CN112874241B - 聚氨酯-橡胶组合式轮胎以及用于该轮胎的聚氨酯材料 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及汽车轮胎的技术领域，尤其是涉及聚氨酯‑橡胶组合式轮胎以及用于该轮胎的聚氨酯材料；聚氨酯‑橡胶组合式轮胎，包括橡胶胎体以及聚氨酯层聚氨酯层覆盖在橡胶胎体的胎顶部以及胎侧部；用于该轮胎的聚氨酯材料，其原料包括预聚组分和扩链组分；预聚组分包括聚醚多元醇以及二异氰酸酯，扩链组分包括低分子二元醇、玻化微珠、苯乙烯类热塑性弹性体以及催化剂。本申请通过在传统橡胶轮胎外包覆聚氨酯层，提高了轮胎整体的耐磨性；同时也保留了橡胶胎体的优点，节省了成本。

Description

聚氨酯-橡胶组合式轮胎以及用于该轮胎的聚氨酯材料
技术领域
本申请涉及汽车轮胎的技术领域，尤其是涉及一种聚氨酯-橡胶组合式轮胎以及用于该轮胎的聚氨酯材料。
背景技术
轮胎是车辆，尤其是重型车辆的重要组成部分，轮胎的性能的优劣直接决定了汽车行驶的平稳性、安全性和载重性。传统轮胎主要采用橡胶作为其材质；但是在使用过程中其缺点也越来越多地暴露出来，比如橡胶轮胎的使用寿命不太长，耐磨性不是那么好，容易在高速行驶中产生问题等。
目前，相关技术中，采用聚氨酯制作轮胎；聚氨酯(PU)，全名为聚氨基甲酸酯，是一种高分子化合物；其最大的特性就是具有较高的耐磨性。故利用聚氨酯材料良好的耐磨性，可以提高轮胎的使用寿命。
针对上述中的相关技术，发明人认为聚氨酯轮胎尽管具有耐磨性好，使用寿命长的优点，但是聚氨酯成本较高。
发明内容
针对相关技术存在的不足，为了在提升轮胎耐磨性的情况下，又能有效控制成本，本申请提供了一种聚氨酯-橡胶组合式轮胎以及用于该轮胎的聚氨酯材料。
第一方面，本申请提供的一种聚氨酯-橡胶组合式轮胎，采用如下技术方案：
聚氨酯-橡胶组合式轮胎，包括橡胶胎体以及聚氨酯层；所述聚氨酯层覆盖在橡胶胎体的胎顶部以及胎侧部。
通过采用上述技术方案，利用聚氨酯材料和橡胶的结合，既提高了轮胎整体的耐磨性，又保留了橡胶胎体的优点，控制了成本。同时聚氨酯层将橡胶胎体的胎顶部以及胎侧部覆盖，从而给橡胶胎体提供全方位的保护。
可选的，所述橡胶胎体与聚氨酯层通过硫化而形成一体。
通过采用上述技术方案，通过硫化的方式可以使橡胶胎体和聚氨酯层结合更加紧密和牢固。
可选的，所述橡胶胎体设置有若干突起，所述突起侧面设置若干环形凸棱，所述环形凸棱环绕突起侧面一周；
所述聚氨酯层设置有若干与突起一一对应且相互配合的锁槽，当聚氨酯层覆盖在橡胶胎体上时，突起置于对应的锁槽中。
通过采用上述技术方案，通过具有环形凸棱的突起与和其相配合的锁槽的设置，提高了聚氨酯层与橡胶胎体的连接紧密度和稳固性。
可选的，所述环形凸棱与突起同轴设置，且沿突起轴线方向均匀排列。
通过采用上述技术方案，有利于进一步提高聚氨酯层与橡胶胎体的连接稳固性。
可选的，所述突起侧面还设置有若干纵棱，所述纵棱与环形凸棱纵横设置，且沿突起的周向均匀排列。
通过采用上述技术方案，可以降低突起沿锁槽周向滑移的可能性；故进一步提升了橡胶胎体与聚氨酯层之间的连接紧密度，减少了两者脱开的可能性。
第二方面，本申请提供的一种用于上述聚氨酯-橡胶组合式轮胎的聚氨酯材料，采用如下技术方案：
用于上述聚氨酯-橡胶组合式轮胎的聚氨酯材料，其原料包括预聚组分和扩链组分；所述预聚组分包括聚醚多元醇以及二异氰酸酯，所述扩链组分包括低分子二元醇、玻化微珠、苯乙烯类热塑性弹性体以及催化剂。
通过采用上述技术方案，采用低分子二元醇作为扩链剂的扩链反应更加平稳，有利于聚氨酯硬链段与硬链段以及软链段与软链段之间有序的排列，从而有利于提高聚氨酯材料的性能。玻化微珠由于具有较高的颗粒强度和较好的耐磨性，有利于提高聚氨酯材料的耐磨性。苯乙烯类热塑性弹性体能够增加聚氨酯材料的弹性。
可选的，所述聚醚多元醇为聚四氢呋喃二醇或聚氧化丙烯二醇；所述二异氰酸酯为1，5-萘二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯或对苯二异氰酸酯。
通过采用上述技术方案，聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇、1，5-萘二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯及对苯二异氰酸酯均能很好的参与聚氨酯的合成，保证聚氨酯材料的合成顺利完成。
可选的，扩链组分还包括超高分子量聚乙烯、蜡、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、脱泡剂以及抗氧化剂。
