可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶及检测方法

技术领域

本发明属于轮胎制造技术领域，尤其涉及一种可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶及检测方法。

背景技术

防爆轮胎因在胎侧部位增加了支撑性结构而刚性变强，使得汽车在失压后仍能以80km/h的速度保持稳定行驶80km，在一定程度上解决了爆胎的安全性问题。但由于传统防爆轮胎的支撑性结构为支撑胶，是一个整体，难以兼顾支撑性和抗疲劳性，存在过厚、过硬、高生热等问题，容易导致防爆轮胎的噪音大、滚阻高、耗油高、舒适性差等问题，不能适用于普通车辆。

目前，传统防爆轮胎用支撑胶大部分为天然橡胶和顺丁橡胶并用，以低结构度炭黑或白炭黑作为填料进行填充，配以高强硫化体系来满足支撑胶的支撑性和抗撕裂性能，然而，天然胶存在不耐热的缺点，而且传统防爆轮胎胎壁较厚，无法及时散热，防爆轮胎在零气压行驶过程支撑胶会受到热破坏和机械破坏。

传统防爆轮胎用支撑胶在零气压状态下行驶后容易发生疲劳损坏，修补轮胎后不能二次使用，需要直接更换新胎，费用高，且不环保；防爆轮胎在零气压行驶过程，由于支撑胶外侧部分主要起支撑作用，并承受一定拉伸变形，需要具备更好的支撑性和抗疲劳性能；传统支撑胶检测项目也只能检测新胎的胶料性能，并不能评价支撑胶重复使用过程中的性能状态。

发明内容

本发明针对现有技术存在的传统防爆轮胎用支撑胶不能兼顾支撑性能和低生热性能，零气压状态下行驶后容易发生疲劳损坏，修补轮胎后不能二次使用的技术问题，提出一种可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶，能够保证足够的支撑性能、抗拉伸疲劳性能以及优异的低生热性能，延长支撑胶寿命，使全防爆轮胎在零气压状态行驶后支撑胶不会损坏，可以继续使用，不必更换轮胎，实现可持续性，低碳环保；本发明还提供了上述可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶的检测方法，通过该检测方法能够预测支撑胶是否可重复使用，且重复使用过程中轮胎性能的好坏，该检测程序与零气压耐久测试具有良好相关性。

为了达到上述目的，本发明一方面提供了一种可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶，所述可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶的模量损失率|1-G’

在其中一些实施例中，所述外侧支撑胶的拉伸强度保持率T.S.(150℃)/T.S.(23℃)≥80％。

在其中一些实施例中，所述可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶按重量份数计，包括：液体工艺天然橡胶70～90份，顺丁橡胶40～60份，芳纶短纤维1～10份，炭黑20～40份，第一防老剂2～3份，活性剂3～5份，硫磺1～2份，促进剂2～3份，抗硫化返原剂0.5～1.5份。

在其中一些实施例中，所述液体工艺天然橡胶按重量份计，包括胶乳40～60份，白炭黑20～40份，硅烷偶联剂2～4份，其他配合剂0.5～1.5份。

在其中一些实施例中，所述顺丁橡胶为改性低顺式顺丁橡胶，所述改性低顺式顺丁橡胶使用锂系催化剂且顺式含量为45％。

在其中一些实施例中，所述芳纶短纤维的长度为2～5mm。

在其中一些实施例中，所述炭黑吸碘值为35～50g/kg，DBP吸收值为110×10

在其中一些实施例中，所述白炭黑比表面积为90～120m

本发明另一方面提供了一种上述任一可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶的检测方法，包括以下步骤：

硫化：将未硫化可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶置于RPA设备模腔，设置硫化温度161℃，硫化时间15min，应变0.7％，频率100cpm；

全防爆轮胎普通行驶模量：硫化后将温度降到55℃～60℃，设置应变42％，频率60cpm，保持5min；保持上述温度，设置应变7％，频率600cpm，记录模量G’

全防爆轮胎零气压行驶模量：测量模量G’

全防爆轮胎零气压耐久后耐久测试：对全防爆轮胎进行室内机床测试，在零气压状态下全防爆轮胎以60km/h的速度行驶30min后，静置24小时，进行耐久测试，记录测试结果。

在其中一些实施例中，全防爆轮胎普通行驶模量步骤中模量G’

