CN108034182A - 一种耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶 - Google Patents

一种耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶，属于高分子材料技术领域。记忆橡胶包括如下成分及其重量份数的组份：氢化聚异戊二烯120‑140份、液体丁腈橡胶60‑70份、加氢C5树脂60‑70份、酚醛树脂30‑38份、炭黑10‑14份、热稳定剂12‑14份、活化剂6‑8份、增强剂8‑10份、填料8‑14份、二烯橡胶30‑50份、复合体40‑50份、香精4‑8份、色素3‑5份。本发明的高分子记忆橡胶配方以固态有机物为主，配合SERS、氢化树脂和热稳定剂，其中，热稳定剂为氰尿酸锌，能避免铅等有毒害金属对环境造成危害。通过将部分原料进行预调制而混合充分，为后续的其他原料加入作准备以便于合成。

Description

一种耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶
技术领域
本发明涉及一种耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶，属于高分子材料技术领域。
背景技术
出于轮胎的安全需要，我们往往会对轮胎本身的材质有所要求，或是增强表面硬度，或是额外覆盖特殊材料，使轮胎在扎了钉子时也不会有漏气现象，起到车辆安全行驶的效果。
橡胶制品以其优良的耐热、耐寒、高韧性且具有一定强度而被广泛使用，但是，正是由于橡胶的排他性，制备出来的橡胶轮胎往往只能从改变轮胎材料方面来增强其性能，这对于技术要求来说极具难度，且成本昂贵。
这就促使我们将目光放在轮胎保护材料的制作上，可以通过表面镀层、表面覆盖膜类制品来增强轮胎的使用寿命，而记忆橡胶不仅具有普通橡胶制品的所有优势，且能在轮胎受到伤害时进行主动微修补，但是目前很多记忆橡胶的性能不稳定。
针对传统记忆橡胶性能不稳定、易变性等缺陷，公开号101157802B公开了一种具有记忆功能的硅橡胶材料的制备方法，其主要是产品本身有自修复功能。然而，这种具有自修复功能的记忆橡胶却无法在轮胎受到钉子损害时对轮胎进行微修复。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供一种抗撕裂、抗击穿、耐寒、耐热的高分子记忆橡胶。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶，所述的记忆橡胶包括如下成分及其重量份数的组份：氢化聚异戊二烯120-140份、液体丁腈橡胶60-70份、加氢C5树脂60-70份、酚醛树脂30-38份、炭黑10-14份、热稳定剂12-14份、活化剂6-8份、增强剂8-10份、填料8-14份、二烯橡胶30-50份、复合体40-50份、香精4-8份、色素3-5份。
在现有的高分子记忆橡胶配方中，通常使用常见的树脂类物质或者橡胶类物质进行简单混合，在性能上，或许因为橡胶本身的高弹性能而具有部分再恢复效果，但是使用时间一长，易造成弹性失效，无耐受强度从而失效，而且普通记忆橡胶往往具有刺激性气味。本发明的高分子记忆橡胶配方以固态有机物为主，配合SERS、氢化树脂和热稳定剂，其中，热稳定剂为氰尿酸锌，能避免铅等有毒害金属对环境造成危害。活化剂的含量较少，但是其能激发记忆橡胶配料中各种物质本身的性能，并打破各物质之间可能存在的不溶等负面性质，增强剂能提升耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶的抗焦烧性能和加工安全性，并提升拉伸强度，抗撕裂强度明显增加，而胶料的耐磨性、弹性和屈挠性能也得到促进，填料的改变使得记忆橡胶具有耐热、耐老化、耐屈挠疲劳、压缩变形小和横向刚性好的优点。同时又有特殊配制的复合体，不仅混合交联效果好，而且能促进固液之间的混杂程度，互相促进各种材料的性能发挥。而且，利用本发明制备的记忆橡胶，不会如劣质记忆橡胶那般容易对轮胎造成腐蚀，避免损害。又配合无毒害的香精和色素，调整记忆橡胶的颜色和气味。
