CN109021332A - 一种共享单车用高韧性车胎材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种共享单车用高韧性车胎材料及制备方法，涉及车胎材料相关技术领域；本发明共享单车用高韧性车胎的制备方法工艺环保，使用设备简单、操作简便、制备成本低，制备成的车胎材料制备车胎，具有很高的实用价值，为长期暴露于环境中的车胎长期使用，轻便，强劲韧性等。

Description

一种共享单车用高韧性车胎材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及橡胶材料相关技术领域，具体涉及一种共享单车用高韧性车胎材料及制备方法。
背景技术：
2016年以来，共享单车以其“解决用户出行最后一公里”的卖点，成为出行新宠。五一期间，马云更是宣布共享单车免押金。据悉，摩拜单车、ofo两家巨头2017年预计投放量将“井喷”，接近2000万辆，产能预计达3000万辆。一线城市实现全覆盖，进军10余个二线城市，开拓200个三四线城市。
共享单车上色彩鲜艳的轮胎给人以耗费体力的骑行体验，这是因为它们是特殊橡胶制成的免充气实心轮胎，未来是否有望使用尼龙轮胎，不仅轻便，还具有更高的强度和耐磨性。而可能用到尼龙的结构还包括车座、挡泥板、把手、反光灯、变速器、指拨、低端刹把、脚踏、尾灯、轮胎等。
在共享单车中，使用材料除了上述的材料外，可以制备一种车胎材料，既可以经久耐用，又可以耐风吹日晒，耐磨，轻便。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种共享单车用高韧性车胎材料及制备方法，由本发明制备的车胎高韧性、耐疲劳性、耐候性、耐热水、碱类、酸类、油类、卤化烃侵蚀，耐水解性强、轻便。
使用本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种共享单车用高韧性车胎材料，包括具体技术方案如下：本发明提供的共享单车用车胎材料，包括如下质量份数组分：碳纳米管9-15份、发泡调节剂DLF 2-5份、硅藻泥8-17份、轻质碳酸钙4-11份、三氧化二锑9-13份、癸二酸二辛酯8-13份、烃基安息香酸盐6-15份、水杨酸9-17份、多聚甲醛3-7份、乙酸异丁酯5-15份、硅藻泥5-14份、活性炭12-19份、纳米植物纤维6-13份、茂金属线性低密度聚乙烯3-8份、聚乙烯蜡0.5-1份、烃基安息香酸盐0.5-0.7份、抗老化剂1-4份、丁吡橡胶37-54份、促进剂TMTM 4-12份、马来酸二正丁酯1-3份、季戊四醇16-19份。
本发明提供了一种共享单车用高韧性车胎材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将丁吡橡胶、纳米植物纤维加入到其重量8-10倍的混酸溶液中，所述的混酸是由质量比为3-4：1的60-70％的碳酸和87-90％的盐酸溶液组成，在50-60℃下超声17-20分钟，过滤，将沉淀水洗2-3次，70-76℃下真空干燥30-40分钟，得酸化改性丁吡橡胶；
(2)取上述酸化改性丁吡橡胶重量的47-50％，与碳纳米管、发泡调节剂DLF、硅藻泥、轻质碳酸钙、三氧化二锑、癸二酸二辛酯混合，加入到混合料重量70-80倍的马来酸二正丁酯中，超声100-120分钟，送入反应釜中，通入氮气，升高温度为120-127℃，保温反应3-6小时，出料，将产物抽滤，用丙酮洗涤3-4次，置于70-80℃的烘箱中干燥至恒重，得物料Ⅰ；
(3)将剩余的酸化改性丁吡橡胶、茂金属线性低密度聚乙烯、聚乙烯蜡、烃基安息香酸盐、抗老化剂、促进剂TMTM混合，加入到混合料重量6-7倍的水杨酸中，超声100-110分钟，送入反应釜中，通入氮气，升高温度为68-70℃，保温反应4-7小时，出料，将产物抽滤，用丙酮洗涤3-4次，置于70-80℃的烘箱中干燥至恒重，得物料Ⅱ；
