CN112625438A - 一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及防爆胎技术领域，且特别涉及一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料和制备方法。该材料给予轮胎足够的支撑强度及韧性和耐磨性、耐热性能等。该材料可适用于军警特种车、运营客车、运营货车、城市公交、牵引车防爆轮胎。本发明的一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料制备方法简单易行，适于大规模生产应用。

Description

一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及防爆胎技术领域，且特别涉及一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料及其制备方法。
背景技术
随着交通工具的发展，汽车已经成为了人们日常不可缺少的工具。截止到2018年底，我国公路总里程为484.65万公里，其中高速公路为14.26万公里；全国拥有公共汽电车67.34万辆，以及公路营运汽车1435.48万辆，其中载客汽车79.66万辆，载货汽车1355.82万辆(普通货车816.76万辆，专用货车52.63万辆，牵引车237.67万辆，挂车248.76万辆)。
目前在我国公路行驶的各种汽车，特别是危险品运输车、集装箱物流运输车、营运客车、越野车、特种车等，绝大部份都没有安装使用爆胎应急安全装置与轮胎压力监测系统，埋下了爆胎事故的隐患，给政府安全生产监督部门、交通管理部门、环保部门形成了巨大管理压力，也给广大司乘人员造成生命安全威胁。
当轮胎胎压过高或过低，或者被尖锐物品扎破之后，轮胎与地面的摩擦成倍增加，胎温急剧升高，轮胎变软，强度急剧下降，这种情况下如果车辆高速行驶，就可能导致爆胎；如车辆的某一轮胎发生爆胎，则会导致车辆出现偏移，如驾驶员不能正确应对则会导致车辆翻车撞护栏造成危险，甚至会与同向车辆或反向车辆相撞，造成巨大的人身伤害或财产损失。
目前，现有的汽车轮胎通常由轮胎和轮毂构成，轮胎固定在轮毂上，为方便轮胎拆装，轮毂的外圆周面上会通过断面的形式来产生环形槽，这样轮胎在爆胎后，很容易滑入所述环形槽内，从而导致轮毂直接与地面接触，汽车方向失去控制，进而加剧爆胎所带来的后果。
针对轮胎爆胎的巨大风险，我国交通运输已经相继出台标准，要求各类商用车辆必须安装爆胎应急安全装置以及轮胎压力监测系统。防爆胎又称安全轮胎或零压轮胎或缺气保用轮胎，胎侧支撑胶是防爆胎的重要组成，防爆胎被外物刺扎漏气后，较厚的胎侧支撑胶撑起汽车重量，可以避免汽车失衡导致的交通事故发生。而且这种轮胎在完全漏光气的情况下，仍然能以普通正常时速(例如80公里/小时)安全行驶大于80公里。
CN203391572U公开了一种真空爆胎安全装置，包括依次设在轮辋表面与真空胎内侧之间的若干支撑架、支撑圈和辅助支撑圈，所述的辅助支撑圈由弹性材料制成；支撑架可以直接或通过配合块设在轮辋和支撑圈之间，所述的辅助支撑圈设在支撑圈和真空胎之间。该实用新型主要专注于真空爆胎安全装置的结构。
CN20702872U公开了一种整体式汽车爆胎应急安全装置，包括能够组合构成环形的若干条支撑带；所述支撑带包括多条抗拉强力内筋，以及包覆在抗拉强力内筋外部的耐磨防滑层结合形成整体式结构；所述耐磨防滑层的外侧壁面和内侧壁面均为锯齿面。作为优选，所述抗拉强力内筋为钢丝绳、玻璃纤维或芳香族聚酰胺纤维之一；所述耐磨防滑层为聚氨酯层或氯丁橡胶层。
CN109294195A公开了一种玻璃纤维增强热固性树脂材料及其生产工艺，包括短切纤维组合物、团状模塑料(BMC)、热固性树脂、填料和固化剂，所述团状模塑料(BMC)内的短切纤维组合物质量占比35％～50％，短切纤维组合物中的纤维长度为12mm～48mm，短切纤维组合物浸透在团状模塑料(BMC)内，热固性树脂质量为团状模塑料(BMC)质量的20％～40％，固化剂的质量为热固性树脂质量的1％～3％，填料的质量为热固性树脂质量的5％～20％，本玻璃纤维增强热固性树脂材料质量轻，强度高，在高温下不会变形熔化，耐冲击性能好，装配方便，本材料拉伸强度大于220MPa,弯曲强度大于420MPa，拉伸模量大于14500MPa，且制品截面不会产生裂纹，强度能满足作为安全轮胎内支撑体的要求。
上述现有技术都很少提及采用的安全装置的材料。因此，针对现有轮胎中的上述爆胎后导致车辆失控侧翻风险及事故隐患的缺陷或不足，对应国家对交通安全运输强制管理需求，开发一种适用于防爆胎内支撑体安全装置的材料，使汽车安装此材料制备的轮胎支撑体安全装置爆胎后可继续保持平稳性质，符合GB/T 38796-2020《汽车爆胎应急安全装置性能要求和试验方法》及中华人民共和国交通部标准《JT/T 782-2020营运车辆爆胎应急安全装置技术要求和试验方法》防止等在汽车发生爆胎时发生侧翻以及方向失控等情况造成的交通安全事故，是非常有必要的。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，开发一种适用于防爆胎内支撑体安全装置的聚酰胺复合材料，该材料给予轮胎足够的支撑强度及韧性和耐磨性、耐热性能等。
