CN113621328A - 自密封橡胶组合物及其制备方法和具有防刺穿功能的充气轮胎 - Google Patents

Abstract

自密封橡胶组合物及其制备方法和具有防刺穿功能的充气轮胎。本发明提供了一种自密封橡胶组合物，包括：丁基橡胶，聚异丁烯，填料，增塑剂，交联体系。本发明提供的上述自密封橡胶组合物具有高粘性，可以附着于轮胎内衬层的内侧，制备得到具有防刺穿功能的充气轮胎，当充气轮胎胎面受到物件穿刺时，自密封橡胶组合物能够粘附在穿刺物上，以防止气压泄漏，在从胎面去除穿刺物的情况下，自密封橡胶组合物具有适宜的流动性能够流入穿刺孔并使轮胎气密，防止内压降低使充气轮胎达到安全防穿刺的效果。同时所述安全轮胎具有较佳的舒适性，且胎噪低、滚动阻力低，具有广阔的市场应用前景。

Description

自密封橡胶组合物及其制备方法和具有防刺穿功能的充气 轮胎

技术领域

本发明涉及橡胶组合物技术领域，尤其涉及一种自密封橡胶组合物及其制备方法和具有防刺穿功能的充气轮胎。

背景技术

近年来，由于新能源汽车的快速发展，目前普遍面临提升续航里程及降低车重的课题，为了车辆的轻量化，需要取消备用轮胎的配置，进而出现了对安全轮胎的开发需求。当轮胎胎面受到异物穿刺时，安全轮胎可以至少继续行驶至可处置轮胎的地点。

防爆轮胎(Run-flat tire)为目前常用的安全轮胎，具有加强的胎侧层，即使轮胎被刺穿后胎压降低，强度高的胎侧层可维持轮胎行驶至可处置轮胎的地点。但由于胎壁厚，硬度高，造成舒适性较差，胎噪较大，且轮胎滚动阻力不佳，不适合用于新能源汽车。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种自密封橡胶组合物及其制备方法和具有防刺穿功能的充气轮胎，采用所述自密封橡胶组合物制备的充气轮胎受到异物穿刺时，可自密封穿孔进而防止轮胎气压泄漏。

为达到上述目的，本发明提供了一种自密封橡胶组合物，包括：

丁基橡胶，聚异丁烯，填料，增塑剂，交联体系。

优选的，所述自密封橡胶组合物，包括组分一和组分二，其中组分一包括：

组分二包括：

本发明中，组分一所述丁基橡胶含量优选为10wt％～50wt％，更优选为15wt％～30wt％。

本发明中，组分二所述交联体系含量优选为0.5wt％～15wt％，更优选为1wt％～10wt％。

本发明优选的，组分一所述丁基橡胶为卤化丁基橡胶；组分二所述交联体系为噻唑类促进剂、秋兰姆类促进剂、氧化锌和硬脂酸中的一种或多种。

在本发明的一些具体实施例中，组分一所述丁基橡胶具体选自BROMOBUTYL2222；组分二所述交联体系具体选自二硫化二苯并噻唑、氧化锌和硬脂酸。

本发明优选的，组分一所述丁基橡胶为非卤化丁基橡胶；组分二所述的交联体系为醌型交联剂、有机过氧化物和酚醛树脂交联剂中的一种或多种。

本发明中，组分一所述聚异丁烯的含量优选为10wt％～70wt％，更优选为20wt％～60wt％。

本发明优选的，组分一所述聚异丁烯可以选自一种或多种不同分子量聚异丁烯。

优选的，组分一所述聚异丁烯的平均分子量Mn为400～40000。在本发明的一些具体实施例中，所述聚异丁烯选自GlissopalV640及OppanolB12N。

本发明中，组分一所述填料的含量优选为0～15wt％，更优选为5～12wt％。

本发明优选的，组分一所述填料选自炭黑。在本发明的一些具体实施例中，所述填料选自N330。

本发明中，组分一所述增塑剂的含量优选为0～6wt％，更优选为0～4wt％。本发明优选的，组分一所述增塑剂选自加工油。在本发明的一些具体实施例中，所述增塑剂选自橡胶制程油3号。

