CN114953547B - 一种利用微波加热胶囊硫化轮胎的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用微波加热胶囊硫化轮胎的方法，其先在微波反应腔的内壁四周等距离布置两个以上的微波馈口，每个微波馈口均与微波天线连接，用于向微波反应腔内馈入微波，在所述微波反应腔内的中部位置布置轮胎定型模具和硫化胶囊；然后在胎胚内侧涂覆一层有机隔离剂，然后将胎胚布置在硫化胶囊上后合模；接着向硫化胶囊中充入氮气，采用微波方式加热硫化胶囊，进而加热胎胚使其硫化，并且通过控制硫化胶囊内氮气压力、微波加热时间、硫化温度、温升速度等工艺参数，以获得最优的轮胎硫化效果。本发明适用于不同类型橡胶的微波硫化，不仅保证胶囊以及胎胚能够均匀受热，还可以提高微波加热效率，减少轮胎硫化工序时间。
Description
技术领域
本发明属于轮胎生产技术领域，具体涉及一种利用微波加热胶囊硫化轮胎的方法。
背景技术
轮胎作为汽车的一部分，伴随着汽车产业的高速发展，轮胎附加的性能越来越好，而不仅仅只作为汽车移动的“滚轮”，所以轮胎的设计和制造需要考虑的因素越来越多。轮胎制造过程主要包括混合、密炼、胶部件准备、轮胎成型、硫化和检验等几大工序。轮胎作为常见的橡胶热压模制品,其产品外观质量和生产效率几乎全是由硫化工艺和硫化机来决定的。如何提高轮胎硫化技术水平是实现轮胎的精确制造、节能制造与绿色制造的必要条件。
微波硫化不同于传统的硫化方式，其采用内加热方式，使物体本身成为发热源，可以实现内外同时加热，这种加热方式自化速度快，无滞后效应，具有即时性，大大提高加热效率，并且使用微波硫化时，电磁波被物体的各部位吸收转化为热能,避免了因导热速度慢而产生的较大温度镜度,使得硫化湿度更为均匀，同时微波硫化的周期短，不会产生废料，这样就使综合材料成本得到节省。但是微波硫化应用在轮胎硫化过程时，主要是通过微波加热胶囊，并通过胶囊对轮胎胎坯的内部进行加热，从而达到胎坯硫化的目的。由于轮胎的橡胶材料组成和体积不同，而且胶囊以及胎胚的不同部位处在微波炉的不同场强区，使得胶囊的受热不均匀，进而也造成胎胚的受热不均匀，同时微波加热是由复杂的非线性物理控制的，其电磁场分布不均匀的特性导致物理升温速度和升温规律均为非线性分布，从而影响微波加热效率和温度分布的均匀性。
发明内容
针对上述不足，本发明公开了一种利用微波加热胶囊硫化轮胎的方法，适用于不同类型橡胶的微波硫化，不仅保证胶囊以及胎胚能够均匀受热，还可以提高微波加热效率，减少轮胎硫化工序时间。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种利用微波加热胶囊硫化轮胎的方法，其包括以下步骤：
（1）在微波反应腔的内壁四周等距离布置两个以上的微波馈口，每个微波馈口均与微波天线连接，用于向微波反应腔内馈入微波，相邻两个微波馈口的水平投影的夹角为30°～120°；在所述微波反应腔内的中部位置布置轮胎定型模具和硫化胶囊；
（2）在胎胚内侧涂覆一层有机隔离剂，然后将胎胚布置在硫化胶囊上后合模；
所述有机隔离剂包括以下重量份数的原料组分：纳米碳酸钙20～40份、滑石粉5～10份、水20～40份、硬脂酸盐10～15份、柠檬酸盐1～3份、聚丙烯酰胺5～10份、火麻油3～5份、乳化剂1～3份；所述乳化剂为山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇硬脂酸酯、聚乙二醇月桂酸酯、聚乙二醇油酸酯中的一种或多种组合；将纳米碳酸钙、滑石粉和水在搅拌速度为300～500r/min的条件下混合均匀，然后依次加入硬脂酸盐、柠檬酸盐、聚丙烯酰胺在搅拌速度为100～200r/min的条件下继续搅拌反应10～20min，接着加入火麻油、乳化剂继续反应30～60min即可得到所述的有机隔离剂；