作为优选，在记忆橡胶中，所述复合体由光固化树脂和玻璃离子体组成，两者的复配比为6-8:1。光固化树脂与玻璃离子体混合制成的复合体，其本身就具有极好的渗融性，本发明正是利用复合体的这一特性，来提升耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶对轮胎的亲和性。
作为优选，所述活化剂为纳米硅酸盐类混合物，所述增强剂为坡缕石粉，所述填料为木质素与高岭石的复合物。选用低廉的材料来提高产品的性价比。
进一步优选，所述填料的具体制备方法：按木质素与高岭石以1-2:1的质量比称取原料，先将高岭石置于容器中，加入去离子水和木质素，机械搅拌时不断加入盐酸调节pH为5-7，连续搅拌20-24h，然后将混合液球磨后蒸发40-60％水量，得木质素-高岭石复合物。填料的制备方法简便，所需材料易得。
本发明在合理选用材料配比的同时还提供了另一种技术方案：
一种耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶的制备方法，所述的方法包括如下步骤：
(1)预调制：按记忆橡胶的成分及其重量份数称取原料，将液体丁腈橡胶、复合体、活化剂、热稳定剂投入反应釜中，调节转速，升温得混合溶液；
(2)记忆橡胶制备：向混合溶液中加入氢化聚异戊二烯、加氢C5树脂、酚醛树脂、二烯橡胶，增加转速并再次升温，同时减小釜内压强，然后加入炭黑、增强剂、填料，釜内光照得记忆橡胶半成品；
(3)后处理：向记忆橡胶半成品中加入香精、色素，搅拌均匀后得高分子记忆橡胶成品。
普通记忆橡胶的合成方法往往是将各种化合物质简单混合而成，但是这种简单的混合物会出现部分有效物质沉淀或者分层的现象，同时也无法满足我们对记忆橡胶效果的期望。而本发明通过将部分原料进行预调制而混合充分，为后续的其他原料加入作准备，而记忆橡胶的具体制备过程中，控制机器参数以较快获得产品，缩短工时，降低成本。
作为优选，在步骤(1)中，所述转速为80-100r/min。
作为优选，在步骤(1)中，所述升温至60-70℃，保持15-25min。
升温并配合旋转，不仅使得材料混合均匀，同时促进材料之间的分子碰撞，加快原料反应形成新的物质。
作为优选，步骤(2)增加转速至120-150r/min。
作为优选，步骤(2)再次升温至100-120℃，釜内压强为0.2-0.4个大气压。
增速、再升温、减压都能促进液体原料与固体材料的融合。
作为优选，步骤(2)中所述光照强度为800-1000lx。由于本发明材料中加入了光固化材料，制备时可以通过调节光强来控制其化合物键的改变，促使其发生变形，提升其与其他材料之间的融合程度。
与其他材料相比，本发明具有如下优点：
(1)高分子记忆橡胶材料简单易得，使用范围广。
(2)高分子记忆橡胶中加入光固化材料，可以手动控制条件来促进原料之间的融合，加快生产。
(3)产品制备方法简便，使用的设备体积小，数量少。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
配料：按记忆橡胶的成分及其重量份数称取原料，包括氢化聚异戊二烯130份、液体丁腈橡胶65份、加氢C5树脂65份、酚醛树脂34份、炭黑12份、热稳定剂13份、活化剂7份、增强剂9份、填料11份、二烯橡胶40份、复合体45份、香精6份、色素4份，其中，活化剂为硅酸钠与硅酸钾的混合物，增强剂为改性坡缕石粉，填料为木质素与高岭石的复合物，复合体为质量比7:1的光敏树脂和玻璃离子体复配物。
填料制备：按木质素与高岭石以2:1的质量比称取原料，先将高岭石置于容器中，加入去离子水和木质素，机械搅拌时不断加入盐酸调节pH为6，连续搅拌22h，然后将混合液球磨后蒸发50％水量，得木质素-高岭石复合物。
预调制：将液体丁腈橡胶、复合体、活化剂、热稳定剂投入反应釜中，调节转速为90r/min，升温至65℃，保持20min后得混合溶液。
记忆橡胶制备：向混合溶液中加入氢化聚异戊二烯、加氢C5树脂、酚醛树脂、二烯橡胶，增加转速至135r/min并再次升温至110℃，同时减小釜内压强为0.3个大气压，然后加入炭黑、增强剂、填料，釜内射入强度为1000lx的光照得高分子记忆橡胶半成品。
