轮胎胎面橡胶混合物、制备方法、轮胎和代步车与流程

1.本发明涉及轮胎技术领域，尤其是涉及一种轮胎胎面橡胶混合物、制备方法、轮胎和代步车。


背景技术：

2.作为汽车的重要部件之一，轮胎直接与地面接触，起到了支撑、牵引、制动、减震等重要作用。而胎面是轮胎与地面的直接接触部位，它的配方设计对轮胎在滚动阻力和抗湿滑性能方面的影响特别重要。
3.目前，欧美等国纷纷立法，要求限制轮胎的滚动阻力，希望通过轮胎技术的进步降低汽车的燃料消耗和废气排放。各轮胎厂主要通过降低轮胎的滚阻阻力，以提高车辆燃油或电池效率，提高轮胎的抓地力，特别是湿滑地面的抓地力。
4.随着中国轮胎走向国际化和全球化，轮胎技术需与全球顶尖企业进行竞争，而目前国内技术水平不能满足竞争。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种轮胎胎面橡胶混合物，该橡胶混合物可以降低轮胎的滚地阻力，可以提高轮胎的湿地抓地性能。
6.本发明还提出了一种轮胎胎面橡胶混合物的制备方法。
7.本发明进一步地提出了一种轮胎。
8.本发明进一步地还提出了一种代步车。
9.根据本发明的轮胎胎面橡胶混合物，配合比例以重量计，包括：天然橡胶20-40份、低顺式聚丁二烯橡胶10-20份、溶聚丁苯橡胶40-70份、补强剂55-90份、偶联剂5-8 份、软化剂4-12份、活性剂3-10份、防老剂2-5份、硫化剂1-3份和促进剂1-5份，其中，所述补强剂包括：炭黑和中低比表面积白炭黑，所述软化剂包括：高熔点萜烯酚树脂。
10.由此，根据本发明实施例的轮胎胎面橡胶混合物，通过低顺式聚丁二烯橡胶和中低比表面积白炭黑的组合，可以大幅度降低轮胎胎面橡胶混合物的滞后性能，可以降低轮胎的滚动阻力，通过溶聚丁苯橡胶和高熔点萜烯酚树脂的组合，可以大幅度提升轮胎的湿地抓地性能，同时还可以保持其他性能相当。
11.在本发明的一些示例中，所述低顺式聚丁二烯橡胶为锂离子改性低顺式聚丁二烯橡胶。
12.在本发明的一些示例中，所述补强剂包括由5-10份所述炭黑和50-80份所述中低比表面积白炭黑组成。
13.在本发明的一些示例中，所述偶联剂为巯基硅烷偶联剂。
14.在本发明的一些示例中，所述活性剂由2-5份氧化锌和1-5份硬脂酸组成。
15.根据本发明的轮胎胎面橡胶混合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所
述基体橡胶、所述补强剂、所述偶联剂、所述软化剂、所述活性剂、所述防老剂、和所述促进剂按照配合比例混合，在第一温度下进行密炼，密炼时间为预设时间，然后排胶；排胶后加入所述硫化剂在第二温度下进行混炼，得到所述轮胎胎面橡胶混合物。
16.在本发明的一些示例中，所述第一温度为t1，t1满足关系式：140℃≤t1≤150℃；所述预设时间为t，t满足关系式：100s≤t≤150s。
17.在本发明的一些示例中，所述第二温度为t2，t2满足关系式：90℃≤t2≤110℃。
18.根据本发明的轮胎，包括所述的轮胎胎面橡胶混合物。
19.根据本发明的代步车，包括所述的轮胎。
20.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
21.下面详细描述本发明的实施例。
