CN109233006A - 一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料，按质量百分比计包括以下成分：天然橡胶20‑25%、氯丁橡胶14‑18%、氟橡胶8‑13%、软化剂5.5‑7.6%、硫磺5.15‑7.18%、过氧化苯甲酰3.85‑3.95%、硫化促进剂4.2‑4.8%、竹炭粉2.24‑2.48%、氧化石墨烯2.25‑3.14%、邻苯二甲酸二丁酯3.5‑4.2%、橡胶防老剂4.8‑6.6%、高温橡胶耐热剂为余量；本发明还公开了一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料的生产方法，包括以下步骤：硫化混合、加热搅拌、制得高性能混合橡胶乳液、冷却凝固和干燥脱水；该高性能橡胶轮胎的复合材料，以天然橡胶为主要原料，配合添加了氯丁橡胶和氟橡胶对其进行改性，赋予复合材料优异的耐热性、耐老化性、耐磨性和弹性，显著降低了生产成本，同时赋予复合材料优异的拉伸和撕裂性能。

Description

一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料及其生产方法

技术领域

本发明涉及橡胶轮胎技术领域，具体为一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料及其生产方法。

背景技术

天然橡胶是橡胶材料中物理力学性能与工艺加工性能协调性最好的品种，目前已被广泛应用于日常生活、医疗卫生、交通运输、农业、科学试验、国防等领域，随着社会的发展，人们对产品的性能提出了更高的要求，现有的天然橡胶复合材料已满足不了高精尖科学技术产品的需要，如现有的用于橡胶轮胎的复合材料大部分存在耐高温性差、耐磨性差、抗冻性差以及抗老化性差的缺陷；为此，我们提出一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料及其生产方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料及其生产方法，以解决背景技术提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料，包括以下成分（按质量百分比计）：天然橡胶20-25%、氯丁橡胶14-18%、氟橡胶8-13%、软化剂5.5-7.6%、硫磺5.15-7.18%、过氧化苯甲酰3.85-3.95%、硫化促进剂4.2-4.8%、竹炭粉2.24-2.48%、氧化石墨烯2.25-3.14%、邻苯二甲酸二丁酯3.5-4.2%、橡胶防老剂4.8-6.6%、高温橡胶耐热剂为余量。

优选的，包括以下成分（按质量百分比计）：天然橡胶20%、氯丁橡胶14%、氟橡胶8%、软化剂5.5%、硫磺5.15%、过氧化苯甲酰3.85%、硫化促进剂4.2%、竹炭粉2.24%、氧化石墨烯2.25%、邻苯二甲酸二丁酯3.5%、橡胶防老剂4.8%、高温橡胶耐热剂为余量。

优选的，包括以下成分（按质量百分比计）：天然橡胶22%、氯丁橡胶15%、氟橡胶10%、软化剂6.5%、硫磺6.12%、过氧化苯甲酰3.88%、硫化促进剂4.4%、竹炭粉3.32%、氧化石墨烯2.65%、邻苯二甲酸二丁酯3.8%、橡胶防老剂5.4%、高温橡胶耐热剂为余量。

优选的，包括以下成分（按质量百分比计）：天然橡胶24%、氯丁橡胶17%、氟橡胶11%、软化剂7.2%、硫磺6.78%、过氧化苯甲酰3.92%、硫化促进剂4.6%、竹炭粉2.4%、氧化石墨烯2.96%、邻苯二甲酸二丁酯4%、橡胶防老剂6.1%、高温橡胶耐热剂为余量。

优选的，包括以下成分（按质量百分比计）：天然橡胶25%、氯丁橡胶8%、氟橡胶13%、软化剂-7.6%、硫磺7.18%、过氧化苯甲酰3.95%、硫化促进剂4.8%、竹炭粉2.48%、氧化石墨烯3.14%、邻苯二甲酸二丁酯4.2%、橡胶防老剂6.6%、高温橡胶耐热剂为余量。

优选的，所述橡胶防老剂为防老剂A（N-苯基-α-萘胺）或防老剂D（N-苯基-β)的任意一种，所述硫化促进剂为有氧化钙、氧化镁、氧化锌或硬脂酸的任意一种，所述软化剂为沥青、煤焦油或松香的任意一种。