(4)取烃基安息香酸盐、多聚甲醛、乙酸异丁酯、硅藻泥、活性炭，加入其重量17-20％的甲醛溶液中，搅拌混合20-30分钟，滴加浓度为3-6mol/l的盐酸，调节pH为2-3，通入氮气，加热至沸腾，保持沸腾57-60分钟，出料，冷却至常温，得物料Ⅲ；
(5)将上述物料Ⅰ、物料Ⅱ、物料Ⅲ混合，在87-90℃下预热4-6分钟，升高温度为155-160℃，保温搅拌3-4分钟，过滤除去大的杂质物料得高韧性车胎材料基础底料；
(6)将上述高韧性车胎材料基础底料与剩余各原料混合，搅拌均匀，匀质，乳化，高温炉内加温100-160℃热炼2-5h即得高韧性车胎材料混合原料；
(7)将步骤6制备的高韧性车胎材料混合原料投入制备机中，将原料制成不同厚度和宽度的高韧性车胎材料，冷却后即得高韧性车胎材料。
优选的高韧性车胎材料厚度1-3cm。
发泡调节剂DLF为DLF100。
所述发泡调节剂DLF：茂金属线性低密度聚乙烯：所述抗老化剂的配比重量关系为1：3-4：2-3。
所述抗老化剂为复合稳定剂、抗氧化剂的混合物。
所述复合稳定剂为新型的复合铅盐热稳定剂，所述抗氧化剂为抗氧化剂1076。
所述抗老化剂包括复合稳定剂：0.8-1份，抗氧化剂1076：0.6-0.8份。
所述轻质碳酸钙的粒度为1000-1500目。
轻质碳酸钙：轻质碳酸钙是车胎材料中的一种重要的无机填料，在车胎材料中能起到骨架作用，提高车胎材料尺寸的稳定性和硬度，并提高车胎材料的表面平整性，由于碳酸钙白度在90％以上，因此碳酸钙还可部分取代昂贵的白色颜料。
发泡调节剂DLF：发泡调节剂DLF为车胎材料加工助剂，用于促进车胎材料的软化和塑化；并提高车胎材料发泡物料的熔体强度和流动性，防止气泡的合并，以得到均匀发泡、具有良好的外观的车胎材料。
茂金属线性低密度聚乙烯：茂金属线性低密度聚乙烯的主要作用是削弱车胎材料聚合物分子之间的次价健，即范德华力，从而增加了车胎材料聚合物分子链的移动性，降低了车胎材料聚合物分子链的结晶性，增加车胎材料聚合物的塑性，最终作用表现为车胎材料制品硬度、模量、软化温度和脆化温度下降，而伸长率、曲挠性、加工性能和柔韧性提高。
所述纳米植物纤维由植物纤维改性而成，其改性方法为：向15-20份植物纤维中加入3-11份正戊醛、2-9份阳离子已烷乙二醇和1-7份聚二甲基环己胺，充分混合后于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理5min，再加入1-11份氢化蓖麻油、2-9份聚苯乙烯磺酸钠和1-9份聚乙二醇，混合均匀后继续微波处理5min，微波处理结束后立即转入0-5℃环境中密封静置3h，然后加热至90-130℃保温混合15min，向所得混合物中加入6-8份0-5℃冷水，充分混合后静置1h，随后加热至回流状态保温混合30min，并自然冷却至室温，最后送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒即为纳米植物纤维。
本发明共享单车用高韧性车胎的制备方法优点和有益效果是：
1、本发明针对现有共享单车的需求，通过共享单车用高韧性车胎的制备，车胎材料中加入茂金属线性低密度聚乙烯，可显著增加车胎材料聚合物的塑性，最终作用表现为车胎材料制品硬度、模量、软化温度和脆化温度下降，而伸长率、曲挠性、加工性能和柔韧性提高。
2、本发明高韧性车胎材料通过加入轻质碳酸钙，发泡调节剂DLF作为物料，使基体中的微观疏松结构趋于致密，进一步提高车胎材料材质的强韧性。此外，发泡调节剂DLF为车胎材料加工助剂，用于促进车胎材料的塑化；并提高车胎材料发泡物料的熔体强度和流动性，防止气泡的合并，以得到均匀发泡、具有良好的外观的车胎材料，可显著提高车胎材料的抗磨损和使用寿命。
3、本发明制备的高韧性车胎材料的方法工艺环保，使用设备简单、操作简便、制备成本低，制备成的高韧性车胎材料，具有很高的实用价值，为长期暴露于环境中的车胎长期使用，轻便，强劲等；
