CN106800637A - 一种耐磨聚氨酯实心轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨聚氨酯实心轮胎，属于高分子材料技术领域。按照质量份数由以下组分组成：多元醇 70~90份；异氰酸酯 4~7份；匀泡剂0.1~3份；泡沫稳定剂 0.1~0.2份；催化剂 0.05~0.5份；发泡剂 5~10份；扩链剂 10~20份；芳纶浆粕 5~10份；四氟乙烯5~10份。本发明提供的一种耐磨聚氨酯实心轮胎，具有较好的弹性，硬度和强度都较高，其耐磨性能卓越，机械强度高，耐油、化学药品，耐低温性能。同时，聚氨酯轮胎滚动阻力低，耐磨性能提高较大，使用寿命长；胎面材料中不含有炭黑和填充油，耐磨损且无环境污染物；废旧轮胎部分还可以回收用作其他聚氨酯产品，利用率高；生产工艺成熟，适合工业化生产。

Description

一种耐磨聚氨酯实心轮胎
技术领域
本发明涉及一种耐磨聚氨酯实心轮胎，属于高分材料技术领域。
背景技术
近些年来，采用聚氨酯轮胎代替橡胶轮胎是世界轮胎业的发展方向，聚氨酯实心轮胎生产过程可以实现连续化和自动化，在生产和使用过程中很少产生废料，而且更为重要的是废旧轮胎的部分胎体可以回收用作其他聚氨酯产品，不会造成环境污染。其制造工艺简单(液体浇注成型)，属于新型无帘线浇注轮胎，因而被人们称为21世纪的绿色环保轮胎。
中国专利200620054517. X公布了一种新型聚氨酯实心轮胎，该轮胎由起支撑和传递力作用的金属轮辋和直接粘合在金属轮辋上的单层或双层聚氨酯所组成。其中，单层结构或双层结构外层用的聚氨酯为低聚物多元醇-二苯基甲烷二异氰酸酯/甲苯二异氰酸酯体系；双层结构内层用的聚氨酯为低聚物多元醇一3,3'-二甲基-4,4'-联苯二异氰酸酯体系聚氨酯。这种轮胎能适应苛刻路面条件要求且使用寿命长。但轮芯导热和散热性能差，在较高负荷条件下胎体温升大，导致轮胎易损坏。
发明内容
本发明的目的是克服现有聚氨酯实心轮胎的不足之处，通过聚氨酯配方和实心轮胎结构的合理设计，改善轮胎的耐磨性能，从而提供一种耐磨损要求且使用寿命长的聚氨酯实心轮胎。该实心轮胎成本较低，适合工业化生产，同时，也是一种环境友好型产品。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种耐磨聚氨酯实心轮胎，其特征在于：所涉及的一种耐磨聚氨酯实心轮胎组分及质量百分比如下：
多元醇 70~90份
异氰酸酯 4~7份
匀泡剂 0.1~3份
泡沫稳定剂 0.1~0.2份
催化剂 0.05~0.5份
发泡剂 5~10份
扩链剂 10~20份
芳纶浆粕 5~10份
四氟乙烯 5~10份。
一种耐磨聚氨酯实心轮胎，其特征在于：所涉及的多元醇选取分子量6000~8000的聚醚多元醇。
一种耐磨聚氨酯实心轮胎，其特征在于：所述的异氰酸酯选取甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或其混合物，官能团均为3。
一种耐磨聚氨酯实心轮胎，其特征在于：所述的匀泡剂选取比重1.05±0.05g/ml，粘度250±50cps的匀泡剂。
一种耐磨聚氨酯实心轮胎，其特征在于：所述的泡沫稳定剂选取泡沫稳定剂Y-10366。
一种耐磨聚氨酯实心轮胎，其特征在于：所述的催化剂选取A33胺催化剂和T12锡催化剂。
一种耐磨聚氨酯实心轮胎，其特征在于：所述的发泡剂选取物理发泡剂或化学发泡剂，物理发泡剂选取环戊烷，化学发泡剂选取水。.
