一種新型輪胎氣密層增進劑及其製備方法與應用的製作方法
2023-05-24 16:07:01
一種新型輪胎氣密層增進劑及其製備方法與應用的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種新型輪胎氣密層增進劑製備方法及其應用，該氣密層增進劑的原料組分及其重量百分比組成如下：均勻樹脂20～50％，潤滑分散劑10～20％，氣體阻隔無機材料20～40％，增粘樹脂20～40％。本發明的氣密層增進劑可以提高不同極性橡膠之間的相容性及氣密層膠料與胎體膠料粘合力強，進而提高輪胎的保氣性能和行駛安全性嫩。經過應用測試對比，添加本發明的氣密層增進劑製得的輪胎在使用壽命、保壓性能和行駛安全性能方面都優於市售同類產品。本發明的氣密層增進劑具有增塑、增粘和硫化活性的作用，與橡膠相容性好，能夠潤溼並用的各種橡膠，降低橡膠的表面張力，提高炭黑和無機氣體阻隔材料等在橡膠中的分散速度和均勻性，而且還具有很好的補強作用。
【專利說明】一種新型輪胎氣密層增進劑及其製備方法與應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種新型輪胎氣密層增進劑及其製備方法與應用，屬於精細化工技術 領域。
【背景技術】
[0002] 現代輪胎特別是子午線輪胎基本上實現了無內胎化，無內胎的輪胎對氣密層作用 黑絲提高輪胎的氣密性，延長輪胎使用壽命，是輪胎中成本較高的一個部件。氣密層部件生 產採用溴化丁基橡膠或氯化丁基橡膠，由於滷化丁基橡膠價格較貴，為了降低成本也有的 採用與天然橡膠、丁苯橡膠或再生膠並用。滷化丁基橡膠與天然橡膠等並用因極性問題相 容性比較差，而且滷化丁基橡膠氣密層膠與胎體膠的粘性也存在問題，如不改善會導致氣 密性、耐熱性和耐氧化性變差，使滲透性增加，甚至脫層使輪胎報廢。
[0003] 為了減少輪胎氣密層滲透性，市場上推出一些氣密層增進劑如採用由雙異丙基氧 化物層片炭素體與烴類樹脂混合複合後，在特定條件下加入環保型軟化劑和活性劑等製成 的SD1517,只適用於滷化丁基橡膠，應用膠種範圍較窄且價格相對較貴；還有的採用單一 均勻樹脂作為輪胎氣密層增筋劑，這種助劑雖然能夠改善氣密層不同橡膠之間的相容性， 但仍然沒有改善氣體的滲透性；氣密層增進劑匪360的組分是精製低揮發性浙青和無機填 料，添加這種氣密性增進劑雖然也能夠改善氣密層的滲透性，但膠料的加工流動性較差。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術的不足，本發明旨在提供一種既能夠減少氣密層膠料的滲透性，改 善保氣性能，又能夠改善不同膠料之間的相容性和膠料加工流動性的氣密層增進劑，滿足 高性能子午線輪胎胎的安全行駛和舒適性能。
[0005] 本發明的技術方案如下：
[0006] -種新型輪胎氣密層用增進劑，其原料組分及其重量百分比組成如下：
[0007] 均勻樹脂 20?50% 潤滑分散劑 10?20% 氣體阻PS無機材料 20?40% 增粘樹脂 20?40%
[0008] 所述的均勻樹脂為C5石油樹脂、C9石油樹脂、C5/C9共聚石油樹脂、精製石油浙青 樹脂中的一種或兩種以上混合；
[0009] 所述的增粘樹脂為普通酚醛增粘樹脂、苯乙烯改性酚醛增粘樹脂、高苯乙烯樹脂、 乙炔酚醛增粘樹脂、松香樹脂、松香改性樹脂、古馬隆樹脂、萜烯樹脂、萜烯酚醛樹脂中的一 種或兩種以上混合；
[0010] 所述的潤滑分散劑為硬脂酸、硬脂酸鹽、油酸鹽、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸單乙 醇醯胺、硬脂酸雙乙醇醯胺、油酸單乙醇醯胺、油酸雙乙醇醯胺、硬脂酸醯胺、油酸醯胺、環 保型環烷油、環保型芳烴油、石蠟油中的一種或兩種以上混合；
[0011] 所述的氣體阻隔無機材料為雲母粉、陶土、高嶺土、粉煤灰、膨潤土、硅藻土、蒙脫 土中的一種或兩種以上混合；
[0012] 各組分重量百分比之和為100%。
[0013] 本發明優選的，所述的均勻樹脂為C9石油樹脂與精製石油浙青樹脂按質量比5 :5 混合的混合物。C9石油樹脂與精製石油浙青樹脂混合比例能夠提供氣密層不同橡膠之間的 相容性，以及氣密層膠料與胎體膠料的粘合性。