通过采用上述技术方案，高分子量聚乙烯和蜡均能降低聚氨酯材料的摩擦系数，提高聚氨酯材料的耐磨性。
可选的，所述脱泡剂为有机硅表面活性剂。
通过采用上述技术方案，能够有效去除反应时产生的气泡，保证聚氨酯材料的质量。
可选的，预聚组分包括100质量份的聚醚多元醇、80-120质量份的二异氰酸酯；扩链组分包括15-24质量份的低分子二元醇、16-25质量份的玻化微珠、6-12质量份的超高分子量聚乙烯、7-10质量份的苯乙烯类热塑性弹性体、1-3质量份的蜡、5-8质量份的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.1-0.5质量份的催化剂、0.5-1质量份的脱泡剂以及0.5-1质量份的抗氧化剂。
通过采用上述技术方案，通过各原料成分的配伍，赋予了聚氨酯良好的弹性和耐磨性。
综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果之一：
1.本申请通过在传统橡胶轮胎外包覆聚氨酯层，提高了轮胎整体的耐磨性；同时也保留了橡胶胎体的优点，节省了成本。
2.本申请的聚氨酯层同时覆盖橡胶胎体的胎顶部以及胎侧部，从而给予橡胶胎体全方位的保护。
3.本申请通过具有环形凸棱的突起与和其相配合的锁槽的设置，有效地提升了聚氨酯层与橡胶胎体的连接紧密性和稳固度，减少了两者脱落或移位的可能性。
4.本申请所制得的聚氨酯材料的DIN磨耗小于55mm3，显示出材料具有良好的耐磨性；同时，聚氨酯材料的断裂伸长率在680％以上、回弹率在40％以上，表明其具有良好的弹性；该聚氨酯材料用于本聚氨酯-橡胶组合式轮胎时，不仅能赋予轮胎良好的耐磨性，还能赋予轮胎更好的减震性。
5.本申请通过采用低分子二元醇作为扩链剂，使扩链反应更加平稳，有利于聚氨酯硬链段与硬链段以及软链段与软链段之间更加有序的排列，从而提高了聚氨酯材料的性能。
附图说明
图1是本申请实施例1的轮胎的剖面示意图(实心)；
图2是本申请实施例1的轮胎的剖面示意图(空心)；
图3是本申请实施例2的轮胎的剖面示意图；
图4是本申请实施例2的橡胶胎体的外观示意图；
图5是图4中A处的放大图；
图6是本申请实施例2的聚氨酯层的外观示意图。
图7是图6中B处的放大图。
附图标记说明：1、橡胶胎体；11、胎顶部；12、胎侧部；13、突起；131、环形凸棱；132、纵棱；2、聚氨酯层；21、锁槽；211、环槽；212、纵槽。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
实施例1
参照图1和图2，本申请实施例公开了一种聚氨酯-橡胶组合式轮胎，包括橡胶胎体1以及聚氨酯层2。聚氨酯层2呈空心外胎结构，其套在橡胶胎体1上，而将橡胶胎体1的胎顶部11以及胎侧部12覆盖。通过聚氨酯层2和橡胶胎体1的相结合，既赋予了本轮胎良好的耐磨性，延长了轮胎的使用寿命；同时也保留了橡胶胎体1的有点，节省了成本。而聚氨酯层2将橡胶胎体的胎顶部11以及胎侧部12全覆盖，有利于聚氨酯层2给橡胶胎体1提供全方位的保护。
橡胶胎体1与聚氨酯层2通过硫化而形成一体，使两者连接紧密且牢固。具体的方法为，将聚氨酯层2成型成空心外胎结构的胎胚；同时橡胶胎体1胎胚也在常规成型机上加工而成。将聚氨酯层2套在橡胶胎体1上(两者之间可涂布粘结剂)形成复合胎胚；将复合胎胚置于轮胎定型硫化机中进行共硫化操作4h，硫化温度为150℃，即可得到聚氨酯-橡胶组合式轮胎。聚氨酯层2的厚度为0.8-2mm；太薄则无法发挥聚氨酯层2的耐磨性，太厚则会明显阻碍橡胶胎体1发挥作用。
另外，参照图1和图2，聚氨酯-橡胶组合式轮胎可以为实心胎，也可以是需要充气的空心胎，以适应不同的应用领域。
本申请实施例还公开了一种用于上述聚氨酯-橡胶组合式轮胎的聚氨酯材料。其通过预聚组分和扩链组分混合反应而得。
预聚组分包括100Kg的聚四氢呋喃二醇以及100Kg的1，5-萘二异氰酸酯。
其中：四氢呋喃醚二醇购自济南朋多商贸有限公司，分子量为950-1050，羟值为107-117mg KOH/g，酸值＜0.005mg KOH/g。1，5-萘二异氰酸酯购自南通润洲化工有限公司，密度为1.21g/cm3。
扩链组分包括20Kg的1,4-丁二醇、20Kg的玻化微珠、10Kg的超高分子量聚乙烯、10Kg的SBS、2Kg的蜡、7Kg的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.3Kg的三乙烯二胺、0.6Kg有机硅表面活性剂以及0.8Kg的抗氧化剂1010。
