一種質量損失小的航空輪胎胎面膠及其制備方法和應用與流程
1.本發明涉及高分子材料技術領域，尤其涉及一種質量損失小的航空輪胎胎面膠及其制備方法和應用。
背景技術：
2.航空輪胎是飛機上安全性與可靠性要求都很高的重要部件。胎面膠是航空輪胎中直接與地面相接、承受苛刻的外部應力作用的部位，易于磨耗損傷，而且在熱真空環境中使用的輪胎，胎面膠直接與大氣接觸并需與熱真空環境接觸，除要求胎面膠有優異的耐磨性外，還需具有較高的定伸應力和拉伸強度，動態生熱低，熱穩定性好，耐屈撓龜裂性能和耐切割性能好，耐熱氧老化和大氣老化性能好，能導靜電。在長期熱真空環境下使用時，胎面膠具有質量損失小、優異的耐熱、耐寒性能，可保證航空輪胎的使用性能安全。
3.目前，硫化膠在存放和使用的過程中，其中的防老劑、防護蠟等小分子物質會遷移到表面，起到防止表面出現老化裂紋現象，芳烴油等物質也可能析出到硫化膠表面，在熱真空環境下，析出到硫化膠表面的物質會被抽離到周圍的環境中，從而引起硫化膠質量損失。由于橡膠中成分的損失還會引起硫化膠性能的變化，如軟化劑的揮發，會使硫化膠逐漸變硬，發脆，低溫曲撓性劣化，隨著溫度的上升，膠料的質量損失上升而扯斷伸長率下降。
4.因此，現有的航空輪胎胎面膠，存在著熱真空環境下質量損失較大、耐熱性較差的缺點。
技術實現要素：
5.有鑒于此，本發明提供了一種質量損失小的航空輪胎胎面膠及其制備方法和應用。本發明提供的航空輪胎胎面膠除具有航空輪胎胎面膠的常規性能外，還具有在熱真空條件下質量損失小、耐熱性好的特點。
6.為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：
7.一種質量損失小的航空輪胎胎面膠，包括以下重量份數的組分：煙片膠100份，n375炭黑52～58份，白炭黑1～5份，芳烴油1～3份，熱穩定劑1～4份，偶聯劑1～5份，防護蠟0～1份，防老劑1～2份，氧化鋅3～8份，硬脂酸1～3份，不溶性硫黃0.1～2份，次磺酰胺類促進劑1～3份，抗還原劑0～1份，防焦劑0～1份，活性劑1～3份。
8.優選的，所述偶聯劑為si69和kh-845-4中的一種或兩種。
9.優選的，所述防老劑為對苯二胺類防老劑和酮胺類防老劑中的一種或多種。
10.優選的，所述煙片膠為1#煙片膠；所述熱穩定劑為hs-80；所述次磺酰胺類促進劑為nobs；所述抗還原劑為wk-901和pk900中的一種或兩種；所述防焦劑為ctp；所述活性劑為znzb746。
11.本發明還提供了上述方案所述質量損失小的航空輪胎胎面膠的制備方法，包括以下步驟：
12.將煙片膠、活性劑、熱穩定劑、n375炭黑、白炭黑、偶聯劑和芳烴油進行一段混煉，
得到一段混煉膠；
13.將所述一段混煉膠與氧化鋅、硬脂酸、防老劑和防護蠟進行二段混煉，得到二段混煉膠；
14.將所述二段混煉膠、不溶性硫磺、次磺酰胺類促進劑、抗還原劑和防焦劑進行三段混煉，得到質量損失小的航空輪胎胎面膠。
15.優選的，所述一段混煉具體包括：將煙片膠在密煉機中進行混煉，混煉溫度從80～85℃升至90～95℃，然后加入活性劑和熱穩定劑繼續混煉，混煉溫度從90～95℃升至100～105℃，之后加入n375炭黑、白炭黑和偶聯劑繼續混煉，混煉溫度從100～105℃升至120～125℃，再加入芳烴油，待混煉溫度升至140～145℃時，將所得混合物排出密煉機依次進行下片、冷卻和停放，得到一段混煉膠。
