CN107739492A - 轻质减震实心轮胎及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻质减震实心轮胎及其制备方法，所述的轻质减震实心轮胎，包括相互复合的内胎和外胎，所述轻质减震实心轮胎的内胎胎体材料，以SEBS热塑性弹性体为基础材料，含有热膨胀微球，轻质减震实心轮胎的外胎胎体的材料，以SEBS热塑性弹性体为基础材料，含有相变微胶囊，在保证轮胎尺寸的前提下明显减少SEBS热塑性弹性体的用量，节约成本，减轻实心轮胎的重量，减震性能得到提升，可实现智能的调温储热功能，环保无污染，可避免爆胎可能带来的意外事故，轻质减震，弹性高，耐老化性能好，有效降低磨耗生热问题，达到了制品的应用要求。

Description

轻质减震实心轮胎及其制备方法
技术领域
本发明涉及实心轮胎及其制备方法。
背景技术
实心轮胎是与充气轮胎对应的一种轮胎，其胎体是实心的，主要由胶料构成，具有良好的载重性能、安全性能及使用寿命。
目前，实心轮胎的传统制作方法是采用天然橡胶、防老剂、促进剂、炭黑等按一定比例混炼而成，消耗了大量的天然橡胶，且硫化橡胶含有毒素具有污染危害。且目前市场上的实心轮胎，本身重量大，车胎弹性较小，在骑乘过程中，遇到坑洼或凸起路况时，作用力从实心轮胎处直接传至轮毂，车体震动明显，适应路面能力较差，影响骑乘者的舒适度。且轮胎在长时间骑行过程中尤其是在夏季地面温度高的情况下，轮胎行驶一段时间后会变热，过高的温度不仅会影响轮胎橡胶的抓地力，甚至会影响到轮胎的行驶安全。
专利号201610226151.8，名称“一种含有固-固相变材料的轮胎胶料及其制备方法”，优点是在橡胶中引入相变材料，降低橡胶材料高温下的力学损耗、磨耗、热氧老化，不足之处是：采用天然橡胶、丁苯橡胶或者顺丁橡胶，且需硫化。
专利号201510651189.5，名称“一种使用SEBS回收料得到的抗扎抗瘪抗静电轮胎实胎芯”，不足之处有：化学发泡剂污染，材料不易回收利用；且化学发泡剂通过受热形成的泡孔粒径不一，分布不均匀。
发明内容
本发明的目的是提出一种轻质减震实心轮胎及其制备方法，以克服现有技术存在的缺陷。
所述的轻质减震实心轮胎，包括相互复合的内胎和外胎；
所述的内胎的胎体材料，以SEBS热塑性弹性体为基础材料，含有热膨胀微球，
所述的外胎的胎体层材料，含有相变微胶囊。
优选的，所述的内胎的胎体材料，包括如下重量份数的组分：
优选的，所述的外胎的胎体材料，包括如下重量份数的组分：
所述的SEBS热塑性弹性体为SBS热塑性弹性体的加氢产物，在氢化后组成为聚苯乙烯(S)-聚乙烯(E)-聚丁烯-1(B)-聚苯乙烯(S)，即SEBS热塑性弹性体，可采用商业化产品，如巴陵岳化公司牌号为YH-601的产品；
所述的热膨胀微球，可采用中国专利，申请号为201210241564.5公开的技术制备，简述如下：
将饱和烃类可膨胀物质和包括可聚合单体的可聚合化合物，通过连续搅拌或添加分散稳定剂(如氢氧化镁或胶体二氧化硅等)而保持悬浮状态，经过悬浮聚合后，通过过滤、洗涤、干燥形成热膨胀微球；
其中可聚合单体由丙烯腈、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体、含氟丙烯酸酯类单体和丙烯酸单体组成。
