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CN118812930B - 一种耐磨轮胎胎面胶及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨轮胎胎面胶及其制备方法 Download PDF

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CN118812930B
CN118812930B CN202411297542.XA CN202411297542A CN118812930B CN 118812930 B CN118812930 B CN 118812930B CN 202411297542 A CN202411297542 A CN 202411297542A CN 118812930 B CN118812930 B CN 118812930B
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Abstract

本发明公开了一种耐磨轮胎胎面胶及其制备方法，属于高分子化合物的组合物技术领域，以重量份计，耐磨轮胎胎面胶包括以下组分：天然橡胶40‑60份、丁苯橡胶25‑35份、异戊橡胶15‑25份、改性白炭黑25‑30份、复合填料20‑25份、N330炭黑15‑20份、硬脂酸2‑3份、氧化钙1‑2份、氧化锌1‑2份、防老剂4020 2.5‑3.5份、环保芳烃油TDAE 8‑12份、聚酰亚胺0.1‑0.5份、硫磺1.2‑2份、促进剂TMTD 1‑2份、促进剂NOBS 0.5‑1份、抗硫化返原剂HTS 1‑3份。本发明制备的耐磨轮胎胎面胶，能够提高应用该胎面胶的轮胎的抗湿滑能力，降低其滚动阻力，并使胎面胶具有较高的耐磨性能、拉伸强度和拉断伸长率。

Description

一种耐磨轮胎胎面胶及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子化合物的组合物技术领域，具体涉及一种耐磨轮胎胎面胶及其制备方法。
背景技术
胎面胶的基体材料是橡胶，但橡胶材料的自由体积大、分子间作用力小、玻璃化转变温度低和具有无定形的高弹态，因此绝大多数的橡胶不经过填料增强是无法应用的。白炭黑作为补强填料，能够提高轮胎的抗湿滑性能，有效降低其滚动阻力，但是白炭黑极易团聚，且白炭黑与橡胶基体间的界面作用较弱，补强效果不是十分理想。
现有技术中，为改善白炭黑的分散性，提高白炭黑与基体材料的相容性，常对添加的白炭黑经硅烷偶联剂或表面活性剂改性，或者在炼胶过程中添加白炭黑的同时也加入硅烷偶联剂、白炭黑分散剂。
CN113929978B公开了一种实心航空轮胎下胎面胶及其制备方法，其原料组分包括：天然橡胶、白炭黑、硅烷偶联剂、白炭黑分散剂、N660炭黑等，该发明在密炼步骤中直接加入白炭黑、硅烷偶联剂、白炭黑分散剂，硅烷偶联剂和白炭黑分散剂可以改善白炭黑在橡胶基体中分散性，但直接加入的硅烷偶联剂分散效果不理想，造成白炭黑分散稳定性差又易重新发生团聚，不能有效提高应用该胎面胶的轮胎的抗湿滑性能，也不能有效降低其滚动阻力。
CN113502135B公开了一种轮胎用自修复橡胶组合物及其制备方法，采用逆硫化橡胶预聚体、液态异戊、改性白炭黑、增粘树酯等多种材料配合使用，该发明中改性白炭黑为水合二氧化硅在表面改性接枝以下基团：乙烯基-三乙氧基硅烷、二甲基二氯硅烷、聚乙二醇-6000。该发明采用硅烷偶联剂或表面活性剂改性白炭黑，虽然这种方法提高了白炭黑与橡胶基体的相容性，但会导致橡胶材料硫化延迟，引起胎面胶抗拉伸强度、拉断伸长率和耐磨性降低。
综上所述，直接加入硅烷偶联剂分散效果不理想，易使白炭黑重新发生团聚，不能有效提高轮胎的抗湿滑性能和降低其滚动阻力；采用硅烷偶联剂或表面活性剂改性后的白炭黑，会使橡胶材料硫化延迟，影响胎面胶的抗拉伸强度、拉断伸长率和耐磨性。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种耐磨轮胎胎面胶及其制备方法，能够提高应用该胎面胶制备的轮胎的抗湿滑能力，降低其滚动阻力，并使胎面胶具有较高的耐磨性能、拉伸强度和拉断伸长率。