16.優選的，所述二段混煉具體包括：將一段混煉膠、氧化鋅、硬脂酸、防老劑和防護蠟投入密煉機進行混煉，待混煉溫度從80～85℃升溫至120～125℃，將所得混合物排出密煉機依次進行下片、冷卻和停放，得到二段混煉膠。
17.優選的，所述三段混煉具體包括：將二段混煉膠、不溶性硫磺、次磺酰胺類促進劑、抗還原劑和防焦劑投入密煉機進行混煉，混煉至溫度升至100～105℃，然后將所得混合物排出密煉機依次進行下片、冷卻和停放，得到質量損失小的航空輪胎胎面膠。
18.本發明還提供了上述方案所述的質量損失小的航空輪胎胎面膠或上述方案所述制備方法制備的質量損失小的航空輪胎胎面膠在航空輪胎中的應用。
19.優選的，所述應用的方法為：將所述質量損失小的航空輪胎胎面膠擠出成胎面半成品；在成型機上將胎面半成品貼于胎體頂部，制成輪胎胎坯；將所述輪胎胎坯進行硫化，得到航空輪胎成品。
20.本發明提供了一種質量損失小的航空輪胎胎面膠，包括以下重量份數的組分：煙片膠100份，n375炭黑52～58份，白炭黑1～5份，芳烴油1～3份，熱穩定劑1～4份，偶聯劑1～5份，防護蠟0～1份，防老劑1～2份，氧化鋅3～8份，硬脂酸1～3份，不溶性硫黃0.1～2份，次磺酰胺類促進劑1～3份，抗還原劑0～1份，防焦劑0～1份，活性劑1～3份。本發明提供的航空輪胎胎面膠以煙片膠為主料，煙片膠具有強撕性能高、綜合性能好的特點；本發明采用粒徑小、結構較高的n375炭黑，提高膠料的耐屈撓龜裂、抗撕裂和耐磨耗性能；為使胎面膠具有良好的耐熱、耐臭氧性能，本發明在配方中加入防老劑，但這些配合劑在熱真空環境中會被抽離胎面膠從而引起膠料失重，使膠料防老化性能下降，而且產生的揮發物還會影響艙中的金屬儀器，本發明嚴格控制防老劑的用量，能夠在保證膠料防老化性能的同時實現在熱真空環境下質量損失小的目的；本發明在配方中加入芳烴油作為增塑劑，芳烴油與橡膠的相容性較好，賦予膠料良好的加工性能。本發明使用不溶性硫磺與后效性的次磺酰胺類促進劑，不僅使胎面膠具有好的耐熱、耐老化性能，長的焦燒時間，操作安全性好，還有利于減少熱真空環境中揮發物，使膠料的質量損失小。
21.綜上所述，本發明通過配方中的組份的合理配備，使胎面膠具有在熱真空環境中質量損失小、耐熱、耐臭氧性能好的優點，同時還具有航空輪胎胎面膠應具備的耐磨性好、定伸應力和拉伸強度高、動態生熱低、熱穩定性好、耐屈撓龜裂性能和耐切割性能好、耐熱氧老化和大氣老化性能好、能導靜電等特點。將本發明的胎面膠用于航空輪胎中，在長期熱真空環境下使用時，具有質量損失小、耐熱、耐寒性能優異的特點，可保證航空輪胎的使用
性能安全。
22.本發明還提供了上述方案所述質量損失小的航空輪胎胎面膠的制備方法，本發明采用三段混煉的方法進行制備，其中在一段混煉中加入活性劑、熱穩定劑、n375炭黑、白炭黑和偶聯劑，二段混煉中加入氧化鋅、硬脂酸、防老劑和防護蠟，三段混煉中再加入剩余助劑；本發明通過分段混煉，能夠避免偶聯劑和氧化鋅、防老劑等助劑發生反應，減弱偶聯劑和白炭黑的反應效果，避免白炭黑不能與天然橡膠很好結合，從而避免胎面膠的耐磨性能和低生熱性能下降。
附圖說明
23.圖1為航空輪胎的縱切結構示意圖，其中：1-胎面膠、2-補強層、3-胎體簾布層、4-氣密層、5-胎側膠、6-輪輞。
具體實施方式
