一种带束层覆胶及其制备方法和在轮胎带束层中的应用与流程

本发明属于橡胶加工及航空轮胎制造，具体涉及一种带束层覆胶及其制备方法和在轮胎带束层中的应用。

背景技术：

1、随着航空工业的持续发展及对飞机性能要求的不断提高，航空轮胎正朝着子午化、高速化、高载荷的方向发展。作为飞机起降过程中唯一接触地面的部件，航空轮胎的可靠性直接关乎飞行安全。在此背景下，兼具高强度、高模量、耐疲劳的芳纶帘线与高韧性、耐冲击的尼龙帘线所构成的芳纶/尼龙复合帘线，因其综合性能优异，正逐渐成为新一代航空子午线轮胎带束层骨架材料的理想选择。

2、然而，这种复合帘线的应用也带来了新的技术挑战。尼龙与芳纶纤维在表面化学性质、微观结构及物理性能上存在显著差异：尼龙纤维表面含有较多的活性官能团，极性较强，与橡胶基体的粘合性能历来较为理想；而芳纶纤维表面呈化学惰性，缺乏足够的活性位点，且其高度结晶的分子链与苯环结构产生空间位阻，导致其与橡胶的界面粘合始终是一个技术难点。

3、在实际应用中，这种差异导致了界面粘合性能的不均衡。轮胎在经历苛刻的动态工况，特别是高速、高载引起的热积累后，复合帘线与橡胶的界面往往成为薄弱环节。对失效轮胎的剖析发现，尼龙纤维与覆胶通常仍保持良好结合，而芳纶纤维表面的覆胶则已大面积脱落。这一现象清晰地表明，现有胶料配方与粘合体系未能有效兼顾两种纤维的特性，尤其无法满足芳纶组分在高温动态条件下的粘合需求，导致复合帘线的性能优势无法充分发挥，并可能引发带束层脱层等潜在风险。

4、目前，改善帘线与橡胶粘合的传统方法，如对纤维进行浸渍处理（rfl浸胶）或在胶料中引入间—甲—白粘合体系，在应对单一帘线时取得了一定成效。然而，这些方法对于异质复合的芳纶/尼龙帘线适应性不足，难以在两种性质迥异的纤维界面同时建立持久、稳固且耐高温的动态粘合。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种带束层覆胶及其制备方法和在轮胎带束层中的应用，本发明提供的带束层覆胶与芳纶/尼龙复合帘线具有优异且稳定的粘合性能，特别是在高温动态工况下能保持高粘合强度，同时其自身兼具良好的耐热老化性与低压缩疲劳温升特性，从而解决带束层覆胶在高温、动态载荷下与芳纶组分的粘合薄弱问题，对于提升航空轮胎的整体性能、可靠性与安全性具有至关重要的意义。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种带束层覆胶，包括以下质量份的制备原料：天然橡胶85~98份、丁苯橡胶0~10份、碳纳米管母胶粒5~15份、n339炭黑15~25份、n539炭黑15~25份、白炭黑湿法胶10~20份、硅烷偶联剂si-69 1.5~2.5份、操作助剂a 0.5~1.5份、粘合剂rs 1.5~3.0份、粘合剂ra-65 1.8~2.5份、粘合增进剂air-1 1.0~2.0份、硫化剂hva-2（pdm）1.0~2.0份、防老剂4020 1.5~2.5份、防老剂ble 1.8~2.5份、氧化锌4~6份、硬脂酸1~3份、不溶性硫黄hdot1.5~2.0份、促进剂dz 0.3~0.8份、防焦剂ctp 0.1~1份、芳烃油3~5份。

4、优选的，所述碳纳米管母胶粒中碳纳米管的质量含量为20%~40%。

5、优选的，所述天然橡胶与丁苯橡胶的质量份总和为100份。

6、本发明提供了上述技术方案所述的带束层覆胶的制备方法，包括以下步骤：

7、将天然橡胶、丁苯橡胶、碳纳米管母胶粒、白炭黑湿法胶、硅烷偶联剂si-69、操作助剂a、氧化锌、硬脂酸、防老剂4020、防老剂ble、粘合剂rs、粘合剂ra-65、粘合增进剂air-1、n339炭黑、n539炭黑与芳烃油进行一段混炼后依次进行排胶、下片、冷却和停放，得到一段混炼胶；

