CN112608696A - 一种自密封组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于轮胎技术领域，具体涉及一种自密封组合物及其制备方法，自密封组合物覆贴于轮胎内侧面，包括：80～120phr3#烟片胶，20～40phr液体顺丁胶，10～20phr云母粉、0～35phr环保芳烃油，0～2phr氧化锌、0～1phr硬脂酸、1～5phr防老剂、2～30phr石油树脂、2～30phr增粘树脂，0.1～1phr硫磺、0.1～2phrCZ。该组合物覆贴轮胎内壁上，在轮胎扎钉后，能够快速流动到钉子和胎面胶产生的缝隙中，钉子拔出时也能继续流动堵塞孔洞，起到密封的作用；其在低温下的密封作用良好，且在轮胎长时间高速行驶后，自密封胶尺寸的稳定保持性好，对轮胎动平衡均匀性基本无影响。

Description

一种自密封组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于轮胎技术领域，具体涉及一种自密封组合物及其制备方法。

背景技术

轮胎使用时，经常会遇到被钉扎破的情况，轮胎被钉子扎破后，会出现缝隙，导致雨水等进入轮胎内部腐蚀带束钢丝，造成轮胎脱层甚至爆胎等危险。现有技术中传统的自修补胶虽然在钉子扎入时能保证轮胎气压不降低，但是当钉子拔出后，刺扎残留的孔洞仍然存在，轮胎再次行驶时，外界的水分、异物等仍会进入孔洞中，腐蚀胎体帘线或带束层，轮胎的使用寿命大幅降低。另外，传统的自修补胶为保证其气密性，通常采用丁基橡胶体系，而丁基橡胶自粘性极差，随使用时间的延长，会发生自修补胶脱层的现象。扎破的轮胎即便被发现后进行修补，修补胶水在补胎后经常会出现弹性及抗冲击强度不如正常胎面，甚至出现修补胶再次掉落的情况，给轮胎的正常使用带来了很大的困扰。市场上目前存在一种涂覆凝胶态的防刺扎的安全轮胎技术，该技术的缺陷在于，在长时间使用后容易出现轮胎内部的涂覆层堆积，影响轮胎动平衡均匀性的问题，而且还存在在极低温度下不能起到很好的自密封作用的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种自密封组合物及其制备方法，该组合物覆贴粘在轮胎内壁上，在轮胎扎钉后，能够快速流动到钉子和胎面胶产生的缝隙中，钉子拔出时也能继续流动堵塞这个孔洞，起到密封的作用；该自密封组合物在低温下的密封作用良好，而且在轮胎长时间高速行驶后，自密封胶尺寸的稳定保持性好，对轮胎动平衡均匀性基本无影响。

本发明的技术方案是：

一种自密封组合物，所述自密封组合物覆贴于轮胎内侧面，该组合物包括：80～120phr的3#烟片胶，20～40phr的液体顺丁胶，10～20phr云母粉、0～35phr环保芳烃油，0～2phr氧化锌、0～1phr硬脂酸、1～5phr防老剂、2～30phr石油树脂、2～30phr增粘树脂，0.1～1phr硫磺、0.1～2phr促进剂CZ。

进一步的，所述自密封组合物包括：100phr的3#烟片胶，20～40phr的液体顺丁胶，10～20phr云母粉、10～35phr环保芳烃油，0.5～2phr氧化锌、0.2～1phr硬脂酸、1～5phr防老剂、2～30phr石油树脂、2～30phr增粘树脂，0.3～1phr硫磺、0.5～2phr促进剂CZ。

其中，3#烟片胶为市场上可获得的材料，优选泰国生产；天然橡胶具有优异的生胶自粘性，保证喷涂后的自密封组合物紧密的贴合在轮胎气密层上；经促进剂CZ和硫磺硫化，在硫化程度为60％时即可形成共价交联网络，避免自密封组合物因重力因素产生流动，影响轮胎的动平衡均一性。

进一步的，所述液体顺丁橡胶为链中极性改性，官能度≥3％，改性官能团为-OH、-COOH；首先，官能团间可形成分子间氢键，从而形成非共价交联网络，这种非共价交联网络在高温下会解离并重排，温度回落后网络又会重新生成，这是自密封组合物特殊性能的根本；其次，在促进剂CZ和硫磺的作用下，改性液体顺丁橡胶也可与天然橡胶形成共交联；至此，自密封组合物实际为共价-非共价的双重交联网络。环保芳烃油能够渗入大分子链的空隙，增大分子链间隙，便于改性液体顺丁橡胶在高温下的重排。

