CN106674777B - 气密层胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气密层胶及其制备方法，包括以下组份，各组份按重量份数计为：溴化丁基胶80~100份、丁基再生胶40~50份、石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料5~15份、炭黑55~70份、硬脂酸0.5~0.7份、芳烃油5.0~7.0、均匀剂9.0~12.0、C5石油树脂5.0~7.0、硫磺粉0.5~0.7份、促进剂1.5~2.0份、氧化锌1.0~1.25份，制备时依次经过塑炼、一段混炼、第一次静置和终炼后得到气密层胶成品。本发明制备方法简单，步骤易于操作，制备得到的气密层胶气体渗透率低，气体阻隔性提高。

Description

气密层胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种气密层胶及其制备方法，尤其是一种含有石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料的气密层胶及其制备方法，属于轮胎制备技术领域。
背景技术
石墨烯(GE)是从石墨材料中剥离出来，由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年英国曼彻斯特大学成功从石墨中分离出石墨烯，2010年获得诺贝尔物理学奖。石墨烯是目前强度最高，韧性最好，重量最轻、透光率最高、导电性最佳的一种具有优异力学、热学和电学性能的新型碳材料。石墨烯为二维片层材料，具有大的比表面积，对气体分子具有优异的阻隔性。由于二维石墨烯片层在橡胶复合材料中形成“曲折道路”效应，阻碍气体分子直接渗透，从而可以显著降低橡胶复合材料的气体渗透率，提高橡胶复合材料的气体阻隔性。同时，石墨烯的比表面积越大和取向排列可以形成更大的“曲折道路”效应。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种气密层胶及其制备方法，降低橡胶复合材料的气体渗透率，提高橡胶复合材料的气体阻隔性，克服现有石墨烯在橡胶基体中分散困难、界面作用差的问题。
按照本发明提供的技术方案，所述气密层胶，其特征是，包括以下组份，组份比例按重量份数计：溴化丁基胶80～100份、丁基再生胶40～50份、石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料5～15份、炭黑55～70份、硬脂酸0.5～0.7份、芳烃油5.0～7.0、均匀剂9.0～12.0、C5石油树脂5.0～7.0、硫磺粉0.5～0.7份、促进剂1.5～2.0份和氧化锌1.0～1.25份。
在一个具体实施方式中，所述炭黑为N660炭黑。
在一个具体实施方式中，所述石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料为含有5％石墨烯和5％氧化石墨烯的天然橡胶母料，石墨烯厚度小于2nm，氧化石墨烯的厚度小于2nm。
在一个具体实施方式中，所述均匀剂为均匀剂40MSF。
在一个具体实施方式中，所述促进剂为促进剂DM。
在一个具体实施方式中，所述氧化锌为氧化锌80。
所述气密层胶的制备方法，其特征是，包括以下步骤，组份比例按重量份数计：
(1)塑炼：将5～15份石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.3±0.15mm，辊温保持在70±5℃，过辊3～5分钟，再加入溴化丁基胶80～100份、丁基再生胶40～50份一起混炼，持续过辊3～5分钟后，下片；
(2)一段混炼：将步骤(1)混炼均匀的橡胶加入密炼机中，混炼30±2s，密炼机温度为100±2℃，转子转速为60±2r/min；再加入硬脂酸0.5～0.7份、均匀剂9.0～12.0份、C5石油树脂5.0～7.0份，接着加入炭黑55～70份、芳烃油5.0～7.0份，混炼至120～125℃排胶，得到一段母胶；
(3)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却12小时；
(4)终炼：终炼在开炼机上进行，终炼的温度为100～110℃，开炼机辊距为4±0.2mm，将二段母胶在开炼机上过辊，过辊1～1.5分钟，加入硫磺粉0.5～0.7份、促进剂1.5～2.0份、氧化锌1.0～1.25份，过辊1.5～2分钟，左右各割刀3次，调节辊距至最小，打三角包6次，之后打卷4次，下片，即得到所述的气密层胶成品。
