[发明专利]一种仿生胎面及其制备方法

权利要求书

1.一种仿生胎面，是由超低滚动阻力仿生单元(1)和高抓地性能仿生单元(2)组成，两种仿生结构单元由不同配方的胎面胶料组成，按照一定的胶料制备方法完成；超低滚动阻力仿生单元结构以圆形和六边形为节点按照一定的网络结构进行仿生耦合，高抓地性能仿生单元结构形状与其互补，最后将两个仿生单元进行组合，模压加热硫化成型实现轮胎胎面胶的制作；

其具体组成成分如下：

所述超低滚动阻力仿生单元(1)各组成成分及其份数如下：

天然橡胶：30-50份；

顺丁橡胶BR9000：40-60份；

丁苯橡胶1502：10-30份；

炭黑N330：50-80份；

高分散白炭黑：60-80份；

白炭黑分散剂：4-8份；

硅烷偶联剂：4-8份；

硬脂酸：2-3份；

防老化剂4020：2-4份；

环保芳烃油：2-5份；

防焦剂CTP：0.1-0.3份；

氧化锌：3.5-4.5份；

高耐磨材料：3-10份；

促进剂NOBS：1.0-2份；

促进剂DTDM：0.3-0.6份；

硫化剂：1.3-2.6份；

上述的高耐磨材料由玻璃微珠和超高分子量聚乙烯组成，其中玻璃微珠占总质量5-10％，超高分子量聚乙烯占总质量的90-95％；

所述高抓地性能仿生单元(2)各组成成分及其份数如下：

天然橡胶：20-40份；

顺丁橡胶BR9000：10-30份；

丁苯橡胶1502：50-70份；

炭黑N330：10-20份；

高分散白炭黑：40-60份；

白炭黑分散剂：2-5份；

硅烷偶联剂：4-6份；

氧化锌：3.5-4.5份；

硬脂酸：2-3份；

防老化剂4020：2-4份；

防焦剂CTP：0.1-0.3份；

促进剂NOBS：1.0-2份；

促进剂DTDM：0.3-0.6份；

环保芳烃油：10-15份；

硫化剂：1.3-2.6份；

抓地增强树脂：5-10份；

上述的抓地增强树脂由聚合松香改性辛基酚树脂和酚醛树脂组成，其中聚合松香改性辛基酚树脂占总质量70-75％，酚醛树脂占总质量的25-30％；

超低滚动阻力仿生单元(1)的特征在仿生单元以圆形和六边形为节点，按照一定的网络结构进行仿生耦合；

上述圆形节点的半径R为3-10mm，六边形节点的边长L1为2-10mm；

上述网络结构按照中心线O对称分布；网络中有三条与O平行的主干，在主干上设有六边形节点，两个节点的距离H2为10-60mm，主干的宽度L4与六边形的边长L1相等，上下主干与中间主干采用Z字形支干相连，支干宽L6与L1相等为2-10mm，连接两条主干之间Z字形支干的长度H1为20-120mm；Z字形支干与三条主干的夹角α为60度；上下两条主干上的每个六边形节点上分别延伸出一条具有4个圆形节点的分支，圆形节点分支与轮胎前进方向之主干的夹角α为60度，宽度L5与L1相等为2-10mm，六边形节点与圆形节点的距离L2为30-80mm，第1、2两个圆形节点的距离、第2、3两个圆形节点的距离和第3、4两个圆形节点的距离L3相等为10-30mm；高抓地性能仿生单元(2)与超低滚动阻力仿生单元(1)结构形状互补。

2.权利要求1所述的一种仿生胎面的制备方法，具体步骤如下：

一、制备所述超低滚动阻力仿生单元(1)，具体制备方法如下：

1)控制密炼机转子速度80RPM，温度120-140℃，上顶栓压力50N/CM2，加入天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼60-90秒；

2)升上顶栓加入1/2白炭黑、1/2炭黑、1/2白炭黑分散剂、1/2硅烷偶联剂，压上顶栓保持60-80秒；

3)升上顶栓加入1/2白炭黑、1/2炭黑、1/2白炭黑分散剂、1/2硅烷偶联剂、硬脂酸、防老化剂、防焦剂CTP，压上顶栓保持90-120秒；

4)升上顶栓加入氧化锌、高耐磨材料、环保芳烃油，压上顶栓保持420-480秒，制成混炼胶；

5)将制成的混炼胶室温停放12-24小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM、硫化剂即可制成所需轮胎胶料，要求开炼机温度在75-85℃；

二、制备所述高抓地性能仿生单元(2)，具体制备方法如下：

1)控制密炼机转子速度80RPM，温度120-140℃，上顶栓压力50N/CM2，加入天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼60-90秒；

2)升上顶栓加入1/2白炭黑、1/2炭黑、1/2白炭黑分散剂、1/2硅烷偶联剂，压上顶栓保持60-80秒；

3)升上顶栓加入1/2白炭黑、1/2炭黑、1/2白炭黑分散剂、1/2硅烷偶联剂、硬脂酸、防老化剂、1/2硅烷偶联剂、防焦剂CTP，压上顶栓保持90-120秒；

4)升上顶栓加入氧化锌、抓地增强树脂、环保芳烃油，压上顶栓保持420-480秒，制成混炼胶；

5)将制成的混炼胶室温停放12-24小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM、硫化剂即可制成所需轮胎胶料，要求开炼机温度在75-85℃；

三、制备仿生结构的轮胎胎面，具体制备方法如下：

1)首先，将超低滚动阻力仿生单元(1)的特征在仿生单元以圆形和六边形为节点，按照一定的网络结构进行仿生耦合；

上述圆形节点的半径R为3-10mm，六边形节点的边长L1为2-10mm；

上述网络结构按照中心线O对称分布；网络中有三条与O平行的主干，在主干上设有六边形节点，两个节点的距离H2为10-60mm，主干的宽度L4 与六边形的边长L1相等，上下主干与中间主干采用Z字形支干相连，支干宽L6与L1相等为2-10mm，连接两条主干之间Z字形支干的长度H1为20-120mm；Z字形支干与三条主干的夹角α为60度；上下两条主干上的每个六边形节点上分别延伸出一条具有4个圆形节点的分支，圆形节点分支与轮胎前进方向之主干的夹角α为60度，宽度L5与L1相等为2-10mm，六边形节点与圆形节点的距离L2为30-80mm，第1、2两个圆形节点的距离、第2、3两个圆形节点的距离和第3、4两个圆形节点的距离L3相等为10-30mm；

2)高抓地性能仿生单元(2)与超低滚动阻力仿生单元(1)结构形状互补；

3)根据超低滚动阻力仿生单元(1)和高抓地性能仿生单元(2)的特点制作模具，将超低滚动阻力胶料和高抓地性能胶料制作成相应的仿生单元，并组合，加压，压力为15-20MP，加温硫化，加热温度为150-155℃，硫化时间为40-50min，最终制备成具有仿生结构的轮胎胎面；

成型后，胎面的厚度δ为100-300mm，宽度K为150-300mm。