进一步的，所述液体顺丁胶的重均分子量比较重要，控制在8000～12000之间，熔体粘度指数在1～10Pa·s之间。优选直链较多的橡胶。

进一步的，所述云母粉为片层状。自密封组合物作为轮胎刺扎伤口的填充物，首先自身要具有优良的气密性，在组合物中加入片层状的云母粉，混炼完成后的自密封组合物通过挤出喷涂到轮胎内壁上，由于挤出效应使材料产生各向异性，片层状的云母粉沿径向层叠排布，有如一栋栋城墙一般阻碍气体分子的前进，使得自密封组合物也具有优异的气密性。

一种自密封组合物的制备方法，该密封组合物的混炼工艺不同于常规的胶料混炼，需要采用螺杆挤出的方式，设置三区温控为50℃，螺杆转速为20rpm，然后将组合物的所有材料从喂料口倒入，在螺杆挤出机中经历四个阶段后缓慢挤出，使其充分混匀，最终得到自密封混合物；

所述四个阶段为：1)加料段：即固体输送阶段，材料制成的胶团沿螺纹槽推进，同时升温、软化；2)压缩段：即混炼吃粉阶段，胶团间间隙缩小，充满机筒，由于机筒和螺杆的相对运动，胶料受到剪切和搅拌的作用，形成连续的粘流态；3)匀化段：即捏炼阶段，此时，粘流态的胶料在机筒内的存在多种流动形式，以螺旋形轨迹在螺纹槽中向前移动，进一步提高胶料内各材料的分散分布程度；4)口型段：采用流道较长的口型，延长胶料在口型中的停留时间，尽量减少入口效应，同时赋予材料各向异性。

制备得到的自密封组合物在使用前，先将胶料装入一个活塞装置，类似针管的装置，然后挤出混合物，同时慢慢旋转已硫化的轮胎，将该自密封组合物覆贴在轮胎的内侧(轮胎内侧提前清洗干净)，最后将覆贴后的轮胎利用辐照技术，将自密封组合物达到60～80％左右的硫化程度。

自密封组合物的作用机理如下：

轮胎在高速行驶时，在交变应力的作用下，由于橡胶独特的滞后效应，会产生大量的热，橡胶是热的不良导体，所以，高速行驶的轮胎内壁温度会维持在70℃左右，在此温度下，自密封组合物的非共价交联网络解离，处于无定型态。当有钉子刺穿轮胎时，轮胎与钉子之间会产生缝隙，此时，由于自密封组合物中无定型的改性液体顺丁橡胶具有好的流动性，加之自身惯性的作用，自密封组合物会渗入缝隙中，对缝隙进行填充，防止胎内气压下降，但自密封组合物仍然有共价交联网络的束缚，所以不会无限制的沿缝隙向外流动。当轮胎停止行驶后，将钉子拔出，由于自密封组合物中的酚醛石油树脂与金属具有良好粘合性，所以，自密封组合物会跟随钉子进一步向轮胎胎面移动，完成对刺扎孔的填充，同理，这个移动量也是有限的。同时胎内温度也恢复至室温，非共价交联网络重排后再次形成，自密封组合物完成了对轮胎的修补。

本发明的有益效果：

(1)本发明所提供的自密封组合物，通过沿径向排布的片层状云母粉及天然胶实现优良的气密性，通过天然橡胶基体和石油树脂的组合赋予自密封组合物优异的自粘性，胶之间的粘结力足够，能够更抗穿刺性，保证自修复材料牢固的贴合在轮胎气密层上永不脱落；该组合物有高的粘度可以保证胎面被钉子穿刺后粘在钉子的表面，能够在钉子拔出后自动填补针刺孔，实现了真正的自修补，同时确保自密封胶的尺寸稳定性。

(2)本发明的自密封组合物混炼工艺采用双螺杆挤出机，与传统的反应釜混炼工艺相比，其一，螺杆挤出机可以不间断的连续化生产，大大提高了生产效率；其二，混炼温度的控制更加准确，材料的混炼质量更加稳定；最重要的是，其三，挤出机赋予材料的各向异性，决定了片层状云母粉在材料中的排布方式，是自修复材料良好气密性的保证。

(3)本发明所提供的自密封组合物低温下也具有优异的自修复功能；组合物粘到轮胎内壁上，能快速流动到钉子和胎面胶产生的缝隙中，钉子拨出时也能继续流动堵塞这个孔洞，起到密封的作用；该组合物具有好的自粘结力，能够更抗穿刺性；具有低的刚度，能够跟随螺丝钉的螺纹形状。

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它实施例，都属于本发明保护的范围。

为了进一步理解本发明，将结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种自密封组合物，包括：100phr的3#烟片胶，30phr的液体顺丁胶，15phr云母粉、20phr环保芳烃油，1phr氧化锌、0.5phr硬脂酸、3phr防老剂、20phr石油树脂、20phr增粘树脂，0.5phr硫磺、1.5phr促进剂CZ。

