CN107955228A - 一种补胎剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种补胎剂及其制备方法，所述补胎剂，由如下原料组成：去离子水、聚乙烯醇、甲基纤维素、松节油、三乙胺、偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠、竹粉、纳米碳酸钙、醇类防冻剂、橡胶粒、熟石膏、亚硝酸钠和天然胶乳；所述竹粉的粒径为0.1～2mm；所述橡胶粒的粒径为0.1～2mm；所述聚乙烯醇的聚合度为1500～2500；所述松节油、三乙胺、偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠的质量比为(0.5～3):(0.1～1):(0.1～1):(0.1～1)，所述补胎剂是经过多层原料混合、搅拌等步骤制成的。本发明的产品与现有技术相比在气密性和注入性能方面得到了进一步提高。

Description

一种补胎剂及其制备方法

【技术领域】

本发明属于补胎技术领域，具体涉及一种补胎剂及其制备方法。

【背景技术】

随着社会的发展，近年来真空轮胎在摩托车、汽车上的使用日益广泛。真空轮胎具有较高的弹性和耐磨性，并有良好的附着力和散热性能，其安全性、舒适性、稳定性都比普通轮胎高。由于真空轮胎无内胎，修补较麻烦，且修补成本较高，因此在使用中应尽量避免被尖锐物扎破。一旦轮胎被扎破漏气，很容易造成安全隐患。目前摩托车的真空轮胎漏气，通常都是采用打橡胶钉的方法，但打橡胶钉时必须把裂口加大，这不但人为地破坏了轮胎，而且补后仍然会存在漏气现象。

补胎剂是一种对轮胎被尖锐物扎破漏气有较强修补能力的液体材料。在轮胎中灌装自补剂，当轮胎被尖锐物扎破时，在车辆自身重量和轮胎气压的作用下，自补剂会随着气流流向裂口将漏气口堵住，从而防止轮胎漏气。目前国产的补胎剂种类很多，对常温、小漏孔的修补也十分有效，但仍然存在许多缺陷，主要包括：(1)腐蚀轮圈，使轮圈生锈，对轮胎有副作用，使轮胎变硬变形，提前老化，影响轮胎的使用寿命；(2)修补的裂口小，只能补小的裂口，无法补大洞；(3)不能补内胎；(4)防冻能力有限，在严寒条件下使用会造成凝胶和冻结，冻结后不能复原，或因轮胎温度过高时发生新的化合反应而使补胎失效。中国专利文献“一种补胎剂及其制备方法(授权公告号：CN103497731B)”公开了一种补胎剂及其制备方法，它是由下述重量份的原料组成：去离子水30～40％、聚乙烯醇0.1～1％、纤维素醚0.5～1％、植物纤维1～5％、纳米无机填料0.1～1％、醇类防冻剂40～50％、橡胶粒1～5％、熟石膏0.5～2％、亚硝酸钠0.1～1％和胶乳5～10％。该发明的轮胎修补剂，对轮圈无腐蚀、能补大洞、防冻性能好、气密性好，稳定性好的对环境、人体和轮胎无不良影响，然而其在气密性和注入性能方面还需要进一步提高。

【发明内容】

本发明提供一种补胎剂及其制备方法，以解决在中国专利文献“一种补胎剂及其制备方法(授权公告号：CN103497731B)”公开的补胎剂配方基础上，优化组分、用量、方法等，进一步提高气密性和注入性能的技术问题。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种补胎剂，由如下原料组成：去离子水、聚乙烯醇、甲基纤维素、松节油、三乙胺、偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠、竹粉、纳米碳酸钙、醇类防冻剂、橡胶粒、熟石膏、亚硝酸钠和天然胶乳；所述竹粉的粒径为0.1～2mm；所述橡胶粒的粒径为0.1～2mm；所述聚乙烯醇的聚合度为1500～2500；

所述松节油、三乙胺、偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠的质量比为(0.5～3):(0.1～1):(0.1～1):(0.1～1)。