22.根据本发明实施例的轮胎胎面橡胶混合物，配合比例以重量计，包括：基体橡胶、补强剂55-90份、偶联剂5-8份、软化剂4-12份、活性剂3-10份、防老剂2-5份、硫化剂1-3份和促进剂1-5份。基体橡胶具有受力能够变形且快速复原的能力，而且基体橡胶还有耐磨和寿命长等优点，适用于生产轮胎胎面。补强剂为轮胎胎面中用量较大的配合剂，其可以明显提高轮胎胎面的物理机械强度。偶联剂可以有利于橡胶与其他填料的结合，从而促进相互融合，可以提高轮胎胎面的耐磨性能，而且偶联剂还可以起到增粘剂的作用。软化剂和橡胶有着良好的相容性，用于改善橡胶的加工性能、增加胶料的塑性、降低胶料粘度、改善分散性和混合性、提高胶料的性能。活性剂可以起到促进助剂的作用，活化促进橡胶的性能，提高硫化效率。防老剂可以使得轮胎胎面具有抗热氧老化性、耐屈挠龟裂性等特性。硫化剂可以把橡胶分子相互连接起来，形成网状结构，表现出来的现象是橡胶变硬，强度变大，从而实现所需要的性能。促进剂可以提高橡胶的硫化效率，缩短硫化时间。
23.其中，基体橡胶包括：天然橡胶、低顺式聚丁二烯橡胶和溶聚丁苯橡胶，天然橡胶可以有效保证轮胎胎面的强度，低顺式聚丁二烯橡胶可以提高胶料的门尼粘度，而且可以有利于降低轮胎的滚动阻力，溶聚丁苯橡胶可以提升轮胎的湿地抓地性能，同时可以保持轮胎胎面的其他性能。采用天然橡胶、低顺式聚丁二烯橡胶和溶聚丁苯橡胶组合的基体橡胶，可以在降低轮胎的滚动阻力的同时，提升轮胎的湿地抓地性能。
24.补强剂包括：炭黑和中低比表面积白炭黑，炭黑和中低比表面积白炭黑都可以有效起到补强作用，对橡胶的物理机械性能和加工工艺都有重要影响，中低比表面积白炭黑可以有效降低橡胶的潘恩效应，从而可以改善轮胎的滚动阻力和湿地抓地性能。
25.软化剂包括：高熔点萜烯酚树脂，高熔点萜烯酚树脂具有抗湿滑性能和耐磨性能，这样可以提高轮胎的湿地抓地性能。例如，高熔点萜烯酚树脂为6720。
26.由此，根据本发明实施例的轮胎胎面橡胶混合物，通过低顺式聚丁二烯橡胶和中低比表面积白炭黑的组合，可以大幅度降低轮胎胎面橡胶混合物的滞后性能，可以降低轮胎的滚动阻力，通过溶聚丁苯橡胶和高熔点萜烯酚树脂的组合，可以大幅度提升轮胎的湿地抓地性能，同时还可以保持其他性能相当。
27.根据本发明的一个可选实施例，基体橡胶包括：20-40份天然橡胶、10-20份低顺式
聚丁二烯橡胶和40-70份溶聚丁苯橡胶。也就是说，在基体橡胶中，溶聚丁苯橡胶可以多于天然橡胶，天然橡胶可以多于低顺式聚丁二烯橡胶，如此设置的基体橡胶可以在保证轮胎胎面基础性能的前提下，还可以有效降低滚地阻力，以及可以提高轮胎的湿地抓地性能。例如，溶聚丁苯橡胶为y031和hpr850中的任意一种。
28.其中，低顺式聚丁二烯橡胶可以为锂离子改性低顺式聚丁二烯橡胶。经过锂离子改性的低顺式聚丁二烯橡胶可以具有耐磨性、高回弹性和高拉伸强度等特点，而且其可以进一步地有利于降低轮胎的滚动阻力。例如，锂离子改性低顺式聚丁二烯橡胶可以为 br1250h。
29.具体地，补强剂包括由5-10份炭黑和50-80份中低比表面积白炭黑组成。也就是说，在补强剂中，采用大剂量的中低比表面积白炭黑，这样可以有利于降低轮胎胎面橡胶混合物的滞后能力，可以有利于降低轮胎的滚动阻力。例如，炭黑可以为isaf炭黑234，中低比表面积白炭黑可以为高分散白炭黑hd115gr。
30.可选地，偶联剂可以为巯基硅烷偶联剂。巯基硅烷偶联剂可以有利于中低比表面积白炭黑的分散和补强，通过其与中低比表面积白炭黑的组合，可以降低轮胎胎面橡胶混合物的滞后性能，可以有利于降低轮胎的滚动阻力。例如，巯基硅烷偶联剂为si-747。
31.还有，活性剂可以由2-5份氧化锌和1-5份硬脂酸组成。采用上述配合比例的活性剂可以起到促进助剂的作用，活化促进橡胶的性能，提高硫化效率。
32.根据本发明实施例的轮胎胎面橡胶混合物的制备方法，包括：
33.s1、将基体橡胶、补强剂、偶联剂、软化剂、活性剂、防老剂、和促进剂按照配合比例混合，在第一温度下进行密炼，密炼时间为预设时间，然后排胶。也就是说，先将除硫化剂之外的所有材料进行初步的混合密炼，然后密炼完成后排胶处理。第一温度为 t1，t1满足关系式：140℃≤t1≤150℃，预设时间为t，t满足关系式：100s≤t≤150s。在上述温度和时间范围内，可以得到满足性能的胶料。其中，t1可以为140℃，t可以为120s，排胶的温度可以为150℃。