一种耐磨聚氨酯实心轮胎，其特征在于：所述的扩链剂选取乙二醇和1,4-丁二醇中的一种或两种的混合物。
一种耐磨聚氨酯实心轮胎，其特征在于：所述的芳纶浆粕选取芳纶1414浆粕，平均长度为2~2.5mm，表面积为8m2/g，具有较好的补强效果。
一种耐磨聚氨酯实心轮胎，具体包括以下步骤和工艺条件：
将多元醇、异氰酸酯、匀泡剂、泡沫稳定剂、催化剂、发泡剂、扩链剂、芳纶浆粕、四氟乙烯等各原料组分加入搅拌器，调节料温并恒定在25℃，调节搅拌器转速到4000-5000r/min，恒温搅拌1-2小时，即得到聚氨酯预聚体体系。
将金属轮辋放在预热至110~130℃的轮胎模具中，将上述步骤所制备的聚氨酯预聚体体系进行浇注，聚氨酯厚度范围为60~100mm，浇注结束后保温在110~130℃，1~1.5h后出模，将已经浇注好的轮胎放在110~130℃的烘箱中处理12~24h，即得到耐磨聚氨酯实心轮胎。
本发明的有益效果在于：
1、聚氨酯与金属轮辋组成的实心轮胎，胎体结实耐用，不会产生早期破坏，使用寿命长。
2、聚氨酯具有强度高、弹性好、耐磨性好、高抗撕、耐刺扎等优点，其抗张强度可达30~60Mpa，回弹率高达40~60%，直角型撕裂强度达80~140KN / M，使用中不会出现掉块、脱层现象。
3、聚氨酯实心轮胎制造过程中不添加任何补强材料，特别是不需要使用碳黑，制品中不含挥发成分，因此不污染环境，适合在环境整洁度要求高的场合使用。4、由于聚氨酯与金属轮辋直接结合形成的胎体散热性能良好，轮胎行驶温度低而不会出现胎体爆破。
5、聚氨酯耐磨性能好，阿克隆磨耗实验中，聚氨酯的耐磨性能是橡胶的5~10倍，所以聚氨酯实心轮胎使用寿命长，一般可达橡胶实心轮胎的2倍以上。
具体实施方式
实施例1
多元醇 70份；异氰酸酯 4份；匀泡剂0.1份；泡沫稳定剂 0.1份；催化剂 0.05份；发泡剂 5份；扩链剂 10份；芳纶浆粕 5份；四氟乙烯5份。
实施步骤：
（1）将多元醇、异氰酸酯、匀泡剂、泡沫稳定剂、催化剂、发泡剂、扩链剂、芳纶浆粕、四氟乙烯等各原料组分加入搅拌器，调节料温并恒定在25℃，调节搅拌器转速到4000-5000r/min，恒温搅拌1-2小时，即得到聚氨酯预聚体体系。
（2）将金属轮辋放在预热至110~130℃的轮胎模具中，将上述步骤所制备的聚氨酯预聚体体系进行浇注，聚氨酯厚度范围为60~100mm，浇注结束后保温在110~130℃，1~1.5h后出模，将已经浇注好的轮胎放在110~130℃的烘箱中处理12~24h，即得到耐磨聚氨酯实心轮胎。
对实施例1所制得的耐磨聚氨酯实心轮胎进行拉伸强度、压缩强度和 耐磨性能测试。
实施例1的测试结果见表1。
对比例1
从市场上购买某品牌的耐磨聚氨酯实心轮胎，将其与实施例1所制备的轮胎进行对比。
对对比例1所制得的耐磨聚氨酯实心轮胎进行拉伸强度、压缩强度和耐磨性能测试。
对比例1的测试结果见表1。
表1 实施例1和对比例1性能测试结果
名称 拉伸强度/MPa 压缩强度/MPa 阿克隆磨耗量/g
实施例1 0.414 0.389 0.05
对比例1 0.325 0.192 1.09
由表1数据可以看出，实施例1所制备的聚氨酯实心轮胎性能比市场上购买的轮胎性能更为良好。
实施例2
多元醇 90份；异氰酸酯 7份；匀泡剂03份；泡沫稳定剂 0.15份；催化剂 0.5份；发泡剂10份；扩链剂 20份；芳纶浆粕 8份；四氟乙烯10份。
实施步骤：
（1）将多元醇、异氰酸酯、匀泡剂、泡沫稳定剂、催化剂、发泡剂、扩链剂、芳纶浆粕、四氟乙烯等各原料组分加入搅拌器，调节料温并恒定在25℃，调节搅拌器转速到4000-5000r/min，恒温搅拌1-2小时，即得到聚氨酯预聚体体系。
