專利名稱：Ipn交聯(lián)結構的輪胎膠料及其混煉方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及橡膠輪胎領域，尤其涉及一種輪胎膠料及其混煉方法和應用。
背景技術：
通常情況下，橡膠輪胎各部件的橡膠配方，主體材料以二烯類的天然橡膠或二烯類的合成橡膠為主，因此，在設計硫化體系時，多為硫磺硫化體系，在硫化交聯(lián)時，其交聯(lián)鍵多為單一的交聯(lián)鍵，如在輪胎配方中使用最普遍的半有效與有效硫磺硫化體系，在硫化交聯(lián)時，其交聯(lián)鍵即是單一的“一 s x-，，鍵，(其中的“ X ”可以根據(jù)性能需要，為1 6等不同的數(shù)字)；又如橡膠雜件配方中偶而用到的過氧化物硫化體系，其交聯(lián)鍵則是單一的“一 C一C一”鍵等等。IPN技術是利用化學或物理的方法，將二種或二種以上的不同性質、不同分子結構的高分子鏈互相交叉穿插而獲得的高分子鏈繚繞混合體系，多應用于用溶液法或乳液法制得的薄膜或涂料中，而對于高粘彈性的高分子材料特別是橡膠材料的IPN技術，由于材料本身呈固態(tài)，因此，不可能使用溶液法、乳液法或近似的方法來完成IPN技術。公開的IPN技術目前除了在高分子薄膜、高分子涂料上有試用的報道外，由于其加工工藝的技術難度及性能的不穩(wěn)定性，未見有在輪胎配方中應用的任何報道，主要原因是，公開報道的IPN加工技術必須通過溶液滲透法、乳液共混法或近似的方法使幾種不同結構的高分子分子鏈相互交叉穿插制得，且這種交叉穿插僅是物理纏繞，而這種制造方法在輪胎制造生產(chǎn)中是不可能實現(xiàn)的工藝，因為輪胎材料都是固體材料，在目前的生產(chǎn)工藝條件下是不可能用溶液滲透法、乳液共混法或近似的方法進行加工。有關IPN的專利很多，典型的IPN專利，如J.卡特豪澤等人發(fā)明的專利《生產(chǎn)互穿聚合物網(wǎng)絡IPN的方法，IPN及其用途》，涉及的技術是用溶劑法由單體聚合生產(chǎn)互穿聚合物網(wǎng)絡的硅酮聚合物，技術涉及的是與輪胎無任何關聯(lián)的硅酮聚合物的生產(chǎn)方法；又如李榮興等人發(fā)明的專利《互穿網(wǎng)絡彈性體組合物及制造相關彈性體產(chǎn)品的方法》，涉及的技術是用乳液法由單體聚合生產(chǎn)互穿聚合物網(wǎng)絡的熱塑性彈性體聚合物，技術涉及的也是與輪胎無任何關聯(lián)的一種熱塑性彈性體的生產(chǎn)方法；又如梅.格里菲思、李鳳富等人發(fā)明的專利《互穿網(wǎng)絡和相關方法及組合物》，涉及的技術是一種制備水凝膠材料的方法，不屬輪胎領域；再如謝洪泉等人發(fā)明的專利《多功能網(wǎng)絡互穿復合組合物》，涉及的技術是一種具有互穿聚合物網(wǎng)絡的粘合劑，更與輪胎技術無關。I P N技術在高聚物分子膜上的應用有較多研究與專利，而在輪胎配方中的應用還未見任何專利與報道。主要原因是，公開報道的IPN加工技術必須通過溶液滲透法、乳液法或近似的方法使高分子分子鏈相互交叉制得，而這種方法在輪胎制造生產(chǎn)中是不可能實現(xiàn)的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)I P N技術在輪胎配方中的應用，本發(fā)明的第一個目的是提供一種IPN交聯(lián)結構的輪胎膠料，該膠料加入了 IPN硫化網(wǎng)絡鍵耐溫度性好、耐剪切強度高、耐扭轉變形能力大的優(yōu)點，最大限度地提高輪胎配方的使用性能；本發(fā)明的第二個目的是提供一種 IPN交聯(lián)結構的輪胎膠料的混煉方法；本發(fā)明的第三個目的是一種采用上述膠料的輪胎。為了實現(xiàn)上述的第一個目的，本發(fā)明采用了以下的技術方案
IPN交聯(lián)結構的輪胎膠料，該輪胎膠料按重量份數(shù)計由包括以下組分的原料混煉制備得到
第一網(wǎng)絡材料，100份，第一網(wǎng)絡材料選用二烯類橡膠中的一種或多種并用； 第二網(wǎng)絡材料，選用提供交聯(lián)鍵的天然樹脂或合成樹脂以及合成樹脂的單體0. 1 30份；
