CN107011550B - 一种硬质耐磨汽车轮胎橡胶材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硬质耐磨汽车轮胎橡胶材料的制备方法，本发明的橡胶材料将碳纳米管、硼砂、纳米硅微粉混合有机化，有效的提高了填料与橡胶的相容性，降低了团聚，提高了成品材料的稳定性、强度、表面硬度，而硅微粉又具有很好的润滑性，提高了成品材料的抗磨性能。
Description
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种硬质耐磨汽车轮胎橡胶材料的制备方法。
背景技术
由于天然橡胶具有一系列物理化学特性，尤其是其优良的回弹性、绝缘性、隔水性及可塑性等特性，并且，经过适当处理后还具有耐油、耐酸、耐碱、耐热、耐寒、耐压、耐磨等宝贵性质，所以，具有广泛用途。例如日常生活中使用的雨鞋、暖水袋、松紧带；医疗卫生行业所用的外科医生手套、输血管、避孕套；工业上使用的传送带、运输带、耐酸和耐碱手套；农业上使用的排灌胶管、氨水袋；气象测量用的探空气球；科学试验用的密封、防震设备；国防上使用的飞机、坦克、大炮、防毒面具；甚至连火箭、人造地球卫星和宇宙飞船等高精尖科学技术产品都离不开天然橡胶；交通运输上使用的各种轮胎；
然而目前随着汽车工业的迅速发展，作为轮胎的材料，对于其耐磨性的要求也越来越高，这样不仅可以有效的降低交通事故发生率，同时延长了轮胎的使用寿命，降低生产成本，然而为了提高耐磨性，往往需要加入无机润滑添加剂，这些添加剂与橡胶的相容性差，在提高抗磨性能的同时却降低了成品的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于针对无机润滑添加剂与橡胶的相容性差，在提高抗磨性能的同时却降低了成品的稳定性的问题，提供一种硬质耐磨汽车轮胎橡胶材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种硬质耐磨汽车轮胎橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取10-14重量份的碳纳米管，加入到其重量20-30倍的、90-95%的硫酸溶液中，升高温度为60-70℃，加入0.7-2重量份的对甲基苯磺酸，保温搅拌1-2小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得羧基化碳纳米管；
（2）取4-5重量份的烯丙基聚乙二醇，加热到70-75℃，加入0.8-1重量份的2-巯基苯并咪唑，保温搅拌3-5分钟，加入1-2重量份的硫化亚锡，升高温度为90-100℃，加入0.7-1重量份的三聚氰胺，保温搅拌10-15分钟，冷却至常温，加入到混合料重量1.7-2倍的去离子水，超声3-10分钟，得醇胺分散液；
（3）取4-7重量份的硼砂、0.6-1重量份的乙酰丙酮锌混合，加入到混合料重量10-15倍的酰胺溶液中，升高温度为75-80℃，加入1-3重量份的硬脂酸钡，保温搅拌1-2小时，与醇胺分散液混合，搅拌均匀，得复合胺分散液；
（4）取0.4-1重量份的乙酸异丁酸蔗糖酯，加入到16-20重量份的尼龙酸甲酯中，搅拌均匀，升高温度为60-70℃，加入7-9重量份的纳米硅微粉，保温搅拌10-20分钟，与上述复合胺分散液混合，超声3-4分钟，得硅微粉分散液；
（5）取110-120重量份的天然橡胶粉、0.8-2重量份的防老剂AW混合，加入到上述硅微粉分散液中，搅拌均匀，加入1-3重量份的聚二甲基硅氧烷，在60-65℃下保温搅拌1-2小时，得烷基化分散液；
（6）取上述羧基化碳纳米管、烷基化分散液混合，送入到反应釜中，升高温度为100-110℃，保温搅拌30-40分钟，出料，降低温度为常温，得碳纳米管分散液；
（7）取上述碳纳米管分散液，与1-2重量份的硬脂酸锌、3-5重量份的季戊四醇、1-2重量份的硬脂酸钙混合，送入到密炼机中，密炼30-40s，密炼温度为60-80℃，加入6-7重量份的环氧大豆油，混炼6-8分钟，排胶，冷却至20-30℃，投入开炼机内，加入1-2重量份的促进剂MBS、0.9-1重量份的硫磺，薄通3-5遍，即得所述硬质耐磨汽车轮胎橡胶材料。
所述的酰胺溶液的制备方法包括以下步骤：
