CN113817235B - 一种防扎静音轮胎的结构和制造工艺 - Google Patents

一种防扎静音轮胎的结构和制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防扎静音轮胎的结构和制造工艺，属于橡胶材料技术领域，具体涉及一种防扎材料，以天然橡胶为主体；以及，分散于天然橡胶中的改性芳纶浆粕和辅助试剂，改性芳纶浆粕包括纳米二氧化硅改性芳纶浆粕和聚硅氧烷改性芳纶浆粕；辅助试剂包括补强剂、增粘剂、防老剂RD、活化剂、硫化剂、促进剂TBBS和防焦剂CTP。本发明由于采用了采用两种改性剂对芳纶浆粕进行改性得到改性芳纶浆粕，并将得到的两种改性芳纶浆粕与天然橡胶混炼，及加入辅助试剂共同混炼制备得到防扎材料，防扎材料的拉伸强度好、撕裂强度好、定伸强度好、断裂伸长率高。

Description

一种防扎静音轮胎的结构和制造工艺
技术领域
本发明属于橡胶材料技术领域，具体涉及一种防扎静音轮胎的结构和制造工艺。
背景技术
随着新能源汽车的快速普及，新能源汽车取消了燃油发动机，发动机噪音不存在了，但是由于新能源汽车一般都超过2.5吨，导致轮胎的噪音比较大，而轮胎的噪音成为了主要噪音来源，影响客户体验，所以，各大轮胎品牌纷纷推出了静音海绵轮胎，具体的实施方法是，普通轮胎内壁用溶剂或者激光的方式进行清洗，然后把带背胶的静音棉分2-3段贴合到轮胎内壁上，宽度在12cm左右，原理是通过调整静音棉孔径和闭合率，减少在轮胎空腔内因空气共鸣引起的车轮振动及噪音声量传递，对胎噪的降低可以达到3-10dB，效果比较明显，但是由于如果轮胎胎面扎到钉子，轮胎内壁覆盖了静音棉，补胎的时候必须把静音棉移除掉后补胎，补胎完成后，缺失部分无法补回，降噪效果大打折扣，用户体验比较差，为此，开发一种具有防扎功能的静音轮胎具有重大意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种拉伸强度好、撕裂强度好、定伸强度好、断裂伸长率高、用于轮胎的防扎材料。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种防扎材料，包括：以天然橡胶为主体；以及，分散于天然橡胶中的改性芳纶浆粕和辅助试剂，改性芳纶浆粕包括纳米二氧化硅改性芳纶浆粕和聚硅氧烷改性芳纶浆粕；辅助试剂包括补强剂、增粘剂、防老剂RD、活化剂、硫化剂、促进剂TBBS和防焦剂CTP。芳纶浆粕表面呈毛绒状，微纤丛生，毛羽丰富，粗糙如木材浆粕，浆粕纤维的长度和直径呈一定的分布，表面氨基含量也是芳纶长纤维的10倍以上，能在浆粕的界面与基体间形成氢键，可以增强复合效果，混合性能良好，而且具有很好的韧性，因此不论在如何强烈的混合加工过程都不会发生断裂，不会降低复合纤维的长径比，芳纶浆粕纤维表面具有丰富的毛羽，表面积巨大，使其在橡胶混合的过程中，可与橡胶的结合点较多。但也正因为如此，若将浆粕与橡胶直接用密炼机或开炼机混合，可能在一定程度上被缠结，而影响其性能。本发明通过对芳纶浆粕进行改性后，发现仅使用一种改性芳纶浆粕时，对混炼得到的防扎材料的性能提升有限，在将本发明的两种改性芳纶浆粕共同使用后，对混炼得到的防扎材料的性能有了显著提高，防扎材料的拉伸强度提高，防扎材料的撕裂强度大幅提高，防扎材料的定伸强度提高，防扎材料的断裂伸长率提高，但防扎材料的硬度及耐磨性能有所下降。
优选地，补强剂为白炭黑。
优选地，增粘剂为碳五石油树脂。
优选地，活化剂为氧化锌和硬脂酸。
优选地，硫化剂为硫磺。
本发明的目的在于提供一种防扎材料的制备方法。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种防扎材料的制备方法，包括：将天然橡胶、改性芳纶浆粕及辅助试剂通过混炼制备工序得到防扎材料；所述改性芳纶浆粕包括纳米二氧化硅改性芳纶浆粕和聚硅氧烷改性芳纶浆粕，所述辅助试剂包括补强剂、增粘剂、防老剂RD、活化剂、硫化剂、促进剂TBBS和防焦剂CTP。
优选地，纳米二氧化硅改性芳纶浆粕的添加量为天然橡胶的3-15wt％。
优选地，聚硅氧烷改性芳纶浆粕的添加量为天然橡胶的2-10wt％。
优选地，防扎材料的制备方法中可包含芳纶浆粕的预处理、纳米二氧化硅改性芳纶浆粕制备、氨基化芳纶浆粕的制备、聚硅氧烷改性芳纶浆粕的制备中任一步骤。
更优选地，芳纶浆粕的预处理中，将芳纶浆粕浸没在丙酮溶液中，利用超声波清洗机超声洗涤2-6h，然后采用大量去离子水清洗，干燥，得到预处理芳纶浆粕。
更进一步优选地，丙酮溶液中丙酮的质量分数为90-99wt％。
更进一步优选地，芳纶浆粕的使用量为丙酮溶液的30-50wt％。