优选地，所述松节油、三乙胺、偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠的质量比为2:0.8:0.8:0.8。

优选地，所述醇类防冻剂为乙二醇、丙三醇和二甘醇中的一种或多种。

本发明还提供了上述补胎剂的制备方法，包括以下步骤：

1)在占去离子水原料质量40～80％的去离子水中加入聚乙烯醇，于80～95℃温度下搅拌2～5小时，加入竹粉再搅拌10～30分钟，冷却至常温，得溶液一；

2)在原料剩余的去离子水中加入甲基纤维素，于50～80℃下搅拌1～2小时，加入纳米无机填料，再搅拌10～30分钟，然后冷却至常温，得溶液二；

3)将溶液一和溶液二混合均匀，加入醇类防冻剂于室温下搅拌10～30分钟，然后加入松节油、三乙胺、偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠、橡胶粒、亚硝酸钠、熟石膏继续搅拌10～30分钟；加入天然胶乳，于室温下搅拌0.5～1小时即可。

本发明具有以下有益效果：

(1)由实施例1-3和对比例6-7的数据可见，施用实施例1-3补胎剂的密封性能和注入新能得到了综合提高；同时由实施例1-3的数据可见，实施例1为最优实施例。

(2)由实施例1和对比例1-5的数据可见，松节油、三乙胺、偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠在补胎过程中起到了协同作用，协同提高了密封性能和注入性，这可能是：

1)松节油与三乙胺可以作为分散剂，在溶液互相作用形成微乳，促进偶氮二异丁腈的分散效果，并且尤其两者都具有与橡胶的良好亲和性，可以提高补胎剂在补胎过程快速并牢固地吸附到橡胶上，从而在一定压力下能快速填补到漏气处，加速补胎过程，从而提高了注入性和密封性能。

2)偶氮二异丁腈与过硫酸氢钠二者都是引发剂，偶氮二异丁腈溶于有机相，过硫酸氢钠溶液水相，两者配合使用，同时在两相溶液中促进补胎剂与轮胎表面橡胶进一步的交联，使交联强度进一步提升，从而提高了耐高温和耐摩擦性能，保证了在行驶过程中的密封保持性能。

3)过硫酸氢钠可以引发植物纤维进行接枝，改善植物纤维的表面亲和性能，提高植物纤维与橡胶的亲和性，从而增强密封性能；同时松节油也与植物纤维表面有良好的亲和性，通过松节油和过硫酸氢钠的共同作用，进一步提高了植物纤维的分散性和表面性能，从而使植物纤维在补胎过程中，在漏气口形成骨架，并牢牢吸附在橡胶上，补胎剂的组分在植物纤维的骨架上进行填补，从而增强了在高压下的注入性能，并同时增强了密封保持性能。。

4)三乙胺具有较强的活性，能作为催化剂促进偶氮二异丁腈和过硫酸氢钠的引发作用，同时松节油形成微乳能起到保护三乙胺作用。

本发明的松节油、三乙胺、偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠作为补强体系，通过控制松节油、三乙胺、偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠的重量比为(0.5～3):(0.1～1):(0.1～1):(0.1～1)，实现在补强体系中以松节油为主要成分，以三乙胺作为分散剂，偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠作为引发剂，同时三乙胺可以作为促进引发反应的催化剂，并且同时利用分散剂和引发剂对植物纤维的改性，使得补强体系运用到本发明的补胎剂中能够有效提高补胎剂在补胎过程中的密封性能和注入性。

【具体实施方式】

为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。

在实施例中，补胎剂，以原料组份的质量百分比计，该补胎剂由如下组份组成：去离子水30～40％、聚乙烯醇0.1～1％、甲基纤维素0.5～1％、松节油0.5～3％、三乙胺0.1～1％、偶氮二异丁腈0.1～1％、过硫酸氢钠0.1～1％、竹粉1～5％、纳米碳酸钙0.1～1％、醇类防冻剂40～50％、橡胶粒1～5％、熟石膏0.5～2％、亚硝酸钠0.1～1％和天然胶乳5～10％；所述竹粉的粒径为0.1～2mm；所述橡胶粒的粒径为0.1～2mm；所述聚乙烯醇的聚合度为1500～2500。