（2）将金属轮辋放在预热至110~130℃的轮胎模具中，将上述步骤所制备的聚氨酯预聚体体系进行浇注，聚氨酯厚度范围为60~100mm，浇注结束后保温在110~130℃，1~1.5h后出模，将已经浇注好的轮胎放在110~130℃的烘箱中处理12~24h，即得到耐磨聚氨酯实心轮胎。
对实施例2所制得的耐磨聚氨酯实心轮胎进行拉伸强度、压缩强度和 耐磨性能测试。
实施例2的测试结果见表2。
对比例2
从市场上购买某品牌的耐磨聚氨酯实心轮胎，将其与实施例2所制备的轮胎进行对比。
对对比例2所制得的耐磨聚氨酯实心轮胎进行拉伸强度、压缩强度和耐磨性能测试。
对比例2的测试结果见表2。
表2 实施例2和对比例2性能测试结果
名称 拉伸强度/MPa 压缩强度/MPa 阿克隆磨耗量/g
实施例2 0.561 0.401 0.01
对比例2 0.258 0.221 1.02
由表2数据可以看出，实施例2所制备的聚氨酯实心轮胎性能比市场上购买的轮胎性能更为良好。
实施例3
多元醇 85份；异氰酸酯 6份；匀泡剂1.5份；泡沫稳定剂 0.18份；催化剂 0.45份；发泡剂 6份；扩链剂 15份；芳纶浆粕 8份；四氟乙烯9份。
实施步骤：
（1）将多元醇、异氰酸酯、匀泡剂、泡沫稳定剂、催化剂、发泡剂、扩链剂、芳纶浆粕、四氟乙烯等各原料组分加入搅拌器，调节料温并恒定在25℃，调节搅拌器转速到4000-5000r/min，恒温搅拌1-2小时，即得到聚氨酯预聚体体系。
（2）将金属轮辋放在预热至110~130℃的轮胎模具中，将上述步骤所制备的聚氨酯预聚体体系进行浇注，聚氨酯厚度范围为60~100mm，浇注结束后保温在110~130℃，1~1.5h后出模，将已经浇注好的轮胎放在110~130℃的烘箱中处理12~24h，即得到耐磨聚氨酯实心轮胎。
对实施例3所制得的耐磨聚氨酯实心轮胎进行拉伸强度、压缩强度和 耐磨性能测试。
实施例3的测试结果见表3。
对比例3
从市场上购买某品牌的耐磨聚氨酯实心轮胎，将其与实施例3所制备的轮胎进行对比。
对对比例3所制得的耐磨聚氨酯实心轮胎进行拉伸强度、压缩强度和耐磨性能测试。
对比例3的测试结果见表3。
表3 实施例3和对比例3性能测试结果
名称 拉伸强度/MPa 压缩强度/MPa 阿克隆磨耗量/g
实施例3 0.359 0.378 0.03
对比例3 0.138 0.223 0.89
由表3数据可以看出，实施例3所制备的聚氨酯实心轮胎性能比市场上购买的轮胎性能更为良好。
实施例4
多元醇 85份；异氰酸酯 6份；匀泡剂0.5份；泡沫稳定剂 0.15份；催化剂 0.08份；发泡剂 10份；扩链剂 10份；芳纶浆粕 10份；四氟乙烯9份。
实施步骤：
（1）将多元醇、异氰酸酯、匀泡剂、泡沫稳定剂、催化剂、发泡剂、扩链剂、芳纶浆粕、四氟乙烯等各原料组分加入搅拌器，调节料温并恒定在25℃，调节搅拌器转速到4000-5000r/min，恒温搅拌1-2小时，即得到聚氨酯预聚体体系。
（2）将金属轮辋放在预热至110~130℃的轮胎模具中，将上述步骤所制备的聚氨酯预聚体体系进行浇注，聚氨酯厚度范围为60~100mm，浇注结束后保温在110~130℃，1~1.5h后出模，将已经浇注好的轮胎放在110~130℃的烘箱中处理12~24h，即得到耐磨聚氨酯实心轮胎。
对实施例4所制得的耐磨聚氨酯实心轮胎进行拉伸强度、压缩强度和 耐磨性能测试。
实施例4的测试结果见表4。
对比例4
从市场上购买某品牌的耐磨聚氨酯实心轮胎，将其与实施例4所制备的轮胎进行对比。
对对比例4所制得的耐磨聚氨酯实心轮胎进行拉伸强度、压缩强度和耐磨性能测试。