1,4-丁二醇为一种低分子二元醇在聚氨酯制备中起到扩链剂的作用。而且相比与相关技术中常采用的3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷，1,4-丁二醇使扩链反应更加平稳，有利于聚氨酯硬链段与硬链段以及软链段与软链段之间有序的排列，从而有利于提高聚氨酯材料的性能。
玻化微珠采用60目的粒径，其SiO2的含量大于60％，密度为0.13-0.143g/cm3。玻化微珠具有玻化的表面，因此其颗粒强度高且耐磨性好，而且理化性能十分稳定。加入聚氨酯材料中，有利于提高聚氨酯材料的耐磨性。
高分子量聚乙烯购自余姚九鼎化工材料有限公司，其分子量超过150万，粒径分布在30-80μm，密度为0.947g/cm3，摩擦系数为0.08。该超高分子量聚乙烯具有稳定的分子结构，并且具有耐磨损、耐化学腐蚀、自身润滑等优点；有利于提高聚氨酯材料的耐磨性。
SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)为一种苯乙烯类热塑性弹性体，购自东莞市樟木头恒泰塑胶原料经营部；SBS的总苯乙烯含量为30-45wt％。SBS等苯乙烯类热塑性弹性体的加入可以提高聚氨酯复合材料的弹性。
蜡为分子量为3000-5000的聚乙烯蜡，购自武汉远成共创科技有限公司；聚乙烯蜡作为润滑剂，可降低聚氨酯材料的摩擦系数，同时可提高各原料组分的相容性，有利于聚氨酯合成的顺利进行。
邻苯二甲酸二甲氧基乙酯(DMEP)购自杭州潜阳科技股份有限公司，其作为一种增塑剂，可以延长聚氨酯制备时的固化时间，降低硬度，提高聚氨酯材料的弹性。另外，三乙烯二胺起到催化剂的作用，有机硅表面活性剂起到脱泡剂的作用。
本聚氨酯材料的制备方法如下：
(1)根据配方称取聚四氢呋喃二醇100Kg、1，5-萘二异氰酸酯100Kg、1,4-丁二醇20Kg、玻化微珠20Kg、超高分子量聚乙烯10Kg、SBS 10Kg、蜡2Kg、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯7Kg、三乙烯二胺0.3Kg、有机硅表面活性剂0.6Kg以及抗氧化剂1010 0.8Kg。
(2)将聚四氢呋喃二醇以及1，5-萘二异氰酸酯分别加热到115℃，之后真空脱水(相对真空度为-0.09Mpa)2h，之后冷却到室温；在室温且有氮气保护的情况下将脱水后的1，5-萘二异氰酸酯滴加到脱水后的聚四氢呋喃二醇中并搅拌均匀，滴加控制在2h完成；之后加热到85℃，保温3h后得到预聚物。
(2)在30℃下，将扩链组分混合均匀并加热真空脱水(温度为90℃，相对真空度为-0.09Mpa)；之后与预聚物在5000r/m的搅拌速度下快速混合；混合均匀后注入100℃的模具中；之后将模具放入硫化烘箱中，在115℃温度下硫化4h；脱模后在90℃下二次硫化7h，得到成品。
实施例2
参照图3和图4，本申请实施例公开了一种聚氨酯-橡胶组合式轮胎，其结构与实施例1的基本相同；不同之处在于，橡胶胎体1的胎顶部11以及胎侧部12均匀设置有若干突起13，突起13与橡胶胎体1一体成型。
参照图4和图5，每个突起13均呈圆柱形，其侧面设置两圈环形凸棱131。具体的，环形凸棱131与突起13同轴设置，且环绕突起13侧面一周；两圈环形凸棱131沿突起13轴线均匀排列。同时，每个突起13侧面还设置有四条沿突起13轴向延伸的纵棱132，纵棱132沿突起13的周向均匀排列，且纵棱132与环形凸棱131纵横设置。
参照图6和图7，聚氨酯层2空心外胎结构的内侧设置有若干与突起13一一对应且相互配合的锁槽21；每个锁槽21具有与环形凸棱131一一对应且相互配合的环槽211，以及与纵棱132一一对应且相互配合的纵槽212。
参照图3，当聚氨酯层2覆盖在橡胶胎体1上时，突起13均置于对应的锁槽21中(环形凸棱131置于对应的环槽211中，纵棱132置于对应的纵槽212中)。
在制作时，在聚氨酯层2成型时在内侧成型若干锁槽21硫化中。硫化时，聚氨酯处于软化状态，但还能保持形状；而橡胶处于黏流状态，故部分橡胶会流到锁槽21中，冷却固化后形成突起13。锁槽21和突起13相互的配合，进一步增加了橡胶胎体1与聚氨酯层2的连接紧密性和稳固度。同时，环形凸棱131与环槽211的设置降低了突起13从锁槽21脱出以及突起13沿锁槽21轴向滑移的可能性，纵棱132与纵槽212的设置降低了突起13沿锁槽21周向滑移的可能性；故而进一步提升了橡胶胎体1与聚氨酯层2之间的连接紧密度，减少了两者脱开的可能性。
本申请实施例还公开了一种用于上述聚氨酯-橡胶组合式轮胎的聚氨酯材料，其与实施例1所公开的聚氨酯材料相同。
实施例3
本申请实施例公开了一种聚氨酯-橡胶组合式轮胎，其结构与实施例1的相同。
