技术领域
[0001] 本
发明属于轮胎
橡胶材料技术领域，具体涉及一种全钢载重子午线轮胎耐磨胶的制备方法。
背景技术
[0002] 全钢载重子午线轮胎的耐磨胶是环绕
胎圈的狭窄胶条，它可保护帘布层不受到
轮辋的磨损，并将轮胎和轮辋密封，同时耐磨胶也是直接与轮辋
接触的部分，具有把车轴的转矩与
制动力传达到轮胎的功能，因此耐磨胶性能优劣对轮胎使用寿命长短起着很重要的作用。全钢耐磨胶应具有高硬度、高耐磨、低生热的性能特点。
[0003] 目前，全钢耐磨胶配方以顺丁胶为主，并用少量的NR，以此来降低生热，提高硫化胶的
耐磨性。填料方面，耐磨胶往往填充大量
炭黑，提高胶料的硬度，但是大量炭黑无法一次投料，实际密炼过程中往往需要将炭黑分段加入，并且需要多次过辊，才能保证胶料的分散
水平，这就造成了
能源的过度消耗以及工艺复杂化。此外，补强
树脂也可以提高耐磨胶硬度，但是补强树脂的加入会导致胶料的耐磨性变差。
[0004] 反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)又称为杜仲胶、古塔波胶或巴拉塔胶。TPI的化学组成与NR相同，但由于其分子链中的双键结构为反式构型，
原子排列对称，分子结构紧密，分子能规则地排入晶体，因此更容易有序聚集而结晶。正是这种特殊的结构，使TPI具有硬度高、耐磨性好、生热低的特点。
[0005] 但TPI在
温度低于60℃时会出现结晶现象，这在实际应用时可能会给轮胎成型工艺带来一定困难，目前文献中提到在挤出或压延前，对含TPI的胶料进行返炼，然而返炼过程浪费能源，增加工艺复杂度，不利于大规模生产。
发明内容
[0006] 鉴于以上所述
现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种全钢载重子午线轮胎耐磨胶的制备方法。
[0007] 为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现：
[0008] 一种全钢载重子午线轮胎耐磨胶的制备方法，包括以下步骤，
[0009] S1、一段混炼：在密炼机中进行，密炼机转速40-50rpm，压力90-110Bar，向密炼机中加入天然橡胶、TPI、顺丁橡胶、
增粘剂、防老剂以及活性剂，加压20-40S提砣，再向密炼机中加入炭黑，加压60-70S提砣，再加压至160℃-170℃提砣排胶，制得一段母胶并停放待用；
[0010] S2、二段混炼：在密炼机中进行，密炼机转速50-60rpm，压力90-110Bar，将一段母胶加入密炼机中，加压20-30S提砣，再加压20-30S提砣，最后加压至160℃-170℃时提砣排胶，制得二段母胶并停放待用；
[0011] S3、三段混炼：在密炼机中进行，密炼机转速50-60rpm，压力90-110Bar，将二段母胶加入密炼机中，加压20-30S提砣，再加压至160℃-170℃时提砣排胶，制得三段母胶并停放待用；
[0012] S4、终炼混炼：在密炼机中进行，密炼机转速20-30rpm，压力140-160Bar，将三段母胶、硫黄、促进剂、防焦剂同时加入密炼机中，加压40-50S提砣，再加压30-40S提砣，最后加压至110℃-120℃时提砣排胶，制得终炼胶，停放后即得到所述耐磨胶；所述步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4中所述停放时间为4～6h、停放温度40℃～60℃。
[0013] 进一步地，以重量份数计，所述天然橡胶、TPI、顺丁橡胶、炭黑、增粘剂、防老剂、硫黄、促进剂、活性剂以及防焦剂的份量为：天然橡胶10-90份、TPI 10-90份、顺丁橡胶0-50份、炭黑40-80份、增粘剂1-2份、防老剂2-5份、硫黄1-2份、促进剂1-2份、活性剂3-6份、防焦剂0.2-0.5份。
[0014] 进一步地，所述天然橡胶是SMR10#、STR10#、SIR10#、SMR20#、STR20#、SIR20#中的一种。
[0015] 进一步地，所述TPI的
门尼
粘度[ML(1+4)100℃]值60～80。
