CN112940648A - 一种防扎漏自愈型交联胶体及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防扎漏自愈型交联胶体，包括丁基橡胶、聚异丁烯、松香树脂、钙粉、炭黑、石蜡油或石蜡、硫磺、氧化锌；另外，本发明还公开了一种防扎漏自愈型交联胶体制备方法，包括如下步骤：步骤一：将丁基橡胶和聚异丁烯混合，开炼薄通后密炼；步骤二：均质后依次投入松香树脂密炼，待松香树脂由固态全部转化为熔融液态时，投入部分钙粉并进行搅拌形成无颗粒状；步骤三：投入硫磺和氧化锌高温交联，投入剩余钙粉充分捏合均质；步骤四：投入石蜡油或者石蜡捏合，使其呈稳定的交联状态，即形成具有互穿网络结构的胶体。本发明不仅克服了防扎胶体耐温耐侯耐久性能不佳的问题，而且低成本，解决了困绕在防扎胶体上的防扎自愈难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种防扎漏轮胎技术领域，具体涉及一种防扎漏自愈型交联胶体；另外，本发明还公开了一种防扎漏自愈型交联胶体的制备方法。
背景技术
防扎轮胎，其英文名称是self-sealingtire，业界直译为自修复轮胎，具有防爆、防漏、降噪、节能等特性。防扎轮胎是轮胎内壁附着一层高黏高粘复合材料(呈软固态胶状)，当轮胎遭遇尖锐物刺入时，高黏高粘复合材料能将尖锐物紧紧包裹，防止胎内气体泄露；将尖锐物拔出后，该材料又能迅速愈合封住孔洞，从而保证轮胎不会漏气，保障车辆安全行驶。
当钉体尖锐物刺入或拔出轮胎时，高黏高粘复合材料能迅速将钉体包围并及时把穿孔密封，达到不会漏气的效果，并且事后不需要补胎、换胎，一劳永逸。直径5mm以下尖锐物刺穿或拔出时，轮胎仍能正常高速行驶。由于高黏高粘复合材料呈软固态胶状，具有减震降噪功能，从而达到降低轮胎与地面产生的噪音，缓解轮胎高速行驶时与地面的震动，使驾驶更加舒适；其物理性能、化学性能非常稳定，对轮胎、轮骰胎龄、气门芯不会造成腐蚀，延长轮胎使用寿命，只需按常规做一次动平衡校正，在车速达到120km/h时，方向盘无抖动感。
因此，对于制备防扎轮胎的材料要求比较高；但是，现有技术中的防扎轮胎的胶体存在下述不足之处：防扎轮胎的胶体自愈性和保气性能较差，胶体耐温、耐候及耐久性能不足；胶体的制备成本高；高速运行状态下胶体易流动造成轮胎动平衡问题，舒适度不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防扎漏自愈型交联胶体，其不仅克服了防扎胶体耐温耐侯耐久性能不佳的问题，而且低成本解决了困绕在防扎胶体上的防扎自愈难题：当钉子带入泥沙、铁屑等异物扎入轮胎或拔出钉子后因异物阻碍胶体愈合而漏气时，通过用少于3毫米的钉子从钉眼扎入后左右旋转并缓慢拔出，重复1到3次可使胶体愈合，达到“防扎漏、不补胎”的目的。同时安装此胶体的轮胎保气性能优异、高温高速下动平衡好和更安全环保的出行体验，避免了自补液带来的环境污染以及传统补胎方式带来的安全隐患，极大地推动防扎轮胎走向市场；
另外，本发明还公开了一种防扎漏自愈型交联胶体的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种防扎漏自愈型交联胶体，包括丁基橡胶15-30份；
聚异丁烯15-30份；
松香树脂15-30份；
钙粉20-25份；
炭黑5-10份；
石蜡油或石蜡1-5份；
硫磺1-5份；
氧化锌0.2-0.5份。
进一步限定，
丁基橡胶16份；
聚异丁烯17份；
松香树脂23份；
钙粉22份；
炭黑7份；
石蜡油或石蜡4份；
硫磺3份；
氧化锌0.3份。
进一步优化，包括碳五树脂，其中，松香树脂与碳五树脂混合后使用，其中松香树脂与碳五树脂的重量比为2：1。