优选地，所述防老剂选自防老剂AW、防老剂BLE、防老剂RD、防老剂A、防老剂D、防老剂CPPD、防老剂4010NA、防老剂H中的一种或两种组合；
优选地，所述白油选自环烷油或石蜡油中的一种以上；
优选地，所述补强剂选自炭黑、白炭黑、改性高岭土或凹凸棒改性粘土中的一种或多种的组合。
所述相变微胶囊，可采用中国专利，申请号为201410628106.6公开的技术制备，简述如下：
所述的相变微胶囊为一种正十四醇相变微胶囊，该正十四醇相变微胶囊包含聚合物外壳和包覆在所述外壳中的正十四醇芯材，通过悬浮聚合法制备，所述的聚合物外壳由单体在引发剂存在下聚合得到，其中可聚合单体包括腈类、(甲基)丙烯酸酯类和含羧基类单体。
所述相变微胶囊的相变温度为39～45℃，最大相变潜热值为140J/g。
所述的轻质减震实心轮胎的制备方法，包括如下步骤：
(1)内胎的胎体材料制备：先将热膨胀微球、防老剂、白油、补强剂和SEBS热塑性弹性体混合密炼，获得所述的内胎的胎体材料；
(2)外胎的胎体材料制备：将SEBS热塑性弹性体、防老剂、白油、补强剂和相变微胶囊充分混合密炼，获得所述的外胎的胎体材料；
然后采用本领域公知的方法，制备获得所述的实心轮胎。
具体的，通过一体式注塑成型技术，在第一注塑模具中进行第一次注塑成型，向第一注塑模具的型腔内，填充所述的外胎的胎体材料，得到半成品：
向所述的半成品所在的模具型腔内，注入内胎的胎体材料，从而形成轮胎成品。
外胎的胎体材料成型为柱状的胎体外层，内胎的胎体材料在外胎体内围成型为胎体内层，所述胎体粘结在轮胎轮毂上。
本发明得到的实心轮胎是一种轻质减震弹性好且有效降低磨耗生热问题的实心轮胎制品。本发明的热膨胀微球壳体为热塑性聚合物，核内包封可膨胀物质，其中核内可膨胀物质的沸点不高于热塑性聚合物壳的软化温度，粒径为10～30μm，遇热后，聚合物壳软化，核内物质蒸发、内压升高、体积增大。
本发明的实心轮胎主要用于自行车轮胎中。
本发明可大幅度降低SEBS热塑性弹性体主体材料的使用量，实现成本节约，同时微球的引入又可使轮胎胎体质量减轻、减震回弹性能提高。轮胎在行驶过程中受到载荷的作用,发生交变变形,容易产生损坏。轮胎在行驶过程中在外载荷作用下会产生大量的热量，引起温度升高。在轮胎的滚动过程中，由于轮胎材料受到周期性应力和应变，导致轮胎体内热量聚集，轮胎温度提高，加快了轮胎的损坏。相变微胶囊可以吸收轮胎运行过程中产生的热量，使轮胎维持在较低温度，提高轮胎耐用性及行驶安全性。
综上所述，利用热膨胀微球、相变微胶囊作为添加剂，采用一体式注塑成型技术制备实心轮胎，降低了SEBS热塑性弹性体的用量，节约成本，解决了硫化橡胶引发的环境问题，并且可进一步使轮胎胎体质量减轻、减震回弹、减少力学损耗、安全等性能提高。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、内胎含有一定比例的热膨胀微球，在保证轮胎尺寸的前提下明显减少SEBS热塑性弹性体的用量，节约成本，减轻实心轮胎的重量。
2、内胎含有一定比例的热膨胀微球，其内部泡孔较多，当受到冲击时可以吸收更多的能量，产生更小的形变，实心轮胎的弹性得到增强，减震性能得到提升。
3、外胎含有一定比例的相变微胶囊，具有合适的相变温度范围和相变焓。能够在轮胎材料温度升高时，实现智能的调温储热功能。
4、SEBS热塑性弹性体作为实心轮胎胎体材料，具有不胶粘可回收的优势，环保无污染，循环可再生。