一种如上所述的用于高性能橡胶轮胎的复合材料的生产方法，包括以下步骤：

步骤一：取既定量的硫磺与过氧化苯甲酰混合并搅拌均匀，制得混合后的硫化剂；

步骤二：将步骤一中得到的硫化剂的三分之一量对天然橡胶进行硫化，加入占其百分比为20-30%的乳化剂，得到天然橡胶乳化液；再取三分之一量的硫化剂对氯丁橡胶进行硫化，加入占其百分比为20-30%的乳化剂，得到氯丁橡胶乳化液；最后取剩下的硫化剂对氟橡胶进行硫化，加入占其百分比为20-30%的乳化剂，得到氟橡胶乳化液，天然橡胶、氯丁橡胶和氟橡胶在硫化时均加入硫化促进剂促进反应，将得到的天然橡胶乳化液、氯丁橡胶乳化液和氟橡胶乳化液混合，最后得到混合橡胶乳液；

步骤三：向步骤二得到的混合橡胶乳液中依次加入竹炭粉、氧化石墨烯和邻苯二甲酸二丁酯，然后使用搅拌设备搅拌均匀，搅拌时温度控制在35-45℃，搅拌速度为450-550转/min，搅拌结束后再向混合乳液中依次加入高温橡胶耐热剂和橡胶防老剂，照原来速度搅拌5-10分钟，得到高性能混合橡胶乳液；

步骤四：将步骤三中得到的高性能混合橡胶乳液放入到模具中进行冷却凝固，凝结成固体胶后，将固定胶放入热风干燥机中进行脱水处理，设定热风干燥机内温度为40-50摄氏度，脱水时间为3-5小时，脱水后可得高性能橡胶轮胎的复合材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的配方更加的合理，该高性能橡胶轮胎的复合材料，以天然橡胶为主要原料，配合添加了氯丁橡胶和氟橡胶对其进行改性，并加入高温橡胶耐热剂和橡胶防老剂，赋予复合材料优异的耐热性、耐老化性、耐磨性和弹性；通过添加邻苯二甲酸二丁酯，可以有效加强复合材料的抗冻性；使用硫磺和过氧化苯甲酰进行硫化，有效延长了焦烧时间，增加了硫化反应的平稳性，改善了材料的压缩永久变形性、耐磨性和耐屈挠龟裂性能；配合加入的氧化石墨烯和竹炭粉，有效提高了复合材料的阻隔性能，显著降低了生产成本，同时赋予复合材料优异的拉伸和撕裂性能；而且本发明的生产方法也更加的简单，设备要求低，具有良好的推广效果。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料，包括以下成分（按质量百分比计）：天然橡胶20%、氯丁橡胶14%、氟橡胶8%、软化剂5.5%、硫磺5.15%、过氧化苯甲酰3.85%、硫化促进剂4.2%、竹炭粉2.24%、氧化石墨烯2.25%、邻苯二甲酸二丁酯3.5%、橡胶防老剂4.8%、高温橡胶耐热剂为余量。

进一步的，橡胶防老剂为防老剂A（N-苯基-α-萘胺），硫化促进剂为有氧化钙，软化剂为沥青。

一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料的生产方法，包括以下步骤：

步骤一：取既定量的硫磺与过氧化苯甲酰混合并搅拌均匀，制得混合后的硫化剂；

步骤二：将步骤一中得到的硫化剂的三分之一量对天然橡胶进行硫化，加入占其百分比为20%的乳化剂，得到天然橡胶乳化液；再取三分之一量的硫化剂对氯丁橡胶进行硫化，加入占其百分比为20%的乳化剂，得到氯丁橡胶乳化液；最后取剩下的硫化剂对氟橡胶进行硫化，加入占其百分比为20%的乳化剂，得到氟橡胶乳化液，天然橡胶、氯丁橡胶和氟橡胶在硫化时均加入硫化促进剂促进反应，将得到的天然橡胶乳化液、氯丁橡胶乳化液和氟橡胶乳化液混合，最后得到混合橡胶乳液；