本发明中，组分二所述聚异丁烯增塑剂的含量优选为0～40wt％，更优选为0～30wt％。

优选的，组分二所述聚异丁烯的平均分子量Mn为400～2000。在本发明的一些具体实施例中，组分二所述聚异丁烯选自Glissopal V640。

本发明中，组分二所述增塑剂的含量优选为0～20wt％，更优选为0～15wt％。本发明优选的，组分二所述增塑剂选自加工油。在本发明的一些具体实施例中，所述增塑剂选自橡胶制程油3号。

本发明提供了上述自密封橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：

A)组分一制备:

将丁基橡胶、填料、增塑剂进行第一次混炼，得到预混合橡胶组合物；将预混合橡胶组合物和聚异丁烯混合，所述聚异丁烯分多次加入，进行第二次混炼，得到组分一混合物；

B)组分二制备:

一次性将聚异丁烯、增塑剂、交联体系进行混炼，得到组分二混合物；

C)喷涂阶段：

将组分一混合物在第一供给口计量后供料，同时将组分二混合物在第二供给口计量后供料，然后将两个供给口的物料在喷涂管路中依一定比例混合后进行喷涂，完成交联反应后，得到自密封橡胶组合物。

本发明优选的，所述步骤A)具体为：使用Banbury密炼机将丁基橡胶、填料、增塑剂按比例加入混合，进行第一次混炼，得到预混合橡胶组合物。所述组分一制备第一次混炼的温度优选为60～160℃。

将预混合橡胶组合物加入Kneader捏合机，将聚异丁稀分多次加入，优选每次加入5％～35％，进行第二次混炼，得到组分一混合物。

本发明优选的，所述组分一制备Kneader捏合机的转子为Z型转子。

本发明优选的，所述组分一制备聚异丁稀分为3～20次加入，少量多次的加入混合，以达到最佳混合效果。

本发明在组分一混合物中加入了大量的聚异丁烯，以保证自密封橡胶组合物在非常广范的操作温度范围内有效。但使得胶料具有相当高的粘着性使其在混合及加工上较为困难。本发明将聚异丁稀分多次加入，每次仅加入少量，加入聚异丁稀时混合转子剪切力会下降，当其充分混合后剪切力回升，再加入少量聚异丁稀，直到所需的聚异丁稀全部加入后，最后加入其他剩余的组分完成混合。本发明优选的，所述组分一制备第二次混炼的温度为50～130℃。

本发明优选的，所述步骤B)具体为：将聚异丁烯、增塑剂、交联体系加入Kneader捏合机，进行混炼，得到组分二混合物。

本发明优选的，所述组分二制备Kneader捏合机的转子为Z型转子。本发明优选的，所述组分二混炼的温度为20～70℃。

本发明优选的，所述步骤C)将组分一混合物使用计量泵引入第一供给口，同时将组分二混合物使用计量泵引入第二供给口，第一供给口、第二供给口同时将物料计量后供料，然后将物料混合后并喷涂，进行交联反应。

优选的，所述第一供给口的加热温度为50～150℃。

优选的，所述第二供给口的加热温度为20～70℃。

优选的，所述第一供给口和第二供给口计量的物料的重量比为60:40～95:5。

优选的，所述计量泵可为基于齿轮的计量泵或基于活塞的计量泵。

优选的，使用静态混合器或动态混合器，将两个供给口的材料混合。

优选的，所述喷涂的温度为50～150℃。

优选的，所述喷涂的喷嘴具有几何形状。

优选的，喷涂后的自密封橡胶组合物的厚度为1～10mm。

本发明提供的橡胶组合物，除了加入聚异丁烯提供粘着性外，还需加入适量的交联剂产生化学键结，赋予胶料足够的物理强度，因此如何使胶料不会在高温喷涂前产生提前的交联反应，而是在喷涂后进行交联反应为加工上重要的课题。

本发明采用第一供给口、第二供给口分别供料，然后混合、喷涂、进行交联反应的工艺步骤，使胶料在喷涂时将完整的组分进行混合，混合喷涂后开始交联反应，解决了上述技术问题。