所述醇类防冻剂为乙二醇、丙三醇和二甘醇中的一种或多种。

所述天然胶乳为购自泰国三棵树公司的60％干胶含量高氨天然乳胶。

上述补胎剂的制备方法，包括以下步骤：

1)在占去离子水原料质量40～80％的去离子水中加入聚乙烯醇，于80～95℃温度下搅拌2～5小时，加入竹粉再搅拌10～30分钟，冷却至常温，得溶液一；

2)在原料剩余的去离子水中加入甲基纤维素，于50～80℃下搅拌1～2小时，加入纳米无机填料，再搅拌10～30分钟，然后冷却至常温，得溶液二；

3)将溶液一和溶液二混合均匀，加入醇类防冻剂于室温下搅拌10～30分钟，然后加入松节油、三乙胺、偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠、橡胶粒、亚硝酸钠、熟石膏继续搅拌10～30分钟；加入天然胶乳，于室温下搅拌0.5～1小时即可。

下面通过更具体的实施例加以说明。

实施例1

一种补胎剂，其特征在于，以原料组份的质量百分比计，该补胎剂由如下组份组成：去离子水35％、聚乙烯醇1％、甲基纤维素0.5％、松节油1.3％、三乙胺0.52％、偶氮二异丁腈0.52％、过硫酸氢钠0.52％、竹粉2％、纳米碳酸钙0.5％、丙三醇50％、橡胶粒1％、熟石膏1％、亚硝酸钠0.5％和天然胶乳5％。

所述天然胶乳为购自泰国三棵树公司的60％干胶含量高氨天然乳胶。

制备方法：质量份数计，在25份去离子水中加入1份聚合度为1700的聚乙烯醇，于80℃温度下搅拌5小时，使其完全溶解，将2份粒径为0.1mm的竹粉加入到该溶解均匀的溶液中，再搅拌30分钟，然后将该溶液冷却至常温；在10份去离子水中加入甲基纤维素0.5份，于80℃下搅拌1小时，使其完全溶解，将0.5份纳米碳酸钙加入到该溶解均匀的溶液中，再搅拌30分钟，然后冷却至常温；译

将上述两种溶液混合均匀，质量份数计，加入50份丙三醇于室温下搅拌20分钟，然后加入1.3份松节油、0.52份三乙胺、0.52份偶氮二异丁腈、0.52份过硫酸氢钠、1份粒径为2mm的橡胶粒、0.5份亚硝酸钠、1份熟石膏继续搅拌30分钟，最后在溶液中加入5份天然胶乳，于室温下搅拌0.5小时，即得所需的补胎剂。

实施例2

一种补胎剂，其特征在于，以原料组份的质量百分比计，该补胎剂由如下组份组成：去离子水35％、聚乙烯醇1％、甲基纤维素0.5％、松节油0.5％、三乙胺1％、偶氮二异丁腈1％、过硫酸氢钠1％、竹粉2％、纳米碳酸钙0.5％、丙三醇50％、橡胶粒1％、熟石膏1％、亚硝酸钠0.5％和天然胶乳5％。

所述天然胶乳为购自泰国三棵树公司的60％干胶含量高氨天然乳胶。

制备方法：质量份数计，在25份去离子水中加入1份聚合度为1700的聚乙烯醇，于80℃温度下搅拌5小时，使其完全溶解，将2份粒径为0.1mm的竹粉加入到该溶解均匀的溶液中，再搅拌30分钟，然后将该溶液冷却至常温；在10份去离子水中加入甲基纤维素0.5份，于80℃下搅拌1小时，使其完全溶解，将0.5份纳米碳酸钙加入到该溶解均匀的溶液中，再搅拌30分钟，然后冷却至常温；译