[0016] 进一步地，所述顺丁橡胶是镍系高顺式顺丁橡胶或钕系高顺式顺丁橡胶。
[0017] 进一步地，所述炭黑是N326、N330、N343、N347、N375中的一种或几种。
[0018] 进一步地，所述增粘剂是对叔丁基
苯酚-乙炔树脂、对叔丁基苯酚甲
醛树脂、对叔辛基苯酚甲醛树脂、季戊四醇改性松香树脂中的一种或几种。
[0019] 进一步地，所述防老剂是
微晶蜡、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体、N-苯基-N’-(1，3-二甲基丁基)对苯二胺、N-苯基-N’-异丙基对苯二胺、N，N’-二
甲苯基对苯二胺、N，N’-二苯基对苯二胺中的一种或几种。
[0020] 进一步地，所述促进剂是N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N，N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺中的一种或几种。
[0021] 进一步地，所述活性剂是由
氧化锌和
硬脂酸按
质量比0.5～2：1组合的混合物。本发明的有益效果：
[0022] 1、本发明采用的制备方法在原料组分中引入TPI，TPI和NR属于立体规整异构体，二者的化学组成相同，但是TPI的双键结构为反式构型，是一种具有高硬度和拉伸强度的结晶性
聚合物，将TPI引入本发明中，可充分发挥其结晶性，使制备的胶料达到高硬度、高耐磨、低生热的效果；在60℃以上，TPI易与NR、SBR和BR等通用橡胶共混，达到共硫化；
[0023] 2、通过引入TPI替代部分通用橡胶，由于其结晶特性，则能在保持胶料硬度不变的同时，减少炭黑的用量，可将炭黑一次投料，减少炭黑投料次数，进而减少密炼段数；
[0024] 3、优化本发明在每一段密炼后的停放温度和时间，其中停放温度优选40-60℃，停放时间优选4-6小时，在TPI与其他原料组分混合后，在该停放条件下能使含TPI的胶料不变硬，无需返炼即可进行下一道工序，优化密炼工艺，降低加工复杂度，有利于大规模生产；
[0025] 4、本发明中活性剂采用氧化锌和硬脂酸按0.5～2:1组合的混合物，这种特定的配比可使采用的活性剂的活性达到最高，使橡胶的硫化过程更加充分；保持这一比例不变，适当减少活性剂总的用量，并不会使配方的使用性能降低。
具体实施方式
[0026] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本
说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0028] 天然橡胶60份，TPI 10份，镍系高顺式顺丁橡胶30份，N330炭黑60份，对叔丁基苯酚甲醛树脂1.5份，微晶蜡1份，2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体1份，N-苯基-N’-(1，3-二甲基丁基)对苯二胺1份，普通硫黄2份，N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺1.5份，氧化锌
1.5份，硬脂酸3份，N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺0.5份。
[0029] 本实施例所述的橡胶组合物所采用的制备方法，包括以下步骤：
[0030] S1、一段混炼：在密炼机中进行，密炼机转速40rpm，压力110Bar，向密炼机中加入按上述配方称取的天然橡胶、TPI、顺丁橡胶、增粘剂、防老剂以及活性剂，加压40S提砣，再向密炼机中加入炭黑，加压60S提砣，再加压至170℃提砣排胶，制得一段母胶，并将一段母胶停放4h，停放温度保持在60℃；
[0031] S2、二段混炼：在密炼机中进行，密炼机转速50rpm，压力90Bar，将一段母胶加入密炼机中，加压30S提砣，再加压30S提砣，最后加压至160℃时提砣排胶，制得二段母胶，并将二段母胶停放5h，停放温度保持在50℃；