[0014] 本發明優選的，所述的硬脂酸鹽為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇或硬脂酸鎂。
[0015] 本發明優選的，所述的油酸鹽為油酸鋅、油酸鈣、油酸鎂或油酸鋇。
[0016] 本發明優選的，所述的季戊四醇硬脂酸酯為季戊四醇三硬脂酸酯或季戊四醇四硬 脂Ife醋。
[0017] 本發明進一步優選的，所述的潤滑分散劑為油酸鋅。油酸鋅既能夠提供硫化活性， 又能快速熔融，又能快速提供潤滑分撒效果。
[0018] 根據本發明，優選的，所述的增粘樹脂為松香樹脂與苯乙烯改性酚醛樹脂按質量 比4 :6混合的混合物。本發明的混合增粘樹脂既可以降低成本，又能提供最優的粘合性能。
[0019] 根據本發明，優選的，所述的氣體阻隔無機材料為粉煤灰。所述的粉煤灰來源於火 力發電廠，是發電廠的固體廢棄物，經過加工實現循環再利用，變廢為寶，減少了對環境的 汙染，具有很好的環保效益。
[0020] 根據本發明，優選的，所述新型輪胎氣密層用增進劑，原料組分及其重量百分比組 成如下：
[0021] 均+?樹脂 40?48% 潤淠分散劑 12?16% 'C體阻_無機W料 20?30% 增粘W脂 20?M% 各組分+1RM: Yl分比之和為請〇%--
[0022] 根據本發明，優選的，所述新型輪胎氣密層用增進劑，原料組分及其重量百分比組 成如下：
[0023] 均勻樹脂 45% 潤滑分散劑 15% z (體阻Itt無機材料 20% 增粘樹脂 20% 〇
[0024] 本發明所述的原料及原料間的配比是技術人員經過大量的實驗付出創造性的勞 動得出的，製得的輪胎氣密層增進劑既能夠減少氣密層膠料的滲透性，改善保氣性能，又能 夠改善不同膠料之間的相容性和膠料加工流動性的氣密層增進劑的製備和應用，滿足高性 能子午線輪胎胎的安全行駛和舒適性能。
[0025] 本發明還提供上述新型輪胎氣密層增進劑的製備方法，步驟如下：
[0026] 將均勻樹脂、增粘樹脂和潤滑分散劑在130-150°C下熔融，然後在攪拌狀態下緩慢 加入氣體阻隔無機材料，氣體阻隔無機材料加完後再繼續攪拌10_20min，冷卻，即得新型輪 胎氣密層增進劑。
[0027] 本發明的氣密層增進劑，用於製備輪胎氣密層膠料。
[0028] -種配合試驗煉膠方法，包括如下重量份的原料：
[0029] 天然膠30份；溴化丁基膠70份；炭黑70份；硬脂酸2份；氧化鋅4份；氣密層增 進劑10份；硫黃和硫化促進劑2. 5份；芳烴操作油5份；防老劑3. 0份；
[0030] 煉膠步驟如下：
[0031] (i) 一段混煉：轉子轉速40r. mirT1，壓砣壓力18MPa，
[0032] 加入天然膠、溴化丁基膠、炭黑、硬脂酸、防老劑、氣密層增進劑、芳烴操作油，於 120?140°C混煉70?80s，於120?130°C排膠，室溫放置12h，得一段混煉膠；
[0033] (ii)二段混煉：轉子轉速25r. mirT1，壓砣壓力18MPa，
[0034] 加入一段混煉膠、氧化鋅、硫化促進劑、硫黃，於100?120°C混煉60?70s，於 120?130°C排膠。
[0035] 本發明所用原料均為常規原料，均可從市場購得。
[0036] 本發明的有益效果如下：
[0037] 1、本發明的氣密層增進劑可以提高不同極性橡膠之間的相容性及氣密層膠料與 胎體膠料粘合力強，進而提高輪胎的保氣性能和行駛安全性嫩。經過應用測試對比，添加本 發明的氣密層增進劑製得的輪胎在使用壽命、保壓性能和行駛安全性能方面都優於市售同 類產品。
[0038] 2、本發明的氣密層增進劑具有增塑、增粘和硫化活性的作用，與橡膠相容性好，能 夠潤溼並用的各種橡膠，降低橡膠的的表面張力，提高炭黑和無機氣體阻隔材料等在橡膠 中的分散速度和均勻性，而且還具有很好的補強作用。
[0039] 3、本發明採用火電廠固體廢棄物一粉煤灰作為氣體阻隔材料，變廢為寶實現循環 利用，既可替代部分炭黑降低生產成本，又環保。
【具體實施方式】