将上述两种溶液混合均匀，质量份数计，加入50份丙三醇于室温下搅拌20分钟，然后加入0.5份松节油、1份三乙胺、1份偶氮二异丁腈、1份过硫酸氢钠、1份粒径为2mm的橡胶粒、0.5份亚硝酸钠、1份熟石膏继续搅拌30分钟，最后在溶液中加入5份天然胶乳，于室温下搅拌0.5小时，即得所需的补胎剂。

实施例3

一种补胎剂，其特征在于，以原料组份的质量百分比计，该补胎剂由如下组份组成：去离子水35％、聚乙烯醇1％、甲基纤维素0.5％、松节油3％、三乙胺0.1％、偶氮二异丁腈0.1％、过硫酸氢钠0.1％、竹粉2％、纳米碳酸钙0.5％、丙三醇50％、橡胶粒1％、熟石膏1％、亚硝酸钠0.5％和天然胶乳5％。

所述天然胶乳为购自泰国三棵树公司的60％干胶含量高氨天然乳胶。

制备方法：质量份数计，在25份去离子水中加入1份聚合度为1700的聚乙烯醇，于80℃温度下搅拌5小时，使其完全溶解，将2份粒径为0.1mm的竹粉加入到该溶解均匀的溶液中，再搅拌30分钟，然后将该溶液冷却至常温；在10份去离子水中加入甲基纤维素0.5份，于80℃下搅拌1小时，使其完全溶解，将0.5份纳米碳酸钙加入到该溶解均匀的溶液中，再搅拌30分钟，然后冷却至常温；译

将上述两种溶液混合均匀，质量份数计，加入50份丙三醇于室温下搅拌20分钟，然后加入3份松节油、0.1份三乙胺、0.1份偶氮二异丁腈、0.1份过硫酸氢钠、1份粒径为2mm的橡胶粒、0.5份亚硝酸钠、1份熟石膏继续搅拌30分钟，最后在溶液中加入5份天然胶乳，于室温下搅拌0.5小时，即得所需的补胎剂。

对比例1

与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备补胎剂的原料中缺少松节油、三乙胺、偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠。

对比例2

与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备补胎剂的原料中缺少松节油。

对比例3

与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备补胎剂的原料中缺少三乙胺。

对比例4

与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备补胎剂的原料中缺少偶氮二异丁腈。

对比例5

与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备补胎剂的原料中缺少过硫酸氢钠。

对比例6

采用中国专利文献“一种补胎剂及其制备方法(授权公告号：CN103497731B)”的实施例2的工艺制备补胎剂。

对比例7

采用中国专利文献“一种补胎剂及其制备方法(授权公告号：CN103497731B)”的实施例3的工艺制备补胎剂。

穿孔密封性能：

使用直径4.0mm的钉子在185/65R14号轮胎上制造一个穿孔。钉子移除后，将500ml补胎剂被注入到轮胎中并施加高达200kPa的气压。之后，将轮胎在转筒上以3.5kN的负载转动，通过测量空气泄露量来测定直至所述穿孔被密封所需要的时间，并以1-5的等级指数表示(传统产品的值为3)。较高的指数表示较好的穿孔密封性能。

密封保持性能：在密封后500km的行驶过程中检查上述轮胎从所述穿孔的漏气情况。所得结果以两分等级表示：“○”(未发生漏气)及“×”(发生漏气)。

注入性：

利用集成型穿孔修复系统在20℃的温度下将补胎剂注入到轮胎中。补胎剂注入之后，通过测量胎压的升高来评估注入性。评估结果以1-5分等级表示。

实验组别	穿孔密封性能	密封保持性能	注入性
				实施例1	5	○	5
实施例2	5	○	4
				实施例3	4	○	5
对比例1	3	×	3
				对比例2	3	×	4
对比例3	4	○	3
				对比例4	3	×	3
对比例5	4	×	3
				对比例6	3	○	4
对比例7	4	×	3

由上表可知：(1)由实施例1-3和对比例6-7的数据可见，施用实施例1-3补胎剂的密封性能和注入新能得到了综合提高；同时由实施例1-3的数据可见，实施例1为最优实施例。

