CN107189193A - 一种用于轮胎的高强度防扎防爆胶料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能够把电摩斜交胎、全钢轮胎、斜交真空胎、乘用车半钢真空胎、卡可出全钢真空胎升级成超高安全防扎防爆防护轮胎且温度范围为‑55度～180度，在80度高温下仍具备较高的拉伸强度的用于轮胎的高强度防扎防爆胶料，包括如下按质量百分比：丁基橡胶、不饱和羧酸、热固性树脂、自由基引发剂、溶剂、乙烯‑1‑辛烯共聚物(POE)、乙烯均聚物、乙烯‑丙烯‑1‑丁烯无定形共聚物、增塑剂、活性碳酸钙、接枝单体、聚合度为400～2400的聚异丁烯、软化油、增粘树脂和抗氧剂。

Description

一种用于轮胎的高强度防扎防爆胶料
技术领域
本发明涉及一种用于轮胎的高强度防扎防爆胶料。
背景技术
据统计现在全国有75％以上的汽车轮胎存在安全隐患，37％以上的轮胎冠部有钉子或其它尖锐物品的刺伤，国内高速公路50％的交通事故是由轮胎隐患引起的，所以，轮胎的安全引起了有车族的高度重视。
中国专利CN 103102866 A公开了一种粘贴式轮胎防扎防爆防漏智能胶，包括下列组分以及重量份：橡胶20-25，炭黑15-20，氧化锌1-2，沥青30-50，促进剂1-2，粘结剂5-8；将橡胶，炭黑，氧化锌，沥青，促进剂置于反应釜，加热到110-180℃，搅拌1小时，再加入粘结剂搅拌10分钟，此即高分子智能活性聚合胶；粘贴式防扎防爆防漏智能胶由防粘隔离型纸膜和高分子智能活性聚合胶组成，使用后始终保持柔软胶态永不凝固，粘接性强，柔韧性好，延展性特住，具有智能自愈功能。但是该材料修补伤口的时间太长，导致防漏密补材料在修复漏洞的时候，轮胎内部气体已经损失很多了，影响车子继续运行。
而目前传统的轮胎防漏密补材料所使用的胶料涂层基本都是压敏热熔胶体系，例如中国专利CN200610030984高分子防漏密补材料及其含有该涂层的防漏轮胎，一种高分子防漏密补材料，其组成及配比为：热塑性弹性体40-60％；
增粘剂40-60％；软化剂0-8％；防老剂0-2％；催化剂0-1％；填充剂0-15％以上百分比均为重量百分比。
CN200710036418.8公开了一种耐扎、防弹、防漏安全轮胎，无需对轮胎内壁进行任何损伤性加工，只通过对无内胎轮胎的内壁喷涂有一层厚度为2～8mm的高分子防漏密补弹性胶体，可使轮胎能在低温-45℃至高温+120℃内，具有耐扎、防弹、防漏性能。
但目前现有技术的轮胎防漏、防爆、放扎的胶料均属于压敏热熔胶体系，存在有如下几个缺点：
1，温度范围只有-45～120℃，而根据国家橡胶轮胎检测中心的测试，夏天高速高温情况下，卡客车轮胎内温度达到130～150℃。无法满足实际使用要求。
2，传统的轮胎防漏密补材料只能做到防扎和防弹功能。究其原因在于在于其拉伸强度和韧性比较小，特别在60度高温情况下，防扎功能仅限于6mm直径的钉子，无法做到防爆功能，也就是无法防止轮胎高速情况下驶过较大异物造成的爆胎事故。
3，传统的轮胎防漏密补材料仅限单独使用于乘用车半钢轮胎。究其原因在于在于其拉伸强度和韧性比较小。因为乘用车半钢轮胎胎面有钢丝层，充气气压为3.0bar；而电动车、摩托车斜交真空胎没有钢丝层，充气气压也为3.0bar，所以在高温下，扎钉拔出后，轮胎伤口处胶料涂层需要有非常高的抗挤出能力；而卡客车轮胎虽然有钢丝层，但是充气压力达到10bar，所以在高温下，扎钉拔出后，轮胎伤口处涂层需要有超强的抗挤出能力，顶住10bar的内部气压。
综上所述，传统的压敏热熔胶体系无法满足实际应用，无法市场推广。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种能够把电摩斜交胎、全钢轮胎、斜交真空胎、乘用车半钢真空胎、卡可出全钢真空胎升级成超高安全防扎防爆防护轮胎且温度范围为-55度～180度，在80度高温下仍具备较高的拉伸强度的用于轮胎的高强度防扎防爆胶料。
