《超低滾阻、高抗濕滑乘用子午線輪胎的胎面橡膠組合物》是安徽佳通乘用子午線輪胎有限公司於2016年8月30日申請的發明專利，該專利申請號為2016107811618，公布號為CN106366386A，專利公布日為2017年2月1日，發明人是陳玲、盧榮麗、桂東、魯敏。
《超低滾阻、高抗濕滑乘用子午線輪胎的胎面橡膠組合物》屬於輪胎製造和胎面膠配方開發技術領域，具體涉及一種超低滾阻、高抗濕滑乘用子午線輪胎的胎面橡膠組合物。包括以下重量份的原材料組分製成：100份二烯類橡膠、60～75份填充補強劑、5～10份矽烷偶聯劑、5～10份增塑劑、0～3份白炭黑分散劑、0～10份抗濕滑助劑、4～6份防老劑、4～6份活性劑、3.5～5.5份硫化劑和硫化促進劑。採用該橡膠組合物和製備方法所製備輪胎的滾動阻力等級可達A級，抗濕滑性等級可達B級。
2020年7月17日，《超低滾阻、高抗濕滑乘用子午線輪胎的胎面橡膠組合物》獲得安徽省第七屆專利獎銀獎。
基本介紹
- 中文名：超低滾阻、高抗濕滑乘用子午線輪胎的胎面橡膠組合物
- 公布號：CN106366386A
- 公布日：2017年2月1日
- 申請號：2016107811618
- 申請日：2016年8月30日
- 申請人：安徽佳通乘用子午線輪胎有限公司
- 地址：安徽省合肥市經濟技術開發區始信路18號
- 發明人：陳玲、盧榮麗、桂東、魯敏
- 代理機構：合肥天明專利事務所34115
- 代理人：金凱
- Int.Cl.：C08L15/00(2006.01)I、C08L9/00(2006.01)I、C08K13/02(2006.01)I、C08K3/36(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
隨著人們對環保意識和安全意識日益增強，對輪胎的性能提出了更高的要求，歐盟輪胎標籤法的正式實施之後，低滾動阻力、高抗濕滑性能的輪胎更是成為近些年來的研究熱點。胎面作為輪胎中直接與地面接觸的部件，其對輪胎滾動阻力和抗濕滑性能方面的影響非常大，因此胎面膠料的配方設計顯得尤為重要，各輪胎廠家以及科研單位紛紛研究開發低滾阻、高抗濕滑的胎面橡膠組合物，也取得了很多成果。
專利CN105524318A提供了一種白炭黑高填充溶聚丁苯橡膠納米複合材料，該材料以溶聚丁苯膠為橡膠主體，並填充高達120份的白炭黑。該橡膠材料的測試結果顯示具有高的低溫滯後損失（0℃tanδ）和低的高溫滯後損失（60℃tanδ）。
專利CN105315525A提供了一種高抗濕滑和低滾動阻力的輪胎胎面膠料，該胎面膠料的生膠體系為異戊二烯橡膠並用苯乙烯-丁二烯共聚物，填料體系為白炭黑/炭黑並用體系，測試結果顯示該膠料具有高物理性能、高抗濕滑和低滾動阻力的綜合性能。
發明內容
專利目的
《超低滾阻、高抗濕滑乘用子午線輪胎的胎面橡膠組合物》的目的是解決上述2016年8月以前技術的不足，提供一種超低滾阻、高抗濕滑乘用子午線輪胎的胎面橡膠組合物，採用該橡膠組合物和製備方法所製備輪胎的滾動阻力等級可達A級，抗濕滑性等級可達B級。
技術方案
《超低滾阻、高抗濕滑乘用子午線輪胎的胎面橡膠組合物》包括以下重量份的原材料組分製成：100份二烯類橡膠、60～75份填充補強劑、5～10份矽烷偶聯劑、5～10份增塑劑、0～3份白炭黑分散劑、0～10份抗濕滑助劑、4～6份防老劑、4～6份活性劑、3.5～5.5份硫化劑和硫化促進劑。優選地，所述二烯類橡膠為60～80份苯乙烯-丁二烯共聚物、10-20份聚異戊二烯、10-20份丁二烯橡膠中的兩種或三種的復配。
更進一步地，所述苯乙烯-丁二烯共聚物為分子改性的溶聚丁苯膠。優選地，所述填充補強劑為55～70份沉澱水合二氧化矽（白炭黑）和5份炭黑的混合物。優選地，所述矽烷偶聯劑為矽烷偶聯劑X75-S或者封端型巰基矽烷偶聯劑，其中矽烷偶聯劑X75-S為雙--二硫化物和高耐磨炭黑N330等質量比例的混合物。