24.本發明提供了一種質量損失小的航空輪胎胎面膠，包括以下重量份數的組分：煙片膠100份，n375炭黑52～58份，白炭黑1～5份，芳烴油1～3份，熱穩定劑1～4份，偶聯劑1～5份，防護蠟0～1份，防老劑1～2份，氧化鋅3～8份，硬脂酸1～3份，不溶性硫黃0.1～2份，次磺酰胺類促進劑1～3份，抗還原劑0～1份，防焦劑0～1份，活性劑1～3份。
25.如無特殊說明，本發明采用的各個組分均為市售商品。
26.以重量份數計，本發明提供的質量損失小的航空輪胎胎面膠包括煙片膠100份；所述煙片膠優選為1#煙片膠；所述煙片膠為本發明航空輪胎胎面膠的主料，具有強撕性能高、綜合性能好的特點。
27.以所述煙片膠的重量份數為基準，本發明提供的質量損失小的航空輪胎胎面膠包括n375炭黑52～58份，優選為53～55份。在本發明中，所述n375炭黑粒徑小、結構較高，能夠提高膠料的耐屈撓龜裂、抗撕裂和耐磨耗性能。
28.以所述煙片膠的重量份數為基準，本發明提供的質量損失小的航空輪胎胎面膠包括白炭黑1～5份，優選為2～4份；所述白炭黑優選為vn3 gr。
29.以所述煙片膠的重量份數為基準，本發明提供的質量損失小的航空輪胎胎面膠包括芳烴油1～3份，優選為1.5～2.5份；所述芳烴油起到增塑劑的作用，賦予膠料良好的加工性能。
30.以所述煙片膠的重量份數為基準，本發明提供的質量損失小的航空輪胎胎面膠包括熱穩定劑1～4份，優選為2～3份。在本發明中，所述熱穩定劑優選為hs-80。
31.以所述煙片膠的重量份數為基準，本發明提供的質量損失小的航空輪胎胎面膠包括偶聯劑1～5份，優選為2～4份。在本發明中，所述偶聯劑優選為si69和kh-845-4中的一種或兩種。
32.以所述煙片膠的重量份數為基準，本發明提供的質量損失小的航空輪胎胎面膠包括防護蠟0～1份，優選為0.3～0.5份；所述防護蠟優選為okerin1900/1l/h。
33.以所述煙片膠的重量份數為基準，本發明提供的質量損失小的航空輪胎胎面膠包括防老劑1～2份，優選為1.3～1.5份。在本發明中，所述防老劑優選為對苯二胺類防老劑和酮胺類防老劑中的一種或多種；所述對苯二胺類防老劑優選為防老劑4020，所述酮胺類防
老劑優選為防老劑s-rd；所述防老劑能夠提高胎面膠的耐熱、耐臭氧性能，但是防老劑容易在熱真空環境中會被抽離胎面膠從而引起膠料失重，使膠料防老化性能下降，而且產生的揮發物還會影響艙中的金屬儀器，本發明嚴格控制防老劑的用量，能夠在保證膠料防老化性能的同時減小在熱真空環境下質量損失。
34.以所述煙片膠的重量份數為基準，本發明提供的質量損失小的航空輪胎胎面膠包括氧化鋅3～8份，優選為4～6份。
35.以所述煙片膠的重量份數為基準，本發明提供的質量損失小的航空輪胎胎面膠包括硬脂酸1～3份，優選為1.5～2.5份。
36.以所述煙片膠的重量份數為基準，本發明提供的質量損失小的航空輪胎胎面膠包括不溶性硫黃0.1～2份，優選為0.5～1.5份。
37.以所述煙片膠的重量份數為基準，本發明提供的質量損失小的航空輪胎胎面膠包括次磺酰胺類促進劑1～3份，優選為1.5～2.5份；所述次磺酰胺類促進劑優選為nobs(n-(氧化二亞乙基)-2-苯并噻唑次磺酰胺)；本發明將不溶性硫磺與后效性的次磺酰胺類促進劑配合使用，不僅使胎面膠具有好的耐熱、耐老化性能，長的焦燒時間，還有利于減少膠料在熱真空環境中的質量損失。