为实现以上技术目的,本发明的技术方案是:一种用于轮胎的高强度防扎防爆胶料，包括如下按质量百分比：
作为优选，所述接枝单体为Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、Y-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、Y-巯基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、叔碳酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、马来酸乙烯酯、马来酸酐、衣康酸酐、乙烯基缩水甘油醚、马来酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、2-环己烯-1-基缩水甘油醚、环己烯-4-缩水甘油基羧酸酯中的一种或两种以上混合。
作为优选，所述乙烯-1-辛烯共聚物(POE)分子量为10000-20000。
作为优选，所述自由基引发剂为3，3-双(叔戊基过氧)丁酸乙酯、过氧化二叔丁基、过氧化二叔戍基、过氧化叔丁基异丙苯、二-(叔丁基过氧异丙基)苯、2，5-二甲基-2，5-双-(叔丁基过氧)己烷、过氧化二异丙苯中的一种或两种以上混合。
作为优选，该自由基引发剂为含有烯烃能团或活性H的化合物。
作为优选，所述含有烯烃能团为三烯丙基异氰酸酯、三烯丙基氰酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、间苯基双马来酰亚胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、邻苯二甲酸二异丙烯酯、1，2-聚丁二烯、乙叉基聚丁烯中的一种或两种以上混合。
作为优选，所述的溶剂为环己烷、甲苯、苯、甲乙酮、醋酸乙酯、二氯乙烷、氯甲烷中的一种或几种的混合物。
以上描述可以看出，本发明具备以下优点：本发明的用于轮胎的高强度防扎防爆胶料相对于现有技术，本发明的有益效果在于用于轮胎的高强度防扎防爆胶料能实现有效粘接、优异的耐热性和超强内聚强度，并且保持了聚烯烃材料优异的物理性能、化学稳定性和良好的加工性，可在大气中暴露使用50年以上，能满足各种类型的真空轮胎防扎防爆的使用要求。
并且POE本身延伸性好，且不存在双键结构，耐老化性优异，可在大气中暴露使用50年以上，综合以上聚合物的各种性能，使得用于轮胎的高强度防扎防爆胶料具有优异的的耐高低温性能、耐老化性能、拉伸性能强，产品柔软度适中；且粘接强度牢固可靠，便于喷涂，生产成本低，工艺简单，对环境无污染，是一种环境友好型材料。
同时采用本发明的用于轮胎的高强度防扎防爆胶料在生产上工艺简单，只需要通过胶料热熔后进行喷涂即可，同时既保持轮胎本本身的特性不变并将耐扎、防爆以及抗温度波动提升至一个质的提高。
具体实施方式
一种用于轮胎的高强度防扎防爆胶料，包括如下按质量百分比：
所述接枝单体为Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、Y-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、Y-巯基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、叔碳酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、马来酸乙烯酯、马来酸酐、衣康酸酐、乙烯基缩水甘油醚、马来酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、2-环己烯-1-基缩水甘油醚、环己烯-4-缩水甘油基羧酸酯中的一种或两种以上混合。
所述乙烯-1-辛烯共聚物(POE)分子量为10000-20000。