后处理：向高分子记忆橡胶半成品中加入香精、色素，搅拌均匀后得耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶成品。
实施例2
配料：按记忆橡胶的成分及其重量份数称取原料，包括氢化聚异戊二烯120份、液体丁腈橡胶60份、加氢C5树脂60份、酚醛树脂30份、炭黑10份、热稳定剂12份、活化剂6份、增强剂8份、填料8份、二烯橡胶30份、复合体40份、香精4份、色素3份，其中，活化剂为硅酸钠与硅酸钾的混合物，增强剂为改性坡缕石粉，填料为木质素与高岭石的复合物，复合体为质量比6:1的光敏树脂和玻璃离子体复配物。
填料制备：按木质素与高岭石以2:1的质量比称取原料，先将高岭石置于容器中，加入去离子水和木质素，机械搅拌时不断加入盐酸调节pH为6，连续搅拌22h，然后将混合液球磨后蒸发50％水量，得木质素-高岭石复合物。
预调制：将液体丁腈橡胶、复合体、活化剂、热稳定剂投入反应釜中，调节转速为90r/min，升温至65℃，保持20min后得混合溶液。
记忆橡胶制备：向混合溶液中加入氢化聚异戊二烯、加氢C5树脂、酚醛树脂、二烯橡胶，增加转速至135r/min并再次升温至110℃，同时减小釜内压强为0.3个大气压，然后加入炭黑、增强剂、填料，釜内射入强度为1000lx的光照得高分子记忆橡胶半成品。
后处理：向高分子记忆橡胶半成品中加入香精、色素，搅拌均匀后得高分子记忆橡胶成品。
实施例3
配料：按记忆橡胶的成分及其重量份数称取原料，包括氢化聚异戊二烯140份、液体丁腈橡胶70份、加氢C5树脂70份、酚醛树脂38份、炭黑14份、热稳定剂14份、活化剂8份、增强剂10份、填料14份、二烯橡胶50份、复合体50份、香精8份、色素5份，其中，活化剂为硅酸钠与硅酸钾的混合物，增强剂为改性坡缕石粉，填料为木质素与高岭石的复合物，复合体为质量比8:1的光敏树脂和玻璃离子体复配物。
填料制备：按木质素与高岭石以2:1的质量比称取原料，先将高岭石置于容器中，加入去离子水和木质素，机械搅拌时不断加入盐酸调节pH为6，连续搅拌22h，然后将混合液球磨后蒸发50％水量，得木质素-高岭石复合物。
预调制：将液体丁腈橡胶、复合体、活化剂、热稳定剂投入反应釜中，调节转速为90r/min，升温至65℃，保持20min后得混合溶液。
记忆橡胶制备：向混合溶液中加入氢化聚异戊二烯、加氢C5树脂、酚醛树脂、二烯橡胶，增加转速至135r/min并再次升温至110℃，同时减小釜内压强为0.3个大气压，然后加入炭黑、增强剂、填料，釜内射入强度为1000lx的光照得高分子记忆橡胶半成品。
后处理：向高分子记忆橡胶半成品中加入香精、色素，搅拌均匀后得耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶成品。
实施例4
配料：按记忆橡胶的成分及其重量份数称取原料，包括氢化聚异戊二烯130份、液体丁腈橡胶65份、加氢C5树脂65份、酚醛树脂34份、炭黑12份、热稳定剂13份、活化剂7份、增强剂9份、填料11份、二烯橡胶40份、复合体45份、香精6份、色素4份，其中，活化剂为硅酸钠与硅酸钾的混合物，增强剂为改性坡缕石粉，填料为木质素与高岭石的复合物，复合体为质量比7:1的光敏树脂和玻璃离子体复配物。
填料制备：按木质素与高岭石以2:1的质量比称取原料，先将高岭石置于容器中，加入去离子水和木质素，机械搅拌时不断加入盐酸调节pH为5，连续搅拌20h，然后将混合液球磨后蒸发40％水量，得木质素-高岭石复合物。
预调制：将液体丁腈橡胶、复合体、活化剂、热稳定剂投入反应釜中，调节转速为90r/min，升温至65℃，保持20min后得混合溶液。
记忆橡胶制备：向混合溶液中加入氢化聚异戊二烯、加氢C5树脂、酚醛树脂、二烯橡胶，增加转速至135r/min并再次升温至110℃，同时减小釜内压强为0.3个大气压，然后加入炭黑、增强剂、填料，釜内射入强度为1000lx的光照得高分子记忆橡胶半成品。
后处理：向高分子记忆橡胶半成品中加入香精、色素，搅拌均匀后得耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶成品。
实施例5