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：本发明可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶的模量保持率低，耐久性能更好，拉伸保持率更优异。本发明可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶使用液体工艺天然橡胶，低顺式顺丁橡胶和芳纶短纤维，其中，液体工艺天然橡胶在天然胶乳状态下加入白炭黑和硅烷偶联剂，提高了填料分散性，提高耐屈挠性能，降低生热；通过加入芳纶短纤维，从物理层面提高胶料抗撕裂性能，对抗拉伸疲劳带来胶料损坏，大大提高了全防爆轮胎使用寿命，从而可以让全防爆轮胎在修补后二次使用，体现可持续性环保理念。本发明提供的可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶的检测方法，通过检测预测支撑胶是否可重复使用，且重复使用过程中轮胎性能的好坏，且该检测程序与零气压耐久测试具有良好相关性。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶的位置示意图；

图中，1、内侧支撑胶，2、外侧支撑胶，3、胎体。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶2作为全部支撑胶的一部分，位于内侧支撑胶1和胎体3之间，能够保证足够的支撑性能、抗拉伸疲劳性能以及优异的低生热性能。本发明可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶的模量损失率|1-G’

本发明可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶按重量份数计，包括：液体工艺天然橡胶70～90份，顺丁橡胶40～60份，芳纶短纤维1～10份，炭黑20～40份，第一防老剂2～3份，活性剂3～5份，硫磺1～2份，促进剂2～3份，抗硫化返原剂0.5～1.5份。其中，液体工艺天然橡胶是液体天然橡胶加入白炭黑、硅烷偶联剂及其他配合剂在液体状态下混炼而成的，加入白炭黑提高了填料分散性，与传统天然橡胶和顺丁橡胶并用的单一支撑胶配方相比，本发明配方得到的橡胶组合物生热可以降低30％，保持一定强度的同时耐屈挠性能提高两倍以上。液体工艺天然橡胶按重量份数计，包括胶乳40～60份，白炭黑20～40份，硅烷偶联剂2～4份，其他配合剂0.5～1.5份。其中，白炭黑为高分散白炭黑，比表面积为90m～120m

本发明实施例中顺丁橡胶优选为改性低顺式聚丁二烯橡胶，改性低顺式顺丁橡胶使用锂系催化剂且顺式含量为45％，末端改性。改性低顺式顺丁橡胶的末端改性基团加强填料分散，进一步降低生热，降低滞后，保证良好的加工性能。本发明原料中加入的芳纶短纤维微观结构长度为2～5mm，适当的纤维长度保证足够的物理机械强度，同时提高加工性能和分散性能，并从物理层面提高胶料抗撕裂性能，能够对抗拉伸疲劳带来的胶料损坏，增强屈挠性能和支撑性能，使胶料不易断裂且大大提高全防爆轮胎的使用寿命，从而可以让全防爆轮胎在修补后二次使用，体现可持续性环保理念。本发明实施例所用炭黑的吸碘值为35～50g/kg，DBP吸收值为110×10

本发明相比于传统天然橡胶和顺丁橡胶并用的单一支撑胶配方，从支撑胶外侧部分着手，加强支撑保持性能和抗疲劳性能，使用了液体工艺天然橡胶和改性低顺式顺丁橡胶，同时加入芳纶短纤维加强产品的物理机械强度，使得胶料具有足够的模量保持率、较低的生热以及优异的机械强度，实现支撑胶重复使用的功能，降低了换胎频率，在可持续和环保方面极具优势。

本发明上述可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶的制备方法，包括以下步骤：

液体工艺天然橡胶制备：按照上述重量份数配比，将胶乳、白炭黑、硅烷偶联剂、其他配合剂按液体工艺制备为胶块；

一段母胶制备：按照上述重量份数配比，将上述胶块、顺丁橡胶、炭黑、芳纶短纤维、活性剂、第一防老剂加至密闭炼胶机中，混炼均匀后排胶，得到一段母胶；

二段终胶制备：将上述一段母胶、硫磺、促进剂和抗硫化返原剂添加至密闭炼胶机中，混炼均匀后排胶，得到终炼胶。

本发明上述可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶的检测方法，采用模拟全防爆轮胎行驶过程中外侧支撑胶状态变化的RPA测试程序，包括以下步骤：

硫化：设置硫化温度为161℃，硫化时间15min，应变0.7％，频率100cpm；

全防爆轮胎普通行驶模量：硫化后将温度降到55℃～60℃，设置应变42％，频率60cpm，保持5min；保持上述温度，设置应变7％，频率600cpm，记录模量G’

全防爆轮胎零气压行驶模量：测量模量G’

