一种改进湿滑性能的全季轮胎的胎面橡胶组合物、混炼方法和轮胎

技术领域

本发明涉及轮胎制造新材料技术领域，尤其涉及一种改进湿滑性能的全季轮胎的胎面橡胶组合物、混炼方法和轮胎。

背景技术

为了解决客户进行季节性更换冬季胎和夏季胎等诸多问题，最先从欧洲提出了全季胎的概念，近年来，全季胎被广大的轮胎消费者接受，轮胎工程师越来越关注全季胎开发。传统的全季轮胎胎面配方采用天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶并用的生胶体系，然而丁苯橡胶中，特别是溶聚丁苯橡胶(不同玻璃化转变温度的丁苯橡胶、改性溶聚丁苯橡胶)的制造技术一直被日本、韩国、欧美企业所垄断。

申请人申请的中国发明专利(公开号CN114957820A)公开了一种胎面胶组合物，该组合物降低了不同使用环境温度对轮胎的磨耗性能的影响，特别是轮胎在低温环境下使用时磨耗性能下降的问题，同时降低轮胎的滚动阻力，并保持轮胎的湿地性能。该专利虽然采用了部分顺丁橡胶，但是其橡胶体系主要成分还是采用溶聚丁苯橡胶，并没有显著改变以溶聚丁苯橡胶为主的橡胶体系。

进一步申请人申请的中国发明专利(申请号：2022116727148)公开了采用天然橡胶和顺丁橡胶并用的生胶体系，并采用补强树脂补强该生胶体系，同时采用高填充的白炭黑，能够开发出全季胎胎面橡胶组合物和轮胎，但存在着冬季性能提升的同时湿地性能有所损失。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种改进湿滑性能的全季轮胎的胎面橡胶组合物，该组合物在天然橡胶和顺丁橡胶并用的生胶体系中加入了环氧化天然橡胶，在原有的基础上进一步改进了湿地性能。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种改进湿滑性能的全季轮胎的胎面橡胶组合物，按橡胶组分总和为100份计，该胎面胶组合物由以下组份的原料混炼构成：

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所述的顺丁橡胶中顺式(Cis)丁二烯的质量占聚合物总重的80～99％，补强树脂的重均分子量Mw在200g/mol～3000g/mol，芳香度在5％～15％；环氧化天然橡胶的环氧化度10-30％。

作为优选，按橡胶组分为100份计，该胎面胶组合物由以下组份的原料混炼构成：

作为优选，炭黑的吸碘值80～130mg/g，CTAB吸附比表面积80～130m

作为优选，白炭黑的氮吸附比表面积(BET)为140～230m

作为优选，硅烷偶联剂为双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、双(γ-三乙氧基硅基丙基)二硫化物、巯基硅烷中的一种或两种或其中的三者及其以上的混合物。

作为优选，补强树脂为C5、C5/C9、DCPD、DCPD/C9、萜烯酚类(萜烯、萜烯苯酚类)、芳香烃(苯乙烯、α-甲基苯乙烯类)中的一种或者二种及其以上的混合物。

作为优选，活化剂选用1.0-1.5份硬脂酸,2.0-3.0份氧化锌；防老剂选用2.0-3.0份防老剂6PPD，0.5-1.5份防老剂TMQ RD，1.5-3.0份微晶蜡；硫化剂选用1.5-2.5份硫磺,0.5-1.5份促进剂TPZ，2.0-4.0份促进剂CZ。

进一步，本发明还公开了所述的胎面橡胶组合物的混炼方法，该方法包括以下的步骤：

第一段混炼:将胎面橡胶组合物中的天然橡胶、顺丁橡胶、环氧化天然橡胶、80％～95％质量的白炭黑、白炭黑质量的6％～8％的硅烷偶联剂以及除了硫化剂之外的所有助剂加入密炼机进行预混炼，在130℃～180℃温度区间恒温100-200秒；

