[发明专利]基于纳米粉体的高性能工程轮胎胎面胶及制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于纳米粉体的高性能工程轮胎胎而胶及制备工艺，属于先进纳米复合材料及制备技术领域。

背景技术

随着国民经济的高速发展，国家对基础建设投资逐年上升，矿山、水利、筑路等行业所使用的工程机械设备日益增加。工程机械一般工作环境恶劣，工作强度大，因此对工程轮胎提出了更高的要求。与斜交工程轮胎相比，子午线工程轮胎负荷能力更强，且具有耐磨耗、耐刺扎、可靠性高等优点，是工程轮胎发展的主方向。

实现子午线轮胎高品质化的关键在于胎面材料高性能化，但由于国内轮胎产业与国外相比发展相对滞后，因此，在传统轮胎橡胶技术不能满足使用要求以及国外先进技术壁垒的大背景下，如何自主突破这一产业瓶颈，是国内橡胶企业亟待解决的问题。

纳米材料的出现，对于开发高性能工程轮胎胎面胶具有重要意义。在胎面胶中添加纳米材料，可使其强度高、耐撕裂，且具有良好的耐磨耐刺扎性、抗崩花掉块性，从而提高轮胎的使用寿命，降低经济成本。但目前国内外对纳米复合胎面胶研究尚处于起步阶段，配方及工艺尚不成熟。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于纳米粉体的高性能工程轮胎胎面胶配方及制备工艺，以获得高性能工程轮胎橡胶纳米复合胎面胶。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于纳米粉体的高性能工程轮胎胎面胶，其特征在于该胎面胶配方包括以下组分和重量份：天然橡胶100重量份；炭黑40～55重量份；氧化锌3～10重量份；硬脂酸1～3重量份；N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺(防老剂4020)1.1～2重量份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(防老剂RD)1.1～2重量份；苯并噻唑-2-次磺酰吗啡啉(促进剂NOBS)1～2重量份；硫磺1.5～2.5重量份；改性纳米粉体1～15重量份。

所述的炭黑为N110、N220、N234、N330、DZ-13五种炭黑中的一种或一种以上。

所述的基于纳米粉体的高性能工程轮胎胎面胶，其特征在于所述的改性纳米粉体为氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化铈、氢氧化铝、氢氧化镁、重晶石、碳酸钙的改性纳米粉体中的一种或一种以上。

一种基于纳米粉体的高性能工程轮胎胎面胶的制备工艺，其特征在于该制备工艺具有以下步骤：

a.配料：按以下胎面胶配方配料，天然橡胶100重量份；炭黑40～55重量份；氧化锌3～10重量份；硬脂酸1～3重量份；N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺(防老剂4020)1.1～2重量份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(防老剂RD)1.1～2重量份；苯并噻唑-2-次磺酰吗啡啉(促进剂NOBS)1～2重量份；硫磺1.5～2.5重量份；改性纳米粉体1～15重量份；

b.混炼：保持开炼机前辊温度为55～60℃，后辊温度为50～55℃，且前辊温度高于后辊温度；先将塑炼好的天然橡胶通过开炼机辊距之后包于前辊，且在辊距上方留有适量的堆积胶，经过2～3min捏炼形成光滑无隙的包辊胶后将胶料切割取下；然后将胶料投入辊距压炼1～3min后，向堆积胶上依次投入氧化锌、硬脂酸、防老剂4020、防老剂RD→改性纳米粉体、50％炭黑→硫磺、促进剂NOBS→50％炭黑，每次投料待吃料完毕后，立即进行左右3/4割刀各2～4次，两次割刀间隔20s；待全部吃料完毕后，将混炼胶翻炼1～3min，薄通3～5遍后出片；

c.硫化：控制硫化压力为15～20MPa，硫化温度为143～150℃，硫化时间为10～30min，把胶片置于模具中后在平板硫化机中硫化；脱模，胎面胶工作面打磨。

所述胎面胶配方中含有与炭黑并用的改性纳米粉体材料作为功能填料，且通过机械共混方法将其与橡胶复合，以获得高性能橡胶纳米复合胎面胶。

与传统胎面胶配方及制备工艺相比，本发明提供了一系列新颖的基于纳米粉体的高性能工程轮胎胎面胶配方及制备工艺，所得胎面胶具有良好的耐磨耐刺扎性、抗崩花掉块性以及高强度、耐撕裂等优良力学性能，适用于在复杂苛刻施工条件下的大型工程机械轮胎。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例的基于纳米粉体的高性能工程轮胎胎面胶配方为：

本实施例的基于纳米粉体的高性能工程轮胎胎面胶制备工艺为：

a.配料：把各种原材料按配方重量比称好所需质量。