CN103467975A - 一种丁羟型聚氨酯复合轮胎胶料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轮胎橡胶制备领域，尤其涉及一种用于轮胎的丁羟聚氨酯复合胶料。本发明还涉及一种丁羟型聚氨酯复合轮胎胶料的制备方法。所述的丁羟型聚氨酯复合轮胎胶料由按重量份计的以下组份制备而成：端羟基聚丁二烯橡胶60-80份；顺丁橡胶10-20份；异氰酸酯10-20份；多元醇1-5份；间接法氧化锌0.5-2份；硬脂酸2-3份微晶蜡40201-2份。丁羟型聚氨酯复合胶料耐磨性比传统橡胶胶料提高10%以上；丁羟型聚氨酯复合胶料耐水解性、耐防腐性优于现有技术中聚醚型或聚酯型聚氨酯胶料；丁羟型聚氨酯复合胶料相对完全聚氨酯型轮胎胶料，还有降低生热的优点，实验对比，降低生热2-20%。
Description
技术领域
本发明属于轮胎橡胶制备领域，尤其涉及一种用于轮胎的丁羟聚氨酯复合胶料。本发明还涉及一种丁羟型聚氨酯复合轮胎胶料的制备方法。
背景技术
随着汽车工业与高速公路的飞速发展,轮胎的产量越来越大,轮胎技术水平越来越高。20世纪90年代以来,国外大型轮胎公司竞相开发节能、无污染、高速、安全、耐用等综合性能优异的高性能轮胎,这类高性能轮胎的最大特点是同时具有低滚动阻力、高抗湿滑性能和高耐磨性能,因此对轮胎材料提出了更高的要求。
聚氨酯( PU) 弹性体具有弹性较高、耐磨性能优异(为天然橡胶的2～10倍)以及耐油性能、耐臭氧性能和低温性能良好等特点。聚氨酯（PU）弹性体的杨氏模量介于橡胶与塑料之间，具有耐磨、耐油、耐撕裂、耐化学腐蚀、粘合性好等优异性能，因此聚氨酯弹性体的这些特点使其成为国内外轮胎工业关注的热点。
CN1062692A专利技术是以端羟基聚己二酸乙二醇丙二醇酯与4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯反应生成预聚物或半预聚物，然后再与乙二醇等扩链剂反应生成浇注型聚氨酯弹性体，将其灌注到打磨后的旧橡胶轮胎，形成聚氨酯橡胶复合轮胎；CN102643408A公开了一种工程轮胎胎面用聚氨酯弹性体的制备方法，主要利用聚醚三元醇、1,4-丁二醇等多元醇与4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯反应合成聚氨酯弹性体。以上专利所合成聚氨酯均为聚醚型或聚酯型聚氨酯，主链结构含有醚键和酯键，因此抗水解性能和防腐性能较差，耐低温性能和耐酸碱性能也不好。
本发明是采用丁羟型聚氨酯作为聚氨酯胶料的主要组分，这种聚氨酯弹性体拉伸强度高、耐磨性好、粘接强度高、负载量大、耐腐蚀、耐臭氧性能好。其性能优良，可调范围大，室温固化，固化放热小，基本无收缩现象。另外，由于其分子骨架中不含醚键和酯键，因此抗水解性能优异，防腐性能良好，耐低温性能和耐酸碱性能突出；CN1092783A中利用丁羟聚氨酯和聚酯型聚氨酯共混的工艺来改善胶料的力学性能，但仍然存在耐水解性及耐稳定性较差等缺点，另外胶料制备工艺自动化程度较低，产品产率较低。
本发明胶料以丁羟聚氨酯为主要原料，改善了聚醚或聚酯型聚氨酯的性能，并加入顺丁橡胶，使其同时具有橡胶和聚氨酯组分，制备工艺采用一步法，减少了生产工序，因此多制备胶料性能均优于现有技术产品。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种力学性能优异的丁羟型聚氨酯轮胎胶料及其生产方法。所述的丁羟型聚氨酯复合轮胎胶料由按重量份计的以下组份制备而成：
端羟基聚丁二烯橡胶 60-80份；
顺丁橡胶 10-20份
异氰酸酯 10-20份
多元醇 1-5份；
间接法氧化锌 0.5-2份；
硬脂酸 2-3份。
微晶蜡4020 1-2份
所述端羟基聚丁二烯橡胶要求乙烯基含量20%-80%，是采用锂系引发剂阴离子聚合而成的，平均分子量3000-5000，分布系数Mw/Mn≤1.5；
顺丁橡胶为燕山石化BR9000；
所述多元醇为乙二醇、1,4-丁二醇以及1,6-己二醇的一种或着混合物；
所述异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯的一种或混合物。
原料配比选定后，进行具体的生产工艺如下：
依次向惰性气体置换过的不锈钢聚合釜内通过计量泵加入纯化环己烷/四氢呋喃混合溶剂、1,4-丁二烯单体、1%摩尔比的萘锂引发剂,聚合釜夹套温度升至50-60℃，启动搅拌电机，转速调至150-200转/分，反应2-3h后关闭导热油加热，温度降至20度以下时，加入2倍于引发剂摩尔数的环氧乙烷进行羟基封端，0.5h-1h后加2倍于引发剂摩尔数的脱气无水乙醇终止反应。