本发明提供的一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料，其由下述质量百分比的组分构成：
聚酰胺材料15％-85％；相容剂0.1％-40％，耐磨剂0.2％-10％；润滑剂0.2-5％；矿物0％-55％；纤维4％-60％；相容剂0.1％-40％，抗氧剂0.1％-2％，润滑剂0.1％-5％，上述组分总和为100％。
优选的，所述的聚酰胺材料选自PA6、PA66、PA66/6、PPA、PA12、PA610、PA612、PA1012、PA1010等聚合物一种或多种优选市售2.0-4.0粘度树脂。
优选地，所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐或聚乙烯接枝马来酸酐或GMA、乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚物的一种或多种接枝率1.0-2.0％，均为市售。
优选地，所述耐磨剂为：二硫化钼、聚四氟乙烯、硅油、硅酮粉、耐磨炭黑、石墨的一种或多种，均为市售；
优选地，所述的纤维为市售为直径13μm、长度3.0-4.5mm的玻璃纤维和碳纤维的一种或多种；
优选地，所述的抗氧剂为1010、A0330、H10、H20、H161、H3336、DLTP、168、1098、S-9228、AO-10AO-80的一种或多种均为市售。
优选地，所述的润滑剂为市售硬脂酸类、EBS、硅酮类、PE蜡、OP蜡的一种或多种；
优选地，所述矿物为粒径大于等于5000目的滑石粉、硅灰石、云母粉、高岭土、玻璃微珠、硫酸钡、硫酸钙晶须等一种或多种，均为市售。
本发明还提供一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、备料：按照配方取各原料组分；
S2、预混料：将聚酰胺树脂、抗氧剂、耐磨剂、润滑剂、相容助剂在低速混合机中混合得到预混料；由准备好的塑胶挤出机主喂料下料；
S3、挤出机侧位料：下玻璃纤维或碳纤维；
S4、熔融挤出：预混料与侧位料经双螺杆挤出机在235-255℃下熔融挤出，冷却，切粒制备得到一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料。
优选地，所述双螺杆挤出机的螺杆直径为65mm，长径比L/D为43；由加料口到机头的各螺筒温度分别是：275±10℃、285±10℃、285±10℃、275℃±10℃、265±10℃、255±10℃，245±10℃，285±10℃；螺杆转速300r/min，主喂喂料转速60r/min，侧喂料转速25r/min，总喂料量为100-250kg/h；熔融挤出后采取热环切方式切粒，风冷得到一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料。
本发明还提供了由前述一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料。
有益效果：
本发明所开发一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料，该材料给予轮胎足够的支撑强度及韧性和耐磨性、耐热性能等。运营客车、运营货车、城市公交、牵引车均可适用此材料。本发明的制备方法简单易行，适于大规模生产应用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料及其制备方法进行具体说明。
实施例1-8：本发明防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料的制备
S1、备料：按照表1配方取各原料组分；
S2、预混料：将聚酰胺树脂、抗氧剂、耐磨剂、矿物、润滑剂、相容助剂在低速混合机中混合得到预混料；由准备好的塑胶挤出机主喂料下料；
S3、挤出机侧位料：下玻璃纤维或碳纤维；
S4、熔融挤出：预混料+侧位料经双螺杆挤出机在235-255℃下熔融挤出，熔融挤出后采取热环切方式切粒制备得到防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料；
S5、将所制的一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料110℃干燥5小时；
S6、注塑机加工，加工温度：射嘴段285±10℃，中间段290±10℃，前段275±10℃。注塑ISO 527拉伸标准样条测试，及ISO 179冲击标准样条测试机械性能。
所述双螺杆挤出机的螺杆直径为65mm，长径比L/D为43；由加料口到机头的各螺筒温度分别是：275±10℃、285±10℃、285±10℃、275℃±10℃、265±10℃、255±10℃，245±10℃，285±10℃；螺杆转速300r/min，主喂喂料转速60r/min，侧喂料转速25r/min，总喂料量为100-250kg/h。
对比例1-2
采用与实施例1-8相同的方法，区别在于配方不同。