在一个具体实施方式中，所述步骤(1)和(4)中，开炼机辊筒的直径为160mm，辊筒宽度为320mm，前后辊筒速比为1:1.4。
在一个具体实施方式中，所述步骤(2)中，密炼机转子为剪切式转子，密炼机容量为1L。
本发明所述的气密层胶及其制备方法，制备方法简单，步骤易于操作，制备得到的气密层胶气体渗透率降低。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明中所使用的溴化丁基胶为溴化丁基胶BB2255，德国埃克森公司生产；丁基再生胶为南通回力公司生产；石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料外购于成都创威新材料有限公司；N660炭黑外购于天津卡博特股份有限公司；芳烃油为上海绿菱公司生产；C5石油树脂外购于元白化工有限公司；硫磺粉外购于朝阳天铭有限公司；氧化锌80外购于山东阳谷华泰有限公司；硬脂酸外购于江阴朝阳精细化工有限公司；促进剂DM外购于山东尚舜有限公司。
实施例一：一种气密层胶的制备方法，包括以下步骤，组份比例按重量份数计：
(1)塑炼：将5份石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.3±0.15mm，辊温保持在70±5℃，过辊3～5分钟，再加入溴化丁基胶80份、丁基再生胶40份一起混炼，持续过辊3分钟后，下片；
(2)一段混炼：将步骤(1)混炼均匀的橡胶加入密炼机中，混炼30s，密炼机温度为100℃，转子转速为60r/min；再加入硬脂酸0.5份、均匀剂9.0份、C5石油树脂5.0份，接着加入炭黑55份、芳烃油5.0份，混炼至120℃排胶，得到一段母胶；
(3)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却12小时；
(4)终炼：终炼在开炼机上进行，终炼的温度为100℃，开炼机辊距为4±0.2mm，将二段母胶在开炼机上过辊，过辊1.5分钟，加入硫磺粉0.5份、促进剂2.0份、氧化锌1.25份，过辊2分钟，左右各割刀3次，调节辊距至最小，打三角包6次，之后打卷4次，下片，即得到所述的气密层胶成品。
上述工艺中，开炼机辊筒的直径为160mm，辊筒宽度为320mm，前后辊筒速比为1:1.4。密炼机转子为剪切式转子，密炼机容量为1L。
实施例二：一种气密层胶的制备方法，包括以下步骤，组份比例按重量份数计：
(1)塑炼：将10份石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.3±0.15mm，辊温保持在70±5℃，过辊3分钟，再加入溴化丁基胶80份、丁基再生胶40份一起混炼，持续过辊3分钟后，下片；
(2)一段混炼：将步骤(1)混炼均匀的橡胶加入密炼机中，混炼30±2s，密炼机温度为100±2℃，转子转速为60±2r/min；再加入硬脂酸0.5份、均匀剂9.0份、C5石油树脂5.0份，接着加入炭黑55份、芳烃油5.0份，混炼至125℃排胶，得到一段母胶；
(3)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却12小时；
(4)终炼：终炼在开炼机上进行，终炼的温度为110℃，开炼机辊距为4±0.2mm，将二段母胶在开炼机上过辊，过辊1分钟，加入硫磺粉0.5份、促进剂2.0份、氧化锌1.25份，过辊1.5分钟，左右各割刀3次，调节辊距至最小，打三角包6次，之后打卷4次，下片，即得到所述的气密层胶成品。
上述工艺中，开炼机辊筒的直径为160mm，辊筒宽度为320mm，前后辊筒速比为1:1.4。密炼机转子为剪切式转子，密炼机容量为1L。
实施例三：一种气密层胶的制备方法，包括以下步骤，组份比例按重量份数计：
(1)塑炼：将10份石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.3±0.15mm，辊温保持在70±5℃，过辊4分钟，再加入溴化丁基胶90份、丁基再生胶45份一起混炼，持续过辊4分钟后，下片；
(2)一段混炼：将步骤(1)混炼均匀的橡胶加入密炼机中，混炼30±2s，密炼机温度为100±2℃，转子转速为60±2r/min；再加入硬脂酸0.6份、均匀剂10份、C5石油树脂6.0份，接着加入炭黑60份、芳烃油6.0份，混炼至120℃排胶，得到一段母胶；