本申请实施例还公开了一种用于上述聚氨酯-橡胶组合式轮胎的聚氨酯材料。其通过预聚组分和扩链组分混合反应而得。
预聚组分包括100Kg的聚氧化丙烯二醇以及80Kg的3,3'-二甲基联苯基-4,4-二异氰酸酯。
其中：聚氧化丙烯二醇购自购自南通润洲化工有限公司，分子量为1000，羟值为102-125mg KOH/g，酸值≤0.5mg KOH/g。3,3'-二甲基联苯基-4,4-二异氰酸酯购自广州昊毅新材料科技股份有限公司，密度为1.20g/cm3。
扩链组分包括15Kg的1,4-丁二醇、22Kg的玻化微珠、7Kg的超高分子量聚乙烯、7Kg的SEBS、3Kg的蜡、10Kg的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.1Kg的三乙烯二胺、0.5Kg有机硅表面活性剂以及1Kg的抗氧化剂1076。
SEBS(氢化SBS)为一种苯乙烯类热塑性弹性体，购自佛山市瑞盛塑胶有限公司；总苯乙烯含量为25-40wt％。SEBS等苯乙烯类热塑性弹性体的加入可以提高聚氨酯复合材料高温下的流动性，同时能够增加材料的弹性。
本聚氨酯材料的制备方法如下：
(1)根据配方称取聚氧化丙烯二醇100Kg、3,3'-二甲基联苯基-4,4-二异氰酸酯80Kg、1,4-丁二醇15Kg、玻化微珠22Kg、超高分子量聚乙烯7Kg、SEBS7Kg、蜡3Kg、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯8Kg、三乙烯二胺0.1Kg、有机硅表面活性剂0.5Kg以及抗氧化剂1076 1Kg。
(2)将聚氧化丙烯二醇以及3,3'-二甲基联苯基-4,4-二异氰酸酯分别加热到105℃，之后真空脱水(相对真空度为-0.09Mpa)3h，之后冷却到室温；在室温且有氮气保护的情况下将脱水后的3,3'-二甲基联苯基-4,4-二异氰酸酯滴加到脱水后的聚氧化丙烯二醇中并搅拌均匀，滴加控制在1.5完成；之后加热到70℃，保温5h后得到预聚物。
(2)在30℃下，将扩链组分混合均匀并加热真空脱水(温度为90℃，相对真空度为-0.09Mpa)；之后与预聚物在2000r/m的搅拌速度下快速混合；混合均匀后注入90℃的模具中；之后将模具放入硫化烘箱中，在120℃温度下硫化4h；脱模后在100℃下二次硫化7h，得到成品。
实施例4
本申请实施例公开了一种聚氨酯-橡胶组合式轮胎，其结构与实施例1的相同。
本申请实施例还公开了一种用于上述聚氨酯-橡胶组合式轮胎的聚氨酯材料。其通过预聚组分和扩链组分混合反应而得。
预聚组分包括100Kg的聚四氢呋喃二醇以及100Kg的对苯二异氰酸酯。
其中：对苯二异氰酸酯购自湖北信康医药化工有限公司，密度为1.17g/cm3。
扩链组分包括20Kg的1,4-丁二醇、18Kg的玻化微珠、12Kg的超高分子量聚乙烯、10Kg的SBS、1Kg的蜡、7Kg的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.3Kg的三乙烯二胺、0.7Kg有机硅表面活性剂以及0.6Kg的抗氧化剂1010。
本聚氨酯材料的制备方法如下：
(1)根据配方称取聚四氢呋喃二醇100Kg、对苯二异氰酸酯100Kg、1,4-丁二醇20Kg、玻化微珠18Kg、超高分子量聚乙烯12Kg、SBS 10Kg、蜡1Kg、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯7Kg、三乙烯二胺0.3Kg、有机硅表面活性剂0.7Kg以及抗氧化剂1010 0.6Kg。
(2)将聚四氢呋喃二醇以及对苯二异氰酸酯分别加热到110℃，之后真空脱水(相对真空度为-0.09Mpa)3h，之后冷却到室温；在室温且有氮气保护的情况下将脱水后的对苯二异氰酸酯滴加到脱水后的聚四氢呋喃二醇中并搅拌均匀，滴加控制在2h完成；之后加热到75℃，保温4h后得到预聚物。
(2)在30℃下，将扩链组分混合均匀并加热真空脱水(温度为90℃，相对真空度为-0.09Mpa)；之后与预聚物在4000r/m的搅拌速度下快速混合；混合均匀后注入100℃的模具中；之后将模具放入硫化烘箱中，在125℃温度下硫化3h；脱模后在90℃下二次硫化8h，得到成品。
实施例5
本申请实施例公开了一种聚氨酯-橡胶组合式轮胎，其结构与实施例1的相同。
本申请实施例还公开了一种用于上述聚氨酯-橡胶组合式轮胎的聚氨酯材料。其通过预聚组分和扩链组分混合反应而得。
预聚组分包括100Kg的聚氧化丙烯二醇以及120Kg的1，5-萘二异氰酸酯。