[0040] 下面結合實施例對本發明做進一步說明，但不限於此。
[0041] 實施例中所用原料均為常規原料，市購產品。其中：苯乙烯改性酚醛增粘樹脂和粉 煤灰，山東陽穀華泰化工股份有限公司；C9石油樹脂，濮陽中德石油樹脂有限公司；精製石 油浙青樹脂，中海浙青股份有限公司；油酸鋅，河間市天河助劑有限公司；松香樹脂，江西 上饒思楠樹脂有限公司。
[0042] F370密煉機和GK270密煉機，大連橡膠塑料機械股份有限公司
[0043] 實施例1 :
[0044] 按如下組成稱取原料，配製成本發明氣密層增進劑100克
[0045] C9石油樹脂：観i_古樹脂=5:5質Μ:比 45? 汕酸鋅 15克 粉煤灰 20 h'i 松香樹脂：苯乙烯改忖酸樹脂=4: 6質Μ:比 20克
[0046] 製備步驟如下：
[0047] 將松香樹脂、精製浙青樹脂、C9石油樹脂、苯乙烯改性酚醛樹脂和油酸鋅在145°C 下熔融，然後在攪拌狀態下緩慢加入粉煤灰，粉煤灰加完後再繼續攪拌15min，最後倒出冷 卻即得新型輪胎氣密層增進劑。
[0048] 實施例2 :
[0049] 按如下組成稱取原料，配製成本發明氣密層增進劑100克
[0050] C9石油樹脂：秸制涵青樹脂=5:5質黽比 40克 _酸鋅 10克 粉煤灰 20.克 松香樹脂：苯乙烯改性爵醑樹H-4i 6顯Wt 30 ^
[0051] 製備方法同實施例1。
[0052] 實施例3 :
[0053] 按如下組成稱取原料，配製成本發明氣密層增進劑100克
[0054] C5/C9.K聚石油樹歷s精《石油囊青樹||=5:5囊1：比 45 Λ 油酸鋅 15 * 粉煤灰 20 * f通酚酹增粘樹脂：苯乙烯改性釀酸樹騮《4: e MM比 20必
[0055] 製備方法同實施例1。
[0056] 實施例4 :
[0057] 按如下組成稱取原料，配製成本發明氣密層增進劑100克
[0058] C5石油樹脂：結制石油瀝靑樹脂=5:5質§:比 50克 硬脂酸鋅 10克 粉煤灰 25克 松香樹脂：苯乙烯改性_醛樹脂=4: 6 15克
[0059] 製備方法同實施例1。
[0060] 實施例5 :
[0061] 按如下組成稱取原料，配製成本發明氣密層增進劑100克
[0062] C5石油樹脂：+$i$制石油洲古樹脂=5:5質Μ:比 45克 予戊卩一.?脂酸? 10克 粉煤灰 20克 乙炔酚辭增粘樹脂：苯乙烯改性_隱樹脂=4: 6質量比 25克
[0063] 製備方法同實施例1。
[0064] 實施例6 :
[0065] 一種利用實施例1的氣密層增進劑配合試驗煉膠方法，包括如下重量份原料組 成：
[0066] 天然膠30 ;溴化丁基膠70 ;炭黑70份；硬脂酸2份；氧化鋅4份；氣密層增進劑 (變品種）10份；硫黃和硫化促進劑2. 5份；芳烴操作油5份；防老劑3. 0份；
[0067] 煉膠步驟如下：
[0068] (i) 一段混煉：F370密煉機，轉子轉速40r. mirT1，壓砣壓力18MPa :
[0069] 加入天然膠、溴化丁基膠、炭黑、硬脂酸、防老劑、氣密層增進劑、芳烴操作油，於 120?140°C混煉70?80s，於120?130°C排膠，室溫放置12h，得一段混煉膠；
[0070] (ii)二段混煉：GK270密煉機，轉子轉速25r. mirT1，壓砣壓力18MPa，
[0071] 加入一段混煉膠、氧化鋅、硫化促進劑、硫黃，於100?120°C混煉60?70s，於 120?130°C排膠。
[0072] 效果例
[0073] 將實施例1製得的氣密層增進劑和市售同類產品在橡膠中進行對比應用試驗，各 項性能按照相應國家標準進行測定。測試結果如下：
[0074] 1#膠料：為未添加氣密層增進劑製得的膠料；
[0075] 2#膠料：在空白膠料試驗材料的基礎上增加實施例1製得的氣密層增進劑樣品制 得的膠料。
[0076] 3#膠料：在空白膠料試驗材料的基礎上增加市售同類氣密層增進劑樣品製得的 膠料，為氣密性增進劑SD151，普通市售產品。
[0077] 1#膠料、2#膠料、3#膠料的製備，實驗條件、其它試驗材料均相同，均按實施例6制 備得到。