（3）向硫化胶囊中充入氮气，控制硫化胶囊内压力为2.7～2.8MPa，接着开启微波天线通过所述微波馈口向微波反应腔内馈入微波，并加热硫化胶囊至130～150℃后恒温10～20min，然后关闭微波天线停止加热10～15min，接着继续给硫化胶囊中充入氮气并控制硫化胶囊内压力为2.9～3.0MPa，重新开启微波天线并继续对硫化胶囊加热5～10min，然后关闭微波天线停止，静置胎胚5～10min，然后快速冷却至室温，并且给硫化胶囊泄压至常压，接着开模取出胎胚。
本发明通过设置多个微波馈口，并且限定微波馈口的位置，以此获得适合微波加热硫化胶囊的电磁场，能够均匀加热硫化胶囊，同时控制硫化胶囊内的氮气压力，以及加热时间和温度，从而通过硫化胶囊在胎胚内侧对其进行均匀加热，同时根据胎胚的硫化特性，控制胎胚硫化和后硫化（关闭微波天线，静置过程）的时间和温度，使得胎胚能够获得良好的硫化效果，进而生产得到高品质、高性能的轮胎。
进一步的，所述硫化胶囊的制备方法是先称取以下重量份数的原料组分：丁苯橡胶基体10～20份、异戊橡胶基体30～40份、硬脂酸或硬脂酸盐10～15份、聚丙烯酰胺5～10份、改性纳米纤维5～8份、喹啉类防老剂1～2份、石蜡1～2份、硫磺0.5～1份；接着将上述原料组分依次加入密炼机中在130～150℃下密炼10～15min得到密炼胶；然后将密炼胶放入开炼机中在90～100℃下混炼3～5min，排出混炼胶片，待混炼胶片自然冷却至室温后，将混炼胶片装入注射硫化机内进行硫化，硫化温度为150～160℃，硫化时间为30～40min，硫化结束后脱模得到的硫化胶囊。
进一步的，所述改性纳米纤维的制备方法是先称取以下重量份数的原料组分：壳聚糖10～20份、冰醋酸溶液30～50份、氧化锌5～8份、纳米纤维素晶体30～50份；所述冰醋酸溶液为质量浓度为2%的冰醋酸溶液，所述纳米纤维素晶体的直径为5～10nm，长度为100～200nm，结晶度为85%以上；将壳聚糖和冰醋酸溶液在搅拌速度为300～500r/min的条件下混合得到混合物A，然后向混合物A中加入氧化锌继续搅拌5～10min后得到混合物B，然后在搅拌速度为100～200r/min的条件下向混合物B中缓慢加入纳米纤维素晶反应30～60min，再经过冷冻干燥、粉碎后得到改性纳米纤维。
本发明采用丁苯橡胶基体、异戊橡胶基体为主要原料制备硫化胶囊，并且加入硬脂酸或硬脂酸盐和硫磺用于促进胶囊硫化，同时加入由壳聚糖和氧化锌改性的改性纳米纤维，一方面进一步促进胶囊硫化，另一方面改性纳米纤维可以和丁苯橡胶基体、异戊橡胶基体形成网状结构，提高硫化胶囊的延展性，并且配合加入喹啉类防老剂能够有效延长硫化胶囊的使用寿命；而且本发明在硫化胶囊原料中加入可以促进各组分原料的分散，特别是促面改性纳米纤维、丁苯橡胶基体和异戊橡胶基体形成特殊的网状结构，提高硫化胶囊的抗老化性能和对热介质的防渗透性能。
进一步的，所述微波馈口与微波反应腔内壁的夹角为30°～60°。通过限定微波馈口与微波反应腔内壁的夹角，即控制微波馈入的角度，使得微波硫化的热点区域位于橡胶胎胚的中心，并且均匀向外扩散，从而获得良好的加热效果。
进一步的，所述微波馈口与微波天线连接，用于向微波反应腔内馈入频率为2450MHz且功率为1.0～2.0KW的微波。
进一步的，在步骤（3）中，硫化胶囊的升温速度为5～8℃/min。由于橡胶属于热的不良导体，控制硫化胶囊的升温速度以此防止硫化胶囊因为升温过快或过慢导致的温度不均匀，局部过高或过低，进而使得对胎胚的加热不均匀，影响硫化效果和胎胚的性能。
进一步的，步骤（3）中，将静置后的胎胚按照5～10℃/min的速度冷却至室温。控制胎胚的冷却速度，可以避免因温度快速降低而对其力学性能产生影响，使得胎胚表面产生微细裂纹,缩短使用寿命。
本技术方案与现有技术相比较具有以下有益效果：
