CN106397872A - 高强度汽车轮胎及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度汽车轮胎及其制备方法，该制备方法包括：1）将青竹去皮、粉碎，接着在保护气的存在下进行煅烧以制得竹炭；2）将二氧化钛、碳酸钡、碳酸锂和竹炭置于保护气的存在下进行焙烧以制得改性偏钛酸钡；3）将二硫化四乙基秋兰姆、淀粉、石竹烯、甲基纤维素和水进行糊化处理以制得改性硫化剂；4）将顺丁橡胶、乙烯‑丙烯共聚物、聚乙醇甲醚、季戊四醇三丙烯酸酯、甘油、纳米碳酸钙、二甲基二乙氧基硅烷、硫化锌、过氧化二异丙苯和硫磺进行初次混炼，接着加入改性偏钛酸钡与改性硫化剂进行二次混炼，最后进行成型、冷却以制得高强度汽车轮胎。通过该方法制得的汽车轮胎具有优异的耐高温、抗老化和力学性能。

Description

高强度汽车轮胎及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车轮胎，具体地，涉及一种高强度汽车轮胎及其制备方法。
背景技术
汽车轮胎是汽车的重要部件之一，其主要作用为：通过和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车有良好的乘座舒适性和行驶平顺性；保证车轮和路面有良好的附着性，提高汽车的牵引性、制动性和通过性；承受着汽车的重量。由此，轮胎在汽车上所起的重要作用越来越受到人们的重视。
橡胶轮胎的出现是汽车进一步发展的先决条件。提到橡胶，人们自然会想到橡胶之父查尔斯·古德伊尔。1834年，他受焦炭炼钢的启发，开始进行软橡胶硬化的试验。经过无数次失败后，在一个偶然的机会，发现了硫化橡胶受热时不发粘而且弹性好，于是硬化橡胶诞生了，橡胶轮胎制造业从此也应运而生。虽然，目前的橡胶轮胎能够满足大部分汽车的需求，但是在高温的夏天，汽车轮胎极易老化，并且极易变形进而使得轮胎的性能急剧下降，从而极大地降低了汽车的行驶性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度汽车轮胎及其制备方法，通过该方法制得的汽车轮胎具有优异的耐高温、抗老化和力学性能；同时，该制备方法原料易得，工序简单。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高强度汽车轮胎的制备方法，包括：
1）将青竹去皮、粉碎，接着在保护气的存在下进行煅烧以制得竹炭；
2）将二氧化钛、碳酸钡、碳酸锂和竹炭置于保护气的存在下进行焙烧以制得改性偏钛酸钡；
3）将二硫化四乙基秋兰姆、淀粉、石竹烯、甲基纤维素和水进行糊化处理以制得改性硫化剂；
4）将顺丁橡胶、乙烯-丙烯共聚物、聚乙醇甲醚、季戊四醇三丙烯酸酯、甘油、纳米碳酸钙、二甲基二乙氧基硅烷、硫化锌、过氧化二异丙苯和硫磺进行初次混炼，接着加入改性偏钛酸钡与改性硫化剂进行二次混炼，最后进行成型、冷却以制得高强度汽车轮胎。
本发明还提供了一种高强度汽车轮胎的制备方法，该高强度汽车轮胎通过上述的制备方法制备而得。
在上述技术方案中，本发明通过各步骤和各原料的协同作用，使得制得的汽车轮胎具有优异的耐高温、抗老化和力学性能；同时，该制备方法原料易得，工序简单。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种高强度汽车轮胎的制备方法，包括：
1）将青竹去皮、粉碎，接着在保护气的存在下进行煅烧以制得竹炭；
2）将二氧化钛、碳酸钡、碳酸锂和竹炭置于保护气的存在下进行焙烧以制得改性偏钛酸钡；
3）将二硫化四乙基秋兰姆、淀粉、石竹烯、甲基纤维素和水进行糊化处理以制得改性硫化剂；
4）将顺丁橡胶、乙烯-丙烯共聚物、聚乙醇甲醚、季戊四醇三丙烯酸酯、甘油、纳米碳酸钙、二甲基二乙氧基硅烷、硫化锌、过氧化二异丙苯和硫磺进行初次混炼，接着加入改性偏钛酸钡与改性硫化剂进行二次混炼，最后进行成型、冷却以制得高强度汽车轮胎。