表1本申请实施例1-8和对比例1-2的配方
Figure BDA0002842407740000071
Figure BDA0002842407740000081
以上所述牌号为U4800的PA66、牌号为1013B的PA6、PPE(市上称PPE或PPO等聚苯醚)均为市售切片树脂。
Figure BDA0002842407740000082
低温缺口冲击*：条件-40℃运行6h测试；
滑动磨损重量*：条件4kg砝码，运行120min测试；
爆胎后续行距离*：由终端应用组装路试数据；
从上述数据可以看出，磨损率数据越低，爆胎后续行距离越优秀，缺口冲击数据越高，爆胎后续行距离越好，在使用PPE及PPE+PA66合金时耐磨情况和冲击强度下均无法达成最新标准《GB/T 38796-2020汽车爆胎应急安全装置性能要求和试验方法》爆胎后的续行距离要求，本发明的一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料解决汽车在爆胎后可平稳续行一定距离给司机提供足够的应急时间及刹车时间优秀，符合《GB/T 38796-2020汽车爆胎应急安全装置性能要求和试验方法》《JT/T 782-2020营运车辆爆胎应急安全装置技术要求和试验方法》可在客车领域、货车及公交车领域广泛应用。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

Claims (10)

1.一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料，其由下述质量百分比的组分构成：
聚酰胺材料15％-85％；相容剂0.1％-40％，耐磨剂0.2％-10％；润滑剂0.2-5％；矿物0％-55％；纤维4％-60％；相容剂0.1％-40％，抗氧剂0.1％-2％，润滑剂0.1％-5％，上述组分总和为100％。
2.根据权利要求1所述的所述的一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料，其特征在于聚酰胺材料选自脂肪族聚酰胺、半芳香族聚酰胺和全芳香族聚酰胺的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的所述的一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料，其特征在于所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐或聚乙烯接枝马来酸酐或GMA、乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚物的一种或多种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料，其特征在于所述耐磨剂为：二硫化钼、聚四氟乙烯、硅油、硅酮粉、耐磨炭黑、石墨的一种或多种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料，其特征在于所述的纤维为玻璃纤维和碳纤维的一种或多种；所述的抗氧剂选自受阻酚类、受阻胺类、邻羟基苯基三嗪类、有机铜盐类、亚磷酸酯类、硫代酯类一种或多种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料，其特征在于所述的润滑剂为硬脂酸类、EBS、硅酮类、PE蜡的一种或多种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料，其特征在于所述矿物为滑石粉、硅灰石、云母粉、高岭土等一种或多种。
8.权利要求1-7任一项所述的一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、备料：按照配方取各原料组分；
S2、预混料：将聚酰胺树脂、抗氧剂、耐磨剂、润滑剂、相容助剂在低速混合机中混合得到预混料；由准备好的塑胶挤出机主喂料下料；
S3、挤出机侧位料：下玻璃纤维或碳纤维；
S4、熔融挤出：预混料与侧位料经双螺杆挤出机在235-255℃下熔融挤出，冷却，切粒制备得到一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料。
9.如权利要求8所述的一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于所述双螺杆挤出机的螺杆直径为65mm，长径比L/D为43；由加料口到机头的各螺筒温度分别是：275±10℃、285±10℃、285±10℃、275℃±10℃、265±10℃、255±10℃，245±10℃，285±10℃；螺杆转速300r/min，主喂喂料转速60r/min，侧喂料转速25r/min，总喂料量为100-250kg/h；熔融挤出后采取热环切方式切粒，风冷得到一种防爆胎内支撑体安全装置聚酰胺复合材料。
10.一种由权利要求1-7任一项所述的聚酰胺复合材料制备的防爆内胎支撑体安全装置。
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