(2)由实施例1和对比例1-5的数据可见，松节油、三乙胺、偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠在补胎过程中起到了协同作用，协同提高了密封性能和注入性，这可能是：

1)松节油与三乙胺可以作为分散剂，在溶液互相作用形成微乳，促进偶氮二异丁腈的分散效果，并且尤其两者都具有与橡胶的良好亲和性，可以提高补胎剂在补胎过程快速并牢固地吸附到橡胶上，从而在一定压力下能快速填补到漏气处，加速补胎过程，从而提高了注入性和密封性能。

2)偶氮二异丁腈与过硫酸氢钠二者都是引发剂，偶氮二异丁腈溶于有机相，过硫酸氢钠溶液水相，两者配合使用，同时在两相溶液中促进补胎剂与轮胎表面橡胶进一步的交联，使交联强度进一步提升，从而提高了耐高温和耐摩擦性能，保证了在行驶过程中的密封保持性能。

3)过硫酸氢钠可以引发植物纤维进行接枝，改善植物纤维的表面亲和性能，提高植物纤维与橡胶的亲和性，从而增强密封性能；同时松节油也与植物纤维表面有良好的亲和性，通过松节油和过硫酸氢钠的共同作用，进一步提高了植物纤维的分散性和表面性能，从而使植物纤维在补胎过程中，在漏气口形成骨架，并牢牢吸附在橡胶上，补胎剂的组分在植物纤维的骨架上进行填补，从而增强了在高压下的注入性能，并同时增强了密封保持性能。。

4)三乙胺具有较强的活性，能作为催化剂促进偶氮二异丁腈和过硫酸氢钠的引发作用，同时松节油形成微乳能起到保护三乙胺作用。

本发明的松节油、三乙胺、偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠作为补强体系，通过控制松节油、三乙胺、偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠的重量比为(0.5～3):(0.1～1):(0.1～1):(0.1～1)，实现在补强体系中以松节油为主要成分，以三乙胺作为分散剂，偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠作为引发剂，同时三乙胺可以作为促进引发反应的催化剂，并且同时利用分散剂和引发剂对植物纤维的改性，使得补强体系运用到本发明的补胎剂中能够有效提高补胎剂在补胎过程中的密封性能和注入性。

以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种补胎剂，其特征在于，由如下原料组成：去离子水、聚乙烯醇、甲基纤维素、松节油、三乙胺、偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠、竹粉、纳米碳酸钙、醇类防冻剂、橡胶粒、熟石膏、亚硝酸钠和天然胶乳；所述竹粉的粒径为0.1～2mm；所述橡胶粒的粒径为0.1～2mm；所述聚乙烯醇的聚合度为1500～2500；

所述松节油、三乙胺、偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠的质量比为(0.5～3):(0.1～1):(0.1～1):(0.1～1)。

2.根据权利要求1所述的补胎剂，其特征在于，所述松节油、三乙胺、偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠的质量比为2:0.8:0.8:0.8。

3.根据权利要求1所述的补胎剂，其特征在于，所述醇类防冻剂为乙二醇、丙三醇和二甘醇中的一种或多种。

4.一种根据权利要求1-3任一项所述的补胎剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在占去离子水原料质量40～80％的去离子水中加入聚乙烯醇，于80～95℃温度下搅拌2～5小时，加入竹粉再搅拌10～30分钟，冷却至常温，得溶液一；

2)在原料剩余的去离子水中加入甲基纤维素，于50～80℃下搅拌1～2小时，加入纳米无机填料，再搅拌10～30分钟，然后冷却至常温，得溶液二；

3)将溶液一和溶液二混合均匀，加入醇类防冻剂于室温下搅拌10～30分钟，然后加入松节油、三乙胺、偶氮二异丁腈、过硫酸氢钠、橡胶粒、亚硝酸钠、熟石膏继续搅拌10～30分钟；加入天然胶乳，于室温下搅拌0.5～1小时即可。