(3)第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却12小时；
(4)终炼：终炼在开炼机上进行，终炼的温度为105℃，开炼机辊距为4±0.2mm，将二段母胶在开炼机上过辊，过辊1.2分钟，加入硫磺粉0.6份、促进剂1.6份、氧化锌1.2份，过辊1.6分钟，左右各割刀3次，调节辊距至最小，打三角包6次，之后打卷4次，下片，即得到所述的气密层胶成品。
上述工艺中，开炼机辊筒的直径为160mm，辊筒宽度为320mm，前后辊筒速比为1:1.4。密炼机转子为剪切式转子，密炼机容量为1L。
对比例一：与实施例一的制备方法完全相同，只是未添加石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料。
对实施例一和对比例一制备得到的含有石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料的气密层胶进行性质检测，结果如表1所示。
表1
性能 厚度/mm 透气量/cm<sup>3</sup>/m<sup>2</sup>·d·0.1MPa
实施例1 2 22.189
实施例2 2 20.975
实施例3 2 18.161
对比例1 2 30.516
由表1可知，与对比例一的胶料相比，采用本发明实施例1～实施例3制备的含有石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料的气密层胶透气量明显降低，随着石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料加入量的增加，透气量减少。
本发明所述含有石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料的气密层胶，制备方法简单，步骤易于操作，制备得到的气密层胶气体渗透率低，气体阻隔性提高。

Claims (4)

1.一种气密层胶，其特征是，包括以下组份，组份比例按重量份数计：溴化丁基胶80~100份、丁基再生胶40~50份、石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料5~15份、炭黑55~70份、硬脂酸0.5~0.7份、芳烃油5.0~7.0、均匀剂 9.0~12.0、C5石油树脂5.0~7.0、硫磺粉0.5~0.7份、促进剂1.5~2.0份和氧化锌1.0~1.25份；
所述炭黑为N660炭黑；
所述石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料为含有5%石墨烯和5%氧化石墨烯的天然橡胶母料，石墨烯厚度小于2nm，氧化石墨烯的厚度小于2nm；
所述均匀剂为均匀剂40MSF；
所述促进剂为促进剂DM；
所述氧化锌为氧化锌80。
2.一种气密层胶的制备方法，其特征是，包括以下步骤，组份比例按重量份数计：
（1）塑炼：将5~15份石墨烯/氧化石墨烯天然橡胶复合母料在开炼机上过辊，开炼机辊距为1.3±0.15mm，辊温保持在70±5℃，过辊3~5分钟，再加入溴化丁基胶80~100份、丁基再生胶40~50份一起混炼，持续过辊3~5分钟后，下片；
（2）一段混炼：将步骤（1）混炼均匀的橡胶加入密炼机中，混炼30±2s，密炼机温度为100±2℃，转子转速为60±2r/min；再加入硬脂酸0.5~0.7份、均匀剂 9.0~12.0份、C5石油树脂5.0~7.0份，接着加入炭黑55~70份、芳烃油5.0~7.0份，混炼至120~125℃排胶，得到一段母胶；
（3）第一次静置：将一段混炼得到的一段母胶置于空气中冷却12小时；
（4）终炼：终炼在开炼机上进行，终炼的温度为100~110℃，开炼机辊距为4±0.2mm，将二段母胶在开炼机上过辊，过辊1~1.5分钟，加入硫磺粉0.5~0.7份、促进剂1.5~2.0份、氧化锌1.0~1.25份，过辊1.5~2分钟，左右各割刀3次，调节辊距至最小，打三角包6次，之后打卷4次，下片，即得到所述的气密层胶成品。
3.如权利要求2所述的气密层胶的制备方法，其特征是：所述步骤（1）和（4）中，开炼机辊筒的直径为160mm，辊筒宽度为320mm，前后辊筒速比为1:1.4。
4.如权利要求2所述的气密层胶的制备方法，其特征是：所述步骤（2）中，密炼机转子为剪切式转子，密炼机容量为1L。
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