更优选地，纳米二氧化硅改性芳纶浆粕制备中，将预处理芳纶浆粕浸没于乙醇中，在20-40℃的温度下以300-600rpm的转速进行搅拌1-5h，然后加入氨水溶液和去离子水，然后加入TEOS，在20-40℃的温度下搅拌反应1-5h，抽滤，洗涤至洗涤液变澄清，干燥，得到纳米二氧化硅改性芳纶浆粕。
更进一步优选地，预处理芳纶浆粕的使用量为乙醇的1-3wt％。
更进一步优选地，氨水溶液的使用量为乙醇的0.7-2.1wt％。
更进一步优选地，去离子水的使用量为乙醇的7-15wt％。
更进一步优选地，TEOS的使用量为乙醇的1.2-3.6wt％。
更优选地，硝化溶液配制中，将发烟硝酸、浓硫酸、乙酸酐和冰醋酸混合均匀，制备得到硝化溶液。
更进一步优选地，发烟硝酸的使用量为冰醋酸的35-45wt％。
更进一步优选地，浓硫酸的使用量为冰醋酸的1-3wt％。
更进一步优选地，乙酸酐的使用量为冰醋酸的300-450wt％。
更优选地，还原溶液配制中，将磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和硼氢化钠加入四氢呋喃中，得到还原溶液。
更进一步优选地，磷酸二氢钾的使用量为四氢呋喃的0.02-0.12wt％。
更进一步优选地，磷酸氢二钾的使用量为四氢呋喃的0.06-0.36wt％。
更进一步优选地，硼氢化钠的使用量为四氢呋喃的0.09-0.55wt％。
更优选地，氨基化芳纶浆粕的制备中，将预处理芳纶浆粕浸泡于硝化溶液中，在5-15℃的温度下硝化反应3-9h，然后取出纤维，采用大量去离子水冲洗至洗涤液呈中性，干燥后浸泡于还原溶液中，在20-40℃的温度下还原反应16-36h，然后取出纤维，采用大量去离子水冲洗至洗涤液呈中性，干燥，得到氨基化芳纶浆粕。
更进一步优选地，预处理芳纶浆粕的使用量为硝化溶液的2-6wt％。
更进一步优选地，还原溶液的使用量与硝化溶液相同。
更优选地，聚硅氧烷改性芳纶浆粕的制备中，将氨基化芳纶浆粕浸没入GPTMS中，在70-90℃的温度下接枝反应3-9h，然后，加入无水乙醇，加入MPS，滴加入去离子水，调节pH至4-5，在50-70℃的温度下反应2-6h，反应完成后，取出反应产物，依次用大量无水乙醇和去离子水冲洗，干燥，得到聚硅氧烷改性芳纶浆粕。
更进一步优选地，氨基化芳纶浆粕的使用量为GPTMS的0.2-1.2wt％。
更进一步优选地，无水乙醇的使用量为GPTMS的6-14wt％。
更进一步优选地，MPS的使用量为GPTMS的80-120wt％。
更进一步优选地，去离子水的滴加使用量为10-20wt％。
优选地，防扎材料制备中，将天然橡胶加入双辊开炼机中进行塑炼、包辊，然后加入纳米二氧化硅改性芳纶浆粕、聚硅氧烷改性芳纶浆粕进行混炼6min以上，加入补强剂和增粘剂混炼2min以上，加入防老剂RD以及活化剂混炼4min以上，加入硫化剂、促进剂TBBS、防焦剂CTP混炼6min以上，打五个三角包、两个卷，调大开炼机辊距出片，停放12h以上，在平板硫化机中在150℃以上的温度下硫化处理30-100min得到防扎材料。
更优选地，纳米二氧化硅改性芳纶浆粕的添加量为天然橡胶的3-15wt％。
更优选地，聚硅氧烷改性芳纶浆粕的添加量为天然橡胶的2-10wt％。
更优选地，补强剂为白炭黑，白炭黑的添加量为天然橡胶的3-10wt％。
更优选地，增粘剂为碳五石油树脂，碳五石油树脂的添加量为天然橡胶的2-6wt％。
更优选地，防老剂RD的添加量为天然橡胶的0.6-3wt％。
更优选地，活化剂为氧化锌和硬脂酸，氧化锌的添加量为天然橡胶的2-6wt％，硬脂酸的添加量为天然橡胶的1-3wt％。
更优选地，硫化剂为硫磺，硫磺的添加量为天然橡胶的0.7-2.8wt％。
更优选地，促进剂TBBS的添加量为天然橡胶的0.4-1.6wt％。
更优选地，防焦剂CTP的添加量为天然橡胶的0.3-1.8wt％。
优选地，防扎材料制备中可以加入2,3,4,6-四-O-苄基-Α-D-吡喃葡萄糖基三氯乙酰亚胺酯与天然橡胶、纳米二氧化硅改性芳纶浆粕、聚硅氧烷改性芳纶浆粕共同混炼，并用于制备得到防扎材料。2,3,4,6-四-O-苄基-Α-D-吡喃葡萄糖基三氯乙酰亚胺酯的添加量为天然橡胶的1-6wt％。2,3,4,6-四-O-苄基-Α-D-吡喃葡萄糖基三氯乙酰亚胺酯的使用，同天然橡胶、纳米二氧化硅改性芳纶浆粕、聚硅氧烷改性芳纶浆粕相互作用，形成官能团缔合，提高得到的防扎材料的拉伸强度、撕裂强度、定伸强度、断裂伸长率，但同样对防扎材料硬度及耐磨性能没有增强效果。
本发明的目的在于提供一种防扎材料的制备方法。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种防扎静音轮胎，包括：轮胎内表面粘合有上述的防扎材料，防扎材料另一面粘合静音材料。
