CN113563764A - 一种轮胎自修复用涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮胎自修复用涂层的制备方法，包括以下步骤，S1：将丁基橡胶、促进剂、填充补强剂、氧化锌和硬脂酸进行混炼，得到混炼胶；S2：将液体橡胶与步骤S1中得到的混炼胶进行混合，得到自修复涂层；S3：将步骤S2中制得的自修复涂层原料进行包装待用。本发明中轮胎自修复用涂层的制备采用一台单螺杆挤出机和两台双螺杆挤出机串联来完成，整个制备过程具备连续稳定作业的特点，且所有的操作均在管道内完成，不易引入外界杂质，且可以保证材料均匀加温，不会出现像捏合机那样混合加热不均匀的情况，操作工艺简单，能够保证涂层的厚度和重量的均匀一致，大大降低了制备的成本。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎防护技术领域，尤其涉及一种轮胎自修复用涂层的制备方法。
背景技术
车辆通过轮胎实现与路面的接触并保证车辆的行驶性能，轮胎常在复杂和苛刻的条件下使用，在行驶时承受着各种变形、负荷以及高低温作用，因此必须具有较高的承载性能、牵引性能、缓冲性能；同时，还要求具备高耐磨性和耐屈挠性，以及低的滚动阻力与生热性。世界耗用橡胶量的一半用于轮胎生产，具有巨大的市场。
然而，轮胎在使用过程中可能被尖锐物刺穿，进而产生漏气或者爆胎，造成轮胎的损坏，甚至引起安全事故。有关统计数据显示，在高速公路上的交通事故中，10％是由于轮胎故障引起的，而其中爆胎一项就占轮胎故障引发事故总量的70％以上。因此，开发具有自修复和自愈合功能的轮胎具有重要意义。迄今，多种技术已应用于防刺扎轮胎。中国专利CN103496302B公开了一种安全自修复轮胎的制备方法，其特征在于该防刺轮胎由内而外设有自封层、气密层、帘布层、带束层和胎面，其中自封层为重量比为1:1.25的丙烯酸树脂与聚氨酯胶黏剂，但该方法中所用自封层的密封效果不佳，且工艺较为复杂。
迄今，虽然已有多种自修复技术，但是现有工艺不能保证涂层厚度和重量的均匀一致，且工艺复杂，给轮胎的生产工艺带来不便和成本的大幅增加。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种轮胎自修复用涂层的制备方法，该方法操作工艺简单，能够保证涂层的厚度和重量的均匀一致，大大降低了制备的成本。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种轮胎自修复用涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1：将丁基橡胶、填充材料和固化材料进行混炼，得到混炼胶；
S2：将液体橡胶与步骤S1中得到的混炼胶进行混合，得到轮胎自修复用涂层原料；
S3：将步骤S2中制得的轮胎自修复用涂层原料进行包装待用。
进一步的，所述丁基橡胶、填充材料、固化材料和液体橡胶的重量份数分别为：丁基橡胶90～120，填充材料18～75，固化材料5～18，液体橡胶185～230。
进一步的，步骤S1中所述的填充材料包括增粘树脂、硬脂酸、氧化锌和填充补强剂，所述增粘树脂的重量份数为10～20，所述硬脂酸的重量份数为0.5～2.5，所述氧化锌的重量份数为7～10，所述填充补强剂的重量份数为5～50；
所述填充补强剂为炭黑、白炭黑、碳酸钙中的一种或几种。
进一步的，步骤S1中所述的固化材料包括硫化剂和促进剂，所述硫化剂的重量份数为2～5，所述促进剂的重量份数为2～16；
所述硫化剂为硫磺、对苯醌二肟、酚醛树脂中的一种或几种；
