本發(fā)明涉及橡膠技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高定伸高耐磨胎面膠的橡膠復(fù)合物及其制備方法。
技術(shù)背景
隨著人們對(duì)汽車要求越來(lái)越多，除了汽車內(nèi)部功能和安全外，輪胎成為非常重要的研究對(duì)象。輪胎支撐了汽車的全部重量并承受負(fù)荷，傳動(dòng)牽引力和制動(dòng)力，保證車輪與路面的附著力；還能夠吸收和減緩汽車在行駛過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊與震動(dòng)，既能減緩汽車零件因受震動(dòng)產(chǎn)生破壞、提高乘坐舒適性，還能夠在高速行駛降低汽車產(chǎn)生的噪音，保證了汽車的安全穩(wěn)定性和舒適性。輪胎最外層稱之為胎面，通過(guò)特定的花紋來(lái)使輪胎具有牽引力和制動(dòng)力，同時(shí)能夠降低汽車行駛過(guò)程中產(chǎn)生的噪音和降低汽車在行駛過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊與震動(dòng)，防止卷簾層的刺穿和割破等。因此對(duì)輪胎胎面也提出了較多的性能要求，要求具有較高的耐磨性、耐刺穿性、耐疲勞性，較高的拉伸強(qiáng)度以及行駛時(shí)低的生熱性。在膠料中加入少量芳綸短纖維可使膠料改性，能夠改善膠料的屈撓疲勞性能、耐磨性能、滯后損失和生熱。但芳綸纖維表面呈惰性，與橡膠的粘合較差，因此我們?cè)谂浞街屑尤肓颂囟ǖ恼澈象w系來(lái)提高與橡膠的粘合。
申請(qǐng)?zhí)?01510967842.9公開了一種含有芳綸短纖維的胎肩墊膠橡膠組合物及其制備方法，采用下述重量份數(shù)的原料制成：100重量份天然橡膠；30-50重量份粗粒徑的炭黑；1-5重量份的芳綸短纖維；1-10重量份的白炭黑；0.2-2重量份的硅烷偶聯(lián)劑；2-8重量份氧化鋅；1-4重量份硬脂酸；2-4重量份防老劑；1-4重量份石油樹脂；1-5重量份硫磺；0.5-1.5重量份促進(jìn)劑及0.1-0.4重量份的防焦劑，提供了一種含有芳綸短纖維的胎肩墊膠橡膠組合物，該橡膠組合物在保持良好的加工性能的前提下，進(jìn)一步提高了膠料的物性及動(dòng)態(tài)性能，具有極低的生熱及更高的撕力值。201410492409.x公開了一種制造耐用礦砂輸送帶的原料以及工藝，其原料組份為：sbr、br、nr、活性劑、增塑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、聚酯短纖維、防老劑、石蠟、硫磺、促進(jìn)劑nobs，實(shí)驗(yàn)證明所用的原料，提高了輸送帶的拉伸強(qiáng)度和耐磨性能；經(jīng)實(shí)踐,在膠料中加入適量經(jīng)提高浸潤(rùn)性預(yù)處理的聚酯短纖維可顯著提高膠料的拉伸強(qiáng)度和耐磨性能，此外經(jīng)使用證明輸送帶所運(yùn)載物料不滑動(dòng),減輕了運(yùn)載物料對(duì)帶體的磨損,帶體使用壽命可延長(zhǎng)10％-15％；但現(xiàn)有技術(shù)中純天然膠配方滯后性大，形變落后于應(yīng)力，滾動(dòng)阻力較大，并且白碳黑天然膠配方不適用于工程胎，必須使用硅烷偶聯(lián)劑，達(dá)到一定的溫度值后，才內(nèi)能夠更好的分散和補(bǔ)強(qiáng)。201310356426.6提供一種姜絲纖維/姜渣/聚丙烯輕型熱塑性復(fù)合材料的制備方法，所述復(fù)合材料以姜絲纖維為增強(qiáng)體，以聚丙烯為基體，所述復(fù)合材料預(yù)成型結(jié)構(gòu)為“三明治”層狀結(jié)構(gòu)，上、下層以姜絲纖維為增強(qiáng)體、以聚丙烯短纖為基質(zhì)，中間層是混合的姜渣/聚丙烯短纖維；本發(fā)明所得到的姜絲纖維/姜渣/聚丙烯復(fù)合材料不僅質(zhì)量輕，還具有對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌較強(qiáng)的抗菌性和熱塑性，可重復(fù)加工。