CN111349288A - 自密封橡胶组合物与充气轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了自密封橡胶组合物，包括：10～50wt％的丁基橡胶，20～80wt％的低分子量聚异丁烯，0.5～5wt％的氧化锌，0～15wt％的填料，0～6wt％的加工油，0～5wt％的硬脂酸，0～80wt％的中分子量聚异丁烯。本申请提供的自密封橡胶组合物在‑40～‑120℃温度范围内可保持足够的粘性、弹性以及强度，在极端温度下具有安全防穿刺的优点。
Description
技术领域
本发明涉及汽车轮胎技术领域，尤其涉及自密封橡胶组合物与充气轮胎。
背景技术
近年来，由于新能源汽车的快速发展；而新能源汽车普遍面临提升续航里程及降低车重的问题。为了使得车辆的轻量化，取消备用轮胎的配置，需求安全轮胎的开发。当轮胎胎面受到物件穿刺时，安全轮胎可以至少继续行驶至可处置轮胎的地点。
防爆轮胎(Run-flat tire)为目前常用的安全轮胎，具有加强的胎侧层，即使轮胎被刺穿后胎压降低，强度高的胎侧层可维持轮胎行驶至可处置轮胎的地点。但由于胎壁厚，硬度高，造成舒适性较差，胎噪较大，且轮胎滚动阻力不佳，不适合新能源汽车的需求。
为了获得舒适性佳、胎噪低并且具有低滚动阻力的安全轮胎，需要提供一种新型橡胶组合物，该橡胶组合物必须耐老化、抗分解，并在非常广的操作温度范围内有效，能够承受在夏季行驶条件下产生的高温不会脱离及流动，也必须在冬季的低温下保持密封性能。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种自密封橡胶组合物，本申请提供的自密封橡胶组合物在-40～120℃具有较好的粘性、弹性和强度，在极端温度下具有安全防穿刺的效果。
有鉴于此，本申请提供了一种自密封橡胶组合物，包括：
优选的，所述低分子量聚异丁烯的数均分子量为500～2000；所述中分子量聚异丁烯的数均分子量为2000～40000。
优选的，所述丁基橡胶为卤化丁基橡胶。
优选的，所述填料为碳黑，所述碳黑的碘吸收数为39～87mgI2/g，吸油量为92～132ml/100g。
优选的，所述噻唑类促进剂为二硫化二苯并噻唑。
优选的，所述丁基橡胶的含量为15～35wt％。
优选的，所述低分子量聚异丁烯的含量为50～60wt％。
优选的，所述噻唑类促进剂的含量为0.5～1.0wt％。
本申请还提供了一种具有自密封橡胶组合物的充气轮胎，包括自密封橡胶组合物层和轮胎内衬层，所述自密封橡胶组合物层复合于所述轮胎内衬层；所述自密封橡胶组合物层由所述的自密封橡胶组合物形成。
优选的，所述自密封橡胶组合物层的厚度为1～10mm。
本申请提供了一种自密封橡胶组合物，其包括丁基橡胶、低分子量聚异丁烯、氧化锌、噻唑类促进剂、填料、加工油、硬脂酸和中分子量聚异丁烯；本申请提供的自密封橡胶组合物通过加入上述组分，且调整上述组分的含量，而使得自密封橡胶组合物在-40℃～120℃温度范围下皆保持足够的粘性、弹性及强度，当轮胎被尖锐物体例如钉子穿刺后，自密封橡胶组合物能够自动密封穿刺的孔，防止气压泄漏，在极端温度下皆具有安全防穿刺的效果。
附图说明
图1为本发明充气轮胎的结构示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
针对现有技术中的安全轮胎为了保证安全性而舒适性差、胎噪大、轮胎滚动阻力不佳的问题，申请人开发了一种自密封橡胶组合物，该橡胶组合物具有高粘性以附着在轮胎内衬层的内侧，当充气轮胎胎面受到物件穿刺时，自密封橡胶组合物能够粘附在穿刺物上，以防止气压泄漏，在穿刺物从胎面去除的情况下，自密封橡胶组合物具有适宜的流动性能够流入穿刺孔并使轮胎气密，防止内压降低使充气轮胎达到安全防穿刺的效果；同时自密封橡胶组合物必须满足独特和苛刻的物理及化学性质要求，必须耐老化、抗分解，并在非常广的操作温度范围内有效，能够承受在夏季行驶条件下产生的高温不会脱离及流动，也必须在冬季的低温下保持密封性能。具体的，本申请提供了一种自密封橡胶组合物，包括：