助共融劑0. 8 20份；炭黑20 150份； 活化劑1 30份；軟化劑0 50份； 防老劑0 20份；硫化劑0. 1 10份； 硫化促進劑0. 1 20份。作為優(yōu)選，上述的輪胎膠料按重量份數(shù)計由包括以下組分的原料混煉制備得到 第一網(wǎng)絡材料，100份，第一網(wǎng)絡材料選用二烯類橡膠中的一種或多種并用；
第二網(wǎng)絡材料，選用提供交聯(lián)鍵的天然樹脂或合成樹脂以及合成樹脂的單體0. 5 15份；
助共融劑0. 8 10份；炭黑40 80份； 活化劑2 20份；軟化劑1 20份； 防老劑1 10份；硫化劑0. 5 8份； 硫化促進劑0. 5 5份。作為優(yōu)選，上述的輪胎膠料還包括防焦劑、粘合促進劑、白炭黑、增硬補強劑、塑解劑、微晶蠟、癸酸鈷和間苯二酚中的一種或多種混合。作為再優(yōu)選的方案
在作為輪胎墊膠膠料使用時，所述輪胎膠料的原料包括所述的白炭黑和所述的增硬補強劑，白炭黑為5 25份，增硬補強劑為0. 5 2. 5份；
在作為輪胎冠部膠膠料時，所述輪胎膠料的原料包括所述的微晶蠟和所述的防焦劑， 微晶蠟為0. 5 1. 5份，防焦劑為0. 1 1份；
在作為輪胎基部膠膠料時，所述輪胎膠料的原料包括所述的塑解劑和所述的防焦劑， 塑解劑為0. 5 3份，防焦劑為0. 1 1份；
在作為輪胎胎體膠膠料時，所述輪胎膠料的原料包括所述的防焦劑、所述的粘合促進劑、所述的塑解劑、所述的癸酸鈷和所述的間苯二酚，防焦劑為0. 1 1份，粘合促進劑為 2 8份，塑解劑0. 5 3份，癸酸鈷為0. 5 3份，間苯二酚為0. 5 3份。作為優(yōu)選，上述的第一網(wǎng)絡材料選用天然橡膠、丁苯膠和順丁膠中的一種或多種。作為優(yōu)選，上述的第二網(wǎng)絡材料選用提供醚鍵、酰鍵、酰胺鍵或碳-碳鍵交聯(lián)鍵的天然樹脂和合成樹脂以及合成樹脂的單體中的一種或多種；作為再優(yōu)選方案，所述的第二網(wǎng)絡材料選用烯醚、交聯(lián)型酚醛樹脂、雙馬來酸亞酰胺中的一種或多種。作為優(yōu)選，上述的助共融劑選用萜烯樹脂和改性松香樹脂中的一種或多種。作為優(yōu)選，上述的活化劑選用氧化鋅和硬脂酸中的一種或兩種混合，氧化鋅為1 10份，硬脂酸為0. 5 5份；所述的防老劑選用防老劑RD和防老劑4020中的一種或兩種混合，防老劑RD為0. 5 10份，防老劑4020為1 10份。作為優(yōu)選，上述的硫化促進劑選用促進劑DTDM、促進劑NS、促進劑DCP、促進劑D和促進劑H中的一種或多種，促進劑DTDM為0. 5 2. 0份，促進劑NS為1. 0 2. 5份，促進劑DCP為0. 08 0. 8份，促進劑D為0. 1 0. 5份，促進劑H為0 0. 5份。為了實現(xiàn)上述的第二個目的，本發(fā)明采用了以下的技術方案
一種上述的IPN交聯(lián)結構的輪胎膠料的混煉方法，該方法包括以下的步驟 步驟一按配方要求，稱量好配方中提供第一網(wǎng)絡材料、第二網(wǎng)絡材料及促使二者加快互融的助共融劑；
步驟二 在10°C 60°C，在本伯里密煉機內(nèi)將稱量好的幾種材料預混煉，并利用預混時高分子材料間的內(nèi)摩擦力將預混的最終溫度升高到60°C 165°C，使配方中的各高分子材料混合物的粘度達到門尼粘度80以下，體系粘度降低到使高分子混合物近似成牛頓粘流體；
步驟三在滿足步驟二的條件下，按配方要求再加入配方中的炭黑與除硫化劑和硫化促進劑外的其它固體組分，進行混煉，此時溫度在120°C以下，在溫度達到125 145°C時， 混煉的負荷功率曲線出現(xiàn)拐點時加入配方中的液體組分，繼續(xù)混煉，至溫度達到145°C 170°C時排膠，出片，制得無硫共混膠；
步驟四在獲得無硫共混膠后，再根據(jù)具體配方，在本伯里密煉機內(nèi)或橡膠開煉機上加入各種硫化劑、硫化促進劑進行混煉，出片，即得制造輪胎各部件的混煉膠。為了實現(xiàn)上述的第三個目的，本發(fā)明采用了以下的技術方案