扩链组分包括24Kg的1,4-丁二醇、15Kg的玻化微珠、12Kg的超高分子量聚乙烯、9Kg的SEBS、1Kg的蜡、5Kg的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.5Kg的三乙烯二胺、1Kg有机硅表面活性剂以及0.9Kg的抗氧化剂1076。
本聚氨酯材料的制备方法如下：
(1)根据配方称取聚氧化丙烯二醇100Kg、1，5-萘二异氰酸酯120Kg、1,4-丁二醇24Kg、玻化微珠16Kg、超高分子量聚乙烯12Kg、SEBS 9Kg、蜡1Kg、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯5Kg、三乙烯二胺0.5Kg、有机硅表面活性剂1Kg以及抗氧化剂1076 0.9Kg。
(2)将聚氧化丙烯二醇以及1，5-萘二异氰酸酯分别加热到120℃，之后真空脱水(相对真空度为-0.09Mpa)1h，之后冷却到室温；在室温且有氮气保护的情况下将脱水后的1，5-萘二异氰酸酯滴加到脱水后的聚氧化丙烯二醇中并搅拌均匀，滴加控制在2.5h完成；之后加热到90℃，保温3h后得到预聚物。
(2)在35℃下，将扩链组分混合均匀并加热真空脱水(温度为90℃，相对真空度为-0.09Mpa)；之后与预聚物在3000r/m的搅拌速度下快速混合；混合均匀后注入110℃的模具中；之后将模具放入硫化烘箱中，在130℃温度下硫化2h；脱模后在100℃下二次硫化6h，得到成品。
实施例6
本申请实施例公开了一种聚氨酯-橡胶组合式轮胎，其结构与实施例1的相同。
本申请实施例还公开了一种用于上述聚氨酯-橡胶组合式轮胎的聚氨酯材料。其通过预聚组分和扩链组分混合反应而得。
预聚组分包括100Kg的聚四氢呋喃二醇以及110Kg的3,3'-二甲基联苯基-4,4-二异氰酸酯。
扩链组分包括22Kg的1,4-丁二醇、25Kg的玻化微珠、6Kg的超高分子量聚乙烯、8Kg的SBS、3Kg的蜡、6Kg的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.4Kg的三乙烯二胺、0.9Kg有机硅表面活性剂以及0.5Kg的抗氧化剂1010。
本聚氨酯材料的制备方法如下：
(1)根据配方称取聚四氢呋喃二醇100Kg、3,3'-二甲基联苯基-4,4-二异氰酸酯110Kg、1,4-丁二醇22Kg、玻化微珠24Kg、超高分子量聚乙烯6Kg、SBS8Kg、蜡3Kg、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯6Kg、三乙烯二胺0.4Kg、有机硅表面活性剂0.9Kg以及抗氧化剂1010 0.5Kg。
(2)将聚四氢呋喃二醇以及3,3'-二甲基联苯基-4,4-二异氰酸酯分别加热到115℃，之后真空脱水(相对真空度为-0.09Mpa)1h，之后冷却到室温；在室温且有氮气保护的情况下将脱水后的3,3'-二甲基联苯基-4,4-二异氰酸酯滴加到脱水后的聚四氢呋喃二醇中并搅拌均匀，滴加控制在2.5h完成；之后加热到80℃，保温4h后得到预聚物。
(2)在35℃下，将扩链组分混合均匀并加热真空脱水(温度为90℃，相对真空度为-0.09Mpa)；之后与预聚物在5000r/m的搅拌速度下快速混合；混合均匀后注入100℃的模具中；之后将模具放入硫化烘箱中，在115℃温度下硫化2h；脱模后在90℃下二次硫化8h，得到成品。
实施例7
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：聚氨酯材料中：扩链组分中玻化微珠的加入量为10Kg。
具体为：扩链组分包括20Kg的1,4-丁二醇、10Kg的玻化微珠、10Kg的超高分子量聚乙烯、10Kg的SBS、2Kg的蜡、7Kg的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.3Kg的三乙烯二胺、0.6Kg有机硅表面活性剂以及0.8Kg的抗氧化剂1010。
实施例8
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：聚氨酯材料中：扩链组分中玻化微珠的加入量为16Kg。
具体为：扩链组分包括20Kg的1,4-丁二醇、16Kg的玻化微珠、10Kg的超高分子量聚乙烯、10Kg的SBS、2Kg的蜡、7Kg的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.3Kg的三乙烯二胺、0.6Kg有机硅表面活性剂以及0.8Kg的抗氧化剂1010。
实施例9
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：聚氨酯材料中：扩链组分中玻化微珠的加入量为22Kg。