优选地，静音材料为静音棉。
一种防扎静音轮胎的制备方法，包括：对轮胎内壁进行打磨处理，然后将防扎材料盘覆在打磨区域内，然后贴合静音材料。
优选地，在轮胎内壁以中心线为基准，宽度为10cm以上的区域内进行激光打磨处理，然后用盘覆式自动喷涂设备，将防扎材料盘覆在该区域内，厚度为2-6mm，然后通过静音棉贴合机贴合静音棉。防扎材料可分成1-10段进行盘覆。防扎材料的宽度在10cm以上，与激光打磨处理的宽度保持一致。静音棉的段数大于或等于防扎材料的段数，静音棉与防扎材料的长度一致或小于防扎材料的长度。
本发明由于采用了采用两种改性剂对芳纶浆粕进行改性得到改性芳纶浆粕，并将得到的两种改性芳纶浆粕与天然橡胶混炼，及加入辅助试剂共同混炼制备得到防扎材料，因而具有如下有益效果：防扎材料的拉伸强度为23-28MPa，防扎材料的撕裂强度为33-43kN/m，防扎材料300％定伸强度为11-13.5MPa，防扎材料的断裂伸长率为550-650％，防扎材料的硬度下降，耐磨性能下降。因此，本发明是一种拉伸强度好、撕裂强度好、定伸强度好、断裂伸长率高、用于轮胎的防扎材料及其制备方法，并公开了采用上述防扎材料的防扎静音轮胎。
附图说明
图1为防扎轮胎示意图；
图2为防扎材料拉伸强度图；
图3为防扎材料撕裂强度图；
图4为防扎材料定伸强度图；
图5为防扎材料断裂伸长率图；
图6为防扎材料硬度图；
图7为防扎材料磨耗体积图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：
实施例1：
一种防扎材料的制备方法，
芳纶浆粕的预处理：将芳纶浆粕浸没在丙酮溶液中，利用超声波清洗机超声洗涤4h，然后采用大量去离子水清洗，干燥，得到预处理芳纶浆粕。丙酮溶液中丙酮的质量分数为96wt％，芳纶浆粕的使用量为丙酮溶液的40wt％。
纳米二氧化硅改性芳纶浆粕：将预处理芳纶浆粕浸没于乙醇中，在30℃的温度下以500rpm的转速进行搅拌3h，然后加入氨水溶液和去离子水，然后加入TEOS，在30℃的温度下搅拌反应3h，抽滤，洗涤至洗涤液变澄清，干燥，得到纳米二氧化硅改性芳纶浆粕。预处理芳纶浆粕的使用量为乙醇的2wt％，氨水溶液的使用量为乙醇的1.4wt％，去离子水的使用量为乙醇的12wt％，TEOS的使用量为乙醇的2.5wt％。
硝化溶液配制：将发烟硝酸、浓硫酸、乙酸酐和冰醋酸混合均匀，制备得到硝化溶液。发烟硝酸的使用量为冰醋酸的40wt％，浓硫酸的使用量为冰醋酸的2wt％，乙酸酐的使用量为冰醋酸的400wt％。
还原溶液配制：将磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和硼氢化钠加入四氢呋喃中，得到还原溶液。磷酸二氢钾的使用量为四氢呋喃的0.09wt％，磷酸氢二钾的使用量为四氢呋喃的0.18wt％，硼氢化钠的使用量为四氢呋喃的0.35wt％。
氨基化芳纶浆粕的制备：将预处理芳纶浆粕浸泡于硝化溶液中，在10℃的温度下硝化反应7h，然后取出纤维，采用大量去离子水冲洗至洗涤液呈中性，干燥后浸泡于还原溶液中，在30℃的温度下还原反应24h，然后取出纤维，采用大量去离子水冲洗至洗涤液呈中性，干燥，得到氨基化芳纶浆粕。预处理芳纶浆粕的使用量为硝化溶液的5wt％，还原溶液的使用量与硝化溶液相同。
聚硅氧烷改性芳纶浆粕的制备：将氨基化芳纶浆粕浸没入GPTMS中，在80℃的温度下接枝反应6h，然后，加入无水乙醇，加入MPS，滴加入去离子水，调节pH至5，在60℃的温度下反应4h，反应完成后，取出反应产物，依次用大量无水乙醇和去离子水冲洗，干燥，得到聚硅氧烷改性芳纶浆粕。氨基化芳纶浆粕的使用量为GPTMS的0.8wt％，无水乙醇的使用量为GPTMS的9wt％，MPS的使用量为GPTMS的100wt％，去离子水的滴加使用量为15wt％。GPTMS：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；MPS：γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
防扎材料制备：将天然橡胶加入双辊开炼机中进行塑炼、包辊，然后加入纳米二氧化硅改性芳纶浆粕、聚硅氧烷改性芳纶浆粕进行混炼6min，加入补强剂和增粘剂混炼2min，加入防老剂RD以及活化剂混炼4min，加入硫化剂、促进剂TBBS、防焦剂CTP混炼6min，打五个三角包、两个卷，调大开炼机辊距出片，停放24h，在平板硫化机中在152℃的温度下硫化处理60min得到防扎材料。纳米二氧化硅改性芳纶浆粕的添加量为天然橡胶的4wt％，聚硅氧烷改性芳纶浆粕的添加量为天然橡胶的3wt％，补强剂为白炭黑，白炭黑的添加量为天然橡胶的6wt％，增粘剂为碳五石油树脂，碳五石油树脂的添加量为天然橡胶的4wt％，防老剂RD的添加量为天然橡胶的1.8wt％，活化剂为氧化锌和硬脂酸，氧化锌的添加量为天然橡胶的4wt％，硬脂酸的添加量为天然橡胶的2.1wt％，硫化剂为硫磺，硫磺的添加量为天然橡胶的1.8wt％，促进剂TBBS的添加量为天然橡胶的1.2wt％，防焦剂CTP的添加量为天然橡胶的1.3wt％。
