專利名稱：一種子午輪胎膠囊及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子化合物的組合物及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種子午輪胎膠囊及其制備方法。
背景技術(shù)：
輪胎膠囊是用于制造輪胎的必備消耗部件。在輪胎的硫化過(guò)程中，輪胎膠囊內(nèi)部填充壓縮氣體或者過(guò)熱水，以伸張撐開(kāi)輪胎膠胚形成內(nèi)壓硫化輪胎。壓縮氣體通常為氮?dú)?，過(guò)熱水是經(jīng)過(guò)除氧的熱水，這樣的工藝設(shè)置盡量避免了輪胎膠囊的氧化，從而增加輪胎膠囊的使用壽命。
現(xiàn)有的輪胎膠囊硫化方法，主要用硫化機(jī)將高溫粘流態(tài)的膠料向膠囊模具高壓注射，利用高溫時(shí)膠料的流動(dòng)性能填充膠囊模具。膠囊的使用溫度可以接近200°。因此，輪胎膠囊還需具備一定的耐熱性、導(dǎo)熱性和流動(dòng)性能。目前常見(jiàn)的制備輪胎膠囊所使用的原材料有丁基膠、氯丁膠(活性劑)、蓖麻油(軟化劑)、炭黑(填充劑)、硬脂酸(加工助劑)、樹(shù)脂(硫化劑)。這種輪胎膠囊在導(dǎo)熱速度和使用壽命上已經(jīng)難以滿足市場(chǎng)的需求。常見(jiàn)的膠囊硫化工藝是先制成半成品膠，然后再將半成品膠置入事先裝在硫化機(jī)上并已經(jīng)預(yù)熱的膠囊模具中進(jìn)行硫化成型。通常有一步混煉法和兩步混煉法的區(qū)分。一步混煉法是將將生膠、炭黑和其它助劑進(jìn)行混煉之后，再加入硫化劑繼續(xù)混煉。由于延長(zhǎng)硫化劑的混煉時(shí)間容易造成焦燒，故一步混煉法硫化劑加入時(shí)間短，材質(zhì)分散不均勻，存在產(chǎn)品的性能不穩(wěn)定的缺陷。兩步混煉法是將生膠、炭黑和其它助劑混煉制成母煉膠，停放一段時(shí)間之后再進(jìn)行二次混煉并加入硫化劑。此方法混煉時(shí)間長(zhǎng)，效率低。因此，再研發(fā)一種導(dǎo)熱性和流動(dòng)性能好、使用壽命長(zhǎng)、生產(chǎn)成本低的輪胎膠囊，需要對(duì)膠料的配方和工藝重新作一個(gè)科學(xué)的設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述提到的缺陷和不足，而提供導(dǎo)熱性和流動(dòng)性能好、使用壽命長(zhǎng)、生產(chǎn)成本低的子午輪胎膠囊及其制備方法。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其目的采用的技術(shù)方案如下。一種子午輪胎膠囊，所述膠囊的配方由下述重量份比的原料組成丁基膠90-110份，氯丁膠5-6份，蓖麻油4-6份，炭黑48-55份，硬脂酸0. 7-1. 5份，石蠟0. 4-0. 8份，樹(shù)脂7-10份，氧化鋅4-6份。進(jìn)一步，所述原材料的成份和重量份比為丁基膠95 105份，氯丁膠5飛份，蓖麻油4. 5 6份，炭黑50 52份，硬脂酸I I. 2份，石蠟0. 6 0. 8份，樹(shù)脂7. 2 9份，氧化鋅5 6份。進(jìn)一步，所述原材料的成份和重量份比為丁基膠100份，氯丁膠5份，蓖麻油5份，炭黑50份，硬脂酸I份，石蠟0. 8份，樹(shù)脂9份，氧化鋅5份。
進(jìn)一步，所述石 蠟為微晶蠟；所述丁基膠為268型丁基膠；所述炭黑為高結(jié)構(gòu)炭黑，粒徑為3(T50nm ;所述樹(shù)脂為辛基酚醛硫化樹(shù)脂或?qū)κ宥』尤?shù)脂。一種子午輪胎膠囊的制備方法，包括以下幾個(gè)步驟
(a).配料、密煉和過(guò)濾將半成品膠在50°飛0°條件下與氧化鋅混煉4(T50秒后，然后加入樹(shù)脂混煉6(T70秒，再加入氯丁膠、蓖麻油、炭黑、硬脂酸、石蠟，溫度升至150° 160°，混煉時(shí)間為7 8分鐘，停放12 24小時(shí)后過(guò)濾制得膠料；
(b).擠出切片形成膠條；