所述自由基引发剂为3，3-双(叔戊基过氧)丁酸乙酯、过氧化二叔丁基、过氧化二叔戍基、过氧化叔丁基异丙苯、二-(叔丁基过氧异丙基)苯、2，5-二甲基-2，5-双-(叔丁基过氧)己烷、过氧化二异丙苯中的一种或两种以上混合。
该自由基引发剂为含有烯烃能团或活性H的化合物。
所述含有烯烃能团为三烯丙基异氰酸酯、三烯丙基氰酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、间苯基双马来酰亚胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、邻苯二甲酸二异丙烯酯、1，2-聚丁二烯、乙叉基聚丁烯中的一种或两种以上混合。
所述的溶剂为环己烷、甲苯、苯、甲乙酮、醋酸乙酯、二氯乙烷、氯甲烷中的一种或几种的混合物。
本发明中所述的接枝单体为含烯官能团或环氧官能团的化合物，可以通过加成或开环反应而接枝到树脂大分子上去的极性单体。接枝单体的目的及作用是通过将多官能团化合物接枝到基体树脂上以提高基体树脂对不同基材的粘结强度。
为了保证所述胶料具有优异的内聚强度，基体树脂以乙烯/1-辛烯共聚物(POE)为主，所述乙烯-1-辛烯共聚物(POE)分子量为10000-20000，这一参数下不仅能保证POE的内聚强度还能提高组合物的流动性，利于加工且在基体树脂的基础上提高耐热性。
所述乙烯均聚物密度为0.90-0.95g/cm3，由于乙烯均聚物属于高结晶性材料，添加量过多会导致弹性的下降，因此其用量必须控制在5％及以下；但是如果乙烯均聚物的用量过低或不添加乙烯均聚物，又会导致聚合物的耐热性达不到应用的要求。为了平衡PE-POE二元体系的耐热性和内聚强度，申请人发现乙烯-丙烯-1-丁烯无定形共聚物这种三元共聚物，由于丙烯的结晶倾向要高于乙烯，因此该聚合物中的丙烯链段更容易形成一定数量的微晶区，该微晶区在聚合物内部起物理支撑点的作用，从而能提高聚合物的耐热性，同时由于晶区区域和比率小，使得该聚合物具有优异的内聚强度。因此，本发明中添加乙烯-丙烯-1-丁烯无定形共聚物以替代部分乙烯均聚物，可以平衡PE-POE二元体系的耐热性和内聚强度，使其两种性能均达到最优平衡，其用量控制在5-10％之间。为了使聚烯烃树脂具有粘结性，引发树脂大分子自由基接枝极性单体基团，本发明的引发剂选用自由基引发剂。
所述自由基引发剂为3，3-双(叔戊基过氧)丁酸乙酯、过氧化二叔丁基、过氧化二叔戍基、过氧化叔丁基异丙苯、二-(叔丁基过氧异丙基)苯、2，5-二甲基-2，5-双-(叔丁基过氧)己烷、过氧化二异丙苯中的一种或两种以上混合。
自由基活化剂可以起到稳定大分子自由基的作用，延长自由基寿命，降低大分子自由基之间由于耦合终止而发生的交联反应程度和由于P断裂而发生的降解反应程度，提高接枝效率。
该自由基活化剂为含有烯烃能团或活性H的化合物。
所述含有烯烃能团为三烯丙基异氰酸酯、三烯丙基氰酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、间苯基双马来酰亚胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、邻苯二甲酸二异丙烯酯、1，2-聚丁二烯、乙叉基聚丁烯中的一种或两种以上混合。
所述二苯甲酮类化合物或苯并三唑类化合物可以为2-(2’-羟基-5’-叔辛基苯基)苯并三唑、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、N-(2-乙基苯基)-N-(2-乙氧基苯基)草酰二胺。
本发明中所述的活性碳酸钙使用时需经过硅烷偶联剂活性处理，制成活性碳酸钙，由于本发明中选用的POE分子量分布较窄，对碳酸钙包覆性强，经活性处理的碳酸钙与POE相容性好，不易从制品中析出。
下面以本发明的采用用于轮胎的高强度防扎防爆胶料进行实地实验和参数检测，
实地实验：以大众牌SVW7167ASD型乘用车装备的三条OPTIOM K415 205/55R1691V型轮胎进行相关实验，并为其提供实验数据：
试验轮胎 安装位置 轮胎负荷(kg) 充气胎压(kg)