[0032] S3、三段混炼：在密炼机中进行，密炼机转速60rpm，压力100Bar，将二段母胶加入密炼机中，加压20S提砣，再加压至165℃时提砣排胶，制得三段母胶并停放待用，并将三段母胶停放6h，停放温度保持在40℃；
[0033] S4、终炼混炼：在密炼机中进行，密炼机转速20rpm，压力160Bar，将三段母胶、硫黄、促进剂、防焦剂同时加入密炼机中，加压50S提砣，再加压40S提砣，最后加压至120℃时提砣排胶，制得终炼胶，并将终炼胶停放5h，停放温度保持在50℃，即可得到所述的耐磨胶。
[0034] 实施例2
[0035] 天然橡胶65份，TPI 20份，镍系高顺式顺丁橡胶20份，N375炭黑55份，对叔(特)辛基苯酚甲醛树脂1.5份，微晶蜡1份，2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体2份，N-苯基-N’-(1，3-二甲基丁基)对苯二胺3份，普通硫黄3份，N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺2份，氧化锌4份，硬脂酸2份，N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺0.2份。
[0036] 本实施例所述的橡胶组合物所采用的制备方法，包括以下步骤：
[0037] S1、一段混炼：在密炼机中进行，密炼机转速50rpm，压力90Bar，向密炼机中加入按上述配方称取的天然橡胶、TPI、顺丁橡胶、增粘剂、防老剂以及活性剂，加压20S提砣，再向密炼机中加入炭黑，加压70S提砣，再加压至170℃提砣排胶，制得一段母胶，并将一段母胶停放5h，停放温度保持在40℃；
[0038] S2、二段混炼：在密炼机中进行，密炼机转速60rpm，压力100Bar，将一段母胶加入密炼机中，加压20S提砣，再加压20S提砣，最后加压至165℃时提砣排胶，制得二段母胶，并将二段母胶停放5h，停放温度保持在60℃；
[0039] S3、三段混炼：在密炼机中进行，密炼机转速60rpm，压力100Bar，将二段母胶加入密炼机中，加压20S提砣，再加压至165℃时提砣排胶，制得三段母胶并停放待用，并将三段母胶停放6h，停放温度保持在50℃；
[0040] S4、终炼混炼：在密炼机中进行，密炼机转速20rpm，压力160Bar，将三段母胶、硫黄、促进剂、防焦剂同时加入密炼机中，加压50S提砣，再加压40S提砣，最后加压至120℃时提砣排胶，制得终炼胶，并将终炼胶停放4h，停放温度保持在60℃，即可得到所述的耐磨胶。
[0041] 实施例3
[0042] 天然橡胶55份，TPI 30份，镍系高顺式顺丁橡胶15份，N375炭黑50份，对叔辛基苯酚甲醛树脂3份，微晶蜡1份，2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体1份，N-苯基-N’-(1，3-二甲基丁基)对苯二胺2份，普通硫黄1.5份，N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺1份，氧化锌2份，硬脂酸2份，N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺0.3份。
[0043] 本实施例所述的橡胶组合物所采用的制备方法，包括以下步骤：
[0044] S1、一段混炼：在密炼机中进行，密炼机转速45rpm，压力100Bar，向密炼机中加入按上述配方称取的天然橡胶、TPI、顺丁橡胶、增粘剂、防老剂以及活性剂，加压30S提砣，再向密炼机中加入炭黑，加压65S提砣，再加压至165℃提砣排胶，制得一段母胶，并将一段母胶停放5h，停放温度保持在40℃；
[0045] S2、将步骤S1得到一段母胶放入转速为60rpm、压力100Bar的密炼机内，加压25S提砣后再加压25S提砣，最后加压至165℃并排出二段母胶，并将二段母胶停放5h，停放温度保持在40℃；
[0046] S3、将步骤S2得到二段母胶放入转速为55rpm、压力90Bar的密炼机内，加压25S提砣，再加压至165℃排出三段母胶，并将三段母胶停放6h，停放温度保持在60℃；