进一步优化，包括白炭黑和彭润土，其中，钙粉、白炭黑及彭润土混合后形成混合物，三者重量比为4：2：1。
其中，钙粉目数为1100-1300目。
进一步限定，钙粉目数为1250目。
本发明公开了的防扎漏自愈型交联胶体制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将丁基橡胶和聚异丁烯开炼薄通后密炼30-50min；
步骤二：确认充分均质后依次投入松香树脂，或松香树脂和碳五树脂的混合物，密炼20-30min，待松香树脂或松香树脂和碳五树脂的混合物由固态全部转化为熔融液态时，投入部分钙粉或者钙粉、白炭黑及彭润土的混合物、炭黑，并进行搅拌30-60min形成无颗粒状；
步骤三：投入氧化锌和硫磺或者树脂硫化剂的混合物高温交联30-40min，投入剩余钙粉或者钙粉、白炭黑及彭润土的混合物、炭黑进行充分捏合均质；
步骤四：投入石蜡油或者石蜡捏合20-50min使其呈稳定的交联状态，即形成具有互穿网络结构的胶体。
其中，步骤三中，交联温度为120-130℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明主要由包括丁基橡胶、聚异丁烯、松香树脂、钙粉、炭黑、石蜡油、石蜡、硫磺及氧化锌；本发明不仅克服了防扎胶体耐温耐侯耐久性能不佳的问题，而且低成本解决了困绕在防扎胶体上的防扎自愈难题：当钉子带入泥沙、铁屑等异物扎入轮胎或拔出钉子后因异物阻碍胶体愈合而漏气时，通过用少于3毫米的钉子从钉眼扎入后左右旋转并缓慢拔出，重复1到3次可使胶体愈合，达到“防扎漏、不补胎”的目的。同时安装此胶体的轮胎保气性能优异、高温高速下动平衡好和更安全环保的出行体验，避免了自补液带来的环境污染以及传统补胎方式带来的安全隐患，极大地推动防扎轮胎走向市场。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例一
本实施例公开了一种防扎漏自愈型交联胶体，包括下述各组分，丁基橡胶14份；聚异丁烯15份；松香树脂15份；钙粉20份；炭黑5份；石蜡油或石蜡1份；硫磺1份；氧化锌0.2份。
下面结合具体的制备方法对本发明做进一步说明：
步骤一：将丁基橡胶和聚异丁烯混合，开炼薄通后密炼30-50min；
进一步优化，在实际的使用中，密炼时间为40min；
步骤二：确认充分均质后依次投入松香树脂密炼20-30min，待松香树脂由固态全部转化为熔融液态时，投入部分钙粉并进行搅拌30-60min形成无颗粒状，在加入钙粉的时候需注意，此时投入的钙粉为钙粉重量的60-70％；此时加入的钙粉过多，不利于胶体的形成，分次加入钙粉有利于提高胶体的质量；在加入钙粉时，优选加入钙粉的量为65％；
步骤三：投入硫磺和氧化锌高温交联30-40min，投入剩余钙粉充分捏合均质；
步骤四：投入石蜡油或者石蜡捏合20-50min使其呈稳定的交联状态，即形成具有互穿网络结构的胶体。
本发明主要由包括丁基橡胶、聚异丁烯、松香树脂、钙粉、炭黑、石蜡油、石蜡、硫磺及氧化锌；本发明不仅克服了防扎胶体耐温耐侯耐久性能不佳的问题，而且低成本解决了困绕在防扎胶体上的防扎自愈难题：当钉子带入泥沙、铁屑等异物扎入轮胎或拔出钉子后因异物阻碍胶体愈合而漏气时，通过用少于3毫米的钉子从钉眼扎入后左右旋转并缓慢拔出，重复1到3次可使胶体愈合，达到“防扎漏、不补胎”的目的。同时安装此胶体的轮胎保气性能优异、高温高速下动平衡好和更安全环保的出行体验，避免了自补液带来的环境污染以及传统补胎方式带来的安全隐患，极大地推动防扎轮胎走向市场。
实施例二
本实施例公开了一种防扎漏自愈型交联胶体，包括下述各组分，丁基橡胶16份；聚异丁烯17份；松香树脂23份；钙粉22份；炭黑7份；石蜡油或石蜡4份；硫磺3份；氧化锌0.3份。