但以上都是利用化工原料來(lái)生產(chǎn)，成本高，環(huán)保性差，而一些食物垃圾如蛋殼，土豆皮、姜皮等含有纖維的廢棄物，土豆、姜等含有植物纖維的蔬菜，并未廣泛的應(yīng)用到胎面膠制備過(guò)程中。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決現(xiàn)有技術(shù)中單一的sbr的配方易產(chǎn)生裂紋，爆胎，普通纖維越多，其通氣性大，與橡膠粘合程度較差的技術(shù)問(wèn)題，提供一種高定伸高耐磨胎面膠的橡膠復(fù)合物及其制備方法，制得橡膠復(fù)合物通過(guò)組分之間的協(xié)同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)高定伸高耐磨的效果。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
一種高定伸高耐磨胎面膠的橡膠復(fù)合物，由以下重量份的各組分組成：天然橡膠100份，炭黑40-60份，環(huán)保塑解劑4-8份，硬脂酸1-3份，氧化鋅4-8份，防老劑4010na1-3份，防護(hù)蠟0.5-3份，增粘樹脂0.5-3份，芳綸短纖維1-5份，粘合劑1-3份，硫磺3-6份，促進(jìn)劑ns1-3份，姜絲纖維0.6-1.5份，土豆纖維1.6-3份，雞蛋殼粉末0.6-2份。
優(yōu)選的，一種高定伸高耐磨胎面膠的橡膠復(fù)合物，由以下重量份的各組分組成：天然橡膠100份，炭黑52-58份，環(huán)保塑解劑5-7份，硬脂酸1.5-2.5份，氧化鋅4.5-5.5份，防老劑4010na1.5-2.5份，防護(hù)蠟1-2份，增粘樹脂1-2份，芳綸短纖維2-4份，粘合劑1.5-2.5份，硫磺4-5.5份，促進(jìn)劑ns1.5-2.5份，姜絲纖維0.6-1.5份，土豆纖維1.6-3份，雞蛋殼粉末0.6-2份。
更優(yōu)選的，一種高定伸高耐磨胎面膠的橡膠復(fù)合物，由以下重量份的各組分組成：天然橡膠100份，炭黑55份，環(huán)保塑解劑6份，硬脂酸2份，氧化鋅5份，防老劑4010na2份，防護(hù)蠟1.5份，增粘樹脂1.5份，芳綸短纖維3份，粘合劑2份，硫磺5份，促進(jìn)劑ns1.8份，姜絲纖維1份，土豆纖維2份。
如上述的炭黑為n330，n375或n660的一種或幾種的混合物。
如上述的增粘樹脂為sl-3020。
如上述的粘合劑為六亞甲基蜜胺ra-65。
如上述的環(huán)保塑解劑為芳烴油v500。
一種高定伸高耐磨胎面膠的橡膠復(fù)合物的制備方法，包括以下步驟：
(1)將土豆和姜絲，進(jìn)行干燥處理，隨后在磨成粉末，使長(zhǎng)纖維切斷；
(2)將天然橡膠在開煉機(jī)上塑煉后，按比例稱取天然橡膠，硬脂酸，氧化鋅，防老劑4010na，防護(hù)蠟，姜絲纖維，土豆纖維，增粘樹脂，環(huán)保塑解劑和一半炭黑加入到密煉機(jī)中，壓上上頂栓混煉30-50秒，提栓掃料，然后加入剩下一半炭黑，壓上頂栓，混煉40秒，提栓掃料，壓上頂栓再混煉160秒排膠，膠溫在130-150℃之間，冷卻停放得到母煉膠；
(3)將母煉膠放到開煉機(jī)上混煉，將開煉機(jī)輥距調(diào)至最小，加入芳綸短纖維和粘合劑，當(dāng)芳綸短纖維完全融入橡膠中，加入硫磺和促進(jìn)劑ns，待藥品分散后，進(jìn)行對(duì)折打卷，使芳綸短纖維在橡膠中的壓延方向沿輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)方向，對(duì)折打卷8-10次后以最小輥距下片，折疊，得到終煉膠；
