本發(fā)明涉及一種全鋼超耐磨胎面膠配方膠料及其制備方法，屬于輪胎制備
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：輪胎胎面膠的耐磨性是輪胎關(guān)鍵性能指標之一。輪胎行駛過程中胎面與路面直接接觸，在周期性的壓縮、剪切形變作用下，胎面膠以磨損、卷曲、疲勞等方式脫落。與半鋼輪胎相比，全鋼子午線輪胎在一種高承載的條件下工作，因而對于胎面膠的耐磨性有更高的要求。從配方設(shè)計角度提高膠料耐磨性是一種行之有效的手段，其中生膠體系、填充體系、硫化體系對膠料的耐磨性影響最大。(1)生膠體系：全鋼子午線輪胎配方中主要使用天然橡膠、丁苯橡膠和順丁橡膠。天然橡膠的主要成分是順式異戊二烯聚合物，由于其良好的綜合性能得到廣泛的應(yīng)用。反式異戊二烯與天然橡膠化學(xué)組成相同，順反結(jié)構(gòu)不同，其分子鏈規(guī)整性高，易于結(jié)晶，具有優(yōu)異的耐磨性和耐疲勞性，而且在我國具有良好的種植面積，然而其加工性能較差，目前極少有輪胎企業(yè)將其應(yīng)用于全鋼輪胎胎面膠配方中。丁苯橡膠、順丁橡膠等合成橡膠具有良好的耐磨性，而加工性能較差。通常采用天然橡膠與合成橡膠并用的方式提高胎面膠的耐磨性并改善膠料的工藝性能。(2)填充體系：全鋼子午線輪胎胎面配方中，多采用補強效果更好的中超耐磨、超耐磨炭黑提高膠料的耐磨性。隨著結(jié)構(gòu)度的增加，膠料抵抗磨損磨耗、疲勞破壞能力提高；而粒徑的減小能夠顯著提高膠料的抗撕裂性能，對于卷曲磨耗的影響更顯著。(3)硫化體系：全鋼輪胎胎面膠多采用傳統(tǒng)硫化體系和半有效硫化體系。同樣的交聯(lián)密度下，傳統(tǒng)硫化體系膠料生熱低，疲勞性能好，而半有效硫化體系生熱較大，耐磨性好。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是在保證良好加工性能前提下，顯著提高胎面膠的耐磨性，提供一種全鋼超耐磨胎面膠配方膠料及其制備方法，提高輪胎的使用壽命，降低成本。本發(fā)明的技術(shù)方案，全鋼超耐磨胎面膠配方膠料，配方比例按重量份計如下：天然橡膠50-70份、合成橡膠15-30份、反式異戊二烯10-25份、炭黑35-50份、白炭黑0-15份，防老劑1-5份、增塑劑1-5份、氧化鋅3-5份、硬脂酸1-3份、硫磺0.9-1.6份、促進劑1-2份和防焦劑0.1-0.4份；首先將天然橡膠、合成橡膠、反式異戊二烯、炭黑、白炭黑，防老劑、增塑劑、氧化鋅和硬脂酸投入到密煉機中，經(jīng)過三段母煉得到三段母煉膠，再投入硫磺、促進劑和防焦劑進行終煉，得到全鋼超耐磨胎面膠膠料。所述合成橡膠為丁苯橡膠和順丁橡膠中的一種或者兩種。所述炭黑為n234，n134和n115中的一種或者兩種。所述防老劑為防老劑rd和/或防老劑4020。所述增塑劑為松香、增塑劑a和芳烴油中的一種或幾種。所述全鋼超耐磨胎面膠配方膠料的制備方法，按重量份計步驟如下：(1)母煉：a、一段母膠煉膠工藝：依次將天然橡膠50-70份、合成橡膠15-30份、反式異戊二烯10-25份、炭黑35-50份、白炭黑0-15份，防老劑1-5份、增塑劑1-5份、氧化鋅3-5份和硬脂酸1-3份加入密煉機中，保持填充系數(shù)65％-75％，于155-165℃條件下排膠，煉膠時間為0.6-3min；密煉機的下片控制膠片厚度為5～10mm，制備得到一段母膠；b、二段母膠煉膠工藝：將步驟a所得一段母膠按照65％-75％的填充系數(shù)加入到密煉機中繼續(xù)混煉，排膠溫度為155-160℃，煉膠時間為0.8-3min；c、三段母膠煉膠工藝：將步驟b所得二段母膠按照65％-75％的填充系數(shù)加入到密煉機中混煉，排膠溫度為155-160℃，煉膠時間為0.8-3min；(2)終煉：將步驟(1)所得三段母膠加入密煉機中，密煉機的填充系數(shù)為70％-80％，繼續(xù)加入硫磺0.9-1.6份、促進劑1-2份和防焦劑0.1-0.4份，煉膠時間為1-2min，排膠溫度為95-100℃；密煉機下片并控制厚度為5-7mm，得到全鋼超耐磨胎面膠膠料。