配料：按记忆橡胶的成分及其重量份数称取原料，包括氢化聚异戊二烯130份、液体丁腈橡胶65份、加氢C5树脂65份、酚醛树脂34份、炭黑12份、热稳定剂13份、活化剂7份、增强剂9份、填料11份、二烯橡胶40份、复合体45份、香精6份、色素4份，其中，活化剂为硅酸钠与硅酸钾的混合物，增强剂为改性坡缕石粉，填料为木质素与高岭石的复合物，复合体为质量比7:1的光敏树脂和玻璃离子体复配物。
填料制备：按木质素与高岭石以2:1的质量比称取原料，先将高岭石置于容器中，加入去离子水和木质素，机械搅拌时不断加入盐酸调节pH为7，连续搅拌24h，然后将混合液球磨后蒸发60％水量，得木质素-高岭石复合物。
预调制：将液体丁腈橡胶、复合体、活化剂、热稳定剂投入反应釜中，调节转速为90r/min，升温至65℃，保持20min后得混合溶液。
记忆橡胶制备：向混合溶液中加入氢化聚异戊二烯、加氢C5树脂、酚醛树脂、二烯橡胶，增加转速至135r/min并再次升温至110℃，同时减小釜内压强为0.3个大气压，然后加入炭黑、增强剂、填料，釜内射入强度为1000lx的光照得高分子记忆橡胶半成品。
后处理：向高分子记忆橡胶半成品中加入香精、色素，搅拌均匀后得耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶成品。
实施例6
配料：按记忆橡胶的成分及其重量份数称取原料，包括氢化聚异戊二烯130份、液体丁腈橡胶65份、加氢C5树脂65份、酚醛树脂34份、炭黑12份、热稳定剂13份、活化剂7份、增强剂9份、填料11份、二烯橡胶40份、复合体45份、香精6份、色素4份，其中，活化剂为硅酸钠与硅酸钾的混合物，增强剂为改性坡缕石粉，填料为木质素与高岭石的复合物，复合体为质量比7:1的光敏树脂和玻璃离子体复配物。
填料制备：按木质素与高岭石以2:1的质量比称取原料，先将高岭石置于容器中，加入去离子水和木质素，机械搅拌时不断加入盐酸调节pH为6，连续搅拌22h，然后将混合液球磨后蒸发50％水量，得木质素-高岭石复合物。
预调制：将液体丁腈橡胶、复合体、活化剂、热稳定剂投入反应釜中，调节转速为80r/min，升温至60℃，保持15min后得混合溶液。
记忆橡胶制备：向混合溶液中加入氢化聚异戊二烯、加氢C5树脂、酚醛树脂、二烯橡胶，增加转速至120r/min并再次升温至100℃，同时减小釜内压强为0.2个大气压，然后加入炭黑、增强剂、填料，釜内射入强度为800lx的光照得高分子记忆橡胶半成品。
后处理：向高分子记忆橡胶半成品中加入香精、色素，搅拌均匀后得耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶成品。
实施例7
配料：按记忆橡胶的成分及其重量份数称取原料，包括氢化聚异戊二烯130份、液体丁腈橡胶65份、加氢C5树脂65份、酚醛树脂34份、炭黑12份、热稳定剂13份、活化剂7份、增强剂9份、填料11份、二烯橡胶40份、复合体45份、香精6份、色素4份，其中，活化剂为硅酸钠与硅酸钾的混合物，增强剂为改性坡缕石粉，填料为木质素与高岭石的复合物，复合体为质量比7:1的光敏树脂和玻璃离子体复配物。
填料制备：按木质素与高岭石以2:1的质量比称取原料，先将高岭石置于容器中，加入去离子水和木质素，机械搅拌时不断加入盐酸调节pH为6，连续搅拌22h，然后将混合液球磨后蒸发50％水量，得木质素-高岭石复合物。
预调制：将液体丁腈橡胶、复合体、活化剂、热稳定剂投入反应釜中，调节转速为100r/min，升温至70℃，保持25min后得混合溶液。
记忆橡胶制备：向混合溶液中加入氢化聚异戊二烯、加氢C5树脂、酚醛树脂、二烯橡胶，增加转速至150r/min并再次升温至120℃，同时减小釜内压强为0.4个大气压，然后加入炭黑、增强剂、填料，釜内射入强度为1000lx的光照得高分子记忆橡胶半成品。
后处理：向高分子记忆橡胶半成品中加入香精、色素，搅拌均匀后得耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶成品。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，对比例1的原料中不含复合体。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，对比例2的原料中不含填料。