第二段混炼：将第一段混合物、剩余的白炭黑及硅烷偶联剂加入密炼机，在125～180℃温度区间恒温30-200秒；

第三段混炼：将第二段混炼的混合物、硫化剂加入密炼机，温度达到在90～115℃，混炼时间在90-180秒。

进一步，本发明还公开了所述的胎面橡胶组合物在制备优异湿地性能、生热性能、冬季性能、磨耗性能的全季轮胎的胎面胶中的应用。

进一步，本发明还公开了一种改进湿滑性能的全季轮胎，，该轮胎的胎面采用胎面橡胶组合物硫化制备得到。

本发明由于采用了上述的技术方案，采用天然橡胶和顺丁橡胶并用的生胶体系，并采用补强树脂补强该生胶体系，同时采用高填充的白炭黑，同时加入了环氧化天然橡胶，可以改善湿滑性能，用量在1-10phr的时候可以有15-20％改善湿滑，滚阻不增加，冬季性能不恶化。能够开发出全季胎胎面橡胶组合物和轮胎，该胎面橡胶组合物具有与使用低玻璃化转变温度的溶聚丁苯相当的湿地性能、生热性能、冬季性能、磨耗性能。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清查、完整的描述，进而进一步解释发明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。给予本发明中的实施例，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。

对比例1～16与实施例1～3，如表1所示：

续表1

本发明的原料来源如下：

1.天然橡胶STR20，泰国产品

2.环氧化天然橡胶，ENR25，环氧化度25％

3.顺丁橡胶，BR9000,顺式(Cis)丁二烯的质量占聚合物总重的94.5％,中石油大庆石化分公司产品

4.丁苯橡胶，NS612，苯乙烯质量占聚合物总重的15％，乙烯基占丁二烯总重的30％，ZEON化学有限公司产品

5.炭黑N234，杭州中策清泉实业有限公司产品

6.白炭黑200MP，BET＝205m

7.硅烷偶联剂Si75，浙江金茂橡胶助剂品有限公司产品

8.橡胶加工油，V700,宁波汉圣化工有限公司产品

9.树脂,PR383，重均分子量800～900g/mol，芳香度10％，埃克森美孚化工有限公司产品

10.其它材料皆为市场在售工业级产品；

11.其它材料：硬脂酸1.0,氧化锌2.5,防老剂6PPD 2.5,防老剂TMQ RD 1.0,微晶蜡11213 2.0，分散剂SPA 4.0,促进剂TPZ 1.0,促进剂CZ 3.0,硫磺1.7。

本发明的混炼方法如下：

第一段混炼:将胎面橡胶组合物中的天然橡胶、顺丁橡胶、环氧化天然橡胶、80％～95％质量的白炭黑、白炭黑质量的6％～8％的硅烷偶联剂以及除了硫化剂之外的所有助剂加入密炼机进行预混炼，在130℃～180℃温度区间恒温100-200秒；

第二段混炼：将第一段混合物、剩余的白炭黑及硅烷偶联剂加入密炼机，在125～180℃温度区间恒温30-200秒；

第三段混炼：将第二段混炼的混合物、硫化剂加入密炼机，温度达到在90～115℃，混炼时间在90-180秒。

本发明用于评价性能的方法

1、磨耗性能

磨耗性能用磨耗量表征，磨耗量越低，耐磨耗性能越好，磨耗量依据GB/T1689测试，磨耗性能指数见公式(一)：

2、粘弹性能测试

测试设备为日本UESHIMA公司制造的VR-7120型动态热机械分析

测试条件为频率20Hz，动应变0.25％

测试数据:Tanδ、E’

3、冬季性能

冬季性能用-20℃E’表征，数值越低，冬季性能越好，-20℃E’指数见公式(二)：

4、湿地性能

湿地性能用0℃Tanδ的指数表征，数值越大，湿地性能越好，0℃Tanδ的指数见公式(三)。

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5、滚动阻力

滚动阻力用60℃Tanδ的指数表征，数值越低，滚动阻力越低，60℃Tanδ指数见公式(四)：

以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。