一種無(wú)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(wú)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(biāo)。由于鈷鹽能促進(jìn)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(jìn)劑。鈷鹽的粘合機(jī)理如 下:通常認(rèn)為無(wú)論哪種有機(jī)鈷產(chǎn)品,起促進(jìn)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(jiǎn)單的接觸,而在硫化過(guò)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(jì)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?yàn)橹挥辛蚧瘉嗐~CuxS才具有 繼續(xù)反應(yīng)的活性,它可以擴(kuò)散到界面層并通過(guò)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(xué)鍵合,即產(chǎn)生了橡膠與鍍黃銅的粘合反應(yīng)。
[0003] 在硫化溫度下,粘合反應(yīng)與硫化反應(yīng)必須協(xié)同進(jìn)行,其反應(yīng)歷程如下:
[0004]
[0005] 在橡膠與鍍黃銅的粘合鍵中并沒(méi)有鈷原子或羧基結(jié)構(gòu)。有機(jī)鈷鹽中的二價(jià)鈷離子 只是對(duì)活性硫化亞銅的生成起促進(jìn)作用,即有機(jī)鈷鹽促進(jìn)粘合的作用。
[0006] 對(duì)于橡膠與鍍黃銅的粘合關(guān)鍵是控制硫化與粘合兩個(gè)反應(yīng)的協(xié)同作用。由于銅與 硫磺生成CuxS的反應(yīng)比橡膠與硫磺的反應(yīng)慢,而鈷鹽能夠促進(jìn)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(huì)導(dǎo)致膠料老化 性能差,粘合水平會(huì)隨過(guò)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(shí)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(wèn)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(duì)上述問(wèn)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(wú)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(duì)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(jìn)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(wú)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(duì)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(jìn)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(jìn)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(jìn) 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(duì)羥基苯甲酸1份,粘合樹脂2 份,不溶性硫磺8份,促進(jìn)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(jìn)劑為促進(jìn)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(jī)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(duì)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(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)壓片,冷卻、建垛。
[0029] 所述材料在制造輪胎鋼絲骨架時(shí),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(guò)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(jià)鋅厚度增加,從而使得粘合力下降,同時(shí)配方含有鈷鹽,在熱老化下也會(huì)加速 老化過(guò)程。本發(fā)明使用鈷鍍層鋼簾線,將鈷離子鍍?cè)阡摻z表面,可起到膠料配方中鈷鹽的效 果,但相比原來(lái)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(shí)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(duì)環(huán)境的污染,避免了生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)大氣、水體及土壤的污染。另外,要想達(dá) 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(duì)于單位輪胎的鈷用量 也降低了,因而從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的角度來(lái)看其生產(chǎn)成本及污染程度都會(huì)降低。
[0033] 在取消鈷鹽的同時(shí),通過(guò)對(duì)硫化體系的調(diào)整,使其膠料硬度、定伸達(dá)到原來(lái)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(qiáng)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(qiáng)度保持率(粘合強(qiáng)度保持率提高4% -15 % )。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0035] 實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施例1-3及對(duì)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(jī)中進(jìn)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