[發明專利]利用納米硅基氧化物制作的輪胎硫化膠囊及制備工藝

有效

• 申請號: 200910256462.9
• 申請日: 2009-12-23
• 公開（公告）號: CN101775175A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 范屏;張學永
• 申請（專利權）人: 山東西水永一橡膠有限公司
• 主分類號: C08L23/22
• 分類號: C08L23/22;C08L11/00;C08K13/06;C08K3/36;C08K3/04;B29C35/02;B29L30/00
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌

技術領域

本發明涉及橡膠輪胎硫化膠囊及制備工藝領域中的一種利用納米硅基氧化 物制作的輪胎硫化膠囊及制備工藝。

背景技術

輪胎硫化膠囊作為輪胎生產中所必需的專用制品，，要在200℃以上的熱條 件下，擔當輪胎生產制造的軟模具的工作，而且需要在極苛刻的條件下循環往 復使用。目前制備輪胎硫化膠囊所使用的原材料及重量份通常為：丁基橡膠 95，氯丁橡膠5，填充劑(N330型碳黑)50-58，軟化劑(蓖麻油)5-6， 加工助劑(硬脂酸等)8-10，硫化劑(樹脂)8-10。制備工藝主要包括配料 ——一段密煉——濾膠——添加硫化劑——成型——硫化——打磨。近年來， 隨著我國子午輪胎的迅速普及，高性能的輪胎制造對輪胎硫化膠囊的標準也提 出了更高要求。為了制造出高性能、高品質、高導熱、長壽命的輪胎硫化膠囊， 相關單位進行了大量的研究，研究方向主要圍繞填充劑(即納米級碳黑)的材 料，但是實踐證明這種材料的變化不能改變膠料的性能。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術的不足，提出一種制造出高性能、高品質、 高導熱、長壽命的利用納米硅基氧化物制作的輪胎硫化膠囊及制備工藝。其目 標是在產品物理機械性能指標不變的條件上，利用納米硅基氧化物改性，提高 膠料的耐熱老化性，實現膠料較小的永久變形性，從而提高輪胎硫化膠囊的使 用壽命。

為了實現上述目的，本發明所研究的內容包括：

主體材料是具有良好耐熱性能的合成橡膠——丁基橡膠。其優良的耐熱性 是膠囊制造的首選材料，但同時它的高飽和度也給帶來了加工上的困難。

在研究中發現納米硅基氧化物(白炭黑)具有發熱低、熱老化性、拉伸性 和門尼粘度等性能優于炭黑，但是其粘度較高，粒徑較細，表面積較大，分散 性較差，導致加工相當困難，在橡膠領域的應用范圍遠不如炭黑。為此在反復 研究、試驗、分析的基礎上，提出最佳的原材料組份：

構成的原料的重量份配比是：丁基橡膠90-100，活性劑10-15，填充劑 60-68，軟化劑6-8，加工助劑2-3，硫化劑9-10，納米硅基氧化物8-10， 其中活性劑是氯丁橡膠，填充劑是碳黑，軟化劑是蓖麻油，加工助劑是硬脂 酸，硫化劑是樹脂，納米硅基氧化物是經改性處理的白炭黑。

所述的填充劑是由33-35重量份的N330型碳黑與27-33重量份的乙炔碳黑組 成。

在完成上述原料配置的基礎上，為解決好納米硅基氧化物在橡膠中的分散 問題，針對原有生產工藝進行了改進：在一段密煉后增加了二段密煉，即配料 ——一段密煉——二段密煉——濾膠——添加硫化劑——成型——硫化——打 磨。

經過反復研究和試驗，我們得出如下結論：

1、配方中如何確定納米硅基氧化物的用量也是一個關鍵點。添加量小， 使用的意義不大，而添加量大后對膠料的物性又產生一定的負面影響。加入納 米硅基氧化物的目的即是要保證物理機械性能基本不變的條件下，提高其膠料 的耐熱性及使用中的動態性能。為此，我們經反復配方試驗，優選出合理的添 加量，這一結論經車間中試和產品使用試驗，得到了很好的驗證。

2、在現有工藝中，粉體與其他大顆粒粉體一起投料，導致納米硅基氧化 物無法與膠料直接結合，不能充分發揮出它的優異性能。而我們的工藝流程是 在混煉開始時，先行在生膠中加入納米硅基氧化物，首先保證其與橡膠有很好 的結合，其次增加了二次密煉加工。經對二次密煉加工后的膠料斷面分析看， 可滿足生產工藝要求，分散效果理想。

本發明技術對現有的輪胎膠囊生產材料進行改性，同時根據改性后的膠料 特點，在保持膠料物理機械性能指標不變的條件下，提高其耐熱老化性，實 現膠料較小的永久變形性，從而提高輪胎硫化膠囊的使用壽命。具體就是采 用納米硅基氧化物(白炭黑)改變傳統材料無法改變的膠料指標，使膠料在相 同的硬度下，找到最佳的強度值、伸長力值、定伸力值和較小的熱紅外線老化 值、變形值。

改進后的有益結果

在配方中加入納米硅基氧化物，即納米材料，我們實現了三個突破：

1.解決了加入納米硅基氧化物膠料增硬，伸長率下降的問題；

2.攻克了材料加入后導致粘度增大，材料不易分散造成膠料分散度下降的 問題。