(c).硫化打磨膠條經(jīng)過(guò)注射機(jī)螺桿塑化后注入膠囊模具，硫化溫度為160°至170°，保壓保溫3飛分鐘；打開(kāi)上模和下模具，充入高壓氣體，彈出膠囊，然后修邊打磨。進(jìn)一步，所述注射機(jī)為帶螺桿預(yù)塑的柱塞式注射機(jī)。經(jīng)過(guò)不斷的研究和實(shí)驗(yàn)，理論聯(lián)系實(shí)際，本發(fā)明的技術(shù)方案攻破了以下幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)
I.在原料中確定了合理比重的氧化鋅。氧化鋅能有效提高丁基膠的抗熱氧化功能。膠囊的使用溫度可以接近200°，良好的耐熱性有助于延長(zhǎng)膠囊的使用壽命。氧化鋅的含量過(guò)低，則效果不明顯，對(duì)于改善膠囊模具的意義不大，而當(dāng)氧化性的添加量過(guò)大后，又會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，主要是降低膠料回原形和伸長(zhǎng)率。輪胎膠囊處于反復(fù)伸張的工作條件，需要具備良好的伸長(zhǎng)率。因此，需要經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)以及總結(jié)，才能最終確定氧化鋅的一個(gè)合理比重，在膠囊模具的耐熱性和伸長(zhǎng)率之間取得平衡。2.蓖麻油分子量較低，粘度較小，可提高膠料的流動(dòng)性能，但相比與石蠟，會(huì)降低膠料的強(qiáng)度。在原料中添加了石蠟可改善軟化劑對(duì)于膠料強(qiáng)度的影響。由于石蠟與丁基膠具有良好的相容性，能降低門尼黏度、提高膠料的可塑性。因此，石蠟和蓖麻油相互補(bǔ)充，蓖麻油為主，石蠟為輔，共同作為丁基橡膠的軟化劑。作為優(yōu)選，所述石蠟為微晶蠟。微晶蠟除了正構(gòu)烷烴及異構(gòu)烷烴所組成外還含有許多帶長(zhǎng)支鏈及環(huán)狀的飽和性碳?xì)浠衔?，熔點(diǎn)高，可塑性好，能更好地提高膠體的流動(dòng)性能。3.確定了適宜的硫化溫度。硫化溫度是硫化過(guò)程中的一個(gè)重要參數(shù)，硫化溫度高，硫化反應(yīng)快，生產(chǎn)效率就高；硫化溫度低，硫化反應(yīng)慢，生產(chǎn)效率就低。所以實(shí)際生產(chǎn)是在保證硫化質(zhì)量的前提下，盡可能提高硫化溫度，從而加快生產(chǎn)速度，提高生產(chǎn)效率。然而過(guò)高的溫度會(huì)導(dǎo)致膠料分子鏈的裂解，甚至發(fā)生硫化返原現(xiàn)象，導(dǎo)致機(jī)械性能的下降。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，丁基膠的硫化溫度不應(yīng)高于170°，氯丁膠的最適宜硫化溫度為145°。因此，適宜的溫度，對(duì)于平衡硫化速度和硫化質(zhì)量至關(guān)重要。4.在一步混煉法中，設(shè)定了合理的步驟和參數(shù)。二步混煉法相對(duì)于一步混煉法，混煉時(shí)間較長(zhǎng)，效率較低。而采用一步混煉法的缺點(diǎn)在于混煉時(shí)間短，成分分散不均勻。因此，需要確定一個(gè)合理的混煉秩序、混煉時(shí)間以及混煉溫度。與傳統(tǒng)的輪胎膠囊及其制備方法相比，本發(fā)明子午輪胎膠囊及其制備方法取得的有益效果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面
