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一种自动充气补胎液的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种自动充气补胎液的制备方法，属于化学粘合剂技术领域。本发明利用交联剂硼酸屏蔽掉聚乙烯醇纤维上大部分羟基，并使聚乙烯醇纤维与硅溶胶发生半互穿网络连接；聚乙烯醇纤维具有很好的机械性能，其强度高、模量高、伸度低，耐酸碱性、抗化学药品性强，耐光性、耐腐蚀性良好，聚乙烯醇纤维与水泥、塑料等亲和性好，粘合强度高；硅溶胶中含有大量水和羟基，水分子被蒸发时，胶体粒子能牢固的附着在物体表面，粒子间形成硅氧结合，硅溶胶中Si‑O键的刚性较强，加入纤维，使有机树脂填充在‑Si‑O‑Si‑网状结构的间隙中，屏蔽残存的羟基减少补胎液对水的敏感程度提高补胎液的韧性、抗冲击性和耐水性，且气密性良好。

Description

一种自动充气补胎液的制备方法
技术领域
本发明涉及一种自动充气补胎液的制备方法，属于化学粘合剂技术领域。
背景技术
轮胎橡胶中的微细孔以及无内胎轮胎与轮辋的接触不严都会造成慢泄气。车辆在行驶中，轮胎会被路面上的钉子或尖硬物质扎破，造成急性泄气。长距离高速行驶，特别是在炎热的夏季，在灼热的路面上行驶，也会使轮胎内局部聚集越来越高的温度，以至最后会发生爆胎。以上这些情况，轻者使车辆抛锚，重者会发生翻车或控车，甚至发生车毁人亡的重大事故。这种事故，在世界范围内都是屡见不鲜的。因此，自有充气轮胎以来，人们就不断地致力于研究轮胎的补胎技术，特别是如何在轮胎内灌注某种预防轮胎慢泄气和填补轮胎孔洞的产品。
因此，自有充气轮胎以来，人们就不断地致力于研究轮胎的补胎技术，特别是如何在轮胎内灌注某种预防轮胎慢泄气和填补轮胎孔洞的产品。最早出现的这类产品是本世纪二三十年代在美国的军用车辆的轮胎中灌注的自动补胎液。在六十年代，美国的阿波罗登月车轮胎内也灌注了补胎液。一代接一代的补胎液相继问世，不断地改进和提高。但以往的各种产品都存在着一定的缺陷。如有的是充气灌补胎液，其成分只能使泄气的轮胎暂时充气，行使到最近的修理站为止。有的轮胎补胎液会在胎内干枯或遇寒冷天气结冰，非但失去补漏效果，反而会损害轮胎的内壁。有地补胎液用各种天然纤维或石棉纤维和化学物品，这些纤维会在轮胎内逐渐结团，失去补胎效果，且会磨损轮胎内壁，还会使车辆在行驶时颤动。还有一种产品，是用再生橡胶颗粒在甲苯中膨胀后作为填补轮胎孔洞的基料。这种补胎液有一定的长处，但被橡胶颗粒吸收的甲苯在胎中散发出气体，会使轮胎的橡胶变脆，容易开裂，况且甲苯是危险品，在工作场地稍有不甚就会发生爆炸。
补胎液根据动态密封原理研制生产，通过与汽车轮胎匹配的喷嘴，充入到轮胎中，并立即在破洞处聚合、结胶将破洞纵向堵住。其余液体气化后膨胀，使补胎充气一次完成，高效方便，现有的自动补胎液通常是由乙二醇、聚乙烯醇缩甲醛、甲基纤维素、硫酸铝、石膏、锯木粉和水按比例组成的，这种自动补胎液虽具有一定的补漏作用，但由于补胎液粘附力弱，耐久性差，往往短时间内就会再次出现漏气现象，同时现有的补胎液对车胎轮毂具有一定腐蚀性，并且补胎液含有毒物质，会对环境造成污染，存在重大安全隐患。因此，开发一种粘附性强、耐久性好且安全、无腐蚀的自动充气补胎液是业内迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有补胎液粘附力弱，耐久性差，往往短时间内就会再次出现漏气现象，同时现有的补胎液对车胎轮毂具有一定腐蚀性，并且补胎液含有毒物质，会对环境造成污染，存在重大安全隐患的问题，提供了一种自动充气补胎液的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）将聚乙烯醇和去离子水混合均匀，在温度为80～90℃下恒温搅拌2～3h，配制成质量分数为20%的聚乙烯醇水溶液，将质量分数为3%的硼酸溶液和PVA消泡剂加入到质量分数为20%的聚乙烯醇水溶液，恒温搅拌后，冷却至室温，即为纺丝液，将纺丝液装入注射器中，静电纺丝处理，得样品，干燥，即得纤维；