01 左前 395 240
02 右前 385 240
03 备胎 0 200
实验项目及结果：
参数检测：
序号 测试项目 单位 测试结果
1 拉伸强度 Mpa 0.25
2 拉扯伸长率，％ --- 500
3 软化点 ℃ 191
4 初粘性 mm 35
5 剥离强度 kN/m 0.4
6 低温弯曲无裂纹 ℃ -55℃无裂纹
7 老化性能110℃，1000h --- ---
7.1 拉伸强度 Mpa 0.23
7.2 扯断伸长率，％ --- 450
本发明的用于轮胎的高强度防扎防爆胶料相对于现有技术，本发明的有益效果在于本发明的用于轮胎的高强度防扎防爆胶料能实现有效粘接、优异的耐热性和超强内聚强度，并且保持了聚烯烃材料优异的物理性能、化学稳定性和良好的加工性。可在大气中暴露使用50年以上，能满足各种类型的真空轮胎防扎防爆的使用要求，并且具有优异的的耐高低温性能、耐老化性能、拉伸性能强，产品柔软度适中；且粘接强度牢固可靠，便于喷涂，生产成本低，工艺简单，对环境无污染，是一种环境友好型材料。
同时采用本发明的用于轮胎的高强度防扎防爆胶料在生产上工艺简单，只需要通过胶料热熔后进行喷涂即可，同时既保持轮胎本本身的特性不变并将耐扎、防爆以及抗温度波动提升至一个质的提高。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，说明书中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于轮胎的高强度防扎防爆胶料，其特征在于：包括如下按质量百分比：
2.根据权利要求1所述的用于轮胎的高强度防扎防爆胶料，其特征在于：所述接枝单体为Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、Y-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、Y-巯基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、叔碳酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、马来酸乙烯酯、马来酸酐、衣康酸酐、乙烯基缩水甘油醚、马来酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、2-环己烯-1-基缩水甘油醚、环己烯-4-缩水甘油基羧酸酯中的一种或两种以上混合。
3.根据权利要求1所述的用于轮胎的高强度防扎防爆胶料，其特征在于：所述乙烯-1-辛烯共聚物(POE)分子量为10000-20000。
4.根据权利要求1所述的用于轮胎的高强度防扎防爆胶料，其特征在于：所述自由基引发剂为3，3-双(叔戊基过氧)丁酸乙酯、过氧化二叔丁基、过氧化二叔戍基、过氧化叔丁基异丙苯、二-(叔丁基过氧异丙基)苯、2，5-二甲基-2，5-双-(叔丁基过氧)己烷、过氧化二异丙苯中的一种或两种以上混合。
5.根据权利要求1所述的用于轮胎的高强度防扎防爆胶料，其特征在于：该自由基引发剂为含有烯烃能团或活性H的化合物。
6.根据权利要求5所述的用于轮胎的高强度防扎防爆胶料，其特征在于：所述含有烯烃能团为三烯丙基异氰酸酯、三烯丙基氰酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、间苯基双马来酰亚胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、邻苯二甲酸二异丙烯酯、1，2-聚丁二烯、乙叉基聚丁烯中的一种或两种以上混合。
7.根据权利要求1所述的用于轮胎的高强度防扎防爆胶料，其特征在于：所述的溶剂为环己烷、甲苯、苯、甲乙酮、醋酸乙酯、二氯乙烷、氯甲烷中的一种或几种的混合物。
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