38.以所述煙片膠的重量份數為基準，本發明提供的質量損失小的航空輪胎胎面膠包括抗還原劑0～1份，優選為0.3～0.5份；所述抗還原劑優選為wk-901和pk900中的一種或兩種。
39.以所述煙片膠的重量份數為基準，本發明提供的質量損失小的航空輪胎胎面膠包括防焦劑0～1份，優選為0.3～0.5份；所述防焦劑優選為ctp(n-環己基硫代鄰苯二甲酞亞胺)。
40.以所述煙片膠的重量份數為基準，本發明提供的質量損失小的航空輪胎胎面膠包括活性劑1～3份，優選為1.5～2.5份；所述活性劑優選為znzb746。在本發明中，所述活性劑為鋅皂鹽，作為天然橡膠的塑煉劑，可增強耐撕裂性能。
41.本發明還提供了上述方案所述質量損失小的航空輪胎胎面膠的制備方法，包括以下步驟：
42.將煙片膠、活性劑、熱穩定劑、n375炭黑、白炭黑、偶聯劑和芳烴油進行一段混煉，得到一段混煉膠；
43.將所述一段混煉膠與氧化鋅、硬脂酸、防老劑和防護蠟進行二段混煉，得到二段混煉膠；
44.將所述二段混煉膠、不溶性硫磺、次磺酰胺類促進劑、抗還原劑和防焦劑進行三段混煉，得到質量損失小的航空輪胎胎面膠。
45.本發明將煙片膠、活性劑、熱穩定劑、n375炭黑、白炭黑、偶聯劑和芳烴油進行一段混煉，得到一段混煉膠。在本發明中，所述一段混煉具體包括：將煙片膠在密煉機中進行混煉，混煉溫度從80～85℃升至90～95℃，然后加入活性劑和熱穩定劑繼續混煉，混煉溫度從90～95℃升至100～105℃，之后加入n375炭黑、白炭黑和偶聯劑繼續混煉，混煉溫度從100～105℃升至120～125℃，再加入芳烴油，待混煉溫度升至140～145℃時，將所得混合物排出密煉機依次進行下片、冷卻和停放(記為第一停放)，得到一段混煉膠；所述下片均優選采用壓片機進行，后續不再贅述；所述第一停放的時間優選為16～24h；本發明在一段混煉后
停放一段時間，停放過程中各種助劑會自行微分散，橡膠與炭黑會形成結合膠，混煉膠的性能提高。
46.得到一段混煉膠后，本發明將所述一段混煉膠與氧化鋅、硬脂酸、防老劑和防護蠟進行二段混煉，得到二段混煉膠。在本發明中，所述二段混煉具體包括：將一段混煉膠、氧化鋅、硬脂酸、防老劑和防護蠟投入密煉機進行混煉，待混煉溫度從80～85℃升溫至120～125℃，將所得混合物排出密煉機依次進行下片、冷卻和停放(記為第二停放)，得到二段混煉膠；所述第二停放的時間優選為16～24h。
47.得到二段混煉膠后，本發明將所述二段混煉膠、不溶性硫磺、次磺酰胺類促進劑、抗還原劑和防焦劑進行三段混煉，得到質量損失小的航空輪胎胎面膠。在本發明中，所述三段混煉具體包括：將二段混煉膠、不溶性硫磺、次磺酰胺類促進劑、抗還原劑和防焦劑投入密煉機進行混煉，混煉至溫度升至100～105℃，然后將所得混合物排出密煉機依次進行下片、冷卻和停放(記為第三停放)，得到質量損失小的航空輪胎胎面膠；所述第三停放的時間優選不少于8h。
48.本發明還提供了上述方案所述的質量損失小的航空輪胎胎面膠或上述方案所述制備方法制備的質量損失小的航空輪胎胎面膠在航空輪胎中的應用；在本發明中，所述應用的方法優選為：將所述質量損失小的航空輪胎胎面膠擠出成胎面半成品；在成型機上將胎面半成品貼于胎體頂部，制成輪胎胎坯；將所述輪胎胎坯進行硫化，得到航空輪胎成品；所述擠出的溫度喲偶選為100～110℃；本發明對所述硫化的條件沒有特殊要求，采用本領域技術人員熟知的條件即可。在本發明中，所述航空輪胎胎面膠位于輪胎的最上面(使用中與熱真空環境接觸，貯存時與空氣接觸)，具體位置見圖1，圖1中，1-胎面膠、2-補強層、3-胎體簾布層、4-氣密層、5-胎側膠、6-輪輞。