5、SEBS热塑性弹性体作为实心轮胎胎体材料，既使轮胎被扎破或划破，也不会产生漏气、瘪胎等现象，避免爆胎可能带来的意外事故。
用本发明材料制成的实心轮胎轻质减震，弹性高，耐老化性能好，有效降低磨耗生热问题，达到了制品的应用要求。
具体实施方式
通过下面给出的本发明实施例可进一步了解本发明，但本发明的保护不限于此。
实施例1
(1)内胎体的胎体材料配方(重量份)：
(2)外胎体的胎体材料配方(重量份)：
其中：所述SEBS热塑性弹性体采用商业化产品，如巴陵岳化公司牌号为YH-601的产品；
可膨胀微球来源于申请号为201210241564.5技术制备的可膨胀微球；
所述防老剂为防老剂AW，化学名称为乙氧基喹啉；
所述白油为石蜡油；
所述补强剂为炭黑；
相变微胶囊来源于申请号为201410628106.6技术制备的相变微胶囊。
所述的轻质减震实心轮胎的制备方法，包括如下步骤：
(1)内胎的胎体材料制备：先将热膨胀微球、防老剂、白油、补强剂和SEBS热塑性弹性体混合密炼，获得所述的内胎的胎体材料；
(2)外胎的胎体材料制备：将SEBS热塑性弹性体、防老剂、白油、补强剂和相变微胶囊充分混合密炼，获得所述的外胎的胎体材料
然后采用本领域公知的方法，制备获得所述的实心轮胎。
实施例2
(1)内胎的胎体材料配方(重量份)：
(2)外胎的胎体材料配方(重量份)：
其中：所述SEBS热塑性弹性体采用商业化产品，如巴陵岳化公司牌号为YH-601的产品；
可膨胀微球来源于申请号为201210241564.5技术制备的可膨胀微球；
所述防老剂为防老剂BLE，化学名称为9,9-二甲基吖啶；
所述白油为环烷油；
所述补强剂为白炭黑；
相变微胶囊来源于申请号为201410628106.6技术制备的相变微胶囊。
制备方法同实施例1.
实施例3
(1)内胎的胎体材料配方(重量份)：
(2)外胎的胎体材料配方(重量份)：
其中：所述SEBS热塑性弹性体采用商业化产品，如巴陵岳化公司牌号为YH-601的产品；
可膨胀微球来源于申请号为201210241564.5技术制备的可膨胀微球；
所述防老剂为防老剂AW，化学名称为乙氧基喹啉；
所述白油为石蜡油；
所述补强剂为炭黑；
相变微胶囊来源于申请号为201410628106.6技术制备的相变微胶囊。
制备方法同实施例1.
实施例4
(1)内胎的胎体材料配方(重量份)：
(2)外胎的胎体材料配方(重量份)：
其中：所述SEBS热塑性弹性体采用商业化产品，如巴陵岳化公司牌号为YH-601的产品；
可膨胀微球来源于申请号为201210241564.5技术制备的可膨胀微球；
所述防老剂为防老剂BLE，化学名称为9,9-二甲基吖啶；
所述白油为环烷油；
所述补强剂为炭黑；
相变微胶囊来源于申请号为201410628106.6技术制备的相变微胶囊。
制备方法同实施例1.
实施例5
(1)内胎的胎体材料配方(重量份)：
(2)外胎的胎体材料配方(重量份)：
其中：所述SEBS热塑性弹性体采用商业化产品，如巴陵岳化公司牌号为YH-601的产品；
可膨胀微球来源于申请号为201210241564.5技术制备的可膨胀微球；
所述防老剂为防老剂4010NA，化学名称为N-异丙基-N’-苯基对苯二胺；
所述白油为环烷油；
所述补强剂为白炭黑；
相变微胶囊来源于申请号为201410628106.6技术制备的相变微胶囊。
制备方法同实施例1.