对比例3
与实施例1的区别仅在于，对比例3制备时直接将所有原料混合后入釜制备。
对比例4
与实施例1的区别仅在于，对比例4釜内光照强度为3000lx。
对比例5
与实施例1的区别仅在于，对比例5釜内光照强度为10lx。
将实施例1-7及对比例1-5中的高分子记忆橡胶进行测试，测试其拉伸强度、撕裂强度、阻燃性、磨损程度，结果如表1所示：
表1：实施例1-7及对比例1-5中产品的性能
表中的磨损程度为轮胎贴上高分子记忆橡胶使用1周后的磨损量。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (10)

1.一种耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶，其特征在于，所述的记忆橡胶包括如下成分及其重量份数的组份：氢化聚异戊二烯120-140份、液体丁腈橡胶60-70份、加氢C5树脂60-70份、酚醛树脂30-38份、炭黑10-14份、热稳定剂12-14份、活化剂6-8份、增强剂8-10份、填料8-14份、二烯橡胶30-50份、复合体40-50份、香精4-8份、色素3-5份。
2.根据权利要求1所述的一种耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶，其特征在于，所述复合体由光固化树脂和玻璃离子体组成，两者的复配比为6-8:1。
3.根据权利要求1所述的一种耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶，其特征在于，所述活化剂为纳米硅酸盐类混合物，所述增强剂为坡缕石粉，所述填料为木质素-高岭石复合物。
4.根据权利要求1或3所述的一种耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶，其特征在于，所述填料的具体制备方法：按木质素与高岭石以1-2:1的质量比称取原料，先将高岭石置于容器中，加入去离子水和木质素，机械搅拌时不断加入盐酸调节pH为5-7，连续搅拌20-24h，然后将混合液球磨后蒸发40-60％水量，得木质素-高岭石复合物。
5.一种耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶的制备方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
(1)预调制：按权利要求1所述的记忆橡胶的成分及其重量份数称取原料，将液体丁腈橡胶、复合体、活化剂、热稳定剂投入反应釜中，调节转速，升温得混合溶液；
(2)记忆橡胶制备：向混合溶液中加入氢化聚异戊二烯、加氢C5树脂、酚醛树脂、二烯橡胶，增加转速并再次升温，同时减小釜内压强，然后加入炭黑、增强剂、填料，釜内光照得记忆橡胶半成品；
(3)后处理：向记忆橡胶半成品中加入香精、色素，搅拌均匀后得记忆橡胶成品。
6.根据权利要求5所述的一种耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述转速为80-100r/min。
7.根据权利要求5所述的一种耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述升温至60-70℃，保持15-25min。
8.根据权利要求5所述的一种耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)增加转速至120-150r/min。
9.根据权利要求5所述的一种耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)再次升温至100-120℃，釜内压强为0.2-0.4个大气压。
10.根据权利要求5所述的一种耐扎、防漏轮胎的高分子记忆橡胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述光照强度为800-1000lx。
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