为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种耐磨轮胎胎面胶，以重量份计，包括以下组分：天然橡胶40-60份、丁苯橡胶25-35份、异戊橡胶15-25份、改性白炭黑25-30份、复合填料20-25份、N330炭黑15-20份、硬脂酸2-3份、氧化钙1-2份、氧化锌1-2份、防老剂4020 2.5-3.5份、环保芳烃油TDAE 8-12份、聚酰亚胺0.1-0.5份、硫磺1.2-2份、促进剂TMTD 1-2份、促进剂NOBS 0.5-1份、抗硫化返原剂HTS 1-3份。
所述改性白炭黑的制备方法包括一次改性、二次改性；
所述一次改性，将巯基烷酸、乙醇共混配置成共混液A，白炭黑、乙醇共混配置成共混液B，将共混液B加入等体积的共混液A中，在600-800rpm下搅拌反应4-6h，控制反应温度为70-85℃，搅拌反应后静置10-12h，再经过抽滤、洗涤、烘干得到一次改性白炭黑；
所述巯基烷酸为3-巯基丙酸、4-巯基丁酸、5-巯基戊酸中的一种；
所述共混液A中巯基烷酸、乙醇的质量比为（2-4）：（10-40）；
所述共混液B中白炭黑、乙醇的质量比为（10-15）：（70-100）；
所述一次改性步骤中，洗涤所用的洗涤液为乙醇，烘干温度为50-70℃。
所述二次改性，将过氧化苯甲酸叔丁酯、一次改性白炭黑加入溶聚丁苯橡胶甲苯溶液中，控制温度为85-100℃，保证反应在氮气气氛下进行，在300-400rpm下搅拌反应6-10h后，经抽滤、洗涤、烘干得到改性白炭黑；
所述过氧化苯甲酸叔丁酯、一次改性白炭黑、溶聚丁苯橡胶的质量比为（0.2-0.3）：（12-16）：（50-60）；
所述溶聚丁苯橡胶甲苯溶液中溶聚丁苯橡胶与甲苯的质量比为（50-60）：（400-600）；
所述二次改性步骤中，洗涤所用的洗涤液为乙醇，烘干温度为40-50℃。
所述复合填料的制备方法包括制备混料液、制备湿复合填料、烘干；
所述制备混料液，将纳米碳化硅、纳米氮化硅和石墨混合后装入球磨罐中，加入乙醇-水混合液进行球磨，控制球料比为（25-35）：1，转速为200-320rpm，时间为4-6h，球磨结束后，超声处理10-20min，控制超声的频率为30-40kHz，得到混料液；
所述乙醇-水混合液中乙醇的体积分数为60-80%；
所述纳米碳化硅、纳米氮化硅、石墨、乙醇-水混合液的质量比为（0.3-0.5）：（0.1-0.2）：（3-5）：（70-90）。
所述制备湿复合填料，将N660炭黑分散在乙醇溶液中，在8000-12000rpm转速下高速均质处理10-20min得到炭黑溶液，然后将混料液添加到炭黑溶液中，在8000-12000rpm转速下高速均质处理12-18min，然后过滤去除溶剂，得到湿复合填料；
所述炭黑溶液中N660炭黑与乙醇的质量比为（5-9）：100；
所述混料液与炭黑溶液的质量比为（15-25）：100。
所述烘干，将湿复合填料烘干处理12-18h，控制烘干过程温度为55-70℃，得到复合填料。
本发明耐磨轮胎胎面胶的制备方法，包括以下步骤：塑炼，密炼，出片，硫化；
塑炼：将天然橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶在56-62℃下在开炼机中塑炼，塑炼14-16分钟，再薄通3-5次，得到塑炼胶。
密炼：密炼机初始温度设置为65-75℃，初始转速设置为25-30rpm，然后将塑炼胶加入到密炼机中，塑炼胶加入后，调节转速至45-60rpm，混炼1-2min后加入硬脂酸、氧化钙、氧化锌、防老剂4020、环保芳烃油TDAE、聚酰亚胺，再混炼1-2min后依次加入改性白炭黑、复合填料、N330炭黑，混炼12-14min出料，出料后停放冷却10-12h，得到密炼胶。
出片：将密炼胶转至开炼机上，加入硫磺、促进剂TMTD、促进剂NOBS、抗硫化返原剂HTS，薄通4-6次，加工温度控制在55-65℃，出片停放冷却14-18h，得到混炼胶。