8、将所述一段混炼胶、不溶性硫黄hdot、促进剂dz、防焦剂ctp与硫化剂hva-2（pdm）进行二段混炼后依次进行排胶、下片和冷却，得到所述带束层覆胶。

9、优选的，所述一段混炼的总时间为200~260秒。

10、优选的，所述一段混炼优选包括：

11、将天然橡胶、丁苯橡胶和碳纳米管母胶粒进行第一阶段混炼；然后加入白炭黑湿法胶、硅烷偶联剂si-69及操作助剂a进行第二阶段混炼；然后加入氧化锌、硬脂酸、防老剂4020、防老剂ble、粘合剂rs、粘合剂ra-65及粘合增进剂air-1进行第三阶段混炼；最后加入n339炭黑、n539炭黑与芳烃油进行第四阶段混炼；所述第一阶段混炼的温度为70℃~85℃，时间为40~60秒；所述第二阶段混炼的温度为85℃~95℃，时间为60~90秒；所述第三阶段混炼的温度为95℃~110℃，时间为60~90秒；所述第四阶段混炼的温度为110℃~135℃，时间为40~60秒；所述停放的时间为16~24小时。

12、优选的，所述二段混炼的温度为90℃~105℃，时间为90~120秒。

13、本发明提供了上述技术方案所述的带束层覆胶或上述技术方案所述的制备方法制备得到的带束层覆胶在轮胎带束层中的应用。

14、优选的，所述轮胎带束层中含有复合帘线，所述复合帘线包括芳纶纤维和尼龙纤维。

15、本发明提供了一种轮胎带束层，包括橡胶基底和排列于橡胶基底中的带束层骨架材料；所述橡胶基底由上述技术方案所述的带束层覆胶或上述技术方案所述的制备方法制备得到的带束层覆胶制成；所述带束层骨架材料为复合帘线，所述复合帘线包括芳纶纤维和尼龙纤维。

16、本发明提供了一种带束层覆胶，包括以下质量份的制备原料：天然橡胶85~98份、丁苯橡胶0~10份、碳纳米管母胶粒5~15份、n339炭黑15~25份、n539炭黑15~25份、白炭黑湿法胶10~20份、硅烷偶联剂si-69 1.5~2.5份、操作助剂a 0.5~1.5份、粘合剂rs 1.5~3.0份、粘合剂ra-65 1.8~2.5份、粘合增进剂air-1 1.0~2.0份、硫化剂hva-2（pdm）1.0~2.0份、防老剂4020 1.5~2.5份、防老剂ble 1.8~2.5份、氧化锌4~6份、硬脂酸1~3份、不溶性硫黄hdot1.5~2.0份、促进剂dz 0.3~0.8份、防焦剂ctp 0.1~1份、芳烃油3~5份。本发明为了克服现有航空子午线轮胎带束层覆胶与芳纶/尼龙复合帘线界面相容性差、高温动态粘合性能衰减显著的技术缺陷，提供一种专用带束层覆胶。本发明提供的带束层覆胶与芳纶/尼龙复合帘线具有优异且稳定的粘合性能，特别是在高温（100℃）动态工况下能保持高粘合强度，同时其自身兼具良好的耐热老化性与低压缩疲劳温升特性。本发明提供的带束层覆胶通过各组分的特定选择与配比组合，实现了性能的协同提升：

17、（1）优化的硫化与粘合体系：采用低用量的促进剂dz与硫化剂hva-2（pdm）协同配合，在保证必要硫化动力的同时，充分发挥hva-2（pdm）的防焦、抗硫化返原和增强粘合的多重功能，实现了胶料加工安全性、耐热性及高温粘合稳定性的同步提升。该体系与粘合剂rs、ra-65及粘合增进剂air-1共同作用，有效兼顾了尼龙与芳纶两种纤维的界面粘合需求。

18、（2）高效的补强与界面稳定体系：碳纳米管母胶粒与白炭黑湿法胶、n339/n539炭黑组成复合体系，在贡献于胶料力学强度的同时，显著降低了动态生热，并增强了界面稳定性。

19、与现有技术相比，本发明提供的航空子午线轮胎带束层覆胶具有以下效果：

20、（1）改善的高温动态粘合性能：本发明提供的胶料与芳纶/尼龙复合帘线的复合材料，在经过热空气老化后，其粘合强度保持率得到显著改善，有效抑制了高温下的粘合性能衰减。

21、（2）提升的综合性能：胶料在保持高拉伸强度与扯断伸长率的同时，具有较低的压缩疲劳温升和改善的耐热老化性能。

22、（3）良好的加工安全性：所述硫化体系与操作助剂的配合，为胶料提供了充分的加工焦烧安全期，利于混炼、压延等后续工艺的进行。