步驟(1)所述密煉機為gk系列或f系列密煉機；步驟(2)所述密煉機為gk系列密煉機。所述的胎面成型工藝采用熱貼合工藝即在現(xiàn)有的成型機胎面供料處采用∮90mm冷喂料擠出機進行胎面出型，胎面擠出后經(jīng)過滾筒冷卻線，控制胎面部件溫度40-50℃，同時將其貼合于輔鼓的帶束層上。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過生膠體系、填料體系、硫化體系的優(yōu)化調(diào)整，在保證膠料良好加工性能的基礎(chǔ)上，顯著地提高膠料的耐磨性，而耐磨性的大幅提高能夠顯著增加行駛里程或者減薄胎面厚度，降低成本，提升輪胎品質(zhì)。本發(fā)明提供的超耐磨胎面膠料及其制備方法在保證良好加工、成型工藝的同時，大幅提升膠料的耐磨性。具體實施方式下面將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。實施例1全鋼超耐磨胎面膠配方膠料的制備方法，包括如下步驟：(1)母煉：母煉采用三段煉膠；a、母膠一段：依次將天然橡膠70份、丁苯橡膠10份、順丁橡膠10份，反式異戊二烯橡膠10份、炭黑n11535份、白炭黑15份、防老劑rd1份、防老劑40204份，增塑劑a1份、芳烴油3份，氧化鋅3份、硬脂酸3份加入gk系列或者f系列密煉機中，密煉機的填充系數(shù)為65％，密煉機轉(zhuǎn)速為45轉(zhuǎn)，煉膠時間為1min，排膠溫度為155℃，下片控制膠片厚度10mm。b、母膠二段：將一段母膠按照65％的填充系數(shù)加入到gk系列或f系列密煉機中混煉，密煉機轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)，煉膠時間為0.8min，排膠溫度為155℃，下片控制膠片厚度10mm。c、母膠三段：將二段母膠按照65％的填充系數(shù)加入到gk系列或f系列密煉機中混煉，密煉機轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)，煉膠時間為0.8min，排膠溫度為155℃，下片控制膠片厚度10mm。(2)終煉：將步驟(1)所得三段母膠加入gk系列密煉機中，填充系數(shù)為80％，加入硫磺1.6份、促進劑ns1份、防焦劑0.1份，煉膠時間為2min，排膠溫度為100℃，下片控制厚度為6mm，得到全鋼超耐磨胎面膠膠料。具體性能測試如表1所示。實施例2全鋼超耐磨胎面膠配方膠料的制備方法，包括如下步驟：(1)母煉：母煉采用三段煉膠；a、母膠一段：依次將天然橡膠50份、丁苯橡膠10份、順丁橡膠10份，反式異戊二烯橡膠25份、炭黑n11550份、防老劑40201份，芳烴油1份，氧化鋅5份、硬脂酸1份加入gk系列或者f系列密煉機中，密煉機的填充系數(shù)為65％，轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)，煉膠時間為1min，排膠溫度為155℃，下片控制膠片厚度10mm；b、母膠二段：將一段母膠按照65％的填充系數(shù)加入到gk系列或f系列密煉機中混煉，密煉機轉(zhuǎn)速為40轉(zhuǎn)，煉膠時間為1.5min，排膠溫度為155℃，下片控制膠片厚度10mm；c、母膠三段：將二段母膠按照65％的填充系數(shù)加入到gk系列或f系列密煉機中混煉，密煉機轉(zhuǎn)速為40轉(zhuǎn)，煉膠時間為1.5min，排膠溫度為155℃。(2)終煉：將步驟(1)所得三段母膠加入gk系列密煉機中，填充系數(shù)為80％，加入硫磺0.9份、促進劑ns2份、防焦劑0.4份。