49.下面將結合本發明中的實施例，對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
50.實施例1
51.航空輪胎胎面膠的配方見表1，制備方法如下：
52.(1)將天然橡膠塑煉膠投入密煉機，混煉溫度為從80～85℃升至90～95℃；將活性劑、熱穩定劑按照比例投入密煉機，混合密煉，混煉溫度為從90～95℃升至100～105℃；將n375炭黑、白炭黑、偶聯劑按照比例投入密煉機，混合密煉，混煉溫度為從100～105℃升至120～125℃；將芳烴油投入密煉機，混合密煉，待混煉溫度達到140～145℃，將混合物排出密煉機至壓片機上下片，冷卻，停放24h，得到一段混煉膠。
53.(2)將一段混煉膠、氧化鋅、硬脂酸、防老劑和防護蠟按照比例一起投入密煉機，混合密煉，混煉溫度為從80～85℃升至120～125℃；待混煉溫度達到120～125℃，將混合物排出密煉機至壓片機上下片，冷卻，停放24h，得到二段混煉膠。
54.(3)將二段混煉膠、不溶性硫黃、次磺酰胺類促進劑、抗還原劑、防焦劑按照比例一起投入密煉機，混合密煉至100～105℃，將混合物排出密煉機至壓片機上下片，冷卻，停放，此膠為終煉膠，即：胎面混煉膠。
55.實施例2
56.航空輪胎胎面膠的配方見表1，制備方法同實施例1。
57.實施例3
58.航空輪胎胎面膠的配方見表1，制備方法同實施例1。
59.表1實施例1～3航空輪胎胎面膠配方
[0060][0061][0062]
將實施例1～3得到的胎面混煉膠進行制樣并硫化，測試硫化后膠料的性能，具體測試方法按照各項性能測試時采用測試標準進行，結果見表2。
[0063]
表2實施例1～3所得航空輪胎胎面膠性能測試結果
[0064][0065]
根據表2中的測試數據可以看出，本發明提供的航空輪胎胎面膠在熱真空條件下質量損失小，耐熱、耐寒、耐臭氧的性能好，同時還具備較高的耐磨性、較高的定伸應力、拉伸強度和扯斷伸長率，且壓縮疲勞生熱低、耐屈撓龜裂性能和耐切割性能好，還具備能導靜電的特點，能夠滿足航空輪胎的使用要求，確保航空輪胎的使用安全性。
[0066]
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
技術特征：
1.一種質量損失小的航空輪胎胎面膠，其特征在于，包括以下重量份數的組分：煙片膠100份，n375炭黑52～58份，白炭黑1～5份，芳烴油1～3份，熱穩定劑1～4份，偶聯劑1～5份，防護蠟0～1份，防老劑1～2份，氧化鋅3～8份，硬脂酸1～3份，不溶性硫黃0.1～2份，次磺酰胺類促進劑1～3份，抗還原劑0～1份，防焦劑0～1份，活性劑1～3份。2.根據權利要求1所述的質量損失小的航空輪胎胎面膠，其特征在于，所述偶聯劑為si69和kh-845-4中的一種或兩種。3.根據權利要求1所述的質量損失小的航空輪胎胎面膠，其特征在于，所述防老劑為對苯二胺類防老劑和酮胺類防老劑中的一種或多種。4.