具体为：扩链组分包括20Kg的1,4-丁二醇、22Kg的玻化微珠、10Kg的超高分子量聚乙烯、10Kg的SBS、2Kg的蜡、7Kg的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.3Kg的三乙烯二胺、0.6Kg有机硅表面活性剂以及0.8Kg的抗氧化剂1010。
实施例10
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：聚氨酯材料中：扩链组分中玻化微珠的加入量为28Kg。
具体为：扩链组分包括20Kg的1,4-丁二醇、28Kg的玻化微珠、10Kg的超高分子量聚乙烯、10Kg的SBS、2Kg的蜡、7Kg的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.3Kg的三乙烯二胺、0.6Kg有机硅表面活性剂以及0.8Kg的抗氧化剂1010。
实施例11
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：聚氨酯材料中：扩链组分中SBS的加入量为3Kg。
具体为：扩链组分包括20Kg的1,4-丁二醇、20Kg的玻化微珠、10Kg的超高分子量聚乙烯、3Kg的SBS、2Kg的蜡、7Kg的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.3Kg的三乙烯二胺、0.6Kg有机硅表面活性剂以及0.8Kg的抗氧化剂1010。
实施例12
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：聚氨酯材料中：扩链组分中SBS的加入量为6Kg。
具体为：扩链组分包括20Kg的1,4-丁二醇、20Kg的玻化微珠、10Kg的超高分子量聚乙烯、6Kg的SBS、2Kg的蜡、7Kg的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.3Kg的三乙烯二胺、0.6Kg有机硅表面活性剂以及0.8Kg的抗氧化剂1010。
实施例13
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：聚氨酯材料中：扩链组分中SBS的加入量为12Kg。
具体为：扩链组分包括20Kg的1,4-丁二醇、20Kg的玻化微珠、10Kg的超高分子量聚乙烯、12Kg的SBS、2Kg的蜡、7Kg的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.3Kg的三乙烯二胺、0.6Kg有机硅表面活性剂以及0.8Kg的抗氧化剂1010。
实施例14
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：聚氨酯材料中：扩链组分中SBS的加入量为15Kg。
具体为：扩链组分包括20Kg的1,4-丁二醇、20Kg的玻化微珠、10Kg的超高分子量聚乙烯、15Kg的SBS、2Kg的蜡、7Kg的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.3Kg的三乙烯二胺、0.6Kg有机硅表面活性剂以及0.8Kg的抗氧化剂1010。
实施例15
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：聚氨酯材料中：扩链组分中不加入超高分子量聚乙烯。
具体为：扩链组分包括20Kg的1,4-丁二醇、20Kg的玻化微珠、10Kg的SBS、2Kg的蜡、7Kg的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.3Kg的三乙烯二胺、0.6Kg有机硅表面活性剂以及0.8Kg的抗氧化剂1010。
实施例16
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：聚氨酯材料中：扩链组分中不加入蜡。
具体为：扩链组分包括20Kg的1,4-丁二醇、20Kg的玻化微珠、10Kg的超高分子量聚乙烯、10Kg的SBS、7Kg的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.3Kg的三乙烯二胺、0.6Kg有机硅表面活性剂以及0.8Kg的抗氧化剂1010。
实施例17
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：聚氨酯材料中：扩链组分中不加入邻苯二甲酸二甲氧基乙酯。
具体为：扩链组分包括20Kg的1,4-丁二醇、20Kg的玻化微珠、10Kg的超高分子量聚乙烯、10Kg的SBS、2Kg的蜡、0.3Kg的三乙烯二胺、0.6Kg有机硅表面活性剂以及0.8Kg的抗氧化剂1010。