所述促进剂为二硫化四甲基秋兰姆、二硫化苯并噻唑、硫醇基苯并噻唑、一硫化四甲基秋兰姆、N-环己烷-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-乙基-N-苯并二硫代氨基甲酸锌的一种或几种。
进一步的，所述液体橡胶为液体顺丁橡胶、聚异丁烯橡胶、液体聚异戊二烯中的一种或几种。
进一步的，步骤S2中的混合操作采用一台单螺杆挤出机和两台双螺杆挤出机串联完成，所述单螺杆挤出机采用齿轮泵和管道与第一阶双螺杆挤出机串联，所述第一阶双螺杆挤出机也采用齿轮泵和管道与第二阶双螺杆挤出机串联，所述第一阶双螺杆挤出机有四个液体喂料口。
进一步的，步骤S2中的混合操作具体包括以下步骤，
S201：将步骤S1中得到的混炼胶送至单螺杆挤出机中喂料，喂料过程进行精确计量；
S202：将单螺杆挤出机中的混炼胶通过齿轮泵和管道喂入第一阶双螺杆挤出机中，并在第一阶双螺杆挤出机的预热区将混炼胶进行加热，通过位于第一阶双螺杆挤出机液体橡胶加入段的四个液体喂料口分别加入液体橡胶；四个喂料口中加入的液体橡胶量比为1：2：2：2；
S203：将第一阶双螺杆挤出机中的混合物通过齿轮泵和管道挤出至第二阶双螺杆挤出机中进行二次混合。
进一步的，步骤S1中单螺杆挤出机的温度为70～100℃。
进一步的，第一阶双螺杆挤出机的预热区温度为80～100℃，液体橡胶加入段的温度与预热区温度相同，第一阶双螺杆挤出机挤出段温度为120～165℃。
进一步的，所述第二阶双螺杆挤出机中前段温度为120～165℃，第二阶双螺杆挤出机中后段温度为90～100℃。
本发明的有益效果是：
1、本发明中的轮胎自修复用涂层制备方法相比于现有技术中轮胎自修复用涂层在反应釜中搅拌作业或者在捏合机中混合作业来说，本发明中的制备方法具备连续稳定作业的特点，且可以保证产品品质稳定；
2、本发明中的轮胎自修复用涂层制备方法由于是管道内作业，不易引入外界杂质；且本发明中采用的设备可以保证材料均匀加温，不会出现像捏合机那样混合加热不均匀的情况；
3、本发明中的轮胎自修复用涂层制备方法使用一台单螺杆挤出机和两台双螺杆挤出机进行操作，操作结束后设备更易清理，在再次作业时不会有上一次作业残留的杂质。
附图说明
图1为本发明轮胎自修复用涂层制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
实施例一：
一种轮胎自修复用涂层的制备方法，如附图1所示，包括以下步骤，
S1：将丁基橡胶、填充材料和固化材料进行混炼，得到混炼胶；
具体的，所述丁基橡胶、填充材料、固化材料和液体橡胶的重量份数分别为：丁基橡胶100，填充材料39，固化材料8；
所述填充材料包括增粘树脂、硬脂酸、氧化锌和填充补强剂，所述填充补强剂采用炭黑，其中，增粘树脂的重量份为15，硬脂酸的重量份为2，氧化锌的重量份为7，炭黑的重量份为15。
所述固化材料包括硫化剂和促进剂，所述硫化剂为硫磺，所述促进剂为二硫化四甲基秋兰姆；其中，硫磺的重量份为2，二硫化四甲基秋兰姆的重量份为6。
S2：将液体橡胶与步骤S1中得到的混炼胶进行混合，得到轮胎自修复用涂层原料；
具体的，所述液体橡胶采用聚异丁烯橡胶，聚异丁烯橡胶的重量份为200。
进一步的，混合操作采用一台单螺杆挤出机和两台双螺杆挤出机串联完成，如附图1所示，所述单螺杆挤出机采用齿轮泵和管道与第一阶双螺杆挤出机串联，所述第一阶双螺杆挤出机也采用齿轮泵和管道与第二阶双螺杆挤出机串联，所述第一阶双螺杆挤出机有四个液体喂料口。混合的具体操作包括以下步骤，
S201：将步骤S1中得到的混炼胶送至单螺杆挤出机中喂料，喂料过程进行精确计量；混炼胶在单螺纹挤出机中进行预热，单螺杆挤出机的温度为90℃，也即从单螺杆挤出机中挤出的混炼胶温度为90℃；