[0047] S4、终炼混炼：在密炼机中进行，密炼机转速20rpm，压力160Bar，将三段母胶、硫黄、促进剂、防焦剂同时加入密炼机中，加压50S提砣，再加压40S提砣，最后加压至120℃时提砣排胶，制得终炼胶，并将终炼胶停放5h，停放温度保持在50℃，即可得到所述的耐磨胶。
[0048] 实施例4
[0049] 天然橡胶55份，TPI 30份，镍系高顺式顺丁橡胶15份，N375炭黑50份，对叔辛基苯酚甲醛树脂3份，微晶蜡1份，2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体1份，N-苯基-N’-(1，3-二甲基丁基)对苯二胺2份，普通硫黄1.5份，N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺1份，氧化锌1.5份，硬脂酸1.5份，N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺0.3份。
[0050] 本实施例所述的橡胶组合物所采用的制备方法，包括以下步骤：
[0051] S1、一段混炼：在密炼机中进行，密炼机转速50rpm，压力100Bar，向密炼机中加入按上述配方称取的天然橡胶、TPI、顺丁橡胶、增粘剂、防老剂以及活性剂，加压25S提砣，再向密炼机中加入炭黑，加压70S提砣，再加压至165℃提砣排胶，制得一段母胶，并将一段母胶停放5h，停放温度保持在45℃；
[0052] S2、将步骤S1得到一段母胶放入转速为60rpm、压力100Bar的密炼机内，加压25S提砣后再加压25S提砣，最后加压至165℃并排出二段母胶，并将二段母胶停放5h，停放温度保持在40℃；；
[0053] S3、将步骤S2得到二段母胶放入转速为55rpm、压力90Bar的密炼机内，加压25S提砣，再加压至165℃排出三段母胶，并将三段母胶停放6h，停放温度保持在60℃；
[0054] S4、终炼混炼：在密炼机中进行，密炼机转速20rpm，压力160Bar，将三段母胶、硫黄、促进剂、防焦剂同时加入密炼机中，加压50S提砣，再加压40S提砣，最后加压至120℃时提砣排胶，制得终炼胶，并将终炼胶停放5h，停放温度保持在50℃，即可得到所述的耐磨胶。
[0055] 对比例1
[0056] 天然橡胶45份，镍系高顺式顺丁橡胶55份，N347炭黑80份，对叔丁基苯酚甲醛树脂2份，微晶蜡1份，2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体1份，N-苯基-N’-(1，3-二甲基丁基)对苯二胺3份，普通硫黄2份，N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺1.5份，氧化锌5份，硬脂酸2份，N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺0.3份。
[0057] 对比例的制备步骤如下：按照质量份数称取各个组分
[0058] S1：一段混炼：在密炼机中进行，密炼机转速40rpm，压力110Bar。按比例加入天然橡胶、顺丁橡胶、增粘剂、防老剂、活性剂，加压20S提砣，将50份炭黑加入密炼机中，加压60S提砣，再加压至170℃时提砣排胶，制得一段母胶，将一段母胶在室温下停放，再进行二段混炼；
[0059] S2：二段混炼：在密炼机中进行，密炼机转速60rpm，压力110Bar。将一段母胶加入密炼机中，加压30S提砣，将20份炭黑加入密炼机中，加压30S提砣，最后加压至160℃时提砣排胶，制得二段母胶，将二段母胶在室温下停放，再进行三段混炼；
[0060] S3：三段混炼：在密炼机中进行，密炼机转速60rpm，压力110Bar，将二段母胶加入密炼机中，加压30S提砣，将10份炭黑加入密炼机中，加压至160℃时提砣排胶，制得三段母胶，将三段母胶在室温下停放，再进行四段混炼；
[0061] S4：四段混炼：在密炼机中进行，密炼机转速60rpm，压力110Bar，将三段母胶加入密炼机中，加压30S提砣，再加压至170℃时提砣排胶，制得四段母胶，将四段母胶在室温下停放，再进行五段混炼；