（2）按重量份数计，分别称取20～30份硅溶胶、20～25份环氧树脂、10～14份防冻剂、20～26份纤维、2～6份表面活性剂、12～16份分散剂，将硅溶胶、纤维、环氧树脂、表面活性剂、分散剂和防冻剂进行搅拌处理，密封装罐，即得自动补胎液。
步骤（1）所述的质量分数为3%的硼酸溶液、PVA消泡剂和质量分数为20%的聚乙烯醇水溶液的质量比为0.8∶0.06∶1。
步骤（1）所述的恒温搅拌为在温度为80～90℃下恒温搅拌30～50min。
步骤（1）所述的静电纺丝处理为用金属板作为纤维接收装置，金属板表面贴铝箔，针头和接收板之间施加高压静电，接收10～15min。
步骤（1）所述的干燥为将样品置于50～60℃的烘箱中干燥20～24h。
步骤（2）所述的防冻剂为丙二醇。
步骤（2）所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
步骤（2）所述的分散剂为0.01mol/L的六偏磷酸钠。
步骤（2）所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-44。
步骤（2）所述的搅拌处理步骤为将硅溶胶在搅拌速度为100～150r/min下搅拌10～15min，调节搅拌速度为200～300r/min后，加入纤维、环氧树脂和表面活性剂，继续搅拌15～20min后，再加入分散剂，继续搅拌60～80min，调节搅拌速度为400～500r/min后，最后加入防冻剂，继续搅拌30～50min。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明利用交联剂硼酸屏蔽掉聚乙烯醇纤维上大部分羟基，并使聚乙烯醇纤维与硅溶胶发生半互穿网络连接，所制得的补胎液既有聚乙烯醇的优良成膜性，又有硅溶胶的耐水性和硬度，且附着力良好；聚乙烯醇纤维具有很好的机械性能，其强度高、模量高、伸度低，耐酸碱性、抗化学药品性强，耐光性、耐腐蚀性良好，聚乙烯醇纤维分散性好、不粘连，与水泥、塑料等亲和性好，粘合强度高，对人体和环境无毒无害；硅溶胶是一种无臭无毒的胶体溶液，其中含有大量水和羟基，水分子被蒸发时，胶体粒子能牢固的附着在物体表面，粒子间形成硅氧结合，硅溶胶中Si-O键的刚性较强，加入纤维，使有机树脂填充在-Si-O-Si-网状结构的间隙中，屏蔽残存的羟基减少补胎液对水的敏感程度，弛缓补胎液在冷热交替时的伸缩作用，提高补胎液的韧性、抗冲击性和耐水性，且气密性良好；
（2）本发明用丙二醇代替乙二醇，制备过程中无需加入氨气等对人体有害的气体，也不含有磷、卤素等对环境有害的物质，是一种环保、绿色的补胎液。
具体实施方式
将聚乙烯醇和去离子水混合均匀，在温度为80～90℃下恒温搅拌2～3h，配制成质量分数为20%的聚乙烯醇水溶液，按质量比0.8∶0.06∶1将质量分数为3%的硼酸溶液和PVA消泡剂加入到质量分数为20%的聚乙烯醇水溶液，在温度为80～90℃下恒温搅拌30～50min后，冷却至室温，即为纺丝液，将纺丝液装入注射器中，用金属板作为纤维接收装置，金属板表面贴铝箔，针头和接收板之间施加高压静电，接收10～15min，得样品，将样品置于50～60℃的烘箱中干燥20～24h，即得纤维；按重量份数计，分别称取20～30份硅溶胶、20～25份双酚A型环氧树脂E-44、10～14份丙二醇、50～60份去离子水、20～26份纤维、2～6份十二烷基苯磺酸钠、12～16份0.01mol/L的六偏磷酸钠，将硅溶胶在搅拌速度为100～150r/min下搅拌10～15min，调节搅拌速度为200～300r/min后，加入纤维、环氧树脂和十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌15～20min后，再加入0.01mol/L的六偏磷酸钠，继续搅拌60～80min，调节搅拌速度为400～500r/min后，最后加入丙二醇，继续搅拌30～50min，密封装罐，即得自动补胎液。