实施例2：
一种防扎材料的制备方法，
本实施例与实施例1相比，不同之处仅在于，防扎材料制备中，纳米二氧化硅改性芳纶浆粕的添加量为天然橡胶的7wt％，聚硅氧烷改性芳纶浆粕的添加量为天然橡胶的5wt％。
实施例3：
一种防扎材料的制备方法，
本实施例与实施例1相比，不同之处仅在于，防扎材料制备中，纳米二氧化硅改性芳纶浆粕的添加量为天然橡胶的12wt％，聚硅氧烷改性芳纶浆粕的添加量为天然橡胶的8wt％。
实施例4：
一种防扎材料的制备方法，
本实施例与实施例3相比，不同之处仅在于，防扎材料制备中，白炭黑的添加量为天然橡胶的4wt％，碳五石油树脂的添加量为天然橡胶的6wt％。
实施例5：
一种防扎材料的制备方法，
本实施例与实施例3相比，不同之处仅在于，防扎材料制备中，白炭黑的添加量为天然橡胶的7wt％，碳五石油树脂的添加量为天然橡胶的2wt％。
实施例6：
一种防扎材料的制备方法，
芳纶浆粕的预处理：将芳纶浆粕浸没在丙酮溶液中，利用超声波清洗机超声洗涤4h，然后采用大量去离子水清洗，干燥，得到预处理芳纶浆粕。丙酮溶液中丙酮的质量分数为96wt％，芳纶浆粕的使用量为丙酮溶液的40wt％。
纳米二氧化硅改性芳纶浆粕：将预处理芳纶浆粕浸没于乙醇中，在30℃的温度下以500rpm的转速进行搅拌3h，然后加入氨水溶液和去离子水，然后加入TEOS，在30℃的温度下搅拌反应3h，抽滤，洗涤至洗涤液变澄清，干燥，得到纳米二氧化硅改性芳纶浆粕。预处理芳纶浆粕的使用量为乙醇的2wt％，氨水溶液的使用量为乙醇的1.4wt％，去离子水的使用量为乙醇的12wt％，TEOS的使用量为乙醇的2.5wt％。
硝化溶液配制：将发烟硝酸、浓硫酸、乙酸酐和冰醋酸混合均匀，制备得到硝化溶液。发烟硝酸的使用量为冰醋酸的40wt％，浓硫酸的使用量为冰醋酸的2wt％，乙酸酐的使用量为冰醋酸的400wt％。
还原溶液配制：将磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和硼氢化钠加入四氢呋喃中，得到还原溶液。磷酸二氢钾的使用量为四氢呋喃的0.09wt％，磷酸氢二钾的使用量为四氢呋喃的0.18wt％，硼氢化钠的使用量为四氢呋喃的0.35wt％。
氨基化芳纶浆粕的制备：将预处理芳纶浆粕浸泡于硝化溶液中，在10℃的温度下硝化反应7h，然后取出纤维，采用大量去离子水冲洗至洗涤液呈中性，干燥后浸泡于还原溶液中，在30℃的温度下还原反应24h，然后取出纤维，采用大量去离子水冲洗至洗涤液呈中性，干燥，得到氨基化芳纶浆粕。预处理芳纶浆粕的使用量为硝化溶液的5wt％，还原溶液的使用量与硝化溶液相同。
聚硅氧烷改性芳纶浆粕的制备：将氨基化芳纶浆粕浸没入GPTMS中，在80℃的温度下接枝反应6h，然后，加入无水乙醇，加入MPS，滴加入去离子水，调节pH至5，在60℃的温度下反应4h，反应完成后，取出反应产物，依次用大量无水乙醇和去离子水冲洗，干燥，得到聚硅氧烷改性芳纶浆粕。氨基化芳纶浆粕的使用量为GPTMS的0.8wt％，无水乙醇的使用量为GPTMS的9wt％，MPS的使用量为GPTMS的100wt％，去离子水的滴加使用量为15wt％。GPTMS：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；MPS：γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
防扎材料制备：将天然橡胶加入双辊开炼机中进行塑炼、包辊，然后加入纳米二氧化硅改性芳纶浆粕、聚硅氧烷改性芳纶浆粕和2,3,4,6-四-O-苄基-Α-D-吡喃葡萄糖基三氯乙酰亚胺酯进行混炼6min，加入补强剂和增粘剂混炼2min，加入防老剂RD以及活化剂混炼4min，加入硫化剂、促进剂TBBS、防焦剂CTP混炼6min，打五个三角包、两个卷，调大开炼机辊距出片，停放24h，在平板硫化机中在152℃的温度下硫化处理60min得到防扎材料。纳米二氧化硅改性芳纶浆粕的添加量为天然橡胶的12wt％，聚硅氧烷改性芳纶浆粕的添加量为天然橡胶的8wt％，2,3,4,6-四-O-苄基-Α-D-吡喃葡萄糖基三氯乙酰亚胺酯的添加量为天然橡胶的1.8wt％，补强剂为白炭黑，白炭黑的添加量为天然橡胶的6wt％，增粘剂为碳五石油树脂，碳五石油树脂的添加量为天然橡胶的4wt％，防老剂RD的添加量为天然橡胶的1.8wt％，活化剂为氧化锌和硬脂酸，氧化锌的添加量为天然橡胶的4wt％，硬脂酸的添加量为天然橡胶的2.1wt％，硫化剂为硫磺，硫磺的添加量为天然橡胶的1.8wt％，促进剂TBBS的添加量为天然橡胶的1.2wt％，防焦剂CTP的添加量为天然橡胶的1.3wt％。