对比例1
本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于：聚氨酯材料中：扩链组分中不加入1,4-丁二醇，而加入等量的3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷。
具体为：扩链组分包括20Kg的3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、20Kg的玻化微珠、10Kg的超高分子量聚乙烯、10Kg的SBS、2Kg的蜡、7Kg的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.3Kg的三乙烯二胺、0.6Kg有机硅表面活性剂以及0.8Kg的抗氧化剂1010。
对比例2
本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于：聚氨酯材料中：扩链组分中不加入玻化微珠。
具体为：扩链组分包括20Kg的1,4-丁二醇、10Kg的超高分子量聚乙烯、10Kg的SBS、2Kg的蜡、7Kg的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.3Kg的三乙烯二胺、0.6Kg有机硅表面活性剂以及0.8Kg的抗氧化剂1010。
对比例3
本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于：聚氨酯材料中：扩链组分中不加入SBS。
扩链组分包括20Kg的1,4-丁二醇、20Kg的玻化微珠、10Kg的超高分子量聚乙烯、2Kg的蜡、7Kg的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.3Kg的三乙烯二胺、0.6Kg有机硅表面活性剂以及0.8Kg的抗氧化剂1010。
力学性能测试：
将实施例1,3-17以及对比例1-3所提供的聚氨酯材料进行性能测试。
1、断裂伸长率测试：参照标准：GB/T 528；试样采用哑铃状(1型)；夹具移动速度500mm/min；实验时温度为25℃。
2、回弹率测试：参照标准：GB/T 1681；试样厚度为12mm，直径为29mm；冲头直径12.45mm；检测温度为25℃。
3、DIN磨耗测试：参照标准：GB/T 9867；试样为圆柱形，其直径为16mm，高度为8mm；采用方法A，并采用1号标准参照胶。
检测结果如表1：
表1实施例1,3-17及对比例1-3的聚氨酯材料的力学性能检测
编号 DIN磨耗/mm<sup>3</sup> 断裂伸长率/％ 回弹率/％
实施例1 45 750 45
实施例3 50 680 40
实施例4 45 730 43
实施例5 52 700 42
实施例6 42 700 42
实施例7 54 770 46
实施例8 50 760 45
实施例9 45 730 43
实施例10 43 710 42
实施例11 48 670 40
实施例12 46 710 42
实施例13 48 760 45
实施例14 51 750 45
实施例15 54 750 44
实施例16 53 740 45
实施例17 45 670 40
对比例1 54 640 37
对比例2 62 770 47
对比例3 52 600 32
参见表1，实施例1,3-6考察了不同原料配方下所制得的聚氨酯材料的力学性能。由检测结果可以看出：实施例1,3-6所提供的聚氨酯材料的DIN磨耗均小于55mm3，说明所制得的聚氨酯材料具有良好的耐磨性；同时聚氨酯材料的断裂伸长率均在680％以上、回弹率均在40％以上，表现出材料良好的弹性；从而该聚氨酯材料用于本聚氨酯-橡胶组合式轮胎时，不仅能赋予轮胎良好的耐磨性，还能赋予轮胎更好的减震性。
实施例1、实施例7-10以及对比例2考察了玻化微珠的加入对于聚氨酯材料耐磨性的影响；对比结果可以发现：当不加入玻化微珠时，最终制得的聚氨酯材料的耐磨性较为一般，仅为62mm3；而随着玻化微珠的加入量的增加，聚氨酯材料的耐磨性越来越好，并逐渐趋于平稳；说明玻化微珠的加入有利于提高聚氨酯材料的耐磨性。但是从结果还可以看出，玻化微珠的加入，由于其力学特性也会对聚氨酯的弹性造成一定不利的影响；故玻化微珠不能过量加入。