34.s2、排胶后加入硫化剂在第二温度下进行混炼，得到轮胎胎面橡胶混合物。也就是说，在经过初期的密炼之后，再进行混入硫化剂的二次混炼，然后进行硫化反应，从而可以获得轮胎胎面橡胶混合物。采用上述的制备方法，可以快速制备出满足需求的轮胎胎面橡胶混合物。其中，第二温度为t2，t2满足关系式：90℃≤t2≤110℃。上述温度范围可以满足硫化反应的要求。
35.下面详细一组对比试验数据。
36.对比例和本发明的两个实施例的轮胎胎面橡胶混合物配合比例如下表。
[0037][0038][0039]
表1
[0040]
所有成分均为市售的成分，具体地，天然胶nr为scr5，顺丁橡胶为br9000和 br1250h，丁苯橡胶为sl563和hpr850，炭黑为n-234,silica为115gr和165gr，偶联剂为si-69和si-747，石油树脂为373n，萜烯酚树脂为6720，活性剂为zno和sa，防老剂为rd和6ppd，硫化剂为硫磺粉(含油5％)，促进剂为dpg和cbs。
[0041]
对上述混合完成的组合物进行性能测试，橡胶组合物硫化条件：以160℃加热20分钟，使橡胶组合物成物性试片，其中使用dma粘弹测试仪测试tanδ0℃和tanδ60℃，扯断强度及扯断伸长率依据gb/t528-2009/iso37:2005进行测试，使用胶料作业得到国标电动车轮胎(规格60/100-12)在室内滚动阻力测试机上测试滚动阻力系数，结果见表2，由表2可明显可得使用所述配比可有效降低橡胶组合物滚阻之结论。
[0042]
项目对比例实施例1实施例2tanδ0℃0.5870.8150.796tanδ60℃0.0880.0510.045扯断强度mpa19.318.919.0扯断伸长率450440440滚动阻力系数22.5220.3520.12
[0043]
表2
[0044]
上述轮胎装在两轮电动车进行续航和刹车测试，其中两轮电动车的电池为48v、 16ah，使用新威尔特机底盘测功机等速测试续航，测试条件：温度23℃，湿度64％，大气压力102.1kpa，负重75kg，测功机按照130kg惯量进行滑行，车速分别为 20km/h
±
2km/h和25km/h
±
2km/h，当车速为0km/h时记录里程。刹车测试为户外骑行测试，由体重75kg骑手以25km/h匀速后前后双刹制动至0km/h，刹车距离以vbox记录，分别测试干地刹车和湿地刹车。测试结果如表3，由表3可明显得出使用所述配比可以有效提高轮胎的湿地抓地性能。
[0045]
项目对比例实施例1实施例2续航km(25km/h)46.749.249.5续航km(20km/h)53.056.156.5干地刹车m2.352.332.37湿地刹车m2.672.492.51
[0046]
表3
[0047]
根据本发明实施例的轮胎，包括上述实施例的轮胎胎面橡胶混合物。该轮胎具有滚地阻力小和湿地抓地性能强的优点，这样可以减少车辆的能耗，可以提高车辆燃油或电池效率。
[0048]
根据本发明实施例的代步车，包括上述实施例的轮胎。该代步车可以为两轮代步车，例如，电动自行车、滑板车和电动滑板车等，也可以为四轮代步车，例如，四轮燃油车和四轮电动车等。
[0049]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
[0050]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。