一種輪胎，該輪胎的冠部膠、墊膠、基部膠和胎體膠中至少有一種膠料采用上述任一一項技術方案所述的IPN交聯(lián)結構的輪胎膠料。本發(fā)明由于采用了上述的技術方案，改變了傳統(tǒng)輪胎橡膠配方中硫化交聯(lián)鍵的單一性，可以采用二種或二種以上的交叉交聯(lián)硫化網(wǎng)絡，使得輪胎部件膠料硫化后，在保持傳統(tǒng)的單一硫磺交聯(lián)鍵各項物理性能與加工工藝性的同時，融入了 IPN硫化網(wǎng)絡鍵耐溫度性好、耐剪切強度高、耐扭轉變形能力大的優(yōu)點，最大限度地提高了輪胎配方的使用性能。本技術不僅發(fā)明了輪胎專用的具有IPN結構的輪胎各部位的專利配方，同時，本專利技術還解決了不采用溶液法或乳液法，而用特殊的工藝方法，即用特別的、熔融共混煉的、及分階段混煉的方法，利用高分子材料共混時的內(nèi)磨擦及內(nèi)磨擦產(chǎn)生的溫度，使高彈性固體橡膠出現(xiàn)粘流態(tài)，并在此時進行多組分的共混，有效地解決了對幾種不同結構、不同性能的高粘度的輪胎用高分子材料分子鏈進行有效網(wǎng)絡互穿的難題，使輪胎配方中的各高分子材料的分子鏈不僅具有物理交叉網(wǎng)絡，又具有化學交叉交聯(lián)，使得制品的性能穩(wěn)定可控， 部件性能有較大的提升，實現(xiàn)了 IPN技術在輪胎配方中應用的零的突破。
具體實施例方式實施例1
IPN交聯(lián)結構的輪胎墊膠膠料，該膠料按重量份計由以下的成份組成
權利要求
1.IPN交聯(lián)結構的輪胎膠料，其特征在于該輪胎膠料按重量份數(shù)計由包括以下組分構成的原料混煉制備得到第一網(wǎng)絡材料，100份，第一網(wǎng)絡材料選用二烯類橡膠中的一種或多種并用； 第二網(wǎng)絡材料，選用提供交聯(lián)鍵的天然樹脂或合成樹脂以及合成樹脂的單體0. 1 30份；助共融劑0. 8 20份；炭黑20 150份； 活化劑1 30份； 軟化劑0 50份； 防老劑0 20份； 硫化劑0. 1 10份； 硫化促進劑0. 1 20份。
2.根據(jù)權利要求1所述的IPN交聯(lián)結構的輪胎膠料，其特征在于該輪胎膠料按重量份數(shù)計由包括以下組分構成的原料混煉制備得到第一網(wǎng)絡材料，100份，第一網(wǎng)絡材料選用二烯類橡膠中的一種或多種并用； 第二網(wǎng)絡材料，選用提供交聯(lián)鍵的天然樹脂或合成樹脂以及合成樹脂的單體0. 5 15份；助共融劑0. 8 10份；炭黑40 80份； 活化劑2 20份； 軟化劑1 20份； 防老劑1 10份； 硫化劑0. 5 8份； 硫化促進劑0. 5 5份。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的IPN交聯(lián)結構的輪胎膠料，其特征在于該輪胎膠料還包括防焦劑、粘合促進劑、白炭黑、增硬補強劑、塑解劑、微晶蠟、癸酸鈷和間苯二酚中的一種或多種混合；其中作為優(yōu)選的方案在作為輪胎墊膠膠料使用時，所述輪胎膠料的原料包括所述的白炭黑和所述的增硬補強劑，白炭黑為5 25份，增硬補強劑為0. 5 2. 5份；在作為輪胎冠部膠膠料時，所述輪胎膠料的原料包括所述的微晶蠟和所述的防焦劑， 微晶蠟為0. 5 1. 5份，防焦劑為0. 1 1份；在作為輪胎基部膠膠料時，所述輪胎膠料的原料包括所述的塑解劑和所述的防焦劑， 塑解劑為0. 5 3份，防焦劑為0. 1 1份；在作為輪胎胎體膠膠料時，所述輪胎膠料的原料包括所述的防焦劑、所述的粘合促進劑、所述的塑解劑、所述的癸酸鈷和所述的間苯二酚，防焦劑為0. 1 1份，粘合促進劑為 2 8份，塑解劑0. 5 3份，癸酸鈷為0. 5 3份，間苯二酚為0. 5 3份。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的IPN交聯(lián)結構的輪胎膠料，其特征在于第一網(wǎng)絡材料選用天然橡膠、丁苯膠和順丁膠中的一種或多種。