4、本发明制备的高韧性车胎材料，高耐热性、高韧性、耐疲劳性、自润滑、低摩擦系数、耐候性、耐热水、碱类、酸类、油类、卤化烃侵蚀，耐水解性强。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1：
本发明提供了一种共享单车用高韧性车胎材料及制备方法，包括以下步骤：
(1)将丁吡橡胶、纳米植物纤维加入到其重量8倍的混酸溶液中，所述的混酸是由质量比为4：1的60％的碳酸和87％的盐酸溶液组成，在55℃下超声20分钟，过滤，将沉淀水洗2次，76℃下真空干燥30分钟，得酸化改性丁吡橡胶；
(2)取上述酸化改性丁吡橡胶重量的47％，与碳纳米管、发泡调节剂DLF、硅藻泥、轻质碳酸钙、三氧化二锑、癸二酸二辛酯混合，加入到混合料重量70倍的马来酸二正丁酯中，超声100分钟，送入反应釜中，通入氮气，升高温度为127℃，保温反应3小时，出料，将产物抽滤，用丙酮洗涤3次，置于70℃的烘箱中干燥至恒重，得物料Ⅰ；
(3)将剩余的酸化改性丁吡橡胶、茂金属线性低密度聚乙烯、聚乙烯蜡、烃基安息香酸盐、抗老化剂、促进剂TMTM混合，加入到混合料重量6倍的水杨酸中，超声110分钟，送入反应釜中，通入氮气，升高温度为68℃，保温反应4小时，出料，将产物抽滤，用丙酮洗涤3次，置于70℃的烘箱中干燥至恒重，得物料Ⅱ；
(4)取烃基安息香酸盐、多聚甲醛、乙酸异丁酯、硅藻泥、活性炭，加入其重量17-20％的甲醛溶液中，搅拌混合25分钟，滴加浓度为4mol/l的盐酸，调节pH为3，通入氮气，加热至沸腾，保持沸腾57分钟，出料，冷却至常温，得物料Ⅲ；
(5)将上述物料Ⅰ、物料Ⅱ、物料Ⅲ混合，在87℃下预热5分钟，升高温度为160℃，保温搅拌4分钟，过滤除去大的杂质物料得高韧性车胎材料基础底料；
(6)将上述高韧性车胎材料基础底料与剩余各原料混合，搅拌均匀，匀质，乳化，高温炉内加温140℃热炼3h即得高韧性车胎材料混合原料；
(7)将步骤6制备的高韧性车胎材料混合原料投入制备机中，将原料制成不同厚度和宽度的高韧性车胎材料，冷却后即得高韧性车胎材料。
一种共享单车用高韧性车胎材料，包括具体技术方案如下：本发明提供的共享单车用高韧性车胎材料，包括如下质量份数组分：碳纳米管12份、发泡调节剂DLF 5份、硅藻泥11份、轻质碳酸钙8份、三氧化二锑9份、癸二酸二辛酯10份、烃基安息香酸盐13份、水杨酸11份、多聚甲醛7份、乙酸异丁酯9份、硅藻泥8份、活性炭9份、纳米植物纤维11份、茂金属线性低密度聚乙烯7份、聚乙烯蜡1份、烃基安息香酸盐0.5份、抗老化剂3份、丁吡橡胶37份、促进剂TMTM 7份、马来酸二正丁酯2份、季戊四醇16份。
发泡调节剂DLF为DLF100。
所述发泡调节剂DLF：茂金属线性低密度聚乙烯：所述抗老化剂的配比重量关系为1：4：2。
所述抗老化剂为复合稳定剂、抗氧化剂的混合物。
所述复合稳定剂为新型的复合铅盐热稳定剂，所述抗氧化剂为抗氧化剂1076。
所述抗老化剂包括复合稳定剂：0.8份，抗氧化剂1076：0.6份。
所述轻质碳酸钙的粒度为1000-1200目。
所述纳米植物纤维由植物纤维改性而成，其改性方法为：向20份植物纤维中加入9份正戊醛、5份阳离子已烷乙二醇和4份聚二甲基环己胺，充分混合后于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理5min，再加入8份氢化蓖麻油、7份聚苯乙烯磺酸钠和6份聚乙二醇，混合均匀后继续微波处理5min，微波处理结束后立即转入0-5℃环境中密封静置3h，然后加热至100℃保温混合15min，向所得混合物中加入6份0-5℃冷水，充分混合后静置1h，随后加热至回流状态保温混合30min，并自然冷却至室温，最后送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒即为纳米植物纤维。
实施例2：
本发明提供了一种共享单车用高韧性车胎材料及制备方法，包括以下步骤：