1、本发明通过微波加热硫化胶囊，并通过硫化胶囊对胎坯的内部进行加热，从而达到胎坯硫化的目的，并且为保证胎坯较好地硫化，本发明对微波加热胶囊的功率、时间、温度、及其温度均匀性进行控制。其中本发明设计多馈口的微波天线，使胶囊具有较好的加热均匀性，并且设计特有的硫化胶囊用于胎胚的加热，使得本发明能够获得适合不同类型橡胶微波硫化的温度场，不仅保证胶囊以及胎胚能够均匀受热，还可以提高微波加热效率，减少轮胎硫化工序时间。
2、本发明在胎胚硫化前，还向在胎胚内侧涂覆一层有机隔离剂，该有机隔离剂是由纳米碳酸钙、滑石粉、水、硬脂酸盐、柠檬酸盐、聚丙烯酰胺、火麻油、乳化剂等原料制备得到的，其具有很好的润滑性结合稳定性，可以在胎胚和硫化胶囊之间形成一层隔离层，防止胎胚与硫化胶囊粘黏，有利于胎胚和硫化胶囊分离脱模，同时增加的硬脂酸盐、柠檬酸盐、聚丙烯酰胺和火麻油混合作用，可以对胎胚起到一定的硫化促进作用。
3、本发明工艺简单，操作方便，能够实现能源的有效利用，适合不同类型轮胎产品的规模化、自动化生产。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。下列实施例中未注明的具体实验条件和方法，所采用的技术手段通常为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1：
一种利用微波加热胶囊硫化轮胎的方法，其包括以下步骤：
（1）在微波反应腔的内壁四周等距离布置四个微波馈口，每个微波馈口均与微波天线连接，用于向微波反应腔内馈入频率为2450MHz且功率为1.5KW的微波，相邻两个微波馈口的水平投影的夹角为90°；在所述微波反应腔内的中部位置布置轮胎定型模具和硫化胶囊；所述微波馈口与微波反应腔内壁的夹角为45°；
所述硫化胶囊的制备方法是先称取以下重量份数的原料组分：丁苯橡胶基体15份、异戊橡胶基体35份、硬脂酸或硬脂酸盐12份、聚丙烯酰胺8份、改性纳米纤维7份、喹啉类防老剂1.3份、石蜡1.5份、硫磺0.8份；接着将上述原料组分依次加入密炼机中在140℃下密炼12min得到密炼胶；然后将密炼胶放入开炼机中在95℃下混炼3.5min，排出混炼胶片，待混炼胶片自然冷却至室温后，将混炼胶片装入注射硫化机内进行硫化，硫化温度为155℃，硫化时间为35min，硫化结束后脱模得到的硫化胶囊；
所述改性纳米纤维的制备方法是先称取以下重量份数的原料组分：壳聚糖15份、冰醋酸溶液40份、氧化锌7份、纳米纤维素晶体40份；所述冰醋酸溶液为质量浓度为2%的冰醋酸溶液，所述纳米纤维素晶体的直径为5～10nm，长度为100～200nm，结晶度为85%以上；将壳聚糖和冰醋酸溶液在搅拌速度为400r/min的条件下混合得到混合物A，然后向混合物A中加入氧化锌继续搅拌8min后得到混合物B，然后在搅拌速度为150r/min的条件下向混合物B中缓慢加入纳米纤维素晶反应55min，再经过冷冻干燥、粉碎后得到改性纳米纤维；
（2）在胎胚内侧涂覆一层有机隔离剂，然后将胎胚布置在硫化胶囊上后合模；
所述有机隔离剂包括以下重量份数的原料组分：纳米碳酸钙30份、滑石粉8份、水30份、硬脂酸盐10份、柠檬酸盐2份、聚丙烯酰胺7份、火麻油4.5份、乳化剂2.5份；所述乳化剂为聚乙二醇硬脂酸酯；将纳米碳酸钙、滑石粉和水在搅拌速度为400r/min的条件下混合均匀，然后依次加入硬脂酸盐、柠檬酸盐、聚丙烯酰胺在搅拌速度为150r/min的条件下继续搅拌反应15min，接着加入火麻油、乳化剂继续反应50min即可得到所述的有机隔离剂；
（3）向硫化胶囊中充入氮气，控制硫化胶囊内压力为2.75MPa，接着开启微波天线通过所述微波馈口向微波反应腔内馈入微波，按照6℃/min的升温速度加热硫化胶囊至140℃后恒温15min，然后关闭微波天线停止加热12min，接着继续给硫化胶囊中充入氮气并控制硫化胶囊内压力为2.9MPa，重新开启微波天线并继续对硫化胶囊加热6min，然后关闭微波天线停止，静置胎胚5min，然后将静置后的胎胚按照8℃/min的速度冷却至室温，并且给硫化胶囊泄压至常压，接着开模取出胎胚。