制备方法如下：

设置螺杆挤出机中三区温控为50℃，螺杆转速为20rpm，然后将组合物的所有材料从喂料口倒入，在螺杆挤出机中经历固体输送阶段、混炼吃粉阶段、捏炼阶段及口型段四个阶段后，缓慢挤出，使其充分混匀，最终得到自密封混合物；

应用步骤：制备得到的自密封组合物在使用前，先将组合物胶料装入活塞装置，然后挤出混合物，在挤出的同时慢慢旋转已硫化的轮胎，将该自密封组合物覆贴于轮胎内侧，覆贴后的轮胎利用辐照技术，使自密封组合物达到60～80％左右的硫化程度。

实施例2

一种自密封组合物，包括：80phr的3#烟片胶，20phr的液体顺丁胶，10phr云母粉、10phr环保芳烃油，0.5phr氧化锌、0.2phr硬脂酸、1phr防老剂、2phr石油树脂、2phr增粘树脂，0..3phr硫磺、0.5phr促进剂CZ。

自密封组合物的制备方法及其应用步骤同实施例1。

实施例3

一种自密封组合物，包括：120phr的3#烟片胶，40phr的液体顺丁胶，20phr云母粉、35phr环保芳烃油，2phr氧化锌、1phr硬脂酸、5phr防老剂、30phr石油树脂、30phr增粘树脂，1phr硫磺、2phr促进剂CZ。

自密封组合物的制备方法及其应用步骤同实施例1。

对比例

对比例为现有技术中常见的涂覆凝胶态的自修复轮胎。

试验例

将本发明实施例1～3所提供的自密封组合物自修复轮胎与对比例的自修复轮胎进行性能方面的试验测试，测试评价方法参照GB/T38510-2020。静态流动性为轮胎在实验室标准环境条件下立放90天后测量的数据。

各项评价结果如下表1所示：

表1实施例1～3与对比例的自修复轮胎性能评价结果

备注：指数越高，代表性能越好；以上各实施例与对比例所采用轮胎规格型号皆相同，仅自修复胶不同。

由上述表1的试验测试数据对比，可以看出，在室内的常温和低温气密性、静态流动性及尺寸稳定性上与现有技术相比，皆有所提高；耐久及高速性能通过国标性能后停止试验，轮胎皆无损坏，与现有技术相比性能相同。

上述说明仅为本发明的优选实施例，并非是对本发明的限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改型等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自密封组合物，其特征在于，所述自密封组合物覆贴于轮胎内侧面，该组合物包括：80～120phr的3#烟片胶，20～40phr的液体顺丁胶，10～20phr云母粉、0～35phr环保芳烃油，0～2phr氧化锌、0～1phr硬脂酸、1～5phr防老剂、2～30phr石油树脂、2～30phr增粘树脂，0.1～1phr硫磺、0.1～2phr促进剂CZ。

2.根据权利要求1所述的自密封组合物，其特征在于，所述自密封组合物包括：100phr的3#烟片胶，20～40phr的液体顺丁胶，10～20phr云母粉、10～35phr环保芳烃油，0.5～2phr氧化锌、0.2～1phr硬脂酸、1～5phr防老剂、2～30phr石油树脂、2～30phr增粘树脂，0.3～1phr硫磺、0.5～2phr促进剂CZ。

3.根据权利要求1或2所述的自密封组合物，其特征在于，所述液体顺丁橡胶为链中极性改性，官能度≥3％，改性官能团为-OH、-COOH。

4.根据权利要求1或2所述的自密封组合物，其特征在于，所述液体顺丁胶的重均分子量为8000～12000，熔体粘度指数为1～10Pa·s。

5.根据权利要求1或2所述的自密封组合物，其特征在于，所述云母粉为片层状。

6.一种自密封组合物的制备方法，其特征在于，采用螺杆挤出的方式，设置三区温控为50℃，螺杆转速为20rpm，然后将组合物的所有材料从喂料口倒入，在螺杆挤出机中经历四个阶段后缓慢挤出，使其充分混匀，最终得到自密封混合物；

所述四个阶段为：1)加料段：材料制成的胶团沿螺纹槽推进，同时升温、软化；2)压缩段：胶团间间隙缩小，充满机筒，由于机筒和螺杆的相对运动，胶料受到剪切和搅拌的作用，形成连续的粘流态；3)匀化段：粘流态的胶料在机筒内以螺旋形轨迹在螺纹槽中向前移动，进一步提高胶料内各材料的分散分布程度；4)口型段：采用流道较长的口型，延长胶料在口型中的停留时间。