根據權利要求1所述的質量損失小的航空輪胎胎面膠，其特征在于，所述煙片膠為1#煙片膠；所述熱穩定劑為hs-80；所述次磺酰胺類促進劑為nobs；所述抗還原劑為wk-901和pk900中的一種或兩種；所述防焦劑為ctp；所述活性劑為znzb746。5.權利要求1～4任意一項所述質量損失小的航空輪胎胎面膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將煙片膠、活性劑、熱穩定劑、n375炭黑、白炭黑、偶聯劑和芳烴油進行一段混煉，得到一段混煉膠；將所述一段混煉膠與氧化鋅、硬脂酸、防老劑和防護蠟進行二段混煉，得到二段混煉膠；將所述二段混煉膠、不溶性硫磺、次磺酰胺類促進劑、抗還原劑和防焦劑進行三段混煉，得到質量損失小的航空輪胎胎面膠。6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述一段混煉具體包括：將煙片膠在密煉機中進行混煉，混煉溫度從80～85℃升至90～95℃，然后加入活性劑和熱穩定劑繼續混煉，混煉溫度從90～95℃升至100～105℃，之后加入n375炭黑、白炭黑和偶聯劑繼續混煉，混煉溫度從100～105℃升至120～125℃，再加入芳烴油，待混煉溫度升至140～145℃時，將所得混合物排出密煉機依次進行下片、冷卻和停放，得到一段混煉膠。7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述二段混煉具體包括：將一段混煉膠、氧化鋅、硬脂酸、防老劑和防護蠟投入密煉機進行混煉，待混煉溫度從80～85℃升溫至120～125℃，將所得混合物排出密煉機依次進行下片、冷卻和停放，得到二段混煉膠。8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述三段混煉具體包括：將二段混煉膠、不溶性硫磺、次磺酰胺類促進劑、抗還原劑和防焦劑投入密煉機進行混煉，混煉至溫度升至100～105℃，然后將所得混合物排出密煉機依次進行下片、冷卻和停放，得到質量損失小的航空輪胎胎面膠。9.權利要求1～4任意一項所述的質量損失小的航空輪胎胎面膠或權利要求5～8任意一項所述制備方法制備的質量損失小的航空輪胎胎面膠在航空輪胎中的應用。10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，所述應用的方法為：將所述質量損失小的航空輪胎胎面膠擠出成胎面半成品；在成型機上將胎面半成品貼于胎體頂部，制成輪胎胎坯；將所述輪胎胎坯進行硫化，得到航空輪胎成品。
技術總結
本發明涉及高分子材料技術領域，提供了一種質量損失小的航空輪胎胎面膠及其制備方法和應用。本發明的航空輪胎胎面膠以煙片膠為主料，以375炭黑、白炭黑、芳烴油、熱穩定劑、偶聯劑、防老劑、防護蠟、不溶性硫磺、促進劑等為輔料，按一定的比例配制而成。本發明提供的航空輪胎胎面膠在熱真空環境中質量損失小，且耐熱、耐寒、耐臭氧性能好，還具有航空輪胎胎面膠應具備的耐磨性好、定伸應力和拉伸強度高、動態生熱低、耐屈撓龜裂性能和耐切割性能好、耐熱氧老化和大氣老化性能好、能導靜電等特點。將本發明的胎面膠用于航空輪胎中，在長期熱真空環境下使用時，具有質量損失小，耐熱、耐寒性能優異的特點，可保證航空輪胎的使用性能安全。全。全。