步骤三：向步骤二得到的混合橡胶乳液中依次加入竹炭粉、氧化石墨烯和邻苯二甲酸二丁酯，然后使用搅拌设备搅拌均匀，搅拌时温度控制在35℃，搅拌速度为450转/min，搅拌结束后再向混合乳液中依次加入高温橡胶耐热剂和橡胶防老剂，照原来速度搅拌5分钟，得到高性能混合橡胶乳液；

步骤四：将步骤三中得到的高性能混合橡胶乳液放入到模具中进行冷却凝固，凝结成固体胶后，将固定胶放入热风干燥机中进行脱水处理，设定热风干燥机内温度为40摄氏度，脱水时间为3小时，脱水后可得高性能橡胶轮胎的复合材料。

实施例二：

一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料，包括以下成分（按质量百分比计）：天然橡胶22%、氯丁橡胶15%、氟橡胶10%、软化剂6.5%、硫磺6.12%、过氧化苯甲酰3.88%、硫化促进剂4.4%、竹炭粉3.32%、氧化石墨烯2.65%、邻苯二甲酸二丁酯3.8%、橡胶防老剂5.4%、高温橡胶耐热剂为余量。

进一步的，橡胶防老剂为防老剂D（N-苯基-β)，硫化促进剂氧化镁、氧化锌，软化剂为煤焦油。

一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料的生产方法，包括以下步骤：

步骤一：取既定量的硫磺与过氧化苯甲酰混合并搅拌均匀，制得混合后的硫化剂；

步骤二：将步骤一中得到的硫化剂的三分之一量对天然橡胶进行硫化，加入占其百分比为24%的乳化剂，得到天然橡胶乳化液；再取三分之一量的硫化剂对氯丁橡胶进行硫化，加入占其百分比为24%的乳化剂，得到氯丁橡胶乳化液；最后取剩下的硫化剂对氟橡胶进行硫化，加入占其百分比为24%的乳化剂，得到氟橡胶乳化液，天然橡胶、氯丁橡胶和氟橡胶在硫化时均加入硫化促进剂促进反应，将得到的天然橡胶乳化液、氯丁橡胶乳化液和氟橡胶乳化液混合，最后得到混合橡胶乳液；

步骤三：向步骤二得到的混合橡胶乳液中依次加入竹炭粉、氧化石墨烯和邻苯二甲酸二丁酯，然后使用搅拌设备搅拌均匀，搅拌时温度控制在38℃，搅拌速度为500转/min，搅拌结束后再向混合乳液中依次加入高温橡胶耐热剂和橡胶防老剂，照原来速度搅拌7分钟，得到高性能混合橡胶乳液；

步骤四：将步骤三中得到的高性能混合橡胶乳液放入到模具中进行冷却凝固，凝结成固体胶后，将固定胶放入热风干燥机中进行脱水处理，设定热风干燥机内温度为43摄氏度，脱水时间为3.5小时，脱水后可得高性能橡胶轮胎的复合材料。

实施例三：

一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料，包括以下成分（按质量百分比计）：天然橡胶24%、氯丁橡胶17%、氟橡胶11%、软化剂7.2%、硫磺6.78%、过氧化苯甲酰3.92%、硫化促进剂4.6%、竹炭粉2.4%、氧化石墨烯2.96%、邻苯二甲酸二丁酯4%、橡胶防老剂6.1%、高温橡胶耐热剂为余量。

进一步的，橡胶防老剂为防老剂A（N-苯基-α-萘胺），硫化促进剂为硬脂酸，软化剂为松香。

一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料的生产方法，包括以下步骤：

步骤一：取既定量的硫磺与过氧化苯甲酰混合并搅拌均匀，制得混合后的硫化剂；

步骤二：将步骤一中得到的硫化剂的三分之一量对天然橡胶进行硫化，加入占其百分比为27%的乳化剂，得到天然橡胶乳化液；再取三分之一量的硫化剂对氯丁橡胶进行硫化，加入占其百分比为27%的乳化剂，得到氯丁橡胶乳化液；最后取剩下的硫化剂对氟橡胶进行硫化，加入占其百分比为27%的乳化剂，得到氟橡胶乳化液，天然橡胶、氯丁橡胶和氟橡胶在硫化时均加入硫化促进剂促进反应，将得到的天然橡胶乳化液、氯丁橡胶乳化液和氟橡胶乳化液混合，最后得到混合橡胶乳液；

