[发明专利]低生热轮胎胎面橡胶组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低生热轮胎胎面橡胶组合物，尤其涉及主要为采矿、建筑等领域使用的高速度级别(最高速度超过50公里/小时)超高负荷的大、巨型工程卡车及工程机械所使用的低生热轮胎胎面橡胶组合物。本发明还涉及所述低生热轮胎胎面橡胶组合物的制备方法。

背景技术

随着工程车辆技术的不断进步，现代采矿、建筑等领域使用大型工程车辆不断向大吨位高载荷、高速度、长距离、高强度使用的方向发展。随着车辆载荷与行驶速度的不断提高，无论是斜交线结构的工程轮胎还是子午线钢丝结构的工程轮胎，因轮胎生热量较大，导致轮胎橡胶降解迅速进而导致整个轮胎“失效与故障”现象的大幅度提高。轮胎生热巨大时甚至导致整个轮胎发生“自燃”，严重影响了矿山的工作效率，更是给矿山安全生产带来隐患。

工程机械所使用的非路面(OTR)轮胎的胎面橡胶作为轮胎最厚的橡胶部件之一，其生热量的高低以及橡胶耐热性能的优劣直接决定OTR轮胎整体生热量高低与轮胎使用寿命。

常规的传统的OTR轮胎胎面胶组合物一般包含生胶体系，通常采用天然橡胶与丁苯橡胶的混合物，例如NR/SBR＝80～100/20～0；补强剂，通常采用超耐磨炉黑(SAF，ASTM编号N1××)或中等超耐磨炉黑(ISAF，ASTM编号N2××)，例如35～50份；硫化剂，通常采用普通硫化体系，例如硫磺与促进剂混合比例大于1.2。常规的OTR轮胎胎面胶组合物中，一般不使用抗硫化返原助剂和降低胶料生热橡胶功能助剂。

常规OTR胎面胶组合物的生胶体系主要寻求耐切割性能、耐磨性能、低生热性能的综合平衡，低生热性能不够突出。尤其是，丁苯橡胶因其支链有带苯环基团，分子间摩擦力大，生热高。

常规OTR胎面橡胶组合物因采用普通硫化体系，硫化橡胶的硫化交联键多数是以多硫“-S_x-”为主，硫化橡胶耐热抗降解能力很差。

因此，常规的胎面橡胶组合物，不能理想地解决工程机械轮胎日益严重的生热问题。本领域仍然需要提供一种具有改进的低生热性能的OTR轮胎胎面橡胶组合物。

发明内容

本发明的目的在于通过调整和改变现有的胎面橡胶组合物的生胶、补强、硫化体系并辅以必要的橡胶功能助剂-如抗硫化返原剂、低生热助剂，提供一种生热低、耐热抗降解能力优异的低生热OTR轮胎胎面橡胶组合物。

根据本发明的一个方面，提供了一种胎面橡胶组合物，其包含：

(a)天然橡胶；

(b)超耐磨炉黑和白碳黑的混合物；

(c)半有效平衡硫化(SEV)体系，其由硫化剂与选自次磺酰胺类化合物的促进剂构成；

(d)选自锌皂盐类化合物的低生热助剂；和

(e)抗硫化返原助剂，例如1，3-双(柠糠酰亚胺甲基)苯。

优选地，所述胎面橡胶组合物包含：

(a)100重量份的天然橡胶；

(b)35-50重量份的超耐磨炉黑和10-20重量份的白碳黑；

(c)3-5重量份的半有效平衡硫化(SEV)体系，其由重量比1∶1的选自普通脱酸硫磺、不溶性硫磺和充油硫磺的硫化剂与选自次磺酰胺类化合物的促进剂构成；

(d)1.0-5.0重量份的所述选自锌皂盐类化合物的低生热助剂；

(e)0.5-2重量份的选自1，3-双(柠糠酰亚胺甲基)苯的抗硫化返原助剂。

优选地，所述胎面橡胶组合物还可以含有作为硫化活性剂的4-10重量份的氧化锌和硬脂酸，和4-8重量份的防老剂，例如防老剂RD、防老剂4020和微晶蜡。

根据本发明的另一方面，提供了一种低生热OTR轮胎胎面橡胶组合物的制备方法，所述方法包括：

(a)按顺序混炼全部的天然橡胶、半数的超耐磨炉黑、全部的白碳黑和低生热助剂；

(b)按顺序混炼步骤(a)所混炼的合成胶、另外半数的超耐磨炉黑；

(c)按顺序混炼步骤(b)所混炼的合成胶、所述的半有效平衡硫化(SEV)体系；和

(d)按顺序混炼步骤(c)所混炼的合成胶、所述抗硫化返原助剂。

优选地，步骤(a)的混炼温度不超过155℃，并优选同时混炼氧化锌和/或硬脂酸；步骤(b)的混炼温度不超过155℃，并优选同时混炼防老剂；步骤(c)的混炼温度不超过110℃；并且，步骤(d)的混炼温度不超过110℃。

发明详述

在下文对本发明的描述中，除另有明确说明，本申请中的数值均可视为被措词“大约”修饰。但是，本发明人已尽可能精确地报道了实施例中的数值，尽管这些数值不可避免地包括一定的误差。