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的IPN交聯(lián)結構的輪胎膠料，其特征在于第二網(wǎng)絡材料選用提供醚鍵、酰鍵、酰胺鍵或碳-碳鍵交聯(lián)鍵的天然樹脂和合成樹脂以及合成樹脂的單體中的一種或多種；作為優(yōu)選方案，所述的第二網(wǎng)絡材料選用烯醚、交聯(lián)型酚醛樹脂、雙馬來酸亞酰胺中的一種或多種。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的IPN交聯(lián)結構的輪胎膠料，其特征在于助共融劑選用萜烯樹脂和改性松香樹脂中的一種或多種。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的IPN交聯(lián)結構的輪胎膠料，其特征在于所述的活化劑選用氧化鋅和硬脂酸中的一種或兩種混合，氧化鋅為1 10份，硬脂酸為0. 5 5份；所述的防老劑選用防老劑RD和防老劑4020中的一種或兩種混合，防老劑RD為0. 5 10份，防老劑4020為1 10份。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的IPN交聯(lián)結構的輪胎膠料，其特征在于硫化促進劑選用促進劑DTDM、促進劑NS、促進劑DCP、促進劑D和促進劑H中的一種或多種，促進劑DTDM為 0. 5 2. 0份，促進劑NS為1. 0 2. 5份，促進劑DCP為0. 08 0. 8份，促進劑D為0. 1 0.5份，促進劑H為0 0.5份。
9.一種權利要求1或2所述的IPN交聯(lián)結構的輪胎膠料的混煉方法，其特征在于該方法包括以下的步驟步驟一按配方要求，稱量好配方中提供第一網(wǎng)絡材料、第二網(wǎng)絡材料及促使二者加快互融的助共融劑；步驟二 在10°C 60°C，在本伯里密煉機內(nèi)將稱量好的幾種材料預混煉，并利用預混時高分子材料間的內(nèi)摩擦力將預混的最終溫度升高到60°C 165°C，使配方中的各高分子材料混合物的粘度達到門尼粘度80以下，體系粘度降低到使高分子混合物近似成牛頓粘流體；步驟三在滿足步驟二的條件下，按配方要求再加入配方中的炭黑與除硫化劑和硫化促進劑外的其它固體組分，進行混煉，此時溫度在120°C以下，在溫度達到125 145°C時， 混煉的負荷功率曲線出現(xiàn)拐點時加入配方中的液體組分，繼續(xù)混煉，至溫度達到145°C 170°C時排膠，出片，制得無硫共混膠；步驟四在獲得無硫共混膠后，再根據(jù)具體配方，在本伯里密煉機內(nèi)或橡膠開煉機上加入各種硫化劑、硫化促進劑進行混煉，出片，即得制造輪胎各部件的混煉膠。
10.一種輪胎，其特征在于該輪胎的冠部膠、墊膠、基部膠和胎體膠中至少有一種膠料采用權利要求1或2所述的IPN交聯(lián)結構的輪胎膠料。
全文摘要
本發(fā)明涉及橡膠輪胎領域，尤其涉及一種輪胎膠料及其混煉方法和應用。IPN交聯(lián)結構的輪胎膠料，該輪胎膠料按重量份數(shù)計由包括以下組分的原料混煉制備得到第一網(wǎng)絡材料，100份，第一網(wǎng)絡材料選用二烯類橡膠中的一種或多種并用；第二網(wǎng)絡材料，選用提供交聯(lián)鍵的天然樹脂或合成樹脂以及合成樹脂的單體0.1～30份；助共融劑0.8～20份；炭黑20～150份；活化劑1～30份；軟化劑0～50份；防老劑0～20份；硫化劑0.1～10份；硫化促進劑0.1～20份。本發(fā)明在保持傳統(tǒng)的單一硫磺交聯(lián)鍵各項物理性能與加工工藝性的同時，融入了IPN硫化網(wǎng)絡鍵耐溫度性好、耐剪切強度高、耐扭轉變形能力大的優(yōu)點，最大限度地提高了輪胎配方的使用性能。
文檔編號C08K3/04GK102250394SQ20111015516
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權日2011年6月10日
發(fā)明者徐世傳, 方永清, 許仁昌 申請人:杭州中策橡膠有限公司