CN105037799A - 一种气体阻隔剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气体阻隔剂及其制备方法与应用，其主要成份为改性碳酸钙，由超细碳酸钙经偶联剂和分散助剂表面处理而成的新型材料，具有平板结构，为高品质细层片状结构的粉末；本发明制备方法简单，原料易得，成本低；该气体阻隔剂在轮胎气密层胶料中的应用；气体阻隔剂在气密层胶料中添加10~40份气体阻隔剂后，对胶料物理性能影响不大，且贴合时气泡明显减少，帘布层能与气密层胶很好粘合，贴合工艺性能得到改善，在气密层中添加气体阻隔剂可改善成品内胎的气密性并降低胶料成本。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种气体阻隔剂及其制备方法与应用。
背景技术
对于气密性胶料目前最重要的是在不影响其他性能的基础上降低成本，而降低成本主要方法是减少BIIR的用量和（或）增加具有气体阻隔性的填料；在橡胶中气密性最好的是丁基橡胶及其改性产物，因此对丁基橡胶进行化学改性得到其他类型的改性丁基橡胶来打破BIIR的垄断是一个方法，但目前市场上本没有出现一种改性产物能彻底替代BIIR；具有气体阻隔性的填料目前的品种有云母、碳酸钙、煤粉等，他们的引入可以降低轮胎的气体透过性并降低成本，但是气密层的屈挠性能会降低，从而影响了轮胎的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体阻隔剂及其制备方法，并将其应用于轮胎气密层胶料中，用于改善成品内胎的气密性并降低胶料成本。
为实现上述目的本发明采用的技术方案为：
一种气体阻隔剂，其主要成份为改性碳酸钙，由超细碳酸钙经偶联剂和分散助剂表面处理而成的新型材料，具有平板结构，为高品质细层片状结构的粉末；该气体阻隔剂的制备方法，包括如下步骤：
1）从市场上购买使用碳化法生产的纳米级碳酸钙；
2)将纳米级碳酸钙原材料加入时速为60转/分钟的高速混料机中预混5min，且混合过程不能有结块现象；
3)将偶联剂及分散助剂在2~3min匀速缓慢滴加完成，且在滴加过程中混料机转速降至6转/分钟，从滴加到整个改性过程完成共需10min；
4)将混合料在双振幅粉碎机中粉碎混合，并加入0.1~0.3%的改性树脂混合5min，经过滤筛后包装成袋，即成。
一种气体阻隔剂的应用，该气体阻隔剂在轮胎气密层胶料中的应用，所述轮胎气密层胶料以100重量份的胶料为基准，按重量份数由以下原料制备而成，10~40份气体阻隔剂、0~30份天然胶、50~100份氯化丁基胶、50〜70份炭黑、5〜10份氧化锌、1〜2份防老剂、1.0〜2.5份硫化促进剂、0.5〜2.0份不溶性硫磺、2~10份环保工艺油。
本发明的有益效果是：本发明制备方法简单，原料易得，成本低；气体阻隔剂在气密层胶料中添加10~40份气体阻隔剂后，对胶料物理性能影响不大，且贴合时气泡明显减少，帘布层能与气密层胶很好粘合，贴合工艺性能得到改善，在气密层中添加气体阻隔剂可改善成品内胎的气密性并降低胶料成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。
一种气体阻隔剂，其主要成份为改性碳酸钙，由超细碳酸钙经偶联剂和分散助剂表面处理而成的新型材料，具有平板结构，为高品质细层片状结构的粉末；该气体阻隔剂的制备方法，包括如下步骤：
1）从市场上购买使用碳化法生产的纳米级碳酸钙；
2)将纳米级碳酸钙原材料加入时速为60转/分钟的高速混料机中预混5min，且混合过程不能有结块现象；
3)将偶联剂及分散助剂在2~3min匀速缓慢滴加完成，且在滴加过程中混料机转速降至6转/分钟，从滴加到整个改性过程完成共需10min；
4)将混合料在双振幅粉碎机中粉碎混合，并加入0.1~0.3%的改性树脂混合5min，经过滤筛后包装成袋，即成。
气体阻隔剂的检测标准如下表所示：
| 检测项目 | 单位 | 测试方法 | 指标 |
| 外观 | - | 目测 | 白色粉末 |
| 平均粒径 | μm | GB/T 19281-2003 | 5-10 |
| 比重 | g/cm3 | GB 4472-84 | 2.2-2.7 |
| 碳酸钙含量 | % | 企业标准 | 89.8 |
| 铁含量 | % | GB/T 19281-2003 | ＜0.12 |
| 热失重（800℃） | % | 企业标准 | 45 |
| PH值 | - | GB/T 19281-2003 | 8.0-11.0 |
| 105℃挥发物含量 | % | GB/T 19281-2003 | ＜0.5 |
| 硬脂酸含量 | % | GB/T 3516-2006 | 0.5-5 |
| 分解温度 | ℃ | 企业标准 | 825 |
使用气体阻隔剂A-100的轮胎气密层胶料需要达到的性能指标要求如下表所示：
| 指标 | 需达到性能指标 |
| 比重 | 1.12~1.16 |
| 硬度(Shore A) | 51~57 |
| MA100/Mpa | 1.50±0.3 |
| MA300/Mpa | 8.0±1.5 |
| 抗张强度 (23°C)/MPa | ≥10.0 |
| 扯断伸长率/ % | ≥400 |
| 撕裂强度/KN/m | ≥30 |