在上述方法的步骤1）中，煅烧的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的汽车轮胎具有更优异的耐高温、抗老化和力学性能；优选地，在步骤1）中，煅烧至少满足以下条件：煅烧温度为520-540℃，煅烧时间为4-6h。
在上述方法的步骤2）中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的汽车轮胎具有更优异的耐高温、抗老化和力学性能；优选地，在步骤2）中，相对于1摩尔量的二氧化钛，碳酸钡的用量为0.7-0.9摩尔量，碳酸锂的用量为0.1-0.3摩尔量，竹炭的用量为0.5-0.7摩尔量。
在上述方法的步骤2）中，焙烧的条件可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的汽车轮胎具有更优异的耐高温、抗老化和力学性能；优选地，在步骤2）中，焙烧至少满足以下条件：焙烧温度为1200-1250℃，焙烧时间为7-9h。
在上述方法的步骤3）中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的汽车轮胎具有更优异的耐高温、抗老化和力学性能；优选地，在步骤3）中，相对于100重量份的二硫化四乙基秋兰姆，淀粉的用量为32-38重量份，石竹烯的用量为4-7重量份，甲基纤维素的用量为1-3重量份，水的用量为200-300重量份。
在上述方法的步骤3）中，糊化处理的条件可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的汽车轮胎具有更优异的耐高温、抗老化和力学性能；优选地，在步骤3）中，糊化处理至少满足以下条件：处理温度为40-50℃，处理时间为12-15h。
在上述方法的步骤4）中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的汽车轮胎具有更优异的耐高温、抗老化和力学性能；优选地，在步骤4）中，相对于100重量份的顺丁橡胶，乙烯-丙烯共聚物的用量为21-35重量份，聚乙醇甲醚的用量为31-46重量份，季戊四醇三丙烯酸酯的用量为56-73重量份，甘油的用量为41-48重量份，纳米碳酸钙的用量为19-30重量份，二甲基二乙氧基硅烷的用量为17-28重量份，硫化锌的用量为11-21重量份，过氧化二异丙苯的用量为1-4重量份，硫磺的用量为9-15重量份，改性偏钛酸钡的用量为25-34重量份，改性硫化剂的用量为17-24重量份。
在上述方法的步骤4）中，初次混炼和二次混炼的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的汽车轮胎具有更优异的耐高温、抗老化和力学性能；优选地，在步骤4）中，初次混炼至少满足以下条件：混炼温度为215-220℃，混炼时间为5-7h；二次混炼至少满足以下条件：混炼温度为205-210℃，混炼时间为2-4h。
在上述方法的步骤4）中，高分子原料的分子量可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的汽车轮胎具有更优异的耐高温、抗老化和力学性能；优选地，在步骤4）中，顺丁橡胶的重均分子量为2万-5万，聚乙醇甲醚的重均分子量为2000-4000。
在上述方法的步骤4）中，纳米碳酸钙的粒径可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的汽车轮胎具有更优异的耐高温、抗老化和力学性能；优选地，纳米碳酸钙的粒径为20-40nm。
本发明还提供了一种高强度汽车轮胎的制备方法，该高强度汽车轮胎通过上述的制备方法制备而得。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1）将青竹去皮、粉碎，接着在保护气（氮气）的存在下于530℃下煅烧5h制得竹炭；
2）将二氧化钛、碳酸钡、碳酸锂和竹炭按照1：0.8：0.2：0.6的摩尔比置于保护气（氮气）的存在下进行焙烧（焙烧温度为1230℃，焙烧时间为8h）以制得改性偏钛酸钡；