I.在輪胎膠囊伸長(zhǎng)率基本不變的情況下，提高了膠體的耐熱性能，延長(zhǎng)了輪胎膠囊的使用壽命。2.提高了膠體的流動(dòng)性能，縮短輪胎膠囊的硫化時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。3.采用注射式膠囊模具，配有大型液壓機(jī)，膠料在高壓的作用下，內(nèi)部質(zhì)地均勻密實(shí)，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。注射過(guò)程中，螺桿不斷旋轉(zhuǎn)，膠料得到塑化，相當(dāng)于一個(gè)熱煉的延續(xù)過(guò)程，使得膠料內(nèi)部成分得到進(jìn)一步的擴(kuò)散，提高了材質(zhì)的均勻分布性。注射速度快，加快了生產(chǎn)效率。膠邊較小，修邊打磨較為容易。4.采用了一步混煉法，設(shè)置了合理的步驟以及混煉參數(shù)，在成分?jǐn)U散充分的前提下，節(jié)約了混煉時(shí)間?；鞜捤俣认啾扔诙交鞜挿?，可以提升60%以上。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :
丁基膠90份，氯丁膠5份，蓖麻油4份，炭黑55份，硬脂酸I. 2份，石蠟0. 5份，樹(shù)脂7份，氧化鋒4份。 所述石蠟為微晶蠟。微晶蠟除了正構(gòu)烷烴及異構(gòu)烷烴所組成外還含有許多帶長(zhǎng)支鏈及環(huán)狀的飽和性碳?xì)浠衔?，熔點(diǎn)高，可塑性好，能更好地提高膠體的流動(dòng)性能。所述丁基膠為268型丁基膠。所述炭黑由高結(jié)構(gòu)炭黑。高結(jié)構(gòu)炭黑的炭黑原生聚集體由大量的有相當(dāng)多枝化和鏈化的原生粒子構(gòu)成。較高的表面積提升炭黑的性能。所述樹(shù)脂為辛基酚醛硫化樹(shù)脂或?qū)κ宥』尤?shù)脂。所述炭黑粒徑為3(T50nm。在此粒徑范圍內(nèi)的炭黑補(bǔ)強(qiáng)效果較為明顯。所述樹(shù)脂為辛基酚醛硫化樹(shù)脂或?qū)κ宥』尤?shù)脂。上述子午輪胎膠囊的制備方法，包括以下幾個(gè)步驟
(a).配料、密煉和過(guò)濾將半成品膠在50°飛0°條件下與氧化鋅混煉4(T50秒后，然后加入樹(shù)脂混煉6(T70秒，再加入氯丁膠、蓖麻油、炭黑、硬脂酸、石蠟，溫度升至150° 160°，混煉時(shí)間為7 8分鐘，停放12 24小時(shí)后過(guò)濾制得膠料。先加入氧化鋅，讓其得以先行擴(kuò)散。氧化鋅不僅能有效提高丁基膠的抗熱氧化，同時(shí)能對(duì)丁基橡膠硫化體系起到活化作用。作為一個(gè)很好的防焦劑，氧化鋅能對(duì)焦燒時(shí)間過(guò)短起到一個(gè)改善的作用。(b).擠出切片形成膠條。(c).硫化打磨膠條經(jīng)過(guò)注射機(jī)螺桿塑化后注入膠囊模具，硫化溫度為160°至170°，保壓保溫3飛分鐘；打開(kāi)上模和下模具，充入高壓氣體，彈出膠囊，然后修邊打磨。注射機(jī)為帶螺桿預(yù)塑的柱塞式注射機(jī)。螺桿兼具預(yù)料和送料的功能，省去人工裝膠，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了人力成本。柱塞與料筒間隙小，不易產(chǎn)生回流。注射機(jī)總壓力在1600噸，產(chǎn)品無(wú)氣泡，成型質(zhì)量較好，膠囊致密性高。用注射機(jī)生產(chǎn)的膠囊，由于可按照模腔控制注射容積，因此廢邊比傳統(tǒng)的模壓少，成品率高，打磨修邊較為簡(jiǎn)易，簡(jiǎn)化了工序步驟，較快了生產(chǎn)流程。實(shí)施例2
所述原材料的成份和重量份比為丁基膠100份，氯丁膠5份，蓖麻油4. 5份，炭黑52份，硬脂酸I份，石蠟0. 6份，樹(shù)脂7. 2份，氧化鋅5份。所述石蠟為微晶蠟。所述丁基膠為268型丁基膠。所述炭黑由高結(jié)構(gòu)炭黑。所述樹(shù)脂為辛基酚醛硫化樹(shù)脂。上述子午輪胎膠囊的制備方法，硫化溫度為160°，其余與實(shí)施例I相同，不再贅述。
實(shí)施例3
所述原材料的成份和重量份比為丁基膠100份，氯丁膠5份，蓖麻油5份，炭黑50份，硬脂酸I份，石蠟0. 8份，樹(shù)脂9份，氧化鋅5份。所述石蠟為微晶蠟。所述丁基膠為268型丁基膠。所述炭黑由高結(jié)構(gòu)炭黑。所述樹(shù)脂為對(duì)叔丁基酚醛樹(shù)脂。上述子午輪胎膠囊的制備方法，硫化溫 度為167°，其余與實(shí)施例I相同，不再贅述。實(shí)施例4