实施例7：
一种防扎材料的制备方法，
本实施例与实施例6相比，不同之处仅在于，防扎材料制备中，2,3,4,6-四-O-苄基-Α-D-吡喃葡萄糖基三氯乙酰亚胺酯的添加量为天然橡胶的3.2wt％。
实施例8：
一种防扎材料的制备方法，
本实施例与实施例6相比，不同之处仅在于，防扎材料制备中，2,3,4,6-四-O-苄基-Α-D-吡喃葡萄糖基三氯乙酰亚胺酯的添加量为天然橡胶的4.9wt％。
实施例9：
一种防扎材料的制备方法，
本实施例与实施例8相比，不同之处仅在于，防扎材料制备中，白炭黑的添加量为天然橡胶的4wt％，碳五石油树脂的添加量为天然橡胶的3wt％。
实施例10：
一种防扎材料的制备方法，
本实施例与实施例8相比，不同之处仅在于，防扎材料制备中，纳米二氧化硅改性芳纶浆粕的添加量为天然橡胶的5wt％，聚硅氧烷改性芳纶浆粕的添加量为天然橡胶的5wt％。
实施例11：
一种防扎轮胎的制造方法，
在轮胎内壁以中心线为基准，宽度为12cm的区域内进行激光打磨处理，然后用盘覆式自动喷涂设备，将防扎材料盘覆在该区域内，厚度为6mm，然后通过静音棉贴合机贴合静音棉。防扎材料分成10段进行盘覆。静音棉的宽度为12cm，防扎材料的宽度在12cm，与激光打磨处理的宽度保持一致。静音棉的段数等于防扎材料的段数，静音棉的长度与防扎材料长度一致。本实施例中的防扎材料来自实施例1。
防扎轮胎中防扎材料的粘合示意图如图1所示，其中，1为轮胎，2为防扎材料，3为静音棉。
实施例12：
一种防扎轮胎的制造方法，
在轮胎内壁以中心线为基准，宽度为13cm的区域内进行激光打磨处理，然后用盘覆式自动喷涂设备，将防扎材料盘覆在该区域内，厚度为6mm，然后通过静音棉贴合机贴合静音棉。防扎材料分成6段进行盘覆。静音棉的宽度为12cm，防扎材料的宽度在13cm，与激光打磨处理的宽度保持一致。静音棉的段数等于防扎材料的段数，静音棉的长度与防扎材料长度一致。本实施例中的防扎材料来自实施例2。
实施例13：
一种防扎轮胎的制造方法，
在轮胎内壁以中心线为基准，宽度为12cm的区域内进行激光打磨处理，然后用盘覆式自动喷涂设备，将防扎材料盘覆在该区域内，厚度为6mm，然后通过静音棉贴合机贴合静音棉。防扎材料分成3段进行盘覆。静音棉的宽度为12cm，防扎材料的宽度在12cm，与激光打磨处理的宽度保持一致。静音棉的段数等于防扎材料的段数，静音棉的长度与防扎材料长度一致。本实施例中的防扎材料来自实施例3。
实施例14：
一种防扎轮胎的制造方法，
在轮胎内壁以中心线为基准，宽度为13cm的区域内进行激光打磨处理，然后用盘覆式自动喷涂设备，将防扎材料盘覆在该区域内，厚度为5mm，然后通过静音棉贴合机贴合静音棉。防扎材料分成6段进行盘覆。静音棉的宽度为12cm，防扎材料的宽度在13cm，与激光打磨处理的宽度保持一致。静音棉的段数等于防扎材料的段数，静音棉的长度与防扎材料长度一致。本实施例中的防扎材料来自实施例4。
实施例15：
一种防扎轮胎的制造方法，
在轮胎内壁以中心线为基准，宽度为13cm的区域内进行激光打磨处理，然后用盘覆式自动喷涂设备，将防扎材料盘覆在该区域内，厚度为6mm，然后通过静音棉贴合机贴合静音棉。防扎材料分成2段进行盘覆。静音棉的宽度为12cm，防扎材料的宽度在13cm，与激光打磨处理的宽度保持一致。静音棉的段数等于防扎材料的段数，静音棉的长度与防扎材料长度一致。本实施例中的防扎材料来自实施例5。
实施例16：
一种防扎轮胎的制造方法，
在轮胎内壁以中心线为基准，宽度为12cm的区域内进行激光打磨处理，然后用盘覆式自动喷涂设备，将防扎材料盘覆在该区域内，厚度为6mm，然后通过静音棉贴合机贴合静音棉。防扎材料分成3段进行盘覆。静音棉的宽度为12cm，防扎材料的宽度在12cm，与激光打磨处理的宽度保持一致。静音棉的段数等于防扎材料的段数，静音棉的长度与防扎材料长度一致。本实施例中的防扎材料来自实施例6。
实施例17：
一种防扎轮胎的制造方法，
在轮胎内壁以中心线为基准，宽度为12cm的区域内进行激光打磨处理，然后用盘覆式自动喷涂设备，将防扎材料盘覆在该区域内，厚度为6mm，然后通过静音棉贴合机贴合静音棉。防扎材料分成7段进行盘覆。静音棉的宽度为12cm，防扎材料的宽度在12cm，与激光打磨处理的宽度保持一致。静音棉的段数等于防扎材料的段数，静音棉的长度与防扎材料长度一致。本实施例中的防扎材料来自实施例7。