取3-4重量份的羊毛脂，加入到其重量3-5倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，升高温度为80-90℃，加入0.6-1重量份的四羟甲基硫酸磷，保温搅拌20-30分钟，加入1-2重量份的8-羟基喹啉，搅拌至常温，得甲酰胺分散液。
本发明的优点：
本发明首先将碳纳米管通过对甲基苯磺酸处理，得到羧基化碳纳米管，然后将纳米硅微粉通过复合胺分散液分散，并以此为溶剂，将天然橡胶粉在该溶剂中通过硅烷处理，将得到的烷基化分散液与羧基化碳纳米管混合，得到羧基化的碳纳米管分散液，然后与季戊四醇混合，得到橡胶材料；
本发明的橡胶材料将碳纳米管、硼砂、纳米硅微粉混合有机化，有效的提高了填料与橡胶的相容性，降低了团聚，提高了成品材料的稳定性、强度、表面硬度，而硅微粉又具有很好的润滑性，提高了成品材料的抗磨性能。
具体实施方式
实施例1
一种硬质耐磨汽车轮胎橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取14重量份的碳纳米管，加入到其重量30倍的、95%的硫酸溶液中，升高温度为70℃，加入2重量份的对甲基苯磺酸，保温搅拌1-2小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得羧基化碳纳米管；
（2）取5重量份的烯丙基聚乙二醇，加热到75℃，加入1重量份的2-巯基苯并咪唑，保温搅拌5分钟，加入2重量份的硫化亚锡，升高温度为100℃，加入1重量份的三聚氰胺，保温搅拌15分钟，冷却至常温，加入到混合料重量2倍的去离子水，超声10分钟，得醇胺分散液；
（3）取7重量份的硼砂、1重量份的乙酰丙酮锌混合，加入到混合料重量15倍的酰胺溶液中，升高温度为80℃，加入3重量份的硬脂酸钡，保温搅拌2小时，与醇胺分散液混合，搅拌均匀，得复合胺分散液；
（4）取1重量份的乙酸异丁酸蔗糖酯，加入到20重量份的尼龙酸甲酯中，搅拌均匀，升高温度为70℃，加入9重量份的纳米硅微粉，保温搅拌20分钟，与上述复合胺分散液混合，超声4分钟，得硅微粉分散液；
（5）取120重量份的天然橡胶粉、2重量份的防老剂AW混合，加入到上述硅微粉分散液中，搅拌均匀，加入3重量份的聚二甲基硅氧烷，在65℃下保温搅拌2小时，得烷基化分散液；
（6）取上述羧基化碳纳米管、烷基化分散液混合，送入到反应釜中，升高温度为110℃，保温搅拌40分钟，出料，降低温度为常温，得碳纳米管分散液；
（7）取上述碳纳米管分散液，与2重量份的硬脂酸锌、5重量份的季戊四醇、2重量份的硬脂酸钙混合，送入到密炼机中，密炼40s，密炼温度为80℃，加入7重量份的环氧大豆油，混炼8分钟，排胶，冷却至30℃，投入开炼机内，加入2重量份的促进剂MBS、1重量份的硫磺，薄通5遍，即得所述硬质耐磨汽车轮胎橡胶材料。
所述的酰胺溶液的制备方法包括以下步骤：
取4重量份的羊毛脂，加入到其重量5倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，升高温度为90℃，加入1重量份的四羟甲基硫酸磷，保温搅拌30分钟，加入2重量份的8-羟基喹啉，搅拌至常温，得甲酰胺分散液。
实施例2
一种硬质耐磨汽车轮胎橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取10重量份的碳纳米管，加入到其重量20倍的、90%的硫酸溶液中，升高温度为60℃，加入0.7重量份的对甲基苯磺酸，保温搅拌1小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得羧基化碳纳米管；
（2）取4-5重量份的烯丙基聚乙二醇，加热到70℃，加入0.8重量份的2-巯基苯并咪唑，保温搅拌3分钟，加入1重量份的硫化亚锡，升高温度为90℃，加入0.7重量份的三聚氰胺，保温搅拌10分钟，冷却至常温，加入到混合料重量1.7倍的去离子水，超声3分钟，得醇胺分散液；
（3）取4重量份的硼砂、0.6重量份的乙酰丙酮锌混合，加入到混合料重量10倍的酰胺溶液中，升高温度为75℃，加入1重量份的硬脂酸钡，保温搅拌1小时，与醇胺分散液混合，搅拌均匀，得复合胺分散液；
（4）取0.4重量份的乙酸异丁酸蔗糖酯，加入到16重量份的尼龙酸甲酯中，搅拌均匀，升高温度为60-70℃，加入7重量份的纳米硅微粉，保温搅拌10分钟，与上述复合胺分散液混合，超声3分钟，得硅微粉分散液；