所述原材料的成份和重量份比為丁基膠110份，氯丁膠6份，蓖麻油6份，炭黑48份，硬脂酸I. 5份，石蠟0. 4份，樹(shù)脂10份，氧化鋅6份。硫化溫度為170°，其余與實(shí)施例I相同，不再贅述。實(shí)施例5
所述原材料的成份和重量份比為丁基膠95份，氯丁膠6份，蓖麻油5份，炭黑55份，硬脂酸I. 5份，石蠟0. 6份，樹(shù)脂8份，氧化鋅6份。硫化溫度為167°，其余與實(shí)施例I相同，不再贅述。實(shí)施例6
所述原材料的成份和重量份比為丁基膠105份，氯丁膠5. 5份，蓖麻油6份，炭黑48份，硬脂酸0. 7份，石蠟0. 4份，樹(shù)脂10份，氧化鋅4. 5份。硫化溫度為167°，其余與實(shí)施例I相同，不再贅述。上述實(shí)施例制得的膠囊的機(jī)械性能參數(shù)對(duì)比如下
權(quán)利要求
1.ー種子午輪胎膠囊，其特征在于，所述膠囊的配方由下述重量份比的原料組成丁基膠90-110份，氯丁膠5-6份，蓖麻油4-6份，炭黑48-55份，硬脂酸0. 7-1. 5份，石蠟0.4-0. 8份，樹(shù)脂7-10份，氧化鋅4-6份。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種子午輪胎膠囊，其特征在于，所述原材料的成份和重量份比為丁基膠95 105份，氯丁膠5 6份，蓖麻油4. 5 6份，炭黑50 52份，硬脂酸I I. 2份，石蠟0. 6 0. 8份，樹(shù)脂7. 2 9份，氧化鋅5 6份。
3.如權(quán)利要求2所述的ー種子午輪胎膠囊，其特征在干，所述原材料的成份和重量份比為丁基膠100份，氯丁膠5份，蓖麻油5份，炭黑50份，硬脂酸I份，石蠟0. 8份，樹(shù)脂9份，氧化鋒5份。
4.如權(quán)利要求I或2或3所述的ー種子午輪胎膠囊，其特征在于，所述石蠟為微晶蠟；所述丁基膠為268型丁基膠；所述炭黑為高結(jié)構(gòu)炭黑，粒徑為3(T50nm ;所述樹(shù)脂為辛基酚醛硫化樹(shù)脂或?qū)κ宥』尤?shù)脂。
5.如權(quán)利要求I所述的ー種子午輪胎膠囊的制備方法，其特征在于它包括以下幾個(gè)步驟 (a).配料、密煉和過(guò)濾將半成品膠在50°飛0°條件下與氧化鋅混煉4(T50秒后，然后加入樹(shù)脂混煉6(T70秒，再加入氯丁膠、蓖麻油、炭黑、硬脂酸、石蠟，溫度升至150° 160°，混煉時(shí)間為7 8分鐘，停放12 24小時(shí)后過(guò)濾制得膠料； (b).擠出切片形成膠條； (c).硫化打磨膠條經(jīng)過(guò)注射機(jī)螺桿塑化后注入膠囊模具，硫化溫度為160°至170°，保壓保溫3飛分鐘；打開(kāi)上模和下模具，充入高壓氣體，彈出膠囊，然后修邊打磨。
6.如權(quán)利要求5所述的ー種子午輪胎膠囊的制備方法，其特征在于所述注射機(jī)為帶螺桿預(yù)塑的柱塞式注射機(jī)。
全文摘要
一種子午輪胎膠囊及其制備方法，屬于高分子化合物的組合物及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域。由下述重量份比的原料組成丁基膠90-110份，氯丁膠5-6份，蓖麻油4-6份，炭黑48-55份，硬脂酸0.7-1.5份，石蠟0.4-0.8份，樹(shù)脂7-10份，氧化鋅4-6份。包括以下幾個(gè)步驟(a)配料、密煉和過(guò)濾將半成品膠在50°~60°條件下與氧化鋅混煉40~50秒后，加入樹(shù)脂混煉60~70秒，加入其它助劑，溫度升至150°~160°，混煉時(shí)間為7~8分鐘，停放12~24小時(shí)；(b)擠出切片形成膠條；(c)硫化打磨硫化溫度為160°至170°，保壓保溫3~5分鐘。本技術(shù)方案，加快了生產(chǎn)效率，提高了膠體的耐熱性能，延長(zhǎng)了輪胎膠囊的使用壽命。
文檔編號(hào)C08K3/04GK102731918SQ20121025256
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者許肖峰 申請(qǐng)人:浙江華和塑膠科技有限公司