密煉機轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)，煉膠時間為2min，排膠溫度100度，下片并控制厚度為6mm，得到超耐磨胎面膠混煉膠。具體性能測試如表1所示。實施例3全鋼超耐磨胎面膠配方膠料的制備方法，包括如下步驟：(1)母煉：母煉采用三段煉膠；a、母膠一段：依次將天然橡膠50份、丁苯橡膠20份、順丁橡膠10份，反式異戊二烯橡膠20份、炭黑n13445份、防老劑rd2份、防老劑40202份、芳烴油2份、松香2份、氧化鋅5份、硬脂酸1份加入gk系列或者f系列密煉機中，密煉機的填充系數(shù)為65％，密煉機轉(zhuǎn)速為40轉(zhuǎn)，煉膠時間為3min，155℃排膠，下片控制膠片厚度5mm，得到一段母膠；b、母膠二段：將一段母膠按照65％的填充系數(shù)加入到gk系列或f系列密煉機中混煉，密煉機轉(zhuǎn)速40轉(zhuǎn)，排膠溫度為155℃，煉膠時間為3min。c、母膠三段：將二段母膠按照65％的填充系數(shù)加入到gk系列或f系列密煉機中混煉，密煉機轉(zhuǎn)速為40轉(zhuǎn)，煉膠時間為2min，排膠溫度為155℃。(2)終煉：將步驟(1)所得三段母膠加入gk系列密煉機中，填充系數(shù)為80％，轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)，加入硫磺0.9份、促進劑ns2份、防焦劑0.4份，煉膠時間為2min，排膠溫度100度，下片控制厚度為6mm，得到超耐磨胎面膠混煉膠。具體性能測試如表1所示。表1測試項目參比配方超耐磨配方硫化條件151℃30min35min硬度(邵爾a型)6567拉斷伸長率/％544563拉伸強度/mpa29.124300％定伸應(yīng)力/mpa12.810.2拉斷永久變形/％1620撕裂強度kn·m-19099回彈值/％4241din磨耗量/mm38039阿克隆磨耗體積/cm30.260.138t90(151℃)/min13.6912.41ml1+4/100℃門尼粘度5368焦燒時間(127℃)/min22.325.8表1中，參比配方是現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)使用的胎面膠配方，其具體組成如下：天然橡膠85份、順丁橡膠15份、n234炭黑43份、氧化鋅4份、硬脂酸2份、分散劑fs-971份、防老劑40202份、硫磺1.4份、促進劑cz1.2份和防焦劑0.2份。其煉膠工藝采用三段煉膠，具體步驟如下：a、母膠一段：依次將天然橡膠、順丁橡膠、炭黑、防老劑rd、分散劑、氧化鋅、硬脂酸加入gk系列或者f系列密煉機中，密煉機的填充系數(shù)為68％，密煉機轉(zhuǎn)速為45轉(zhuǎn)，煉膠時間為2min，160℃排膠，控制下片厚度10mm，得到一段母膠；b、母膠二段：將一段母膠按照65％的填充系數(shù)加入到gk系列或f系列密煉機中混煉，密煉機轉(zhuǎn)速45轉(zhuǎn)，排膠溫度為155℃，煉膠時間為2min，控制下片厚度6mm，得到二段母膠；c、終煉：將二段母膠加入gk系列密煉機中，填充系數(shù)為75％，轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)，加入硫磺、促進劑、防焦劑，煉膠時間為2min，排膠溫度100℃，下片控制厚度為6mm，得到參比配方混煉膠。與參比配方相比，本發(fā)明制備所得超耐磨配方最顯著的特點是耐磨性優(yōu)良，耐磨性提升40％-50％。同時，膠料的回彈性稍有降低，表明膠料的生熱接近。在超耐磨體系中，通常采用高填充量的高補強炭黑提升耐磨性，但是耐磨性提升的代價是膠料生熱的大幅增加，本發(fā)明提供的配方在保持膠料的生熱沒有明顯增加的同時，膠料表現(xiàn)出了優(yōu)良的耐磨性。意味著采用該配方的輪胎在保持目前耐久性能的同時，行使里程提升40-50％。當前第1頁12