在本申请提供的自密封橡胶组合物中，丁基橡胶作为自密封橡胶组合物的基础，其具体可选自卤化丁基橡胶，更具体选自溴化丁基橡胶；所述丁基橡胶的含量为10wt％～50wt％，在具体实施例中，所述丁基橡胶的含量为15wt％～35wt％，更具体的，所述丁基橡胶的含量为20～28wt％。
在本申请中，自密封橡胶组合物利用交联的中分子量聚异丁烯和低分子量聚异丁烯组合形成一个弹性网络，中分子量聚异丁烯可使橡胶组合物获得较广泛的分子量分布，使密封橡胶组合物的交联网络在极端温度下，皆具有良好的穿刺密封性能。所述低分子量聚异丁烯的数均分子量为500～2000，在具体实施例中，所述低分子量聚异丁烯的数均分子量为700～1600。所述低分子量聚异丁烯的含量为20～80wt％，在具体实施例中，所述低分子量聚异丁烯的含量为40～70wt％，更具体的，所述低分子量聚异丁烯的含量为50～60wt％。所述中分子量聚异丁烯的数均分子量为2000～40000，更具体的，所述中分子量聚异丁烯的数均分子量为5000～30000。所述中分子量聚异丁烯的含量为0～80wt％，在具体实施例中，所述中分子量聚异丁烯的含量为5～60wt％，更具体的，所述中分子量聚异丁烯的含量为10～40wt％。
所述氧化锌的含量为0.5～5wt％，在具体实施例中，所述氧化锌的含量为1～4wt％，更具体的，所述氧化锌的含量为1.2～2wt％。
噻唑类促进剂用以促进橡胶组合物中的组分发生交联提升交联密度，而本申请得到的交联网络可提升组合物的弹性和强度，所述噻唑类促进剂具体选自二硫化二苯并噻唑。所述噻唑类促进剂的含量为0.1～2wt％，更具体的，所述噻唑类促进剂的含量为0.5～1.0wt％。
本申请所述填料可为自密封橡胶组合物提供拉伸强度，可包括常用的一种或多种填料，但是必须包括碳黑，其为交联反应过程提供反应场所，以使自密封橡胶组合物具有足够的交联强度。所述碳黑的碘吸收数为39～87mgI2/g，吸油量为92～132ml/100g。所述填料的含量为0～15wt％，在具体实施例中，所述填料的含量为5～12wt％，更具体的，所述填料的含量为6～9wt％。
丁基橡胶的加工性差，难以混合均匀，加工油可帮助自密封橡胶组合物提升混合时的均匀分散。加工油的含量为0～6wt％，在具体实施例中，所述加工油的含量为1.0～1.5wt％。
所述硬脂酸可在丁基橡胶交联反应时，增加反应的活性，以获得较佳的反应速率。所述硬脂酸的含量为0～5wt％，更具体的，所述硬脂酸的含量为1.0～3.0wt％。
本申请提供的自密封橡胶组合物以丁基橡胶搭配低分子量聚异丁烯和中分子量聚异丁烯，并以形成的交联体系，而使自密封橡胶组合物形成密封性能佳的防穿刺层。
本申请还提供了一种自密封橡胶组合物的充气轮胎，包括自密封橡胶组合物层和轮胎内衬层，所述自密封橡胶组合物层复合于所述轮胎内衬层；所述自密封橡胶组合物层由上述的自密封橡胶组合物形成。所述自密封橡胶组合物层在轮胎内衬层的位置具体如图1所示。所述自密封橡胶组合物层的厚度为1mm～10mm。
本发明提供的自密封橡胶组合物具有高粘性以可附着于轮胎内衬层的内侧，当充气轮胎胎面受到尖锐物穿刺时，自密封橡胶组合物能够粘附在穿刺物上以防止气压泄露，而穿刺物从胎面去除的情况下，自密封橡胶组合物具有适宜的流动性能够流入穿刺孔并使轮胎气密，防止内压降低是充气轮胎达到安全防穿刺的效果。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的自密封橡胶组合物进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例
按照表1中的组合物的各组分的配比关系使用Kneader捏合机将材料在60～120℃下进行捏合，得到自密封橡胶组合物；