[0078] 配合試驗硫化特性測試對比結果
[0079] 表1混煉膠硫化特性數據表
[0080]
【權利要求】
1. 一種新型輪胎氣密層用增進劑，其原料組分及其重量百分比組成如下： 均勻樹W 20?50% 潤滑分敗劑 10?20% z C體阻W無機材料 20?40% 增粘樹· 20?40% 所述的均勻樹脂為C5石油樹脂、C9石油樹脂、C5/C9共聚石油樹脂、精製石油浙青樹脂 中的一種或兩種以上混合； 所述的增粘樹脂為普通酚醛增粘樹脂、苯乙烯改性酚醛增粘樹脂、高苯乙烯樹脂、乙炔 酚醛增粘樹脂、松香樹脂、松香改性樹脂、古馬隆樹脂、萜烯樹脂、萜烯酚醛樹脂中的一種或 兩種以上混合； 所述的潤滑分散劑為硬脂酸、硬脂酸鹽、油酸鹽、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸單乙醇醯 胺、硬脂酸雙乙醇醯胺、油酸單乙醇醯胺、油酸雙乙醇醯胺、硬脂酸醯胺、油酸醯胺、環保型 環烷油、環保型芳烴油、石蠟油中的一種或兩種以上混合； 所述的氣體阻隔無機材料為雲母粉、陶土、高嶺土、粉煤灰、膨潤土、硅藻土、蒙脫土中 的一種或兩種以上混合； 各組分重量百分比之和為100%。
2. 根據權利要求1所述的新型輪胎氣密層用增進劑，其特徵在於，所述的均勻樹脂為 C9石油樹脂與精製石油浙青樹脂按質量比5 :5混合的混合物。
3. 根據權利要求1所述的新型輪胎氣密層用增進劑，其特徵在於，所述的硬脂酸鹽為 硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇或硬脂酸鎂，所述的油酸鹽為油酸鋅、油酸鈣、油酸鎂或油酸 鋇。所述的季戊四醇硬脂酸酯為季戊四醇三硬脂酸酯或季戊四醇四硬脂酸酯。
4. 根據權利要求1所述的新型輪胎氣密層用增進劑，其特徵在於，所述的潤滑分散劑 為油酸鋅。
5. 根據權利要求1所述的新型輪胎氣密層用增進劑，其特徵在於，所述的增粘樹脂為 松香樹脂與苯乙烯改性酚醛樹脂按質量比4 :6混合的混合物。
6. 根據權利要求1所述的新型輪胎氣密層用增進劑，其特徵在於，所述的氣體阻隔無 機材料為粉煤灰。
7. 根據權利要求1所述的新型輪胎氣密層用增進劑，其特徵在於，原料組分及其重量 百分比組成如下： 均勻樹脂 40?48% 潤滑分散劑 12 ~ 16% 氣體阻W無機材料 20?30% 增粘樹脂 20?30% 各組分重量百分比之和為100%。
8. 根據權利要求1所述的新型輪胎氣密層用增進劑，其特徵在於，原料組分及其重量 百分比組成如下： 均勻樹脂 45% 潤泔分散劑 15% "(體阻K無機襯料 20% 增粘樹脂 20% ?
9. 一種權利要求1所述的新型輪胎氣密層增進劑的製備方法，步驟如下： 將均勻樹脂、增粘樹脂和潤滑分散劑在130-150°C下熔融，然後在攪拌狀態下緩慢加入 氣體阻隔無機材料，氣體阻隔無機材料加完後再繼續攪拌10_20min，冷卻，即得新型輪胎氣 密層增進劑。
10. -種利用權利要求1所述的氣密層增進劑配合試驗煉膠方法，包括如下重量份的 原料： 天然膠30份；溴化丁基膠70份；炭黑70份；硬脂酸2份；氧化鋅4份；氣密層增進劑 10份；硫黃和硫化促進劑2. 5份；芳烴操作油5份；防老劑3. 0份； 煉膠步驟如下： (i) 一段混煉：轉子轉速^r.mirT1，壓砣壓力18MPa， 加入天然膠、溴化丁基膠、炭黑、硬脂酸、防老劑、氣密層增進劑、芳烴操作油，於120? 140°C混煉70?80s，於120?130°C排膠，室溫放置12h，得一段混煉膠； (ii) 二段混煉：轉子轉速ZSr.min-1，壓砣壓力18MPa， 加入一段混煉膠、氧化鋅、硫化促進劑、硫黃，於100?120°C混煉60?70s，於120? 130°C排膠。
【文檔編號】C08K11/00GK104371266SQ201410719110
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月29日 優先權日:2014年11月29日
【發明者】杜孟成, 李劍波, 郭慶飛, 張琳 申請人:山東陽穀華泰化工股份有限公司