| 回弹(23°C) /% | 13~18 |
| 气体透过率cm3.cm/cm2.s.Pa | ≤1.15×10-13 |
一种气体阻隔剂在轮胎气密层胶料中的应用，所述轮胎气密层胶料以100重量份的胶料为基准，按重量份数由以下原料制备而成，10~40份气体阻隔剂、0~30份天然胶、50~100份氯化丁基胶、50〜70份炭黑、5〜10份氧化锌、1〜2份防老剂、1.0〜2.5份硫化促进剂、0.5〜2.0份不溶性硫磺、2~10份环保工艺油。
1#参比配方，5#普通碳酸钙参比配方，2#、3#、4#增加气体阻隔剂的用量进行对比，如下表所示：
| 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | ||
| 天然胶 | TSR20# | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| 溴化丁基胶 | BIIR | 75 | 75 | 75 | 75 | 75 |
| 炉法炭黑 | N660 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| 环保工艺油 | TDAE | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 气体阻隔剂 | A-100 | 10 | 20 | 30 | ||
| 普通碳酸钙 | CaCO3 | 20 | ||||
| 酚醛增黏树脂 | SL1801 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 氧化锌 | ZnO | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 普通硫磺 | S | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 促进剂 | DM | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
其试验结果如下：
从以上数据可知，添加气体阻隔剂后，与未添加气密层胶料相比，其补强性能、曲挠性能、气密性相当；比普通碳酸钙填料的补强性能、气密性能明显提高。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种气体阻隔剂，其特征在于，其主要成份为改性碳酸钙，由超细碳酸钙经偶联剂和分散助剂表面处理而成的新型材料，具有平板结构，为高品质细层片状结构的粉末；
该气体阻隔剂的制备方法，包括如下步骤：
1）从市场上购买使用碳化法生产的纳米级碳酸钙；
2)将纳米级碳酸钙原材料加入时速为60转/分钟的高速混料机中预混5min，且混合过程不能有结块现象；
3)将偶联剂及分散助剂在2~3min匀速缓慢滴加完成，且在滴加过程中混料机转速降至6转/分钟，从滴加到整个改性过程完成共需10min；
4)将混合料在双振幅粉碎机中粉碎混合，并加入0.1~0.3%的改性树脂混合5min，经过滤筛后包装成袋，即成。
2.一种如权利要求1所述的气体阻隔剂的应用，其特征在于，该气体阻隔剂在轮胎气密层胶料中的应用，所述轮胎气密层胶料以100重量份的胶料为基准，按重量份数由以下原料制备而成，10~40份气体阻隔剂、0~30份天然胶、50~100份氯化丁基胶、50〜70份炭黑、5〜10份氧化锌、1〜2份防老剂、1.0〜2.5份硫化促进剂、0.5〜2.0份不溶性硫磺、2~10份环保工艺油。
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| CN1668710A (zh) * | 2002-07-19 | 2005-09-14 | 白石工业株式会社 | 改性碳酸钙及含改性碳酸钙的聚合物组合物及其制造方法 |
| CN101575493A (zh) * | 2009-06-18 | 2009-11-11 | 郑州中原应用技术研究开发有限公司 | 双组分聚硫防火阻燃密封胶及其制备方法 |
| CN103085186A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-05-08 | 特拓(青岛)轮胎技术有限公司 | 一种用于五零规格乘用车轮胎的气密层制造技术 |
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| FLORIANE MOREL, ET AL.: "Surface modification of calcium carbonate nanofillers by fluoro- and alkyl- alkoxysilane: Consequences on the morphology, thermal stability and gas barrier properties of polyvinylidene fluoride nanocomposites", 《EUROPEAN POLYMER JOURNAL》 * |
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