S202：将单螺杆挤出机中的混炼胶通过齿轮泵和管道喂入第一阶双螺杆挤出机中，并在第一阶双螺杆挤出机的预热区将混炼胶进行加热，通过位于第一阶双螺杆挤出机液体橡胶加入段的四个液体喂料口分别加入液体橡胶；四个喂料口中加入的液体橡胶量比为1：2：2：2；
第一阶双螺杆挤出机的预热区以及液体橡胶加入段的温度均为90℃，第一阶双螺杆挤出机挤出段温度为140℃。
S203：将第一阶双螺杆挤出机中的混合物通过齿轮泵和管道挤出至第二阶双螺杆挤出机中进行二次混合。
第二阶双螺杆挤出机中前段对混炼胶和液体橡胶进行二次混合的温度为140℃，第二阶双螺杆挤出机在中后段进行挤出操作时温度为90℃。
S3：将步骤S2中制得的轮胎自修复用涂层原料进行包装待用。
对该实施例中制备得到的轮胎自修复用涂层进行性能评测，具体包括：
对该实施例中轮胎自修复用涂层的配方制备成的轮胎自修复用涂层进行高低温流动性测试，结果表面其在高温条件下是不具备流动性的，符合轮胎自修复用涂层的流动性要求。
对该实施例中轮胎自修复用涂层的配方制备成的轮胎自修复用涂层进行255/4520R轮胎静态测试，结果如下表1所示。
表1实施例一中轮胎自修复用涂层255/4520R轮胎静态测试结果
从表1中可以看出，该实施例中的轮胎自修复用涂层的性能完全符合自修复轮胎的技术要求。从表1中也可以看出，在高温条件下，该轮胎自修复用涂层的修复效果并没有失效，也说明了该轮胎自修复用涂层在高温条件下是不具备流动性的(如果具有流动性，就必然会造成修复失效)。
实施例二：
实施例二与实施例一中轮胎自修复用涂层的制备方法相同，采用的原料配方不同。
实施例二中轮胎自修复涂层所采用的配方为：
步骤S1中丁基橡胶、填充材料、固化材料和液体橡胶的重量份数分别为：丁基橡胶100，填充材料37，固化材料5；
所述填充材料包括增粘树脂、硬脂酸、氧化锌和填充补强剂，所述填充补强剂碳酸钙，其中，增粘树脂的重量份为15，硬脂酸的重量份为2，氧化锌的重量份为10，碳酸钙的重量份为7。
所述固化材料包括硫化剂和促进剂，所述硫化剂为对苯醌二肟，所述促进剂为二硫化苯并噻唑；其中，对苯醌二肟的重量份为3，二硫化苯并噻唑的重量份为2。
步骤S2中液体橡胶采用液体顺丁橡胶，且液体顺丁橡胶的重量份为200。
对实施例二中的轮胎自修复用涂层进行255/4520R轮胎静态测试，结果如下表2所示。
表2实施例二中轮胎自修复用涂层255/4520R轮胎静态测试结果
从表2中可以看出，该实施例中的轮胎自修复用涂层高温性能不好，但是低温性能较好，原因可能是该配方的硫化程度不足，以及液体丁二烯橡胶流动性太好，在高温下涂层流动性过大导致修复失效。
实施例三：
实施例三与实施例一中轮胎自修复用涂层的制备方法相同，采用的原料配方不同。
实施例三中轮胎自修复涂层所采用的配方为：
步骤S1中丁基橡胶、填充材料、固化材料和液体橡胶的重量份数分别为：丁基橡胶100，填充材料42，固化材料5。
所述填充材料包括增粘树脂、硬脂酸、氧化锌和填充补强剂，所述填充补强剂采用炭黑，其中，增粘树脂的重量份为15，硬脂酸的重量份为2，氧化锌的重量份为10，炭黑的重量份为15。
所述固化材料包括硫化剂(不含促进剂)，所述硫化剂为酚醛树脂；其中，酚醛树脂的重量份为5。
步骤S2中液体橡胶采用液体聚异戊二烯，且液体顺丁橡胶的重量份为200。
对实施例三中轮胎自修复用涂层进行255/4520R轮胎静态测试，结果如下表3所示。
表3实施例三中轮胎自修复用涂层255/4520R轮胎静态测试结果
从表3中可以看出，该实施例中的轮胎自修复用涂层在低温条件下自修复完全失效，原因可能是该配方中聚异戊二烯在低温下形成结晶直接影响了涂层流动性导致该轮胎自修复用涂层低温失效。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种轮胎自修复用涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1：将丁基橡胶、填充材料和固化材料进行混炼，得到混炼胶；