硫化：将混炼胶在150-160℃下硫化20-25min，得到胎面胶。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明制备的耐磨轮胎胎面胶，具有优异的动力学性能，应用该胎面胶制备的轮胎具有优异的抗湿滑性能和低滚动阻力，本发明胎面胶的0℃tanδ为0.268-0.278，60℃tanδ为0.091-0.095。
（2）本发明制备的耐磨轮胎胎面胶，具有良好的耐磨和强度性能，本发明制备的胎面胶阿克隆磨耗体积为0.095-0.102cm3，拉伸强度为28.6-29.4MPa，拉断伸长率为658-670%。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。
实施例1
一种耐磨轮胎胎面胶，原料组分按照表1的重量份原料称取；
耐磨轮胎胎面胶的制备方法，包括以下步骤：塑炼，密炼，出片，硫化；
（1）塑炼
将天然橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶在56℃下在开炼机中塑炼，塑炼16分钟后，再薄通3次，得到塑炼胶。
（2）密炼
密炼机初始温度设置为65℃，初始转速设置为25rpm，然后将塑炼胶加入到密炼机中，塑炼胶加入后，调节转速至45rpm，混炼2min后加入硬脂酸、氧化钙、氧化锌、防老剂4020、环保芳烃油TDAE、聚酰亚胺，再混炼1min后依次加入改性白炭黑、复合填料、N330炭黑，混炼12min出料，出料后停放冷却10h，得到密炼胶。
所述改性白炭黑的制备包括以下步骤：
A、一次改性
将3-巯基丙酸、乙醇（质量比为2：10）共混配置成共混液A，白炭黑、乙醇（质量比为10：70）共混配置成共混液B，将共混液B加入等体积的共混液A中，在600rpm下搅拌反应6h，控制反应温度为70℃，搅拌反应后静置10h，抽滤得到滤饼，再用乙醇洗涤3次，50℃下烘干得到一次改性白炭黑。
B、二次改性
将过氧化苯甲酸叔丁酯、一次改性白炭黑在搅拌条件下加入溶聚丁苯橡胶甲苯溶液中，控制温度为85℃，保证反应在氮气气氛下进行，在300rpm下搅拌反应10h后，抽滤得到滤饼，再用乙醇洗涤3次，40℃下烘干得到改性白炭黑；
所述过氧化苯甲酸叔丁酯、一次改性白炭黑、溶聚丁苯橡胶的质量比为0.2：12：50；
所述溶聚丁苯橡胶甲苯溶液中溶聚丁苯橡胶与甲苯的质量比为50：400。
所述复合填料的制备包括以下步骤：
A、制备混料液
将纳米碳化硅、纳米氮化硅和石墨混合后装入球磨罐中，加入乙醇-水混合液进行球磨，控制球磨时的球料比为25：1，转速为200rpm，时间为6h，球磨结束后，超声处理10min，控制超声的频率为40kHz，得到混料液；
所述纳米碳化硅、纳米氮化硅、石墨、乙醇-水混合液的质量比为0.3：0.1：3：70；
所述乙醇-水混合液中乙醇的体积分数为60%。
B、制备湿复合填料
将N660炭黑分散在乙醇溶液中，在8000rpm高速均质处理20min得到炭黑溶液，然后将混料液添加到炭黑溶液中，在8000rpm高速均质处理18min，然后过滤去除溶剂，得到湿复合填料；
所述混料液与炭黑溶液的质量比为15：100；
所述炭黑溶液中N660炭黑与乙醇的质量比为5：100。
C、烘干
将湿复合填料烘干处理12h，控制烘干过程温度为70℃，得到复合填料。
（3）出片
将密炼胶转至开炼机上，加入硫磺、促进剂TMTD、促进剂NOBS、抗硫化返原剂HTS，薄通4次，加工温度控制在65℃，出片停放冷却18h，得到混炼胶。
（4）硫化
将混炼胶在150℃下硫化25min，得到胎面胶。
实施例2
一种耐磨轮胎胎面胶，原料组分按照表1的重量份原料称取；
耐磨轮胎胎面胶的制备方法，包括以下步骤：塑炼，密炼，出片，硫化；
（1）塑炼
将天然橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶在60℃下在开炼机中塑炼，塑炼15分钟后，再薄通4次，得到塑炼胶。
（2）密炼