更進一步地，所述封端型巰基矽烷偶聯劑為3-（辛醯硫基）丙基三乙氧基矽烷。優選地，所述白炭黑分散劑為萊茵化學開發的Aflux37或者AktiplastST。優選地，所述抗濕滑助劑為甲基苯乙烯與苯乙烯共聚物、萜烯樹脂或者Lanxess公司開發的NanopreneM20。
改善效果
《超低滾阻、高抗濕滑乘用子午線輪胎的胎面橡膠組合物》的有益效果在於：改性溶聚丁苯橡膠因其與白炭黑良好的相互作用可顯著降低滾阻，配合使用封端型硫基矽烷偶聯劑，可進一步改善白炭黑與橡膠的相互作用，降低生熱，提升滾阻性能。改性的溶聚丁苯橡膠與封端型硫基矽烷偶聯劑配合使用所製備的橡膠組合物，可獲得滾阻等級A級，抗濕滑性等級B級的超低滾阻和高抗濕滑的輪胎。
技術領域
《超低滾阻、高抗濕滑乘用子午線輪胎的胎面橡膠組合物》屬於輪胎製造和胎面膠配方開發技術領域，具體涉及一種超低滾阻、高抗濕滑乘用子午線輪胎的胎面橡膠組合物。
權利要求
1.《超低滾阻、高抗濕滑乘用子午線輪胎的胎面橡膠組合物》其特徵在於，包括以下重量份的原材料組分：100份二烯類橡膠、55～70份沉澱水合二氧化矽、5份炭黑、5～10份矽烷偶聯劑、5～10份增塑劑、0～3份白炭黑分散劑、6～10份抗濕滑助劑、4～6份防老劑、4～6份活性劑、3.5～5.5份硫化劑和硫化促進劑；其中，所述二烯類橡膠由60～80份苯乙烯-丁二烯共聚物、10-20份聚異戊二烯和10-20份聚丁二烯橡膠組成，苯乙烯-丁二烯共聚物為分子鏈端基改性的溶聚丁苯膠；所述矽烷偶聯劑為封端型巰基矽烷偶聯劑；所述抗濕滑助劑為甲基苯乙烯與苯乙烯共聚物或者NanopreneM20。
2.根據權利要求1所述的超低滾阻、高抗濕滑乘用子午線輪胎的胎面橡膠組合物，其特徵在於：所述封端型巰基矽烷偶聯劑為3-（辛醯硫基）丙基三乙氧基矽烷。
3.根據權利要求1所述的超低滾阻、高抗濕滑乘用子午線輪胎的胎面橡膠組合物，其特徵在於：所述白炭黑分散劑為萊茵Aflux37或者AktiplastST。
實施方式
《超低滾阻、高抗濕滑乘用子午線輪胎的胎面橡膠組合物》的胎面膠料組合物（其配方在表1中給出）的混煉工藝可以使用輪胎工業公知的分階段混煉方法。具體如下：
（1）將橡膠、白炭黑、矽烷偶聯劑、抗濕滑助劑和白炭黑分散劑加入到密煉機中混煉1-2分鐘，加入增塑劑，繼續混煉至溫度達到145℃後，控制轉速6-55rpm，保持溫度在145-150℃範圍內繼續混煉6分鐘，再提高轉速至混煉溫度達155℃排膠，得到M1段母煉膠，冷卻待用。
（2）將冷卻後的M1段母煉膠、炭黑、活性劑和防老劑一起加入密煉機中，轉速40-60rpm，混煉至155℃排膠，得到M2段母煉膠，冷卻待用。
（3）將冷卻後的M2段母煉膠與硫化劑和硫化促進劑一起加入密煉機中，轉速15-30rpm，混煉至溫度達到100℃排膠，冷卻。得到製備輪胎胎面用的橡膠組合物。
組合物編號 | 實施例1 | 實施例2 | 對比例1 | 對比例2 |
|---|---|---|---|---|
聚異戊二烯橡膠 | 15 | 10 | 15 | 10 |
改性苯乙烯-丁二烯共聚物 | 70 | 80 | / | / |
苯乙烯-丁二烯共聚物 | / | / | 70 | 80 |
聚丁二烯橡膠 | 15 | 10 | 15 | 10 |
填充補強劑白炭黑 | 65 | 65 | 55 | 50 |
填充補強劑炭黑 | 5 | 5 | 15 | 20 |
封端型巰基矽烷偶聯劑 | 7.8 | 5.2 | / | / |
普通矽烷偶聯劑 | / | / | 9 | 12 |
增塑劑 | 10 | 5 | 16 | 16 |
抗濕滑助劑 | 10 | 6 | / | / |
白炭黑分散劑 | 2 | 3 | 2 | 2 |
防老劑 | 4.75 | 4.75 | 4.75 | 4.75 |
活性劑 | 4.5 | 4.5 | 4.5 | 4.5 |
硫化劑和硫化促進劑 | 3.6 | 4.1 | 4.9 | 4.9 |