全防爆轮胎零气压耐久后耐久测试：根据可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶测试条件，优选相应胎面长度的全防爆胎进行室内机床测试，在全防爆机床试验中，全防爆轮胎在零气压状态下以60km/h的速度行驶30min后，静置24小时，按照国标GB/T4602《轿车轮胎性能室内试验方法》进行耐久测试，测试结果作为全防爆轮胎重复使用性能的判定依据。

全防爆轮胎标准为零气压状态下60km/h行驶30min，按平均轮胎周长1.5～2.5米计算，轮胎行驶频率为400～600cpm，结合设备负荷能力，优选处理频率为480cpm；全防爆轮胎区别于传统防爆胎，在零气压行驶过程中变形大，温度高，最大应变可达30％以上，温度可达140℃以上，测量模量G’

为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶及检测方法，下面将结合具体实施例进行描述。

实施例1

本实施例可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶以重量分数计，包括：液体工艺天然橡胶83.75份，顺丁橡胶50份，芳纶短纤维3份，炭黑25份，第一防老剂2.5份，活性剂5份，硫磺1.4份，促进剂2.5份，抗硫化返原剂1.0份；

其中，液体工艺天然橡胶包括胶乳50份，白炭黑30份，硅烷偶联剂Si69 3份，第二防老剂4020 0.75份；

顺丁橡胶为钕系顺丁橡胶；

第一防老剂为4020 1.5份，RD 1.0份；

活性剂为氧化锌4.0份，硬脂酸1.0份；

促进剂为TiBTD 1.0份，NS 1.5份；

抗硫化返原剂为WY9188。

本实施例可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶的制备方法包括以下步骤：

液体工艺天然橡胶制备：按照上述重量份数配比，将胶乳、白炭黑、硅烷偶联剂Si69、第二防老剂4020按液体工艺制备为胶块；

一段母胶制备：按照上述重量份数配比，将上述胶块、钕系顺丁橡胶、炭黑、芳纶短纤维、氧化锌和硬脂酸、第一防老剂4020和RD加至密闭炼胶机中，混炼均匀后排胶，得到一段母胶；

二段终胶制备：将上述一段母胶、硫磺、促进剂TiBTD和NS、抗硫化返原剂WY9188添加至密闭炼胶机中，混炼均匀后排胶，得到终炼胶。

实施例2

本实施例可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶以重量分数计，包括：液体工艺天然橡胶83.75份，顺丁橡胶50份，芳纶短纤维8份，炭黑25份，第一防老剂2.5份，活性剂5份，硫磺1.4份，促进剂2.5份，抗硫化返原剂1.0份；

其中，液体工艺天然橡胶包括胶乳50份，白炭黑30份，硅烷偶联剂Si69 3份，第二防老剂4020 0.75份；

顺丁橡胶为钕系顺丁橡胶；

第一防老剂为4020 1.5份，RD 1.0份；

活性剂为氧化锌4.0份，硬脂酸1.0份；

促进剂为TiBTD 1.0份，NS 1.5份；

抗硫化返原剂为WY9188。

本实施例可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶的制备方法同实施例1。

实施例3

本实施例可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶以重量分数计，包括：液体工艺天然橡胶83.75份，顺丁橡胶50份，芳纶短纤维8份，炭黑25份，第一防老剂2.5份，活性剂5份，硫磺1.4份，促进剂2.5份，抗硫化返原剂1.0份；

其中，液体工艺天然橡胶包括胶乳50份，白炭黑30份，硅烷偶联剂Si69 3份，第二防老剂4020 0.75份；

顺丁橡胶为改性低顺式顺丁橡胶；

第一防老剂为4020 1.5份，RD 1.0份；

活性剂为氧化锌4.0份，硬脂酸1.0份；

促进剂为TiBTD 1.0份，NS 1.5份；

抗硫化返原剂为WY9188。

本实施例可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶的制备方法同实施例1。

实施例4

本实施例可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶以重量分数计，包括：液体工艺天然橡胶70.13份，顺丁橡胶60份，芳纶短纤维10份，炭黑30份，第一防老剂2.5份，活性剂5份，硫磺1.4份，促进剂2.5份，抗硫化返原剂1.0份；

其中，液体工艺天然橡胶包括胶乳42份，白炭黑25份，硅烷偶联剂Si69 2.5份，第二防老剂4020 0.63份；

顺丁橡胶为改性低顺式顺丁橡胶；

第一防老剂为4020 1.5份，RD 1.0份；

活性剂为氧化锌4.0份，硬脂酸1.0份；

促进剂为TiBTD 1.0份，NS 1.5份；

抗硫化返原剂为WY9188。

本实施例可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶的制备方法同实施例1。

对比例1

本对比例可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶以重量分数计，包括：天然橡胶50份，钕系顺丁橡胶50份，炭黑55份，防老剂4020 2.25份，防老剂RD 1份，活性剂氧化锌4份，活性剂硬脂酸1份，硫磺1.4份，促进剂TiBTD 1.0份，促进剂NS 1.5份，抗硫化返原剂WY9188 1.0份；