3）将二硫化四乙基秋兰姆、淀粉、石竹烯、甲基纤维素和水按照100：36：5：2：250的重量比于45℃进行糊化处理14h以制得改性硫化剂；
4）将顺丁橡胶（重均分子量为4万）、乙烯-丙烯共聚物、聚乙醇甲醚（重均分子量为3000）、季戊四醇三丙烯酸酯、甘油、纳米碳酸钙（粒径为30nm）、二甲基二乙氧基硅烷、硫化锌、过氧化二异丙苯和硫磺按照100：29：40：63：45：22：3：12的重量比于218℃下初次混炼6h，接着加入改性偏钛酸钡与改性硫化剂（顺丁橡胶、改性偏钛酸钡与改性硫化剂的重量比为100：30：20）于208℃下二次混炼3h，最后进行成型、冷却以制得高强度汽车轮胎A1。
实施例2
1）将青竹去皮、粉碎，接着在保护气（氦气）的存在下于520℃下煅烧4h制得竹炭；
2）将二氧化钛、碳酸钡、碳酸锂和竹炭按照1：0.7：0.1：0.5的摩尔比置于保护气（氦气）的存在下进行焙烧（焙烧温度为1200℃，焙烧时间为7h）以制得改性偏钛酸钡；
3）将二硫化四乙基秋兰姆、淀粉、石竹烯、甲基纤维素和水按照100：32：4：1：200的重量比于40℃进行糊化处理12h以制得改性硫化剂；
4）将顺丁橡胶（重均分子量为2万）、乙烯-丙烯共聚物、聚乙醇甲醚（重均分子量为2000）、季戊四醇三丙烯酸酯、甘油、纳米碳酸钙（粒径为20nm）、二甲基二乙氧基硅烷、硫化锌、过氧化二异丙苯和硫磺按照100：21：31：56：41：19：1：9的重量比于215℃下初次混炼5-7h，接着加入改性偏钛酸钡与改性硫化剂（顺丁橡胶、改性偏钛酸钡与改性硫化剂的重量比为100：25：17）于205℃下二次混炼2h，最后进行成型、冷却以制得高强度汽车轮胎A2。
实施例3
1）将青竹去皮、粉碎，接着在保护气（氮气、氦气、氩气）的存在下于540℃下煅烧6h制得竹炭；
2）将二氧化钛、碳酸钡、碳酸锂和竹炭按照1：0.9：0.3：0.7的摩尔比置于保护气（氩气）的存在下进行焙烧（焙烧温度为1250℃，焙烧时间为9h）以制得改性偏钛酸钡；
3）将二硫化四乙基秋兰姆、淀粉、石竹烯、甲基纤维素和水按照100：38：7：3：300的重量比于50℃进行糊化处理15h以制得改性硫化剂；
4）将顺丁橡胶（重均分子量为5万）、乙烯-丙烯共聚物、聚乙醇甲醚（重均分子量为4000）、季戊四醇三丙烯酸酯、甘油、纳米碳酸钙（粒径为40nm）、二甲基二乙氧基硅烷、硫化锌、过氧化二异丙苯和硫磺按照100：35：46：73：48：30：4：15的重量比于220℃下初次混炼7h，接着加入改性偏钛酸钡与改性硫化剂（顺丁橡胶、改性偏钛酸钡与改性硫化剂的重量比为100：34：24）于210℃下二次混炼4h，最后进行成型、冷却以制得高强度汽车轮胎A3。
对比例1
按照实施例1的方法进行制得汽车轮胎B1，不同的是，步骤2）中未使用碳酸锂。
对比例2
按照实施例1的方法进行制得汽车轮胎B2，不同的是，步骤2）中未使用竹炭。
对比例3
按照实施例1的方法进行制得汽车轮胎B3，不同的是，步骤3）中未使用石竹烯。
对比例4
按照实施例1的方法进行制得汽车轮胎B4，不同的是，步骤3）中未使用甲基纤维素。
对比例5
按照实施例1的方法进行制得汽车轮胎B5，不同的是，步骤4）中未使用改性偏钛酸钡。
对比例6
按照实施例1的方法进行制得汽车轮胎B6，不同的是，步骤4）中未使用改性硫化剂。
对比例7
按照实施例1的方法进行制得汽车轮胎B7，不同的是，步骤4）中未进行二次混炼。
检测例1
1）在25℃下，检测上述汽车轮胎的拉伸强度（σt1/MPa）和断裂伸长率（δ1/%）；
2）接着，将上述汽车轮胎置于250℃下热空气老化200h，接着检测拉伸强度（σt2/MPa）和断裂伸长率（δ2/%），具体结果见表1。
表1
σt1/MPa σt2/MPa δ1/% δ2/%
A1 24.5 20.1 340 301
A2 24.6 20.3 341 310
A3 24.4 21.0 339 302
B1 16.5 9.6 278 221
B2 15.8 8.7 265 219
B3 17.2 7.9 270 223
B4 15.2 8.2 261 225