組合物的測試：將上述橡膠組合物使用平板硫化機在160℃下硫化15分鐘，得到2毫米厚的物性片。測試其基本物性和動態力學性能，結果列於表2中。
組合物編號 | 實施例1 | 實施例2 | 對比例1 | 對比例2 |
|---|---|---|---|---|
邵氏A硬度（度） | 63 | 62 | 62 | 63 |
100％定伸應力（兆帕） | 2.5 | 2.5 | 2.7 | 2.9 |
300％定伸應力（兆帕） | 12.5 | 12.9 | 13.0 | 13.5 |
拉伸強度（兆帕） | 18.7 | 20.8 | 18.2 | 17.5 |
斷裂伸長率（%） | 404 | 433 | 411 | 398 |
撕裂強度（千牛/米） | 46 | 46 | 42 | 45 |
0℃tanδ | 0.478 | 0.554 | 0.399 | 0.405 |
60℃tanδ | 0.097 | 0.099 | 0.145 | 0.138 |
輪胎的製造：本發明的胎面膠料混合物可以使用冷餵料或者熱餵料螺桿擠出機進行胎面擠出，但是擠出溫度必須控制低於130℃，溫度太高，胎面膠料存在焦燒的風險。隨後，螺桿擠出機擠出的胎面半成品膠料可以與其他輪胎部件一起在輪胎成型機上使用常規的輪胎成型方法製備輪胎胎胚。最後，未硫化的輪胎胎胚在硫化機內經過一定的溫度、壓力和時間條件下硫化製備輪胎。
輪胎的測試：按照上述配方和輪胎製備工藝生產的輪胎，經過外觀、動平衡、均勻性等檢查後挑選出合格的輪胎成品進行如下對比測試，測試結果列於表3中。
（1）輪胎滾動阻力係數
輪胎滾動阻力測試可以根據不同的標準，採用不同的測試原理或方法進行。本發明中所製備的輪胎是根據歐洲TUV認證的ECER117標準測試，採用測試方法為輪胎軸測力法，其測量設備為美國MTS公司生產的滾動阻力試驗機。
輪胎滾動阻力係數Cr由滾動阻力除以輪胎負荷計算出來，公式如下：
Cr＝Fr/Fz
式中：Cr——滾動阻力係數，N/kN；
Fr——滾動阻力，單位N；
Fz——輪胎試驗負荷，單位kN。
再經過一系列修正和對標處理得到25℃時對標後的滾動阻力係數。
（2）輪胎濕地抓著力指數
輪胎濕路面抓著力性能有車輛法和拖車法兩種測量方法，本發明中輪胎的濕地抓著力是將輪胎寄往西班牙IDIADA試驗場，採用車輛法測試一組安裝在裝備乘用車上的輪胎抓著力性能。其中，裝備乘用車是指為了測試方法的需要裝備了適合測試車輛在濕路面上行駛的速度和兩個速度間距離的感測器等測試儀器且帶有防抱死制動系統（ABS）的乘用轎車。
為計算試驗輪胎的濕地抓著力指數（G），需將參比輪胎和參照輪胎安裝在淋濕的、鋪築的路面直線行駛的車輛上，然後將兩者的濕地制動力性能進行比對。
按照如下公式計算參比輪胎的濕地抓著力指數G（T）：
式中：t是測得的在參比輪胎T進行試驗時的濕地路面溫度（℃）。
t0是濕路面參照溫度條件，對於常規輪胎t0＝20℃。
BFC（T）是參比輪胎T的制動力係數
BFC（R）是參照輪胎的制動力係數
BFC（R0）是參照輪胎在參照條件下的制動力係數，BFC（R0）＝0.68。
對於常規輪胎a＝-0.4232，b＝-8.297。
組合物編號 | 實施例1 | 實施例2 | 對比例1 | 對比例2 |
|---|---|---|---|---|
滾動阻力係數（牛/千牛） | 6.42 | 6.43 | 8.3 | 7.7 |
滾動阻力等級 | A | A | C | B |
濕地抓著力指數 | 1.45 | 1.47 | 1.40 | 141 |
濕地抓著力等級 | B | B | B | B |
由上述測試結果可以看出，
實施例中改性丁二烯-苯乙烯共聚物和封端型硫基矽烷偶聯劑共同作用下的橡膠組合物所得輪胎，在保持高濕地性能的基礎上，達到了超低滾阻的水平。
榮譽表彰
2020年7月17日，《超低滾阻、高抗濕滑乘用子午線輪胎的胎面橡膠組合物》獲得安徽省第七屆專利獎銀獎。