实施例18：
一种防扎轮胎的制造方法，
在轮胎内壁以中心线为基准，宽度为12cm的区域内进行激光打磨处理，然后用盘覆式自动喷涂设备，将防扎材料盘覆在该区域内，厚度为6mm，然后通过静音棉贴合机贴合静音棉。防扎材料分成3段进行盘覆。静音棉的宽度为12cm，防扎材料的宽度在12cm，与激光打磨处理的宽度保持一致。静音棉的段数等于防扎材料的段数，静音棉的长度与防扎材料长度一致。本实施例中的防扎材料来自实施例8。
实施例19：
一种防扎轮胎的制造方法，
在轮胎内壁以中心线为基准，宽度为12cm的区域内进行激光打磨处理，然后用盘覆式自动喷涂设备，将防扎材料盘覆在该区域内，厚度为6mm，然后通过静音棉贴合机贴合静音棉。防扎材料分成4段进行盘覆。静音棉的宽度为12cm，防扎材料的宽度在12cm，与激光打磨处理的宽度保持一致。静音棉的段数等于防扎材料的段数，静音棉的长度与防扎材料长度一致。本实施例中的防扎材料来自实施例9。
实施例20：
一种防扎轮胎的制造方法，
在轮胎内壁以中心线为基准，宽度为12cm的区域内进行激光打磨处理，然后用盘覆式自动喷涂设备，将防扎材料盘覆在该区域内，厚度为6mm，然后通过静音棉贴合机贴合静音棉。防扎材料分成5段进行盘覆。静音棉的宽度为12cm，防扎材料的宽度在12cm，与激光打磨处理的宽度保持一致。静音棉的段数等于防扎材料的段数，静音棉的长度与防扎材料长度一致。本实施例中的防扎材料来自实施例10。
对比例1：
本对比例与实施例3相比，不同之处仅在于，防扎材料制备中，将纳米二氧化硅改性芳纶浆粕替换为芳纶浆粕。
对比例2：
本对比例与实施例3相比，不同之处仅在于，防扎材料制备中，将聚硅氧烷改性芳纶浆粕替换为芳纶浆粕。
对比例3：
本对比例与实施例3相比，不同之处仅在于，防扎材料制备中，将纳米二氧化硅改性芳纶浆粕和聚硅氧烷改性芳纶浆粕均替换为芳纶浆粕。
试验例：
试样测试：
拉伸强度测试：GB/T528-2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定。
撕裂强度测试：GB/T529-2008硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定(裤形、直角形和新月形试样)。
定伸强度测试：GB/T528-2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定。
断裂伸长率测试：GB/T528-2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定。
硬度测试：GB/T531.1-2008硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计法(邵尔硬度)。
耐磨测试：GB/T1689-2014硫化橡胶耐磨性能的测定(用阿克隆磨耗试验机)。
本发明通过采用两种改性剂对芳纶浆粕进行改性得到改性芳纶浆粕，并将得到的两种改性芳纶浆粕与天然橡胶混炼，及加入其他试剂共同混炼制备得到防扎材料，按本发明各实施例和对比例制备得到的防扎材料的拉伸强度测试结果如图2所示，其中，实施例3中制备得到的防扎材料的拉伸强度为25.49MPa，对比例1制备得到的防扎材料的拉伸强度为22.86MPa，对比例2制备得到的防扎材料的拉伸强度为22.48MPa，对比例3制备得到的防扎材料的拉伸强度为22.16MPa，实施例3与对比例3相比，表明对于防扎材料的拉伸强度的提高效果中，纳米二氧化硅改性芳纶浆粕和聚硅氧烷改性芳纶浆粕的使用优于未改性的芳纶浆粕，实施例3与对比例1相比时，表明制备防扎材料时，使用聚硅氧烷改性芳纶浆粕而将纳米二氧化硅改性芳纶浆粕替换为芳纶浆粕后，防扎材料的拉伸强度下降，表明聚硅氧烷改性芳纶浆粕和芳纶浆粕的使用没有显著的提高效果，实施例3与对比例2相比，同样可以得到纳米二氧化硅改性芳纶浆粕和芳纶浆粕的使用对防扎材料的拉伸强度没有显著的提高效果；与对比例1得到的防扎材料的拉伸强度相比，实施例3得到的防扎材料的拉伸强度提高了11.50％，与对比例2得到的防扎材料的拉伸强度相比，实施例3得到的防扎材料的拉伸强度提高了13.39％，与对比例3得到的防扎材料的拉伸强度相比，实施例3得到的防扎材料的拉伸强度提高了15.03％，可见，对比例1-2相对于对比例3的防扎材料的拉伸强度的提高效果有限，而实施例3相对于对比例1-3均有明显提高，实施例8制备得到的防扎材料的拉伸强度为27.67MPa，相对于实施例3，实施例8得到的防扎材料的拉伸强度提高了8.55％，表明按本发明方法制备防扎材料时，引入2,3,4,6-四-O-苄基-Α-D-吡喃葡萄糖基三氯乙酰亚胺酯共同制备防扎材料，可以提高防扎材料的拉伸强度。