(1)将丁吡橡胶、纳米植物纤维加入到其重量8倍的混酸溶液中，所述的混酸是由质量比为3：1的60％的碳酸和87％的盐酸溶液组成，在55℃下超声20分钟，过滤，将沉淀水洗2次，70℃下真空干燥35分钟，得酸化改性丁吡橡胶；
(2)取上述酸化改性丁吡橡胶重量的47％，与碳纳米管、发泡调节剂DLF、硅藻泥、轻质碳酸钙、三氧化二锑、癸二酸二辛酯混合，加入到混合料重量70倍的马来酸二正丁酯中，超声120分钟，送入反应釜中，通入氮气，升高温度为125℃，保温反应3小时，出料，将产物抽滤，用丙酮洗涤3次，置于75℃的烘箱中干燥至恒重，得物料Ⅰ；
(3)将剩余的酸化改性丁吡橡胶、茂金属线性低密度聚乙烯、聚乙烯蜡、烃基安息香酸盐、抗老化剂、促进剂TMTM混合，加入到混合料重量6倍的水杨酸中，超声100分钟，送入反应釜中，通入氮气，升高温度为68℃，保温反应4小时，出料，将产物抽滤，用丙酮洗涤3次，置于70℃的烘箱中干燥至恒重，得物料Ⅱ；
(4)取烃基安息香酸盐、多聚甲醛、乙酸异丁酯、硅藻泥、活性炭，加入其重量17-20％的甲醛溶液中，搅拌混合25分钟，滴加浓度为4mol/l的盐酸，调节pH为2.5，通入氮气，加热至沸腾，保持沸腾57分钟，出料，冷却至常温，得物料Ⅲ；
(5)将上述物料Ⅰ、物料Ⅱ、物料Ⅲ混合，在87℃下预热5分钟，升高温度为155℃，保温搅拌4分钟，过滤除去大的杂质物料得高韧性车胎材料基础底料；
(6)将上述高韧性车胎材料基础底料与剩余各原料混合，搅拌均匀，匀质，乳化，高温炉内加温140℃热炼3h即得高韧性车胎材料混合原料；
(7)将步骤6制备的高韧性车胎材料混合原料投入制备机中，将原料制成不同厚度和宽度的车胎材料，冷却后即得高韧性车胎材料。
本发明提供的共享单车用高韧性车胎材料，包括如下质量份数组分：碳纳米管13份、发泡调节剂DLF 4份、硅藻泥9份、轻质碳酸钙10份、三氧化二锑9份、癸二酸二辛酯7份、烃基安息香酸盐6份、水杨酸9份、多聚甲醛5份、乙酸异丁酯10份、硅藻泥12份、活性炭12份、纳米植物纤维8份、茂金属线性低密度聚乙烯6份、聚乙烯蜡0.5份、烃基安息香酸盐0.6份、抗老化剂3份、丁吡橡胶40份、促进剂TMTM 6份、马来酸二正丁酯1.5份、季戊四醇16份。
发泡调节剂DLF为DLF100。
所述发泡调节剂DLF：茂金属线性低密度聚乙烯：所述抗老化剂的配比重量关系为1：3：2。
所述抗老化剂为复合稳定剂、抗氧化剂的混合物。
所述复合稳定剂为新型的复合铅盐热稳定剂，所述抗氧化剂为抗氧化剂1076。
所述抗老化剂包括复合稳定剂：1份，抗氧化剂1076：0.8份。
所述轻质碳酸钙的粒度为1300-1400目。
所述纳米植物纤维由植物纤维改性而成，其改性方法为：向16份植物纤维中加入9份正戊醛、7份阳离子已烷乙二醇和3份聚二甲基环己胺，充分混合后于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理5min，再加入8份氢化蓖麻油、5份聚苯乙烯磺酸钠和6份聚乙二醇，混合均匀后继续微波处理5min，微波处理结束后立即转入0-5℃环境中密封静置3h，然后加热至100℃保温混合15min，向所得混合物中加入6份0-5℃冷水，充分混合后静置1h，随后加热至回流状态保温混合30min，并自然冷却至室温，最后送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒即为纳米植物纤维。
对本发明提供的实施例中分别进行试验考察，将实施例1和实施例2制备车胎材料进行考察，分别普通的市售车胎材料为对比，其结果如表1所示；
表1高韧性车胎材料考察结果
耐碱性：0.1mol/ml氢氧化钠溶液浸泡，样品无变化；
耐酸性：0.1mol/ml盐酸溶液浸泡，样品无变化；
由以上结果显示：