对比例4的测试结果见表4。
表4 实施例4和对比例4性能测试结果
名称 拉伸强度/MPa 压缩强度/MPa 阿克隆磨耗量/g
实施例4 0.561 0.443 0.05
对比例4 0.245 0.198 0.15
由表4数据可以看出，实施例1所制备的聚氨酯实心轮胎性能比市场上购买的轮胎性能更为良好。
由上述实施例和对比例可以看出，本发明制备的耐磨聚氨酯实心轮胎具有较好的耐磨性能，同时具有较好的弹性，硬度和强度都较高，其耐磨性能卓越，机械强度高，耐油、化学药品，耐低温性能。

Claims (10)

1.一种耐磨聚氨酯实心轮胎，其特征在于：所涉及的一种耐磨聚氨酯实心轮胎组分及质量百分比如下：
多元醇 70~90份
异氰酸酯 4~7份
匀泡剂 0.1~3份
泡沫稳定剂 0.1~0.2份
催化剂 0.05~0.5份
发泡剂 5~10份
扩链剂 10~20份
芳纶浆粕 5~10份
四氟乙烯 5~10份。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨聚氨酯实心轮胎，其特征在于：所涉及的多元醇选取分子量6000~8000的聚醚多元醇。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨聚氨酯实心轮胎，其特征在于：所述的异氰酸酯选取甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或其混合物，官能团均为3。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨聚氨酯实心轮胎，其特征在于：所述的匀泡剂选取比重1.05±0.05g/ml ，粘度250±50cps的匀泡剂。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨聚氨酯实心轮胎，其特征在于：所述的泡沫稳定剂选取泡沫稳定剂Y-10366。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨聚氨酯实心轮胎，其特征在于：所述的催化剂选取A33胺催化剂和T12锡催化剂。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨聚氨酯实心轮胎，其特征在于：所述的发泡剂选取物理发泡剂或化学发泡剂，物理发泡剂选取环戊烷，化学发泡剂选取水。
8.根据权利要求1所述的一种耐磨聚氨酯实心轮胎，其特征在于：所述的扩链剂选取乙二醇和1,4-丁二醇中的一种或两种的混合物。
9.根据权利要求1所述的一种耐磨聚氨酯实心轮胎，其特征在于：所述的芳纶浆粕选取芳纶1414浆粕，平均长度为2~2.5mm，表面积为8m2/g，具有较好的补强效果。
10.根据权利要求1~9中任意一项所述的一种耐磨聚氨酯实心轮胎，具体包括以下步骤和工艺条件：
（1）将多元醇、异氰酸酯、匀泡剂、泡沫稳定剂、催化剂、发泡剂、扩链剂、芳纶浆粕、四氟乙烯等各原料组分加入搅拌器，调节料温并恒定在25℃，调节搅拌器转速到4000-5000r/min，恒温搅拌1-2小时，即得到聚氨酯预聚体体系；
（2）将金属轮辋放在预热至110~130℃的轮胎模具中，将步骤一所制备的聚氨酯预聚体体系进行浇注，聚氨酯厚度范围为60~100mm，浇注结束后保温在110~130℃，1~1.5h后出模，将已经浇注好的轮胎放在110~130℃的烘箱中处理12~24h，即得到耐磨聚氨酯实心轮胎。
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