密炼机初始温度设置为70℃，初始转速设置为27rpm，然后将塑炼胶加入到密炼机中，塑炼胶加入后，调节转速至50rpm，混炼1.5min后加入硬脂酸、氧化钙、氧化锌、防老剂4020、环保芳烃油TDAE、聚酰亚胺，再混炼1.5min后依次加入改性白炭黑、复合填料、N330炭黑，混炼13min出料，出料后停放冷却11h，得到密炼胶。
所述改性白炭黑的制备包括以下步骤：
A、一次改性
将4-巯基丁酸、乙醇（质量比为3：20）共混配置成共混液A，白炭黑、乙醇（质量比为12：80）共混配置成共混液B，将共混液B加入等体积的共混液A中，在700rpm下搅拌反应5h，控制反应温度为75℃，搅拌反应后静置11h，抽滤得到滤饼，再用乙醇洗涤3次，60℃下烘干得到一次改性白炭黑。
B、二次改性
将过氧化苯甲酸叔丁酯、一次改性白炭黑在搅拌条件下加入溶聚丁苯橡胶甲苯溶液中，控制温度为90℃，保证反应在氮气气氛下进行，在350rpm下搅拌反应8h后，抽滤得到滤饼，再用乙醇洗涤3次，45℃下烘干得到改性白炭黑；
所述过氧化苯甲酸叔丁酯、一次改性白炭黑、溶聚丁苯橡胶的质量比为0.25：14：55；
所述溶聚丁苯橡胶甲苯溶液中溶聚丁苯橡胶与甲苯的质量比为55：500。
所述复合填料的制备包括以下步骤：
A、制备混料液
将纳米碳化硅、纳米氮化硅和石墨混合后装入球磨罐中，加入乙醇-水混合液进行球磨，控制球磨时的球料比为30：1，转速为260rpm，时间为5h，球磨结束后，超声处理15min，控制超声的频率为35kHz，得到混料液；
所述乙醇-水混合液中乙醇的体积分数为70%；
所述纳米碳化硅、纳米氮化硅、石墨、乙醇-水混合液的质量比为0.4：0.15：4：80。
B、制备湿复合填料
将N660炭黑分散在乙醇溶液中，在10000rpm高速均质处理15min得到炭黑溶液，然后将混料液添加到炭黑溶液中，在10000rpm高速均质处理15min，然后过滤去除溶剂，得到湿复合填料；
所述炭黑溶液中N660炭黑与乙醇的质量比为7：100；
所述混料液与炭黑溶液的质量比为20：100。
C、烘干
将湿复合填料烘干处理15h，控制烘干过程温度为60℃，得到复合填料。
（3）出片
将密炼胶转至开炼机上，加入硫磺、促进剂TMTD、促进剂NOBS、抗硫化返原剂HTS，薄通5次，加工温度控制在60℃，出片停放冷却16h，得到混炼胶。
（4）硫化
将混炼胶的胶料在155℃下硫化22min，得到胎面胶。
实施例3
一种耐磨轮胎胎面胶，原料组分按照表1的重量份原料称取；
耐磨轮胎胎面胶的制备方法，包括以下步骤：塑炼，密炼，出片，硫化；
（1）塑炼
将天然橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶在62℃下在开炼机中塑炼，塑炼14分钟后，再薄通5次，得到塑炼胶。
（2）密炼
密炼机初始温度设置为75℃，初始转速设置为30rpm，然后将塑炼胶加入到密炼机中，塑炼胶加入后，调节转速至60rpm，混炼1min后加入硬脂酸、氧化钙、氧化锌、防老剂4020、环保芳烃油TDAE、聚酰亚胺，再混炼2min后依次加入改性白炭黑、复合填料、N330炭黑，混炼14min出料，出料后停放冷却12h，得到密炼胶。
所述改性白炭黑的制备以下步骤：
A、一次改性
将5-巯基戊酸、乙醇（质量比为4：40）共混配置成共混液A，白炭黑、乙醇（质量比为15：100）共混配置成共混液B，将共混液B加入等体积的共混液A中，在800rpm下搅拌反应4h，控制反应温度为85℃，搅拌反应后静置12h，抽滤得到滤饼，再用乙醇洗涤4次，70℃下烘干得到一次改性白炭黑。
B、二次改性
将过氧化苯甲酸叔丁酯、一次改性白炭黑在搅拌条件下加入溶聚丁苯橡胶甲苯溶液中，控制温度为100℃，保证反应在氮气气氛下进行，在400rpm下搅拌反应6h后，抽滤得到滤饼，再用乙醇洗涤4次，50℃下烘干得到改性白炭黑；
所述过氧化苯甲酸叔丁酯、一次改性白炭黑、溶聚丁苯橡胶的质量比为0.3：16：60；
所述溶聚丁苯橡胶甲苯溶液中溶聚丁苯橡胶与甲苯的质量比为60：600。
所述复合填料的制备包括以下步骤：
A、制备混料液