(4)將終煉膠在硫化磨具中加熱成型，即得所述高定伸高耐磨胎面膠的橡膠復(fù)合物。
優(yōu)選的，步驟(2)中的混煉轉(zhuǎn)速為55-60rpm。
優(yōu)選的，步驟(2)中的混煉時(shí)間為235-260秒。
優(yōu)選的，步驟(3)中開煉時(shí)間為5-6分鐘。
優(yōu)選的，步驟(4)中硫化溫度為150℃，硫化時(shí)間為43分鐘。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
1.本發(fā)明主要解決現(xiàn)有技術(shù)中單一的sbr的配方易產(chǎn)生裂紋，爆胎的技術(shù)問(wèn)題；
2.天然膠配方拉伸比較高，滯后性大，形變落后于應(yīng)力，適用于工程車，路面為石子路等復(fù)雜地況，耐刺穿，不易產(chǎn)生裂紋，爆胎的技術(shù)問(wèn)題；
3.本發(fā)明通過(guò)上述混煉工藝，將芳綸短纖維在nr基體中充分混合，此膠溫下使天然膠配方的粘度達(dá)到芳綸短纖維在膠料中均勻分散的水平，此時(shí)高聚物在粘流態(tài)，有利于土豆纖維的取向，從而提高了硫化膠的物理機(jī)械性能；
4.姜絲纖維，土豆纖維在高溫下能保持高度穩(wěn)定，并包含堅(jiān)韌的纖維，橡膠變得較強(qiáng)，同時(shí)使其保持彈性，土豆纖維具有吸水溶脹特性，土豆纖維能夠形成三維纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),改變最終橡膠制品的質(zhì)地和穩(wěn)定性，提高了硫化膠的物理機(jī)械性能，尤其是致密性好，透氣性差，土豆纖維具有極高保水性，由于姜絲纖維粗細(xì)不一，抗拉伸能力弱，改性后姜絲纖維與橡膠基體之間具有很多空隙，加入土豆纖維后可填充姜絲纖維與橡膠基體的空隙，三維纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將姜絲纖維套牢，從而整體增強(qiáng)橡膠制品的性能，并且節(jié)約了材料成本。
具體實(shí)施例
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述：
表1：橡膠復(fù)合物配方表(單位為重量份)
以下對(duì)表1的各種橡膠和配合物進(jìn)行說(shuō)明。
nr:采用泰國(guó)煙片膠3#。
炭黑：卡博特炭黑。
芳綸短纖維：twaron杜邦公司生產(chǎn)。
其他配合物均為市售。
表2：復(fù)合物的物性表
表1：橡膠復(fù)合物物性表
由表1中的結(jié)果可以看出，炭黑n375和芳綸短纖維比例只有存在50:3比例才使芳綸短纖維在橡膠中的團(tuán)聚力降低，分散性好，其硫化后的試樣物理機(jī)械性能較好；纖維份數(shù)過(guò)多，容易造成應(yīng)力集中，樣品容易被拉斷，所以應(yīng)份數(shù)適中；一般來(lái)說(shuō)，常用的普通纖維如姜絲纖維越多，其通氣性越好，透過(guò)系數(shù)越高，但當(dāng)姜絲纖維1份，土豆纖維2份時(shí)，其透過(guò)系數(shù)較低，物理機(jī)械性能最好，這是因?yàn)榇朔輸?shù)下，土豆纖維的三維纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將姜絲纖維完全包裹，土豆纖維表面的活性自由基與橡膠粘合程度最好，姜絲纖維與土豆纖維結(jié)合后，芳綸短纖維間距離比較緊湊，透過(guò)系數(shù)反而較低，補(bǔ)強(qiáng)性最好。
當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)施范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。