（5）取110重量份的天然橡胶粉、0.8重量份的防老剂AW混合，加入到上述硅微粉分散液中，搅拌均匀，加入1重量份的聚二甲基硅氧烷，在60℃下保温搅拌1小时，得烷基化分散液；
（6）取上述羧基化碳纳米管、烷基化分散液混合，送入到反应釜中，升高温度为100℃，保温搅拌30分钟，出料，降低温度为常温，得碳纳米管分散液；
（7）取上述碳纳米管分散液，与1重量份的硬脂酸锌、3重量份的季戊四醇、1重量份的硬脂酸钙混合，送入到密炼机中，密炼30s，密炼温度为60℃，加入6重量份的环氧大豆油，混炼6-8分钟，排胶，冷却至20℃，投入开炼机内，加入1重量份的促进剂MBS、0.9重量份的硫磺，薄通3遍，即得所述硬质耐磨汽车轮胎橡胶材料。
所述的酰胺溶液的制备方法包括以下步骤：
取3重量份的羊毛脂，加入到其重量3倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，升高温度为80℃，加入0.6重量份的四羟甲基硫酸磷，保温搅拌20分钟，加入1重量份的8-羟基喹啉，搅拌至常温，得甲酰胺分散液。
性能测试：
本发明的硬质耐磨汽车轮胎橡胶材料：
硬度（邵A）为91-93、阿克隆磨耗cm3/1.61km为0.006-0.0075；
传统天然橡胶材料：
硬度（邵A）为70-74、阿克隆磨耗cm3/1.61km为0.008-0.011；
可以看出，本发明的硬质耐磨汽车轮胎橡胶材料具有更高的硬度和耐磨性能，综合性能优越。
Claims (2)
1.一种硬质耐磨汽车轮胎橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取10-14重量份的碳纳米管，加入到其重量20-30倍的、90-95%的硫酸溶液中，升高温度为60-70℃，加入0.7-2重量份的对甲基苯磺酸，保温搅拌1-2小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得羧基化碳纳米管；
（2）取4-5重量份的烯丙基聚乙二醇，加热到70-75℃，加入0.8-1重量份的2-巯基苯并咪唑，保温搅拌3-5分钟，加入1-2重量份的硫化亚锡，升高温度为90-100℃，加入0.7-1重量份的三聚氰胺，保温搅拌10-15分钟，冷却至常温，加入到混合料重量1.7-2倍的去离子水，超声3-10分钟，得醇胺分散液；
（3）取4-7重量份的硼砂、0.6-1重量份的乙酰丙酮锌混合，加入到混合料重量10-15倍的酰胺溶液中，升高温度为75-80℃，加入1-3重量份的硬脂酸钡，保温搅拌1-2小时，与醇胺分散液混合，搅拌均匀，得复合胺分散液；
（4）取0.4-1重量份的乙酸异丁酸蔗糖酯，加入到16-20重量份的尼龙酸甲酯中，搅拌均匀，升高温度为60-70℃，加入7-9重量份的纳米硅微粉，保温搅拌10-20分钟，与上述复合胺分散液混合，超声3-4分钟，得硅微粉分散液；
（5）取110-120重量份的天然橡胶粉、0.8-2重量份的防老剂AW混合，加入到上述硅微粉分散液中，搅拌均匀，加入1-3重量份的聚二甲基硅氧烷，在60-65℃下保温搅拌1-2小时，得烷基化分散液；
（6）取上述羧基化碳纳米管、烷基化分散液混合，送入到反应釜中，升高温度为100-110℃，保温搅拌30-40分钟，出料，降低温度为常温，得碳纳米管分散液；
（7）取上述碳纳米管分散液，与1-2重量份的硬脂酸锌、3-5重量份的季戊四醇、1-2重量份的硬脂酸钙混合，送入到密炼机中，密炼30-40s，密炼温度为60-80℃，加入6-7重量份的环氧大豆油，混炼6-8分钟，排胶，冷却至20-30℃，投入开炼机内，加入1-2重量份的促进剂MBS、0.9-1重量份的硫磺，薄通3-5遍，即得所述硬质耐磨汽车轮胎橡胶材料。
2.根据权利要求1所述的一种硬质耐磨汽车轮胎橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述的酰胺溶液的制备方法包括以下步骤：
取3-4重量份的羊毛脂，加入到其重量3-5倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，升高温度为80-90℃，加入0.6-1重量份的四羟甲基硫酸磷，保温搅拌20-30分钟，加入1-2重量份的8-羟基喹啉，搅拌至常温，得甲酰胺分散液。
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