S2：将液体橡胶与步骤S1中得到的混炼胶进行混合，得到轮胎自修复用涂层原料；
S3：将步骤S2中制得的轮胎自修复用涂层原料进行包装待用。
2.根据权利要求1所述的一种轮胎自修复用涂层的制备方法，其特征在于，所述丁基橡胶、填充材料、固化材料和液体橡胶的重量份数分别为：丁基橡胶90～120，填充材料18～75，固化材料5～18，液体橡胶185～230。
3.根据权利要求2所述的一种轮胎自修复用涂层的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的填充材料包括增粘树脂、硬脂酸、氧化锌和填充补强剂，所述增粘树脂的重量份数为10～20，所述硬脂酸的重量份数为0.5～2.5，所述氧化锌的重量份数为7～10，所述填充补强剂的重量份数为5～50；
所述填充补强剂为炭黑、白炭黑、碳酸钙中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的一种轮胎自修复用涂层的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的固化材料包括硫化剂和促进剂，所述硫化剂的重量份数为2～5，所述促进剂的重量份数为2～16；
所述硫化剂为硫磺、对苯醌二肟、酚醛树脂中的一种或几种；
所述促进剂为二硫化四甲基秋兰姆、二硫化苯并噻唑、硫醇基苯并噻唑、一硫化四甲基秋兰姆、N-环己烷-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-乙基-N-苯并二硫代氨基甲酸锌的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的一种轮胎自修复用涂层的制备方法，其特征在于，所述液体橡胶为液体顺丁橡胶、聚异丁烯橡胶、液体聚异戊二烯中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种轮胎自修复用涂层的制备方法，其特征在于，步骤S2中的混合操作采用一台单螺杆挤出机和两台双螺杆挤出机串联完成，所述单螺杆挤出机采用齿轮泵和管道与第一阶双螺杆挤出机串联，所述第一阶双螺杆挤出机也采用齿轮泵和管道与第二阶双螺杆挤出机串联，所述第一阶双螺杆挤出机有四个液体喂料口。
7.根据权利要求6所述的一种轮胎自修复用涂层的制备方法，其特征在于，步骤S2中的混合操作具体包括以下步骤，
S201：将步骤S1中得到的混炼胶送至单螺杆挤出机中喂料，喂料过程进行精确计量；
S202：将单螺杆挤出机中的混炼胶通过齿轮泵和管道喂入第一阶双螺杆挤出机中，并在第一阶双螺杆挤出机的预热区将混炼胶进行加热，通过位于第一阶双螺杆挤出机液体橡胶加入段的四个液体喂料口分别加入液体橡胶；四个喂料口中加入的液体橡胶量比为1：2：2：2；
S203：将第一阶双螺杆挤出机中的混合物通过齿轮泵和管道挤出至第二阶双螺杆挤出机中进行二次混合。
8.根据权利要求7所述的一种轮胎自修复用涂层的制备方法，其特征在于：步骤S1中单螺杆挤出机的温度为70～100℃。
9.根据权利要求7所述的一种轮胎自修复用涂层的制备方法，其特征在于：第一阶双螺杆挤出机的预热区温度为80～100℃，液体橡胶加入段的温度与预热区温度相同，第一阶双螺杆挤出机挤出段温度为120～165℃。
10.根据权利要求7所述的一种轮胎自修复用涂层的制备方法，其特征在于：所述第二阶双螺杆挤出机中前段温度为120～165℃，第二阶双螺杆挤出机中后段温度为90～100℃。
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