。胎肩用橡膠複合材料的導熱性能按GB10294-2008測定。製備方法1)將生膠加入密煉機中塑煉30秒；2)依次加入炭黑、納米氧化鋁、硬脂酸、氧化鋅、203樹脂、軟化劑、矽烷偶聯劑和防老劑，混合3-5min，當溫度達到160°C後排出，冷卻至45°C形成冷卻的母煉膠；3)將冷卻的母煉膠加入密煉機中，同時加入促進劑、交聯劑和防焦劑，當溫度達到103°C後，排料冷卻至室溫即得本發明所述橡膠複合材料。具體實施例和對比例原材料組分及配比如表1和表3所示。表1本發明實施例和對比例製備的複合材料配方權利要求
1.一種增強導熱的汽車載重胎胎肩用膠，其特徵在於，增強導熱的汽車載重胎胎肩用膠中的各組分及其重量份數配比如下(1)生膠100份(2)203 樹脂 0. 5-2 份(3)炭黑N33010-60 份(4)納米氧化鋁5-100份(5)矽烷偶聯劑0.5-10份(6)促進劑1-5份(7)交聯劑1-10份(8)防老劑1-3份(9)硬脂酸1-5份(10)氧化鋅3-5份(11)軟化劑2-15份(12)防焦劑N-環己基硫代鄰苯二甲醯亞胺0.1-0. 8份。
2.根據權利要求1所述的增強導熱的汽車載重胎胎肩用膠，其特徵在於，所述的生膠為天然橡膠、三元乙丙橡膠、丁苯橡膠或順丁橡膠。
3.根據權利要求1所述的增強導熱的汽車載重胎胎肩用膠，其特徵在於，所述的納米氧化鋁為α型納米氧化鋁、Y型納米氧化鋁或其混合物。
4.根據權利要求1所述的增強導熱的汽車載重胎胎肩用膠，其特徵在於，所述的矽烷偶聯劑選自雙(三乙氧基矽丙基)四硫化物、乙烯基三乙氧基矽烷或Y-氨丙基三乙氧基矽烷的一種或幾種混合物。
5.根據權利要求1所述的增強導熱的汽車載重胎胎肩用膠，其特徵在於，所述的促進劑為噻唑類、次磺醯胺類或秋蘭姆類硫化促進劑。
6.根據權利要求1所述的增強導熱的汽車載重胎胎肩用膠，其特徵在於，所述的交聯劑為硫磺、過氧化物或酚醛樹脂。
7.根據權利要求1所述的增強導熱的汽車載重胎胎肩用膠，其特徵在於，所述的防老劑為對苯二胺類、喹啉類或萘胺類。
8.根據權利要求1所述的增強導熱的汽車載重胎胎肩用膠，其特徵在於，所述的軟化劑為石油系、煤焦油系或松油系軟化劑。
全文摘要
一種增強導熱的汽車載重胎胎肩用膠屬於橡膠產品技術領域。現有純炭黑填充的胎肩用膠存在動態條件下生熱高，導熱率低、易發生高溫破壞的問題。本發明的增強導熱的汽車載重胎胎肩用膠的組成及其重量份數配比為生膠100份、203樹脂0.5-2份、炭黑10-60份、納米氧化鋁5-100份、矽烷偶聯劑0.5-10份、防老劑1-3份、硬脂酸1-5份、氧化鋅3-5份、促進劑1-5份、交聯劑1-10份、軟化劑2-15份、防焦劑0.1-0.8份。本發明所制的汽車載重胎胎肩用橡膠複合材料具有高增強、低生熱、高導熱的優良特性。
文檔編號C08K5/09GK102250393SQ20111016224
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月16日 優先權日2011年6月16日
發明者丁金波, 盧詠來, 張立群, 王振華 申請人:北京化工大學