本对比例可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶的制备方法包括以下步骤：

一段母胶制备：按照上述重量份数配比，将天然橡胶、钕系顺丁橡胶、炭黑、氧化锌和硬脂酸、防老剂4020和RD加至密闭炼胶机中，混炼均匀后排胶，得到一段母胶；

二段终胶制备：将上述一段母胶、硫磺、促进剂TiBTD和NS、抗硫化返原剂WY9188添加至密闭炼胶机中，混炼均匀后排胶，得到终炼胶。

对比例2

本对比例可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶以重量分数计，包括：天然橡胶50份，白炭黑30份，硅烷偶联剂Si69 1.6份，改性低顺式顺丁橡胶50份，炭黑25份，防老剂4020 2.25份，防老剂RD 1份，活性剂氧化锌4.0份，活性剂硬脂酸1.0份，硫磺1.4份，促进剂TiBTD 1.0份，促进剂NS 1.5份，抗硫化返原剂WY9188 1.0份；

本对比例可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶的制备方法包括以下步骤：

一段母胶制备：按照上述重量份数配比，将天然橡胶、改性低顺式顺丁橡胶、白炭黑、炭黑、硅烷偶联剂Si69、氧化锌和硬脂酸、防老剂4020和RD加至密闭炼胶机中，混炼均匀后排胶，得到一段母胶；

二段终胶制备：将上述一段母胶、硫磺、促进剂TiBTD和NS、抗硫化返原剂WY9188添加至密闭炼胶机中，混炼均匀后排胶，得到终炼胶。

对比例3

本对比例可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶以重量分数计，包括：天然橡胶50份，白炭黑30份，硅烷偶联剂Si69 3份，改性低顺式顺丁橡胶50份，芳纶短纤维3份，炭黑25份，防老剂4020 2.25份，防老剂RD 1份，活性剂氧化锌4.0份，活性剂硬脂酸1.0份，硫磺1.4份，促进剂TiBTD 1.0份，促进剂NS 1.5份，抗硫化返原剂WY9188 1.0份；

本对比例可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶的制备方法包括以下步骤：

一段母胶制备：按照上述重量份数配比，将天然橡胶、改性低顺式顺丁橡胶、白炭黑、炭黑、芳纶短纤维、硅烷偶联剂Si69、氧化锌和硬脂酸、防老剂4020和RD加至密闭炼胶机中，混炼均匀后排胶，得到一段母胶；

二段终胶制备：将上述一段母胶、硫磺、促进剂TiBTD和NS、抗硫化返原剂WY9188添加至密闭炼胶机中，混炼均匀后排胶，得到终炼胶。

性能测试

将上述实施例1-4和对比例1-3所得到的终炼胶进行模量损失率测试，热积累测试，胶料耐屈挠性和拉伸性能测试，动态力学性能测试，零气压耐久后耐久测试。其中，模量损失率测试按以下步骤进行：将外侧支撑胶未硫化胶进行RPA模拟支撑胶缺气行驶测试，于161℃条件下硫化15min；然后降温，在温度60℃，应变7％，频率600cpm条件下记录模量G’

热积累测试按以下步骤进行：于温度161℃，0.2°应变角，硫化20min，T

胶料耐屈挠性参照GB/T13934进行；胶料拉伸性能按照GB/T528进行；

动态力学性能采用ISO 4664-1:2005，初始应变7％，动态应变1％，频率10Hz，温度70℃，tanδ表征滞后损失；

成品胎测试参照GB/T 30196-2013进行零气压耐久测试，条件为60km/h速度行驶30min，零气压耐久测试完成后将轮胎静置24小时，再按照国标GB/T4602《轿车轮胎性能室内试验方法》进行耐久测试，作为全防爆轮胎重复使用性能的判定依据。

表1实施例1-4和对比例1-3所得到的终炼胶性能测试表

由上可知，实施例1-4为本发明提供的可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶，与对比例1-3相比，实施例1-4所得可持续性全防爆轮胎外侧支撑胶的模量损失率更低，拉伸保持率更优异，耐久性能更好，可大幅提升拉伸抗疲劳性能，耐屈挠性能，以及更优异的模量保持率。