B5 11.3 6.1 220 201
B6 11.7 5.9 214 202
B7 10.2 4.3 201 189
通过上述实施例、对比例和检测例可知，本发明提供的汽车轮胎具有优异的耐高温、抗老化和力学性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种高强度汽车轮胎的制备方法，其特征在于，包括：
1）将青竹去皮、粉碎，接着在保护气的存在下进行煅烧以制得竹炭；
2）将二氧化钛、碳酸钡、碳酸锂和所述竹炭置于保护气的存在下进行焙烧以制得改性偏钛酸钡；
3）将二硫化四乙基秋兰姆、淀粉、石竹烯、甲基纤维素和水进行糊化处理以制得改性硫化剂；
4）将顺丁橡胶、乙烯-丙烯共聚物、聚乙醇甲醚、季戊四醇三丙烯酸酯、甘油、纳米碳酸钙、二甲基二乙氧基硅烷、硫化锌、过氧化二异丙苯和硫磺进行初次混炼，接着加入所述改性偏钛酸钡与改性硫化剂进行二次混炼，最后进行成型、冷却以制得所述高强度汽车轮胎。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1）中，所述煅烧至少满足以下条件：煅烧温度为520-540℃，煅烧时间为4-6h。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，在步骤2）中，相对于1摩尔量的所述二氧化钛，所述碳酸钡的用量为0.7-0.9摩尔量，所述碳酸锂的用量为0.1-0.3摩尔量，所述所述竹炭的用量为0.5-0.7摩尔量。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，在步骤2）中，所述焙烧至少满足以下条件：焙烧温度为1200-1250℃，焙烧时间为7-9h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，在步骤3）中，相对于100重量份的所述二硫化四乙基秋兰姆，所述淀粉的用量为32-38重量份，所述石竹烯的用量为4-7重量份，所述甲基纤维素的用量为1-3重量份，所述水的用量为200-300重量份。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，在步骤3）中，所述糊化处理至少满足以下条件：处理温度为40-50℃，处理时间为12-15h。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，在步骤4）中，相对于100重量份的所述顺丁橡胶，所述乙烯-丙烯共聚物的用量为21-35重量份，所述聚乙醇甲醚的用量为31-46重量份，所述季戊四醇三丙烯酸酯的用量为56-73重量份，所述甘油的用量为41-48重量份，所述纳米碳酸钙的用量为19-30重量份，所述二甲基二乙氧基硅烷的用量为17-28重量份，所述硫化锌的用量为11-21重量份，所述过氧化二异丙苯的用量为1-4重量份，所述硫磺的用量为9-15重量份，所述改性偏钛酸钡的用量为25-34重量份，所述改性硫化剂的用量为17-24重量份。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，在步骤4）中，所述初次混炼至少满足以下条件：混炼温度为215-220℃，混炼时间为5-7h；所述二次混炼至少满足以下条件：混炼温度为205-210℃，混炼时间为2-4h。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其中，在步骤4）中，所述顺丁橡胶的重均分子量为2万-5万，所述聚乙醇甲醚的重均分子量为2000-4000；
优选地，所述纳米碳酸钙的粒径为20-40nm。
10.一种高强度汽车轮胎的制备方法，其特征在于，所述高强度汽车轮胎通过权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制备而得。
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