本发明还提供了一种具有防刺穿功能的充气轮胎，所述充气轮胎内衬层附着有上述自密封橡胶组合物。

上述自密封橡胶组合物附着于安全轮胎内衬层内侧示意图如图1所示。

图1示出了所述自密封橡胶组合物复合于充气轮胎内衬层内侧。

本发明提供了上述具有防刺穿功能的充气轮胎的制备方法，包括以下步骤：

A)组分一制备:

将丁基橡胶、填料、增塑剂进行第一次混炼，得到预混合橡胶组合物；将预混合橡胶组合物和聚异丁烯混合，所述聚异丁烯分多次加入，进行第二次混炼，得到组分一混合物；

B)组分二制备:

一次性将聚异丁烯、增塑剂、交联体系进行混炼，得到组分二混合物；

C)喷涂阶段：

将组分一混合物在第一供给口计量后供料，同时将组分二混合物在第二供给口计量后供料，然后将两个供给口的物料在喷涂管路中依一定比例混合后进行喷涂至轮胎内里；

D)交联反应阶段：

将轮胎保持旋转，依胶料交联反应情形保温或加热轮胎，交联反应完成后得到具有防刺穿功能的充气轮胎。

所述步骤A)、B)、C)的条件同上，在此不再赘述。

喷涂在轮胎内里的胶料具有50～150℃的温度，将轮胎保持旋转，以防止未反应的胶料产生垂流，可依胶料交联反应情形保温或加热轮胎，当胶料完成交联反应后停止旋转轮胎。

本发明优选的，所述胶料反应阶段，可将轮胎置于保温室中保持旋转，保温室中具有50～130℃的温度，使胶料维持温度产生充足的交联反应。

本发明提供的上述制备方法解决了胶料在高粘着性下的加工性问题，并解决了胶料在高温喷涂前易产生的提前交联反应，使胶料喷涂在轮胎后才进行交联反应。

与现有技术相比，本发明提供了一种自密封橡胶组合物，包括：丁基橡胶，聚异丁烯，填料，增塑剂，交联体系。本发明提供的上述自密封橡胶组合物具有高粘性，可以附着于轮胎内衬层的内侧，制备得到具有防刺穿功能的充气轮胎，当充气轮胎胎面受到物件穿刺时，自密封橡胶组合物能够粘附在穿刺物上，以防止气压泄漏，在从胎面去除穿刺物的情况下，自密封橡胶组合物具有适宜的流动性能够流入穿刺孔并使轮胎气密，防止内压降低使充气轮胎达到安全防穿刺的效果。同时所述安全轮胎具有较佳的舒适性，且胎噪低、滚动阻力低，具有广阔的市场应用前景。

附图说明

图1为自密封橡胶组合物附着于安全轮胎内衬层内侧示意图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的自密封橡胶组合物及其制备方法和具有防刺穿功能的充气轮胎进行详细描述。

实施例1～4

1)组分一制备

表1第一次混炼各物料及配比

其中，丁基橡胶为EXXON CHEM CO.制造的BROMOBUTYL2222；

炭黑为N330；

增塑剂为橡胶制程油3号。

将上述原料使用Banbury密炼机以135℃排出温度进行混合。

表2第二次混炼各物料及配比

其中，聚异丁稀A为BASF制造的Glissopal V640；

聚异丁稀B为BASF制造的Oppanol B12N；

将上述组分在Kneader捏合机中混合，在80℃的混合温度下完成混炼。

2)组分二制备

表3组分二混炼各物料及配比

组合物	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					增塑剂	6.71	6.71	—	—
聚异丁稀A	—	—	26.71	26.71
					交联剂A	0.51	0.51	0.51	0.51
交联剂B	1.39	1.39	1.39	1.39
					交联剂C	1.39	1.39	1.39	1.39

其中，增塑剂为橡胶制程油3号；

聚异丁稀A为BASF制造的Glissopal V640；

交联剂A为二硫化二苯并噻唑；

交联剂B为氧化锌；

交联剂C为硬脂酸。

将上述组分在Kneader捏合机中混合，在30℃的混合温度下完成混炼。

3)喷涂

表4喷涂阶段各物料及配比

将混合完成的主料使用计量泵引入供给口1，加热温度为130℃；供给口2使用计量泵引入使用搅拌装置混合之交联剂、增塑剂，加热温度为50℃。使用静态混合器将两个供给口的材料混合后，均匀喷涂至轮胎内里。