本发明制备的车胎材料，应用于制备车胎时，车胎材料高效高耐热性、高韧性、耐疲劳性、自润滑、低摩擦系数、耐候性、耐热水、碱类、酸类、油类、卤化烃侵蚀，耐水解性强。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种共享单车用高韧性车胎材料及制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将丁吡橡胶、纳米植物纤维加入到其重量8-10倍的混酸溶液中，所述的混酸是由质量比为3-4：1的60-70％的碳酸和87-90％的盐酸溶液组成，在50-60℃下超声17-20分钟，过滤，将沉淀水洗2-3次，70-76℃下真空干燥30-40分钟，得酸化改性丁吡橡胶；
(2)取上述酸化改性丁吡橡胶重量的47-50％，与碳纳米管、发泡调节剂DLF、硅藻泥、轻质碳酸钙、三氧化二锑、癸二酸二辛酯混合，加入到混合料重量70-80倍的马来酸二正丁酯中，超声100-120分钟，送入反应釜中，通入氮气，升高温度为120-127℃，保温反应3-6小时，出料，将产物抽滤，用丙酮洗涤3-4次，置于70-80℃的烘箱中干燥至恒重，得物料Ⅰ；
(3)将剩余的酸化改性丁吡橡胶、茂金属线性低密度聚乙烯、聚乙烯蜡、烃基安息香酸盐、抗老化剂、促进剂TMTM混合，加入到混合料重量6-7倍的水杨酸中，超声100-110分钟，送入反应釜中，通入氮气，升高温度为68-70℃，保温反应4-7小时，出料，将产物抽滤，用丙酮洗涤3-4次，置于70-80℃的烘箱中干燥至恒重，得物料Ⅱ；
(4)取烃基安息香酸盐、多聚甲醛、乙酸异丁酯、硅藻泥、活性炭，加入其重量17-20％的甲醛溶液中，搅拌混合20-30分钟，滴加浓度为3-6mol/l的盐酸，调节pH为2-3，通入氮气，加热至沸腾，保持沸腾57-60分钟，出料，冷却至常温，得物料Ⅲ；
(5)将上述物料Ⅰ、物料Ⅱ、物料Ⅲ混合，在87-90℃下预热4-6分钟，升高温度为155-160℃，保温搅拌3-4分钟，过滤除去大的杂质物料得高韧性车胎材料基础底料；
(6)将上述高韧性车胎材料基础底料与剩余各原料混合，搅拌均匀，匀质，乳化，高温炉内加温100-160℃热炼2-5h即得高韧性车胎材料混合原料；
(7)将步骤6制备的高韧性车胎材料混合原料投入制备机中，将原料制成不同厚度和宽度的高韧性车胎材料，冷却后即得高韧性车胎材料。
2.根据权利要求1所述的共享单车用高韧性车胎材料，其特征在于：包括如下质量份数组分：碳纳米管9-15份、发泡调节剂DLF 2-5份、硅藻泥8-17份、轻质碳酸钙4-11份、三氧化二锑9-13份、癸二酸二辛酯8-13份、烃基安息香酸盐6-15份、水杨酸9-17份、多聚甲醛3-7份、乙酸异丁酯5-15份、硅藻泥5-14份、活性炭12-19份、纳米植物纤维6-13份、茂金属线性低密度聚乙烯3-8份、聚乙烯蜡0.5-1份、烃基安息香酸盐0.5-0.7份、抗老化剂1-4份、丁吡橡胶37-54份、促进剂TMTM 4-12份、马来酸二正丁酯1-3份、季戊四醇16-19份。
3.根据权利要求1所述的共享单车用高韧性车胎材料，其特征在于：所述纳米植物纤维由植物纤维改性而成，其改性方法为：向15-20份植物纤维中加入3-11份正戊醛、2-9份阳离子已烷乙二醇和1-7份聚二甲基环己胺，充分混合后于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理5min，再加入1-11份氢化蓖麻油、2-9份聚苯乙烯磺酸钠和1-9份聚乙二醇，混合均匀后继续微波处理5min，微波处理结束后立即转入0-5℃环境中密封静置3h，然后加热至90-130℃保温混合15min，向所得混合物中加入6-8份0-5℃冷水，充分混合后静置1h，随后加热至回流状态保温混合30min，并自然冷却至室温，最后送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒即为纳米植物纤维。
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