将聚乙烯醇和去离子水混合均匀，在温度为80℃下恒温搅拌2h，配制成质量分数为20%的聚乙烯醇水溶液，按质量比0.8∶0.06∶1将质量分数为3%的硼酸溶液和PVA消泡剂加入到质量分数为20%的聚乙烯醇水溶液，在温度为80℃下恒温搅拌30min后，冷却至室温，即为纺丝液，将纺丝液装入注射器中，用金属板作为纤维接收装置，金属板表面贴铝箔，针头和接收板之间施加高压静电，接收10min，得样品，将样品置于50℃的烘箱中干燥20h，即得纤维；按重量份数计，分别称取20份硅溶胶、20份双酚A型环氧树脂E-44、10份丙二醇、50份去离子水、20份纤维、2份十二烷基苯磺酸钠、12份0.01mol/L的六偏磷酸钠，将硅溶胶在搅拌速度为100r/min下搅拌10min，调节搅拌速度为200r/min后，加入纤维、环氧树脂和十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌15min后，再加入0.01mol/L的六偏磷酸钠，继续搅拌60min，调节搅拌速度为400r/min后，最后加入丙二醇，继续搅拌30min，密封装罐，即得自动补胎液。
将聚乙烯醇和去离子水混合均匀，在温度为85℃下恒温搅拌2h，配制成质量分数为20%的聚乙烯醇水溶液，按质量比0.8∶0.06∶1将质量分数为3%的硼酸溶液和PVA消泡剂加入到质量分数为20%的聚乙烯醇水溶液，在温度为85℃下恒温搅拌40min后，冷却至室温，即为纺丝液，将纺丝液装入注射器中，用金属板作为纤维接收装置，金属板表面贴铝箔，针头和接收板之间施加高压静电，接收13min，得样品，将样品置于55℃的烘箱中干燥22h，即得纤维；按重量份数计，分别称取25份硅溶胶、23份双酚A型环氧树脂E-44、12份丙二醇、55份去离子水、23份纤维、4份十二烷基苯磺酸钠、14份0.01mol/L的六偏磷酸钠，将硅溶胶在搅拌速度为125r/min下搅拌13min，调节搅拌速度为250r/min后，加入纤维、环氧树脂和十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌17min后，再加入0.01mol/L的六偏磷酸钠，继续搅拌70min，调节搅拌速度为450r/min后，最后加入丙二醇，继续搅拌40min，密封装罐，即得自动补胎液。
将聚乙烯醇和去离子水混合均匀，在温度为90℃下恒温搅拌3h，配制成质量分数为20%的聚乙烯醇水溶液，按质量比0.8∶0.06∶1将质量分数为3%的硼酸溶液和PVA消泡剂加入到质量分数为20%的聚乙烯醇水溶液，在温度为90℃下恒温搅拌50min后，冷却至室温，即为纺丝液，将纺丝液装入注射器中，用金属板作为纤维接收装置，金属板表面贴铝箔，针头和接收板之间施加高压静电，接收15min，得样品，将样品置于60℃的烘箱中干燥24h，即得纤维；按重量份数计，分别称取30份硅溶胶、25份双酚A型环氧树脂E-44、14份丙二醇、60份去离子水、26份纤维、6份十二烷基苯磺酸钠、16份0.01mol/L的六偏磷酸钠，将硅溶胶在搅拌速度为150r/min下搅拌15min，调节搅拌速度为300r/min后，加入纤维、环氧树脂和十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌20min后，再加入0.01mol/L的六偏磷酸钠，继续搅拌80min，调节搅拌速度为500r/min后，最后加入丙二醇，继续搅拌50min，密封装罐，即得自动补胎液。
具体检测方法：