打开真空阀，体系温度升至80-100℃，真空脱气1-2h后，加入计量好的异氰酸酯，通惰性气体反应2.5-4h后，加多元醇，0.5-1h后降温后出料，与顺丁橡胶共混，得丁羟型聚氨酯复合胶料。
本发明多组份轮胎胎面胶及其生产工艺的优点在于：
（1）丁羟型聚氨酯复合胶料耐磨性比传统橡胶胶料提高10%以上；
（2）丁羟型聚氨酯复合胶料耐水解性、耐防腐性优于现有技术中聚醚型或聚酯型聚氨酯胶料；
（3）丁羟型聚氨酯复合胶料相对完全聚氨酯型轮胎胶料，还有降低生热的优点，实验对比，降低生热2-20%；
（4）本发明丁羟聚氨酯合成采用一釜法，简化了合成工艺。
以下为发明产品及现有技术性能指标对比。 
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明做进一步说明，但实施例不限制本发明。
实施例1
依次向惰性气体置换过的不锈钢聚合釜内通过计量泵加入纯化环己烷/四氢呋喃混合溶剂、1,4-丁二烯单体、1%摩尔比的萘锂引发剂,聚合釜夹套温度升至50℃，启动搅拌电机，转速调至150转/分，反应2h后关闭导热油加热，温度降至20℃时，加入2倍于引发剂摩尔数的环氧乙烷进行羟基封端，0.5h后加2倍于引发剂摩尔数的脱气无水乙醇终止反应。打开真空阀，体系温度升至80℃，真空脱气2h后，加入计量好的异氰酸酯，通惰性气体反应2.5h后，加多元醇，0.5h后降温后出料，与顺丁橡胶共混，得丁羟型聚氨酯复合胶料。
实施例2
依次向惰性气体置换过的不锈钢聚合釜内通过计量泵加入纯化环己烷/四氢呋喃混合溶剂、1,4-丁二烯单体、1%摩尔比的萘锂引发剂,聚合釜夹套温度升至55℃，启动搅拌电机，转速调至180转/分，反应2.5h后关闭导热油加热，温度降至18℃时，加入2倍于引发剂摩尔数的环氧乙烷进行羟基封端，0.8h后加2倍于引发剂摩尔数的脱气无水乙醇终止反应。打开真空阀，体系温度升至90℃，真空脱气1.5h后，加入计量好的异氰酸酯，通惰性气体反应3h后，加多元醇，0.8h后降温后出料，与顺丁橡胶共混，得丁羟型聚氨酯复合胶料。
实施例3
依次向惰性气体置换过的不锈钢聚合釜内通过计量泵加入纯化环己烷/四氢呋喃混合溶剂、1,4丁二烯单体、1%摩尔比的萘锂引发剂,聚合釜夹套温度升至60℃，启动搅拌电机，转速调至200转/分，反应3h后关闭导热油加热，温度降至15℃时，加入2倍于引发剂摩尔数的环氧乙烷进行羟基封端，1h后加2倍于引发剂摩尔数的脱气无水乙醇终止反应。打开真空阀，体系温度升至100℃，真空脱气1h后，加入计量好的异氰酸酯，通惰性气体反应4h后，加多元醇， 1h后降温后出料，与顺丁橡胶共混，得丁羟型聚氨酯复合胶料。
测定上述实施例1-3以及现有轮胎胎面胶用橡胶的物性，将结果列于下表中：
Claims (6)
1.一种丁羟型聚氨酯复合轮胎胶料，其特征在于：由按重量份计的以下组份制备而成：
端羟基聚丁二烯橡胶 60-80份；
顺丁橡胶 10-20份
异氰酸酯 10-20份
多元醇 1-5份；
间接法氧化锌 0.5-2份；
硬脂酸 2-3份;
微晶蜡4020 1-2份。
2.如权利要求1所述的丁羟型聚氨酯复合轮胎胶料，其特征在于：所述端羟基聚丁二烯橡胶要求乙烯基含量20%-80%，是采用锂系引发剂阴离子聚合而成的，平均分子量3000-5000，分布系数Mw/Mn≤1.5。
3.如权利要求1所述的丁羟型聚氨酯复合轮胎胶料，其特征在于：所述的顺丁橡胶为燕山石化生产的BR9000。
4.如权利要求1所述的丁羟型聚氨酯复合轮胎胶料，其特征在于：所述多元醇为乙二醇、1,4-丁二醇以及1,6-己二醇的一种或着混合物。
5.如权利要求1所述的丁羟型聚氨酯复合轮胎胶料，其特征在于：所述异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯的一种或混合物。
6.制备如权利要求1所述的丁羟型聚氨酯复合轮胎胶料的工艺，其特征在于：具体步骤如下：依次向惰性气体置换过的不锈钢聚合釜内通过计量泵加入纯化环己烷/四氢呋喃混合溶剂、1,4-丁二烯单体、1%摩尔比的萘锂引发剂,聚合釜夹套温度升至50-60℃，启动搅拌电机，转速调至150-200转/分，反应2-3h后关闭导热油加热，温度降至20度以下时，加入2倍于引发剂摩尔数的环氧乙烷进行羟基封端，0.5h-1h后加2倍于引发剂摩尔数的脱气无水乙醇终止反应；打开真空阀，体系温度升至80-100℃，真空脱气1-2h后，加入计量好的异氰酸酯，通惰性气体反应2.5-4h后，加多元醇，0.5-1h后降温后出料，与顺丁橡胶共混，得丁羟型聚氨酯复合胶料。
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