实施例三
本实施例公开了一种防扎漏自愈型交联胶体，包括下述各组分，丁基橡胶30份；聚异丁烯30份；松香树脂30份；钙粉25份；炭黑10份；石蜡油或石蜡6份；硫磺5份；氧化锌0.5份。
实施例四
本实施例是在实施例一、二及三的基础上进一步优化，在本实施例中，还包括碳五树脂，其中，松香树脂与碳五树脂混合后使用，其中松香树脂与碳五树脂的重量比为2：1，这样，能够进一步提高胶体的粘性；
在本实施例中，还包括白炭黑和彭润土，其中，钙粉、白炭黑及彭润土混合后形成混合物，三者重量比为4：2：1；其中，白炭黑及彭润土重量比为1:1.1。
其中，钙粉目数为1100-1300目，进一步优化，钙粉目数为1250目。
其具体制备方法如下：
步骤一：将丁基橡胶和聚异丁烯开炼薄通后密炼45min；
步骤二：确认充分均质后依次投入松香树脂，或松香树脂和碳五树脂的混合物，密炼20-30min，待松香树脂和碳五树脂的混合物由固态全部转化为熔融液态时，投入部分钙粉、白炭黑及彭润土的混合物、炭黑，并进行搅拌30-60min形成无颗粒状；在加入钙粉、白炭黑及彭润土的混合物、炭黑时，三者重量比为4：2：1，能够有效的提高胶体的强度，使得胶体的性能更佳；优选加入其重量的量为65％；
在步骤二中，进行搅拌时，采用正反转交替搅拌的方式对物料进行搅拌，能够使物料充分混合以提高胶体质量；
步骤三：投入树脂硫化剂高温交联30-40min，投入剩余钙粉、白炭黑及彭润土的混合物、炭黑进行充分捏合均质；
步骤四：投入石蜡油或者石蜡捏合20-50min使其呈稳定的交联状态，稳定的交联状态即为生成热稳定性良好的交联键。
进一步优化，步骤三中，交联温度为120-130℃。
进一步说明，其中，树脂硫化剂是辛基酚醛树脂。通过加入辛基酚醛树脂使其具有较好的粘性及抗老化性能，使得胶体的性能得到显著的提高。
当然，在实际的使用中，也可以单独加入硫磺或树脂硫化剂辛基酚醛树脂或硫磺氧化锌混合物。
通过本实施例所示的胶体配方及胶体制备方法所制备的胶体，具有下述特性：
1.本发明胶体属于热塑性橡胶类型，高温100℃以下没有流状，极限瞬时耐温能达120℃。
在实际的实验测试中：
(1)将胶体放入100℃恒温烤箱中两小时，胶体没有明显流状；
(2)在120℃恒温烤箱中5分钟胶体无明显流状。
本发明胶体通过硫磺硫化体系制备而成，使用树脂硫化体系制备可得耐高温150℃左右的胶体；高温下为高弹粘状软体，低温下硬度会适度增大。耐低温极限瞬时可达零下40度。根据经济性和适用性原则，电动车自修复轮胎可使用硫磺硫化体系制备的胶体，汽车自修复轮胎可使用耐受温度更高的树脂硫化体系制备胶体。
2.本发明胶体采用双重防漏技术：
一是胶体持粘性上表面≥40min/下表面≥30min，此持粘性下的胶体能紧密粘附尖锐物，阻断因胶体黏度差不能紧密包褒尖锐物而导致漏气；
二是交联密度：交联分子链含量大于80％，依靠胶体强大的交联密度，不仅提升胶体自身抗穿刺和自愈能力，而且使胶体达到不冷流、不塌陷，具有较高的弹性复原性。随着交联密度的适度增加，硫化胶在定伸应力、硬度、回弹性、定负荷条件下的耐疲劳龟裂性提高，扯断伸长率下降，永久变形和动态生热减小。交联密度大的胶体本身撕裂强度就大，抗轮胎气压冲击的性能就越好。本胶体能抗住胎压0.4MPa到0.5MPa下5毫米钉子穿刺轮胎后的气压冲击。
3.本发明胶体采用丁基橡胶等材料，充分利用硫化并交联丁基橡胶本身所具有的优异的耐老化、耐候、耐臭氧和良好的气密性来实现防扎胶体优秀的综合性能。
4.本发明胶体注重轻量化，控制胶体密度≤1.1g/cm3。胶体具有良好的追随性，能够与轮胎牢固地结合在一起，避免轮胎过重，影响电动车的行驶里程。