本发明各实施例和对比例制备得到的防扎材料的撕裂强度测试结果如图3所示，其中，实施例3中制备得到的防扎材料的撕裂强度为38.62kN/m，对比例1制备得到的防扎材料的撕裂强度为30.95kN/m，对比例2制备得到的防扎材料的撕裂强度为30.58kN/m，对比例3制备得到的防扎材料的撕裂强度为29.47kN/m，实施例3与对比例3相比，表明对于防扎材料的撕裂强度的提高效果中，纳米二氧化硅改性芳纶浆粕和聚硅氧烷改性芳纶浆粕的使用优于未改性的芳纶浆粕，实施例3与对比例1相比时，表明制备防扎材料时，使用聚硅氧烷改性芳纶浆粕而将纳米二氧化硅改性芳纶浆粕替换为芳纶浆粕后，防扎材料的撕裂强度下降，表明聚硅氧烷改性芳纶浆粕和芳纶浆粕的使用没有显著的提高效果，实施例3与对比例2相比，同样可以得到纳米二氧化硅改性芳纶浆粕和芳纶浆粕的使用对防扎材料的撕裂强度没有显著的提高效果；与对比例1得到的防扎材料的撕裂强度相比，实施例3得到的防扎材料的撕裂强度提高了24.78％，与对比例2得到的防扎材料的撕裂强度相比，实施例3得到的防扎材料的撕裂强度提高了26.29％，与对比例3得到的防扎材料的撕裂强度相比，实施例3得到的防扎材料的撕裂强度提高了31.05％，可见，对比例1-2相对于对比例3的防扎材料的撕裂强度的提高效果有限，而实施例3相对于对比例1-3均有明显提高，实施例8制备得到的防扎材料的撕裂强度为41.87kN/m，相对于实施例3，实施例8得到的防扎材料的撕裂强度提高了8.42％，表明按本发明方法制备防扎材料时，引入2,3,4,6-四-O-苄基-Α-D-吡喃葡萄糖基三氯乙酰亚胺酯共同制备防扎材料，可以提高防扎材料的撕裂强度。
本发明各实施例和对比例制备得到的防扎材料的300％定伸强度测试结果如图4所示，其中，实施例3中制备得到的防扎材料的定伸强度为11.67MPa，对比例1制备得到的防扎材料的定伸强度为10.46MPa，对比例2制备得到的防扎材料的定伸强度为10.83MPa，对比例3制备得到的防扎材料的定伸强度为10.06MPa，实施例3与对比例3相比，表明对于防扎材料的定伸强度的提高效果中，纳米二氧化硅改性芳纶浆粕和聚硅氧烷改性芳纶浆粕的使用优于未改性的芳纶浆粕，实施例3与对比例1相比时，表明制备防扎材料时，使用聚硅氧烷改性芳纶浆粕而将纳米二氧化硅改性芳纶浆粕替换为芳纶浆粕后，防扎材料的定伸强度下降，表明聚硅氧烷改性芳纶浆粕和芳纶浆粕的使用没有显著的提高效果，实施例3与对比例2相比，同样可以得到纳米二氧化硅改性芳纶浆粕和芳纶浆粕的使用对防扎材料的定伸强度没有显著的提高效果；与对比例1得到的防扎材料的定伸强度相比，实施例3得到的防扎材料的定伸强度提高了13.67％，与对比例2得到的防扎材料的定伸强度相比，实施例3得到的防扎材料的定伸强度提高了9.79％，与对比例3得到的防扎材料的定伸强度相比，实施例3得到的防扎材料的定伸强度提高了18.19％，可见，对比例1-2相对于对比例3的防扎材料的定伸强度的提高效果有限，而实施例3相对于对比例1-3均有明显提高，实施例8制备得到的防扎材料的定伸强度为13.12MPa，相对于实施例3，实施例8得到的防扎材料的定伸强度提高了10.34％，表明按本发明方法制备防扎材料时，引入2,3,4,6-四-O-苄基-Α-D-吡喃葡萄糖基三氯乙酰亚胺酯共同制备防扎材料，可以提高防扎材料的定伸强度。
本发明各实施例和对比例制备得到的防扎材料的断裂伸长率测试结果如图5所示，其中，实施例3中制备得到的防扎材料的断裂伸长率为609％，对比例1制备得到的防扎材料的断裂伸长率为531％，对比例2制备得到的防扎材料的断裂伸长率为535％，对比例3制备得到的防扎材料的断裂伸长率为522％，实施例3与对比例3相比，表明对于防扎材料的断裂伸长率的提高效果中，纳米二氧化硅改性芳纶浆粕和聚硅氧烷改性芳纶浆粕的使用优于未改性的芳纶浆粕，实施例3与对比例1相比时，表明制备防扎材料时，使用聚硅氧烷改性芳纶浆粕而将纳米二氧化硅改性芳纶浆粕替换为芳纶浆粕后，防扎材料的断裂伸长率下降，表明聚硅氧烷改性芳纶浆粕和芳纶浆粕的使用没有显著的提高效果，实施例3与对比例2相比，同样可以得到纳米二氧化硅改性芳纶浆粕和芳纶浆粕的使用对防扎材料的断裂伸长率没有显著的提高效果；可见，对比例1-2相对于对比例3的防扎材料的断裂伸长率的提高效果有限，而实施例3相对于对比例1-3均有明显提高，实施例8制备得到的防扎材料的断裂伸长率为634％，相对于实施例3表明按本发明方法制备防扎材料时，引入2,3,4,6-四-O-苄基-Α-D-吡喃葡萄糖基三氯乙酰亚胺酯共同制备防扎材料，可以提高防扎材料的断裂伸长率。