将纳米碳化硅、纳米氮化硅和石墨混合后装入球磨罐中，加入乙醇-水混合液进行球磨，控制球磨时的球料比为35：1，转速为320rpm，时间为4h，球磨结束后，超声处理20min，控制超声的频率为30kHz，得到混料液；
所述乙醇-水混合液中乙醇的体积分数为80%；
所述纳米碳化硅、纳米氮化硅、石墨、乙醇-水混合液的质量比为0.5：0.2：5：90。
B、制备湿复合填料
将N660炭黑分散在乙醇溶液中，在12000rpm高速均质处理10min得到炭黑溶液，然后将混料液添加到炭黑溶液中，在12000rpm高速均质处理12min，然后过滤去除溶剂，得到湿复合填料；
所述炭黑溶液中N660炭黑与乙醇的质量比为9：100；
所述混料液与炭黑溶液的质量比为25：100。
C、烘干
将湿复合填料烘干处理18h，控制烘干过程温度为55℃，得到复合填料。
（3）出片
将密炼胶转至开炼机上，加入硫磺、促进剂TMTD、促进剂NOBS、抗硫化返原剂HTS，薄通6次，加工温度控制在55℃，出片停放冷却14h，得到混炼胶。
（4）硫化
将混炼胶在160℃下硫化20min，得到胎面胶。
对比例1
对比例1采用实施例2所述耐磨轮胎胎面胶制备方法，组分配方按照表1重量份添加，其不同之处在于，密炼步骤中，将改性白炭黑的制备改为：
将硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、乙醇（质量比为3：20）共混配置成共混液A，白炭黑、乙醇（质量比为12：80）共混配置成共混液B，将共混液B加入等体积的共混液A中，在700rpm下搅拌反应5h，控制反应温度为75℃，搅拌反应后静置11h，抽滤得到滤饼，再用乙醇洗涤3次，60℃下烘干得到改性白炭黑。
对比例2
对比例2采用实施例2所述耐磨轮胎胎面胶制备方法，组分配方按照表1重量份添加，其不同之处在于，密炼步骤中，将复合填料的制备改为：
将纳米碳化硅、纳米氮化硅、石墨和N660炭黑（质量比为0.4：0.15：4：80）加入混合机中，在300rpm下混合30min后排出，得到复合填料。
对比例3
对比例3采用实施例2所述耐磨轮胎胎面胶制备方法，组分配方按照表1重量份添加，其不同之处在于，密炼步骤中，使用白炭黑替代改性白炭黑。
表1 胎面胶配方：
将对比例1-3和实施例1-3制备的胎面胶进行性能测试，胎面胶的力学性能按GB/T528-2009进行测试，测试样品裁成特定的哑铃型形状，样品厚度为2mm，夹具距离为75mm，标点距离为25mm，拉伸速度为500mm/min；胎面胶的动态力学性能使用动态力学热分析（DMTA）进行温度扫描测试，温度测试扫描范围为-10℃~70℃，升温速率设置为5℃/min，频率10Hz，应变0.20%；胎面胶的耐磨性能按GBT1689-2014测试；测试结果如表2所示。
表2 胎面胶性能：
测试胎面胶在不同温度下的损耗因子来表征胎面胶的动态力学性能，通常情况下0℃时的损耗因子tanδ与胎面胶的抗湿滑性能有一定的相关性，该值越高，胎面胶的抗湿滑性能越好；60℃时损耗因子tanδ与胎面胶的滞后损失有一定相关性，该值越小胎面胶的滞后生热越小，滚动阻力越小。从表2可以看出，对比例1、对比例3胎面胶的0℃tanδ低于实施例2，60℃tanδ高于实施例2，对比例1、对比例3胎面胶的拉伸强度、拉断伸长率和耐磨性能也较实施例2略有降低，说明采用本发明方法制备的改性白炭黑，有效改善了胎面胶的动力学性能，有效提高了抗湿滑性，并降低其滚动阻力，同时提高了胎面胶的拉伸强度、拉断伸长率和耐磨性能。
本发明中白炭黑经巯基烷酸初步改性后，再与溶聚丁苯橡胶反应，将白炭黑与橡胶分子链键合制得改性白炭黑，改性后的白炭黑分散性得到了很大的提高，并且改性白炭黑可与橡胶基体紧密结合在一起，降低了动态载荷下能量耗散。相比传统采用硅烷偶联剂改性的白炭黑，本发明采用两步法制备的改性白炭黑避免了因分散性不稳定引起的白炭黑的聚集和橡胶材料硫化延迟问题，有效改善了胎面胶的动力学性能，提高了抗湿滑性能同时，降低了其滚动阻力，同时也提高了胎面胶的拉伸强度、拉断伸长率。