5.本发明胶体的针入度值为40一70dmm。胶体针入度过小，当环境温度较低时应力易集中造成丁基胶开裂；针入度过大则易流淌，夏天高温下丁基胶受热极易流动，影响轮胎动平衡。
6.本发明胶体的断裂延伸率≥300％。胶体的断裂延伸率过高，则会导致尖锐物穿透胶体后将胶体拉伸至形变而无法复原，致使胶体防扎漏性能下降。胶体的断裂延伸率过小，刚会失去胶体本身的回弹性，丧失胶体的防扎复原性能。
7.胶体使用寿命长。高分子聚合物在受气候影响或随着时间的改变其特性将会明显下降，容易老化龟裂，使用寿命一般只有2-3年便会完全丧失减震效果。本发明胶体比高分子聚合物更耐高温和抗老化性，使用寿命长达5年左右，与轮胎的正常使用年限相当。
8.本发明胶体安装在轮胎内侧(行驶面)，轮胎在运行过程中会产生热量，胶体会适当变软，密封防漏效果好。当轮胎静止下来后，轮胎与胶体的温度均会逐步降下来，胶体硬度会增加，对轮胎未拔出的尖锐物包褒力更强，防漏效果更好。
本发明的优势明显，有益效果显著，不仅克服了防扎胶体耐温耐侯耐久性能不佳的问题，而且低成本解决了困绕在防扎胶体上的防扎自愈难题：当钉子带入泥沙、铁屑等异物扎入轮胎或拔出钉子后因异物阻碍胶体愈合而漏气时，通过用少于3毫米的钉子从钉眼扎入后左右旋转并缓慢拔出，重复1到3次可使胶体愈合，达到“防扎漏、不补胎”的目的。同时安装此胶体的轮胎保气性能优异、高温高速下动平衡好和更安全环保的出行体验，避免了自补液带来的环境污染以及传统补胎方式带来的安全隐患，极大地推动防扎轮胎走向市场。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种防扎漏自愈型交联胶体，其特征在于：
包括丁基橡胶15-30份；
聚异丁烯15-30份；
松香树脂15-30份；
钙粉20-25份；
炭黑5-10份；
石蜡油或石蜡1-5份；
硫磺1-5份；
氧化锌0.2-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种防扎漏自愈型交联胶体，其特征在于：
丁基橡胶16份；
聚异丁烯17份；
松香树脂23份；
钙粉22份；
炭黑7份；
石蜡油或石蜡4份；
硫磺3份；
氧化锌0.3份。
3.根据权利要求1所述的一种防扎漏自愈型交联胶体，其特征在于：还包括碳五树脂，其中，松香树脂与碳五树脂混合后使用。
4.根据权利要求3所述的一种防扎漏自愈型交联胶体，其特征在于：还包括白炭黑和彭润土，其中，钙粉、白炭黑及彭润土混合后形成混合物。
5.根据权利要求1所述的一种防扎漏自愈型交联胶体，其特征在于：钙粉目数为1100-1300目。
6.根据权利要求1所述的一种防扎漏自愈型交联胶体，其特征在于：钙粉目数为1250目。
7.一种防扎漏自愈型交联胶体制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将丁基橡胶和聚异丁烯开炼薄通后密炼30-50min；
步骤二：确认充分均质后依次投入松香树脂，或松香树脂和碳五树脂的混合物，密炼20-30min，待松香树脂或松香树脂和碳五树脂的混合物由固态全部转化为熔融液态时，投入部分钙粉或者钙粉、白炭黑及彭润土的混合物、炭黑，并进行搅拌30-60min形成无颗粒状；
步骤三：投入氧化锌和硫磺或者树脂硫化剂的混合物高温交联30-40min，投入剩余钙粉或者钙粉、白炭黑及彭润土的混合物、炭黑进行充分捏合均质；
步骤四：投入石蜡油或者石蜡捏合20-50min使其呈稳定的交联状态，即形成具有互穿网络结构的胶体。
8.根据权利要求7所述的一种防扎漏自愈型交联胶体制备方法，其特征在于：步骤三中，交联温度为120-130℃。
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