将本发明制备得的自动补胎液摇匀，并将补胎液罐的喷嘴对准汽车轮胎的气门嘴，同时按压罐口开关将补胎液注入轮胎内自行补胎充气，控制补胎液用量为1.8L/m2，最后在注入完成后立即启动汽车慢速行驶10km，使注入的补胎液均匀分布在整个轮胎内层面即可。经检测，本发明制备得的自动充气补胎液粘度为62cps，具有快速的补漏作用，补胎时间仅需100s，同时本发明补胎液绿色无腐蚀性，使用24个月后，未出现轮毂腐蚀现象，且本发明制得的自动补胎液具有较好的耐久性和贮存稳定性，在轮胎内连续补漏作用时间较传统自动充气补胎液延长了8个月，在常温环境下，其密封保存期限达48个月。

Claims (10)

1.一种自动充气补胎液的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将聚乙烯醇和去离子水混合均匀，在温度为80～90℃下恒温搅拌2～3h，配制成质量分数为20%的聚乙烯醇水溶液，将质量分数为3%的硼酸溶液和PVA消泡剂加入到质量分数为20%的聚乙烯醇水溶液，恒温搅拌后，冷却至室温，即为纺丝液，将纺丝液装入注射器中，静电纺丝处理，得样品，干燥，即得纤维；
（2）按重量份数计，分别称取20～30份硅溶胶、20～25份环氧树脂、10～14份防冻剂、20～26份纤维、2～6份表面活性剂、12～16份分散剂，将硅溶胶、纤维、环氧树脂、表面活性剂、分散剂和防冻剂进行搅拌处理，密封装罐，即得自动补胎液。
2.根据权利要求1所述的一种自动充气补胎液的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的质量分数为3%的硼酸溶液、PVA消泡剂和质量分数为20%的聚乙烯醇水溶液的质量比为0.8∶0.06∶1。
3.根据权利要求1所述的一种自动充气补胎液的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的恒温搅拌为在温度为80～90℃下恒温搅拌30～50min。
4.根据权利要求1所述的一种自动充气补胎液的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的静电纺丝处理为用金属板作为纤维接收装置，金属板表面贴铝箔，针头和接收板之间施加高压静电，接收10～15min。
5.根据权利要求1所述的一种自动充气补胎液的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的干燥为将样品置于50～60℃的烘箱中干燥20～24h。
6.根据权利要求1所述的一种自动充气补胎液的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的防冻剂为丙二醇。
7.根据权利要求1所述的一种自动充气补胎液的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
8.根据权利要求1所述的一种自动充气补胎液的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的分散剂为0.01mol/L的六偏磷酸钠。
9.根据权利要求1所述的一种自动充气补胎液的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-44。
10.根据权利要求1所述的一种自动充气补胎液的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的搅拌处理步骤为将硅溶胶在搅拌速度为100～150r/min下搅拌10～15min，调节搅拌速度为200～300r/min后，加入纤维、环氧树脂和表面活性剂，继续搅拌15～20min后，再加入分散剂，继续搅拌60～80min，调节搅拌速度为400～500r/min后，最后加入防冻剂，继续搅拌30～50min。
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