将制备好的自密封橡胶组合物以4mm的厚度施加在轮胎内衬层的内侧，在100℃至150℃的温度下完成交联反应后，得到充气轮胎。
表1实施例与对比例自密封橡胶组合物各组分数据表(wt％)
| 组别 | 比较例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 丁基橡胶 | 42.48 | 34.38 | 27.71 | 18.02 |
| 炭黑 | 10.62 | 8.6 | 6.93 | 6.93 |
| 加工油 | 1.7 | 1.38 | 1.11 | 1.11 |
| 聚异丁稀A | 42.49 | 51.57 | 60.96 | 60.96 |
| 聚异丁稀B | - | - | - | 9.70 |
| 氧化锌 | 2.12 | 1.72 | 1.39 | 1.39 |
| 硬肪酸 | 0.59 | 1.72 | 1.39 | 1.39 |
| 促进剂 | - | 0.63 | 0.51 | 0.51 |
| 合计 | 100 | 100 | 100 | 100 |
注：丁基橡胶为EXXON CHEM CO.制造的BROMOBUTYL2222；
炭黑为N330；
加工油为橡胶制程油3号；
聚异丁稀A为BASF制造的Glissopal V640(Mn≈1500)；
聚异丁稀B为BASF制造的Oppanol B12N(Mn≈21875)；
促进剂为尚舜化工制造的二硫化二苯并噻唑。
将具有自密封橡胶组合物的充气轮胎，充气至2.5bar的压力后，在胎面花纹沟底处的圆周方向6个位置，分别穿刺直径5mm的钉子，并在各温度下的空气中评价在密封性能，其中高温为100℃、室温为25℃低温为-35℃，在不同温度下拔出钉子后以漏气检测喷雾测试穿刺点是否有漏气现象，按照以下标准来评价：
表2实施例与对比例制备的充气轮胎的密封性能数据表
| 组别 | 比较例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 低温密封性能 | 1/6 | 3/6 | 4/6 | 6/6 |
| 常温密封性能 | 4/6 | 5/6 | 6/6 | 6/6 |
| 高温密封性能 | 3/6 | 5/6 | 6/6 | 6/6 |
以上数据表示：“完全密封无漏气的数量/总穿刺钉子数量”
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种自密封橡胶组合物，包括：
2.根据权利要求1所述的自密封橡胶组合物，其特征在于，所述低分子量聚异丁烯的数均分子量为500～2000；所述中分子量聚异丁烯的数均分子量为2000～40000。
3.根据权利要求1所述的自密封橡胶组合物，其特征在于，所述丁基橡胶为卤化丁基橡胶。
4.根据权利要求1所述的自密封橡胶组合物，其特征在于，所述填料为碳黑，所述碳黑的碘吸收数为39～87mgI2/g，吸油量为92～132ml/100g。
5.根据权利要求1所述的自密封橡胶组合物，其特征在于，所述噻唑类促进剂为二硫化二苯并噻唑。
6.根据权利要求1所述的自密封橡胶组合物，其特征在于，所述丁基橡胶的含量为15～35wt％。
7.根据权利要求1所述的自密封橡胶组合物，其特征在于，所述低分子量聚异丁烯的含量为50～60wt％。
8.根据权利要求1所述的自密封橡胶组合物，其特征在于，所述噻唑类促进剂的含量为0.5～1.0wt％。
9.一种具有自密封橡胶组合物的充气轮胎，包括自密封橡胶组合物层和轮胎内衬层，所述自密封橡胶组合物层复合于所述轮胎内衬层；所述自密封橡胶组合物层由权利要求1～8任一项所述的自密封橡胶组合物形成。
10.根据权利要求9所述的充气轮胎，其特征在于，所述自密封橡胶组合物层的厚度为1～10mm。
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