对比例1
某自行车厂SEBS实心轮胎。
测试方法：
1、硬度测试：采用中华人民共和国国家标准GB/T531.1-2008中的规定，利用邵尔A硬度计室温下进行测试。测试结果见表1。
2、拉伸性能测试：采用中华人民共和国国家标准GB/T528-2009中的规定，利用拉力试验机在实验温度(25～29℃)下进行测试。测试结果见表1。
3、撕裂强度性能测试：采用中华人民共和国国家标准GB/T529-2008中的规定，利用拉力试验机在实验温度(25～29℃)下进行测试。测试结果见表1。
4、重量测试：将实施例1-5和对比例1制得的轮胎分别取相同体积的样品，在室温下称重。测试结果见表1。
5、温度测试：使用红外测温仪在速度60km/h、环境温度30℃的实验条件下进行测试。
6、生热率测试：采用德国NETZSCH DMA242试验仪，在速度60km/h、环境温度30℃的实验条件下进行测试。
表1
续表1
由以上测试结果可以看出，本发明中使用SEBS为实心轮胎主体材料、热膨胀微球为胎体内层添加剂、相变微胶囊为胎体外层添加剂得到的实心轮胎胎体具有质量轻、拉伸强度高、撕裂强度高、永久变形率低、压缩永久变形性好、材料生热率低的优点。热膨胀微球是一种物理发泡剂，发泡性质稳定、发泡倍率高、泡孔均匀。将热膨胀微球运用到实心轮胎的制备中，膨胀了的微球体积增大，可大幅度降低SEBS热塑性弹性体主体材料的使用量，使轮胎质量减轻，同时微球本身的聚合物外壳受压缩、拉伸性能良好，又可使轮胎减震回弹性能提高。将相变微胶囊运用到实心轮胎的制备中，相变微胶囊可以吸收轮胎运行过程中产生的热量，使轮胎维持在较低温度，提高轮胎耐用性及行驶安全性。因而提供了本发明的有益效果。
需要理解到的是：上述仅为本发明的几个具体实施例，只是对本发明的简单说明，且仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明，而不是对本发明的限制，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (11)

1.轻质减震实心轮胎的内胎胎体材料，其特征在于，以SEBS热塑性弹性体为基础材料，含有热膨胀微球。
2.根据权利要求1所述的轻质减震实心轮胎的内胎胎材料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
3.轻质减震实心轮胎的外胎胎体材料，其特征在于，以SEBS热塑性弹性体为基础材料，含有相变微胶囊。
4.根据权利要求3所述的轻质减震实心轮胎的外胎胎体材料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
5.轻质减震实心轮胎，其特征在于，是由权利要求1～2任一项所述的轻质减震实心轮胎的内胎胎体材料制备的内胎和权利要求3～4任一项所述的轻质减震实心轮胎的外胎胎体材料制备的外胎相互复合构成的。
6.根据权利要求5所述的轻质减震实心轮胎，其特征在于，所述的SEBS热塑性弹性体为SBS热塑性弹性体的加氢产物，所述的热膨胀微球，为饱和烃类可膨胀物质和包括可聚合单体的可聚合化合物的聚合产物，所述的可聚合单体由丙烯腈、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体、含氟丙烯酸酯类单体和丙烯酸单体组成。
7.根据权利要求5所述的轻质减震实心轮胎，其特征在于，所述相变微胶囊相变温度为39～45℃，最大相变潜热值为140J/g。
8.根据权利要求5所述的轻质减震实心轮胎，其特征在于，所述相变微胶囊，为正十四醇相变微胶囊，该正十四醇相变微胶囊包含聚合物外壳和包覆在所述外壳中的正十四醇芯材，通过悬浮聚合法制备，所述的聚合物外壳由单体在引发剂存在下聚合得到，其中可聚合单体包括腈类、(甲基)丙烯酸酯类和含羧基类单体。
9.根据权利要求5所述的轻质减震实心轮胎，其特征在于，所述防老剂选自防老剂AW、防老剂BLE、防老剂RD、防老剂A、防老剂D、防老剂CPPD、防老剂4010NA、防老剂H中的一种或两种组合，所述白油选自环烷油或石蜡油中的一种以上。
10.根据权利要求5所述的轻质减震实心轮胎，其特征在于，所述补强剂选自炭黑、白炭黑、改性高岭土或凹凸棒改性粘土中的一种或多种的组合。
11.根据权利要求5～9任一项所述的轻质减震实心轮胎的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)内胎胎体材料的制备：先将热膨胀微球、防老剂、白油、补强剂和SEBS热塑性弹性体混合密炼，获得所述的内胎胎体材料；
(2)外胎胎体材料制备：将SEBS热塑性弹性体、防老剂、白油、补强剂和相变微胶囊充分混合密炼，获得所述的外胎胎体材料，然后相互复合，制备获得所述的轻质减震实心轮胎。
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