步骤三：向步骤二得到的混合橡胶乳液中依次加入竹炭粉、氧化石墨烯和邻苯二甲酸二丁酯，然后使用搅拌设备搅拌均匀，搅拌时温度控制在42℃，搅拌速度为520转/min，搅拌结束后再向混合乳液中依次加入高温橡胶耐热剂和橡胶防老剂，照原来速度搅拌8分钟，得到高性能混合橡胶乳液；

步骤四：将步骤三中得到的高性能混合橡胶乳液放入到模具中进行冷却凝固，凝结成固体胶后，将固定胶放入热风干燥机中进行脱水处理，设定热风干燥机内温度为48摄氏度，脱水时间为4.5小时，脱水后可得高性能橡胶轮胎的复合材料。

实施例四：

一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料，包括以下成分（按质量百分比计）：天然橡胶25%、氯丁橡胶8%、氟橡胶13%、软化剂-7.6%、硫磺7.18%、过氧化苯甲酰3.95%、硫化促进剂4.8%、竹炭粉2.48%、氧化石墨烯3.14%、邻苯二甲酸二丁酯4.2%、橡胶防老剂6.6%、高温橡胶耐热剂为余量。

进一步的，橡胶防老剂为防老剂D（N-苯基-β)，硫化促进剂为有氧化锌，软化剂为煤焦油。

一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料的生产方法，包括以下步骤：

步骤一：取既定量的硫磺与过氧化苯甲酰混合并搅拌均匀，制得混合后的硫化剂；

步骤二：将步骤一中得到的硫化剂的三分之一量对天然橡胶进行硫化，加入占其百分比为30%的乳化剂，得到天然橡胶乳化液；再取三分之一量的硫化剂对氯丁橡胶进行硫化，加入占其百分比为30%的乳化剂，得到氯丁橡胶乳化液；最后取剩下的硫化剂对氟橡胶进行硫化，加入占其百分比为30%的乳化剂，得到氟橡胶乳化液，天然橡胶、氯丁橡胶和氟橡胶在硫化时均加入硫化促进剂促进反应，将得到的天然橡胶乳化液、氯丁橡胶乳化液和氟橡胶乳化液混合，最后得到混合橡胶乳液；

步骤三：向步骤二得到的混合橡胶乳液中依次加入竹炭粉、氧化石墨烯和邻苯二甲酸二丁酯，然后使用搅拌设备搅拌均匀，搅拌时温度控制在45℃，搅拌速度为550转/min，搅拌结束后再向混合乳液中依次加入高温橡胶耐热剂和橡胶防老剂，照原来速度搅拌10分钟，得到高性能混合橡胶乳液；

步骤四：将步骤三中得到的高性能混合橡胶乳液放入到模具中进行冷却凝固，凝结成固体胶后，将固定胶放入热风干燥机中进行脱水处理，设定热风干燥机内温度为50摄氏度，脱水时间为5小时，脱水后可得高性能橡胶轮胎的复合材料。

以上四组实施例均可制得高性能橡胶轮胎的复合材料，并且本发明的配方更加的合理，该高性能橡胶轮胎的复合材料，以天然橡胶为主要原料，配合添加了氯丁橡胶和氟橡胶对其进行改性，并加入高温橡胶耐热剂和橡胶防老剂，赋予复合材料优异的耐热性、耐老化性、耐磨性和弹性；通过添加邻苯二甲酸二丁酯，可以有效加强复合材料的抗冻性；使用硫磺和过氧化苯甲酰进行硫化，有效延长了焦烧时间，增加了硫化反应的平稳性，改善了材料的压缩永久变形性、耐磨性和耐屈挠龟裂性能；配合加入的氧化石墨烯和竹炭粉，有效提高了复合材料的阻隔性能，显著降低了生产成本，同时赋予复合材料优异的拉伸和撕裂性能；而且本发明的生产方法也更加的简单，设备要求低，具有良好的推广效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料，其特征在于，按质量百分比计包括以下成分：天然橡胶20-25%、氯丁橡胶14-18%、氟橡胶8-13%、软化剂5.5-7.6%、硫磺5.15-7.18%、过氧化苯甲酰3.85-3.95%、硫化促进剂4.2-4.8%、竹炭粉2.24-2.48%、氧化石墨烯2.25-3.14%、邻苯二甲酸二丁酯3.5-4.2%、橡胶防老剂4.8-6.6%、高温橡胶耐热剂为余量。