本发明各实施例和对比例制备得到的防扎材料的邵尔A硬度测试结果如图6所示，其中，实施例3中制备得到的防扎材料的邵尔A值为70，对比例1制备得到的防扎材料的邵尔A值为64，对比例2制备得到的防扎材料的邵尔A值为63，对比例3制备得到的防扎材料的邵尔A值为62，实施例3与对比例3相比，表明制备防扎材料时，纳米二氧化硅改性芳纶浆粕和聚硅氧烷改性芳纶浆粕的使用降低了防扎材料的硬度，实施例3与对比例1相比时，表明制备防扎材料时，使用聚硅氧烷改性芳纶浆粕而将纳米二氧化硅改性芳纶浆粕替换为芳纶浆粕后，聚硅氧烷改性芳纶浆粕和芳纶浆粕的使用使防扎材料的硬度下降，实施例3与对比例2相比，同样可以得到纳米二氧化硅改性芳纶浆粕和芳纶浆粕的使用使防扎材料的硬度下降；实施例8制备得到的防扎材料的邵尔A值为74，相对于实施例3表明按本发明方法制备防扎材料时，引入2,3,4,6-四-O-苄基-Α-D-吡喃葡萄糖基三氯乙酰亚胺酯共同制备防扎材料，防扎材料的硬度降低。
本发明各实施例和对比例制备得到的防扎材料的耐磨性能测试结果如图7所示，其中，实施例3中制备得到的防扎材料的磨耗体积为0.30cm3/英里，对比例1制备得到的防扎材料的磨耗体积为0.25cm3/英里，对比例2制备得到的防扎材料的磨耗体积为0.23cm3/英里，对比例3制备得到的防扎材料的磨耗体积为0.22cm3/英里，实施例3与对比例3相比，表明制备防扎材料时，纳米二氧化硅改性芳纶浆粕和聚硅氧烷改性芳纶浆粕的使用降低了防扎材料的耐磨性能，实施例3与对比例1相比时，表明制备防扎材料时，使用聚硅氧烷改性芳纶浆粕而将纳米二氧化硅改性芳纶浆粕替换为芳纶浆粕后，聚硅氧烷改性芳纶浆粕和芳纶浆粕的使用使防扎材料的耐磨性能下降，实施例3与对比例2相比，同样可以得到纳米二氧化硅改性芳纶浆粕和芳纶浆粕的使用使防扎材料的耐磨性能下降；实施例8制备得到的防扎材料的磨耗体积为0.31cm3/英里，相对于实施例3表明按本发明方法制备防扎材料时，引入2,3,4,6-四-O-苄基-Α-D-吡喃葡萄糖基三氯乙酰亚胺酯共同制备防扎材料，防扎材料的耐磨性能基本无变化。
本发明制备得到的防扎材料的拉伸强度为23-28MPa，防扎材料的撕裂强度为33-43kN/m，防扎材料300％定伸强度为11-13.5MPa，防扎材料的断裂伸长率为550-650％，防扎材料的硬度下降，耐磨性能下降。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种抗扎材料，包括：以天然橡胶为主体；以及，分散于天然橡胶中的改性芳纶浆粕和辅助试剂，所述改性芳纶浆粕包括纳米二氧化硅改性芳纶浆粕和聚硅氧烷改性芳纶浆粕；所述辅助试剂包括补强剂、增粘剂、防老剂RD、活化剂、硫化剂、促进剂TBBS和防焦剂CTP；所述改性芳纶浆粕的制备原料中包括预处理芳纶浆粕，预处理芳纶浆粕经丙酮和水洗涤制成；
所述纳米二氧化硅改性芳纶浆粕由预处理芳纶浆粕于含有乙醇、氨水和TEOS的水溶液中制备得到；预处理芳纶浆粕的使用量为乙醇的1-3wt%，TEOS的使用量为乙醇的1.2-3.6wt%；
所述聚硅氧烷改性芳纶浆粕由氨基化芳纶浆粕、GPTMS和MPS经反应处理制备得到；所述氨基化芳纶浆粕由预处理芳纶浆粕经硝化及还原处理得到；氨基化芳纶浆粕的使用量为GPTMS的0.2-1.2wt%；MPS的使用量为GPTMS的80-120wt%。
2.根据权利要求1所述的一种抗扎材料，其特征是：所述补强剂为白炭黑。
3.根据权利要求1所述的一种抗扎材料，其特征是：所述增粘剂为碳五石油树脂。
4.根据权利要求1所述的一种抗扎材料，其特征是：所述活化剂为氧化锌和硬脂酸。
5.一种权利要求1所述的抗扎材料的制备方法，包括：将天然橡胶、改性芳纶浆粕及辅助试剂通过混炼制备工序得到抗扎材料；所述改性芳纶浆粕包括纳米二氧化硅改性芳纶浆粕和聚硅氧烷改性芳纶浆粕，所述辅助试剂包括补强剂、增粘剂、防老剂RD、活化剂、硫化剂、促进剂TBBS和防焦剂CTP。
6.根据权利要求5所述的一种抗扎材料的制备方法，其特征是：所述纳米二氧化硅改性芳纶浆粕的添加量为天然橡胶的3-15wt%。
7.根据权利要求5所述的一种抗扎材料的制备方法，其特征是：所述聚硅氧烷改性芳纶浆粕的添加量为天然橡胶的2-10wt%。
8.一种抗扎静音轮胎，包括：轮胎内表面粘合有权利要求1-4任一所述的抗扎材料，抗扎材料另一面粘合静音材料。
9.根据权利要求8所述的一种抗扎静音轮胎，其特征是：所述静音材料为静音棉。
10.一种权利要求8所述的抗扎静音轮胎的制备方法，包括：对轮胎内壁进行打磨处理，然后将抗扎材料盘覆在打磨区域内，然后贴合静音材料。
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