实施例1、实施例11-14以及对比例3考察了苯乙烯类热塑性弹性体的加入对于聚氨酯材料弹性的影响；通过检测结果可以得到：当没有苯乙烯类热塑性弹性体加入时，聚氨酯材料的弹性较为一般；而当加入苯乙烯类热塑性弹性体且其加入量逐步增加时，制备所得的聚氨酯材料的断裂伸长率和回弹率均逐渐增加，显示出良好的弹性。但是检测结果也显示，当苯乙烯类热塑性弹性体的加入量到达一定量后，断裂伸长率和回弹率的增加量趋于平缓，甚至略有下降，这是由于过多的苯乙烯类热塑性弹性体加入会影响聚氨酯的合成反应，从而一定程度上影响了聚氨酯材料的性能。
实施例15考察了超高分子量聚乙烯的加入对于聚氨酯材料耐磨性能的影响；与实施例1相比：没添加超高分子量聚乙烯的实施例14所得到的聚氨酯材料的耐磨性明显较差，表明超高分子量聚乙烯的加入有利于提高聚氨酯材料的耐磨性。
实施例16考察了蜡的加入对于聚氨酯复合材料耐磨性能的影响；与实施例1的检测结果对比可以发现：蜡的加入有利于聚氨酯材料耐磨性能的提高。
实施例17考察了邻苯二甲酸二甲氧基乙酯的加入对于聚氨酯复合材料弹性的影响；结果表明：实施例16(没加入邻苯二甲酸二甲氧基乙酯)的聚氨酯材料的断裂伸长率与回弹率均明显小于实施例1的聚氨酯材料的断裂伸长率与回弹率。表明邻苯二甲酸二甲氧基乙酯有利于提高聚氨酯材料的弹性。
对比例1考察了扩链剂1,4-丁二醇对最终聚氨酯成品弹性的影响；由检测结果与实施例1的结果对比可以发现：相比于刚性较强，且能够促进扩链反应迅速进行的3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷；采用1,4-丁二醇作为扩链剂制得的聚氨酯材料具有更佳的弹性。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.聚氨酯-橡胶组合式轮胎，其特征在于：包括橡胶胎体（1）以及聚氨酯层（2）；所述聚氨酯层（2）覆盖在橡胶胎体（1）的胎顶部（11）以及胎侧部（12）；
所述聚氨酯层（2）采用的聚氨酯材料的原料包括预聚组分和扩链组分；所述预聚组分包括聚醚多元醇以及二异氰酸酯，所述扩链组分包括低分子二元醇、玻化微珠、苯乙烯类热塑性弹性体以及催化剂。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯-橡胶组合式轮胎，其特征在于：所述橡胶胎体（1）与聚氨酯层（2）通过硫化而形成一体。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯-橡胶组合式轮胎，其特征在于：所述橡胶胎体（1）设置有若干突起（13），所述突起（13）侧面设置若干环形凸棱（131），所述环形凸棱（131）环绕突起（13）侧面一周；
所述聚氨酯层（2）设置有若干与突起（13）一一对应且相互配合的锁槽（21），当聚氨酯层（2）覆盖在橡胶胎体（1）上时，突起（13）置于对应的锁槽（21）中。
4.根据权利要求3所述的聚氨酯-橡胶组合式轮胎，其特征在于：所述环形凸棱（131）与突起（13）同轴设置，且沿突起（13）轴线方向均匀排列。
5.根据权利要求4所述的聚氨酯-橡胶组合式轮胎，其特征在于：所述突起（13）侧面还设置有若干纵棱（132），所述纵棱（132）与环形凸棱（131）纵横设置，且沿突起（13）的周向均匀排列。
6.一种聚氨酯材料，用于如权利要求1-5任一所述的聚氨酯-橡胶组合式轮胎，其特征在于：其原料包括预聚组分和扩链组分；所述预聚组分包括聚醚多元醇以及二异氰酸酯，所述扩链组分包括低分子二元醇、玻化微珠、苯乙烯类热塑性弹性体以及催化剂。
7.根据权利要求6所述的聚氨酯材料，其特征在于：所述聚醚多元醇为聚四氢呋喃二醇或聚氧化丙烯二醇；所述二异氰酸酯为1，5-萘二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯或对苯二异氰酸酯。
8.根据权利要求7所述的聚氨酯材料，其特征在于：扩链组分还包括超高分子量聚乙烯、蜡、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、脱泡剂以及抗氧化剂。
9.根据权利要求8所述的聚氨酯材料，其特征在于：所述脱泡剂为有机硅表面活性剂。
10.根据权利要求9所述的聚氨酯材料，其特征在于：预聚组分包括100质量份的聚醚多元醇、80-120质量份的二异氰酸酯；扩链组分包括15-24质量份的低分子二元醇、16-25质量份的玻化微珠、6-12质量份的超高分子量聚乙烯、7-10质量份的苯乙烯类热塑性弹性体、1-3质量份的蜡、5-8质量份的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、0.1-0.5质量份的催化剂、0.5-1质量份的脱泡剂以及0.5-1质量份的抗氧化剂。
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