从表2可以看出，对比例2胎面胶的阿克隆磨耗体积明显高于实施例2，拉伸强度、拉断伸长率明显低于实施例2，说明相比简单混合的复合填料，经球磨和高速均质处理制得的复合填料能使胎面胶的耐磨性能、拉伸强度、拉断伸长率得到明显程度的提升；
本发明采用纳米氮化硅、纳米碳化硅和石墨球磨预复合后，再经高速均质形成复合填料，有助于将纳米氮化硅、纳米碳化硅和石墨预复合物分散在橡胶中，使复合填料与橡胶之间产生较强的界面相互作用，提高胎面耐磨性能、拉伸强度、拉断伸长率。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耐磨轮胎胎面胶，其特征在于，所述胎面胶，以重量份计，包括以下组分：天然橡胶40-60份、丁苯橡胶25-35份、异戊橡胶15-25份、改性白炭黑25-30份、复合填料20-25份、N330炭黑15-20份、硬脂酸2-3份、氧化钙1-2份、氧化锌1-2份、防老剂4020 2.5-3.5份、环保芳烃油TDAE 8-12份、聚酰亚胺0.1-0.5份、硫磺1.2-2份、促进剂TMTD 1-2份、促进剂NOBS0.5-1份、抗硫化返原剂HTS 1-3份；
所述改性白炭黑的制备方法包括一次改性、二次改性；
所述一次改性，将巯基烷酸、乙醇共混配置成共混液A，白炭黑、乙醇共混配置成共混液B，将共混液B加入等体积的共混液A中，70-85℃下搅拌反应4-6h，反应完成后静置10-12h，再经过抽滤、洗涤、烘干得到一次改性白炭黑；
所述二次改性，将过氧化苯甲酸叔丁酯、一次改性白炭黑加入溶聚丁苯橡胶甲苯溶液中，控制温度为85-100℃，保证反应在氮气气氛下进行，在300-400rpm下搅拌反应6-10h后，经抽滤、洗涤、烘干得到改性白炭黑；
所述复合填料的制备方法包括制备混料液、制备湿复合填料、烘干；
所述制备混料液，将纳米碳化硅、纳米氮化硅和石墨混合后，加入乙醇-水混合液进行球磨，球磨结束后超声处理，得到混料液；
所述制备湿复合填料，将N660炭黑分散在乙醇溶液中，在8000-12000rpm转速下高速均质处理10-20min得到炭黑溶液，然后将混料液添加到炭黑溶液中，在8000-12000rpm转速下高速均质处理12-18min，然后过滤去除溶剂，得到湿复合填料。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨轮胎胎面胶，其特征在于，所述一次改性步骤中，搅拌速率为600-800rpm。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨轮胎胎面胶，其特征在于，所述一次改性步骤中，所述巯基烷酸为3-巯基丙酸、4-巯基丁酸、5-巯基戊酸中的一种；
所述共混液A中巯基烷酸、乙醇的质量比为（2-4）：（10-40）；
所述共混液B中白炭黑、乙醇的质量比为（10-15）：（70-100）。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨轮胎胎面胶，其特征在于，所述二次改性步骤中，所述过氧化苯甲酸叔丁酯、一次改性白炭黑、溶聚丁苯橡胶的质量比为（0.2-0.3）：（12-16）：（50-60）；
所述溶聚丁苯橡胶甲苯溶液中溶聚丁苯橡胶与甲苯的质量比为（50-60）：（400-600）。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨轮胎胎面胶，其特征在于，所述制备混料液步骤中，球磨过程球料比为（25-35）：1，转速为200-320rpm，时间为4-6h；
所述制备混料液步骤中，超声处理时间为10-20min，超声的频率为30-40kHz。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨轮胎胎面胶，其特征在于，所述制备混料液步骤中，所述乙醇-水混合液中乙醇的体积分数为60-80%；
所述纳米碳化硅、纳米氮化硅、石墨、乙醇-水混合液的质量比为（0.3-0.5）：（0.1-0.2）：（3-5）：（70-90）。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨轮胎胎面胶，其特征在于，所述制备湿复合填料步骤中，所述炭黑溶液中N660炭黑与乙醇的质量比为（5-9）：100；