2.根据权利要求1所述的一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料，其特征在于，按质量百分比计包括以下成分：天然橡胶20%、氯丁橡胶14%、氟橡胶8%、软化剂5.5%、硫磺5.15%、过氧化苯甲酰3.85%、硫化促进剂4.2%、竹炭粉2.24%、氧化石墨烯2.25%、邻苯二甲酸二丁酯3.5%、橡胶防老剂4.8%、高温橡胶耐热剂为余量。

3.根据权利要求1所述的一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料，其特征在于，按质量百分比计包括以下成分：天然橡胶22%、氯丁橡胶15%、氟橡胶10%、软化剂6.5%、硫磺6.12%、过氧化苯甲酰3.88%、硫化促进剂4.4%、竹炭粉3.32%、氧化石墨烯2.65%、邻苯二甲酸二丁酯3.8%、橡胶防老剂5.4%、高温橡胶耐热剂为余量。

4.根据权利要求1所述的一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料，其特征在于，按质量百分比计包括以下成分：天然橡胶24%、氯丁橡胶17%、氟橡胶11%、软化剂7.2%、硫磺6.78%、过氧化苯甲酰3.92%、硫化促进剂4.6%、竹炭粉2.4%、氧化石墨烯2.96%、邻苯二甲酸二丁酯4%、橡胶防老剂6.1%、高温橡胶耐热剂为余量。

5.根据权利要求1所述的一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料，其特征在于，按质量百分比计包括以下成分：天然橡胶25%、氯丁橡胶8%、氟橡胶13%、软化剂-7.6%、硫磺7.18%、过氧化苯甲酰3.95%、硫化促进剂4.8%、竹炭粉2.48%、氧化石墨烯3.14%、邻苯二甲酸二丁酯4.2%、橡胶防老剂6.6%、高温橡胶耐热剂为余量。

6.根据权利要求1所述的一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料，其特征在于：所述橡胶防老剂为防老剂A（N-苯基-α-萘胺）或防老剂D（N-苯基-β)的任意一种，所述硫化促进剂为有氧化钙、氧化镁、氧化锌或硬脂酸的任意一种，所述软化剂为沥青、煤焦油或松香的任意一种。

7.如权利要求1-6任意一项所述的一种用于高性能橡胶轮胎的复合材料的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：取既定量的硫磺与过氧化苯甲酰混合并搅拌均匀，制得混合后的硫化剂；

步骤二：将步骤一中得到的硫化剂的三分之一量对天然橡胶进行硫化，加入占其百分比为20-30%的乳化剂，得到天然橡胶乳化液；再取三分之一量的硫化剂对氯丁橡胶进行硫化，加入占其百分比为20-30%的乳化剂，得到氯丁橡胶乳化液；最后取剩下的硫化剂对氟橡胶进行硫化，加入占其百分比为20-30%的乳化剂，得到氟橡胶乳化液，天然橡胶、氯丁橡胶和氟橡胶在硫化时均加入硫化促进剂促进反应，将得到的天然橡胶乳化液、氯丁橡胶乳化液和氟橡胶乳化液混合，最后得到混合橡胶乳液；

步骤三：向步骤二得到的混合橡胶乳液中依次加入竹炭粉、氧化石墨烯和邻苯二甲酸二丁酯，然后使用搅拌设备搅拌均匀，搅拌时温度控制在35-45℃，搅拌速度为450-550转/min，搅拌结束后再向混合乳液中依次加入高温橡胶耐热剂和橡胶防老剂，照原来速度搅拌5-10分钟，得到高性能混合橡胶乳液；

步骤四：将步骤三中得到的高性能混合橡胶乳液放入到模具中进行冷却凝固，凝结成固体胶后，将固定胶放入热风干燥机中进行脱水处理，设定热风干燥机内温度为40-50摄氏度，脱水时间为3-5小时，脱水后可得高性能橡胶轮胎的复合材料。