[0062] S5：五段混炼：在密炼机中进行，密炼机转速60rpm，压力110Bar，将四段母胶加入密炼机中，加压30S提砣，再加压至160℃时提砣排胶，制得五段母胶，将五段母胶在室温下停放，再进行终炼混炼；
[0063] S6：终炼混炼：终炼混炼在密炼机中进行，密炼机转速30rpm，压力140Bar，将五段母胶、硫黄、促进剂、防焦剂加入密炼机中，加压50S提砣，再加压40S提砣，最后加压至120℃时提砣排胶，制得终炼胶，将终炼胶冷却至室温，全钢耐磨胶料制备完毕。
[0064] 对比例2
[0065] 天然橡胶55份，TPI 25份，顺丁橡胶20份，N375炭黑60份，对叔辛基苯酚甲醛树脂2份，微晶蜡1份，2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体1份，N-苯基-N’-(1，3-二甲基丁基)对苯二胺2份，普通硫黄1.5份，N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺1份，氧化锌1.5份，硬脂酸1.5份，N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺0.3份。
[0066] 本实施例所述的橡胶组合物所采用的制备方法，包括以下步骤：
[0067] S1、一段混炼：在密炼机中进行，密炼机转速50rpm，压力100Bar，向密炼机中加入按上述配方称取的天然橡胶、TPI、顺丁橡胶、增粘剂、防老剂以及活性剂，加压25S提砣，再向密炼机中加入炭黑，加压70S提砣，再加压至160℃提砣排胶，制得一段母胶，并将一段母胶停放4h，停放温度保持在70℃；
[0068] S2、将步骤S1得到一段母胶放入转速为60rpm、压力100Bar的密炼机内，加压25S提砣后再加压25S提砣，最后加压至165℃并排出二段母胶，并将二段母胶停放5h，停放温度保持在25℃；
[0069] S3、将步骤S2得到二段母胶放入转速为55rpm、压力90Bar的密炼机内，加压25S提砣，再加压至165℃排出三段母胶，并将三段母胶停放7h，停放温度保持在25℃；
[0070] S4、在密炼机中进行，密炼机转速60rpm，压力110Bar，将三段母胶加入密炼机中，加压30S提砣，再加压至160℃时提砣排胶，制得四段母胶，并将四段母胶停放7h，停放温度保持在65℃，再进行四段混炼；
[0071] S5、在密炼机中进行，密炼机转速60rpm，压力110Bar，将四段母胶加入密炼机中，加压30S提砣，再加压至160℃时提砣排胶，制得五段母胶，并将五段母胶停放4h，停放温度保持在65℃，再进行终段混炼；
[0072] S6、终炼混炼：在密炼机中进行，密炼机转速20rpm，压力160Bar，将五段母胶、硫黄、促进剂、防焦剂同时加入密炼机中，加压50S提砣，再加压40S提砣，最后加压至120℃时提砣排胶，制得终炼胶，并将终炼胶停放4h，停放温度保持在25℃，即可得到所述的耐磨胶。
[0073] 以上所述实施例和对比例的硫化胶测试数据如下：
[0074]
[0075] 上表中，硬度和定伸
应力表征的是胶料抵抗外力不
变形的能力，数值越大越好；兰伯恩磨耗指数表征胶料的耐磨性，数值越大越好；5％-Tanδ@60℃表征胶料的生热，数值越小越好。
[0076] 从数据来看，本发明所述的制备方法制作的实施例1-4相对于对比例1而言，其硬度、定伸应力、耐磨耗性和生热都优于对比例1，可知按本
专利所提供的配方组分和工艺，可以达到高硬度、高耐磨性、低生热的目的。
[0077] 从数据来看，本发明所述的制备方法制作的实施例1-4相对于对比例2而言，其硬度、定伸应力、耐磨耗性和生热与对比例2相差不大，但本发明对混炼的停放温度与停放时间进行了优化，使TPI与其他原料组分混合后，在该停放条件下能使含TPI的胶料不变硬，无需返炼即可进行下一道工序，优化密炼工艺，减少密炼次数，降低加工复杂度，以利于大规模生产。
[0078] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