4)胶料反应

使用具有几何形状喷嘴，将静态混合器混合后之自密封橡胶组合物，均匀施加至轮胎内里，将轮胎置于保温室中保持旋转20分钟完成交联反应。

性能检测

将具有自密封橡胶组合物的充气轮胎，充气至2.5bar的压力后，在胎面花纹沟底处的圆周方向6个位置，分别穿刺直径5mm的钉子，并在不同温度下的空气中评价其密封性能，其中常温为25℃，低温为-35℃，在不同温度下拔出钉子后以漏气检测喷雾测试穿刺点是否有漏气现象，按照以下标准来评价：

“完全密封无漏气的数量/总穿刺钉子数量”

表5实施例数据表

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种自密封橡胶组合物，包括：

丁基橡胶，聚异丁烯，填料，增塑剂，交联体系。

2.根据权利要求1所述的自密封橡胶组合物，其特征在于，包括组分一和组分二，其中组分一包括：

组分二包括：

聚异丁烯 0wt％～40wt％；

增塑剂 0～20wt％；

交联体系 0.5wt％～15wt％；

组分一和组分二总量为100％。

3.根据权利要求1所述的自密封橡胶组合物，其特征在于，所述丁基橡胶为卤化丁基橡胶；

所述交联体系为噻唑类促进剂、秋兰姆类促进剂、氧化锌和硬脂酸中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的自密封橡胶组合物，其特征在于，所述丁基橡胶为非卤化丁基橡胶；

所述交联体系为醌型交联剂、有机过氧化物和酚醛树脂交联剂中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的自密封橡胶组合物，其特征在于，所述聚异丁烯为一种或多种不同分子量的聚异丁烯；

所述填料为炭黑；

所述增塑剂为加工油。

6.权利要求1～5任一项所述的自密封橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：

A)组分一制备:

将丁基橡胶、填料、增塑剂进行第一次混炼，得到预混合橡胶组合物；将预混合橡胶组合物和聚异丁烯混合，所述聚异丁烯分多次加入，进行第二次混炼，得到组分一混合物；

B)组分二制备:

一次性将聚异丁烯、增塑剂、交联体系进行混炼，得到组分二混合物；

C)喷涂阶段：

将组分一混合物在第一供给口计量后供料，同时将组分二混合物在第二供给口计量后供料，然后将两个供给口的物料在喷涂管路中依一定比例混合后进行喷涂，完成交联反应后，得到自密封橡胶组合物。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，

所述组分一制备中第一次混炼的温度为60～160℃；第二次混炼的温度为50～130℃；

所述组分二制备中混炼的温度为20～70℃；

所述喷涂阶段第一供给口的加热温度为50～150℃；第二供给口的加热温度为20～70℃；所述第一供给口和第二供给口喷出物料的重量比为60:40～95:5；所述喷涂的温度为50～150℃。

8.一种具有防刺穿功能的充气轮胎，其特征在于，所述充气轮胎内衬层附着有权利要求1～5任一项所述的自密封橡胶组合物。

9.权利要求8所述的具有防刺穿功能的充气轮胎的制备方法，包括以下步骤：

A)组分一制备:

将丁基橡胶、填料、增塑剂进行第一次混炼，得到预混合橡胶组合物；将预混合橡胶组合物和聚异丁烯混合，所述聚异丁烯分多次加入，进行第二次混炼，得到组分一混合物；

B)组分二制备:

一次性将聚异丁烯、增塑剂、交联体系进行混炼，得到组分二混合物；

C)喷涂阶段：

将组分一混合物在第一供给口计量后供料，同时将组分二混合物在第二供给口计量后供料，然后将两个供给口的物料在喷涂管路中依一定比例混合后进行喷涂至轮胎内里；

D)交联反应阶段：

将轮胎保持旋转，依胶料交联反应情形保温或加热轮胎，交联反应完成后得到具有防刺穿功能的充气轮胎。

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