所述混料液与炭黑溶液的质量比为（15-25）：100。
8.权利要求1-7任一项所述耐磨轮胎胎面胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法，包括以下步骤：塑炼，密炼，出片，硫化；
所述塑炼，将天然橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶在56-62℃下塑炼，塑炼14-16分钟，再薄通3-5次，得到塑炼胶；
所述密炼，将塑炼胶加入初始温度为65-75℃、初始转速为25-30rpm的密炼设备中，塑炼胶加入后，调节转速至45-60rpm，混炼1-2min，然后加入硬脂酸、氧化钙、氧化锌、防老剂4020、环保芳烃油TDAE、聚酰亚胺，再混炼1-2min后加入改性白炭黑、复合填料、N330炭黑，混炼12-14min出料，出料后停放冷却10-12h，得到密炼胶；
所述出片，在密炼胶中加入硫磺、促进剂TMTD、促进剂NOBS、抗硫化返原剂HTS，薄通4-6次，加工温度控制在55-65℃，出片停放冷却14-18h，得到混炼胶；
所述硫化，将混炼胶在150-160℃下硫化20-25min，得到胎面胶。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119350773B (zh) * 2024-12-26 2025-04-25 青州市博奥炭黑有限责任公司 一种轮胎胶料用树脂助剂、轮胎胶料和制备方法及轮胎
CN120098343B (zh) * 2025-04-03 2025-12-30 山东宝力科技有限公司 一种低阻力高耐磨轮胎胶料组合物及其制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101125653A (zh) * 2007-09-17 2008-02-20 中国科学院理化技术研究所 燃烧合成均质纳米碳化硅粉体的方法
CN109181038A (zh) * 2018-07-25 2019-01-11 佛山市高明区爪和新材料科技有限公司 一种改性白炭黑胎面胶的制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09328579A (ja) * 1996-06-12 1997-12-22 Yokohama Rubber Co Ltd:The タイヤトレッド用ゴム組成物
US7019084B2 (en) * 2002-12-11 2006-03-28 The Goodyear Tire & Rubber Company Tire with rubber composition
JP2004263041A (ja) * 2003-02-28 2004-09-24 Yokohama Rubber Co Ltd:The 加硫ゴムの分解方法、それにより回収される分解ゴムおよびその分解ゴムを含有する分解ゴム組成物
CN109880198B (zh) * 2019-02-26 2021-05-11 山东华聚高分子材料有限公司 一种轿车用绿色轮胎胎面胶配方及其制备方法
CN115304826B (zh) * 2022-06-20 2023-11-21 山东玲珑轮胎股份有限公司 一种节能安全轮胎胎面胶料及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101125653A (zh) * 2007-09-17 2008-02-20 中国科学院理化技术研究所 燃烧合成均质纳米碳化硅粉体的方法
CN109181038A (zh) * 2018-07-25 2019-01-11 佛山市高明区爪和新材料科技有限公司 一种改性白炭黑胎面胶的制备方法

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