实施例2：
一种利用微波加热胶囊硫化轮胎的方法，其包括以下步骤：
（1）在微波反应腔的内壁四周等距离布置六个微波馈口，每个微波馈口均与微波天线连接，用于向微波反应腔内馈入频率为2450MHz且功率为1.0KW的微波，相邻两个微波馈口的水平投影的夹角为30°；在所述微波反应腔内的中部位置布置轮胎定型模具和硫化胶囊；所述微波馈口与微波反应腔内壁的夹角为30°；
所述硫化胶囊的制备方法是先称取以下重量份数的原料组分：丁苯橡胶基体10份、异戊橡胶基体30份、硬脂酸或硬脂酸盐10份、聚丙烯酰胺5份、改性纳米纤维5份、喹啉类防老剂1份、石蜡1份、硫磺0.5份；接着将上述原料组分依次加入密炼机中在130℃下密炼10min得到密炼胶；然后将密炼胶放入开炼机中在90℃下混炼3min，排出混炼胶片，待混炼胶片自然冷却至室温后，将混炼胶片装入注射硫化机内进行硫化，硫化温度为150℃，硫化时间为30min，硫化结束后脱模得到的硫化胶囊；
所述改性纳米纤维的制备方法是先称取以下重量份数的原料组分：壳聚糖10份、冰醋酸溶液30份、氧化锌5份、纳米纤维素晶体30份；所述冰醋酸溶液为质量浓度为2%的冰醋酸溶液，所述纳米纤维素晶体的直径为5～10nm，长度为100～200nm，结晶度为85%以上；将壳聚糖和冰醋酸溶液在搅拌速度为300r/min的条件下混合得到混合物A，然后向混合物A中加入氧化锌继续搅拌5min后得到混合物B，然后在搅拌速度为100r/min的条件下向混合物B中缓慢加入纳米纤维素晶反应30min，再经过冷冻干燥、粉碎后得到改性纳米纤维；
（2）在胎胚内侧涂覆一层有机隔离剂，然后将胎胚布置在硫化胶囊上后合模；
所述有机隔离剂包括以下重量份数的原料组分：纳米碳酸钙20份、滑石粉5份、水20份、硬脂酸盐12份、柠檬酸盐1～份、聚丙烯酰胺5份、火麻油3份、乳化剂1份；所述乳化剂为山梨醇脂肪酸酯和聚乙二醇油酸酯的组合；将纳米碳酸钙、滑石粉和水在搅拌速度为300r/min的条件下混合均匀，然后依次加入硬脂酸盐、柠檬酸盐、聚丙烯酰胺在搅拌速度为100r/min的条件下继续搅拌反应10min，接着加入火麻油、乳化剂继续反应30min即可得到所述的有机隔离剂；
（3）向硫化胶囊中充入氮气，控制硫化胶囊内压力为2.7MPa，接着开启微波天线通过所述微波馈口向微波反应腔内馈入微波，按照5℃/min的升温速度加热硫化胶囊至130℃后恒温10min，然后关闭微波天线停止加热10min，接着继续给硫化胶囊中充入氮气并控制硫化胶囊内压力为2.9MPa，重新开启微波天线并继续对硫化胶囊加热5min，然后关闭微波天线停止，静置胎胚6min，然后将静置后的胎胚按照5℃/min的速度冷却至室温，并且给硫化胶囊泄压至常压，接着开模取出胎胚。
实施例3：
一种利用微波加热胶囊硫化轮胎的方法，其包括以下步骤：
（1）在微波反应腔的内壁四周等距离布置三个微波馈口，每个微波馈口均与微波天线连接，用于向微波反应腔内馈入频率为2450MHz且功率为2.0KW的微波，相邻两个微波馈口的水平投影的夹角为120°；在所述微波反应腔内的中部位置布置轮胎定型模具和硫化胶囊；所述微波馈口与微波反应腔内壁的夹角为60°；
所述硫化胶囊的制备方法是先称取以下重量份数的原料组分：丁苯橡胶基体20份、异戊橡胶基体40份、硬脂酸或硬脂酸盐15份、聚丙烯酰胺10份、改性纳米纤维8份、喹啉类防老剂2份、石蜡2份、硫磺1份；接着将上述原料组分依次加入密炼机中在150℃下密炼15min得到密炼胶；然后将密炼胶放入开炼机中在100℃下混炼5min，排出混炼胶片，待混炼胶片自然冷却至室温后，将混炼胶片装入注射硫化机内进行硫化，硫化温度为160℃，硫化时间为40min，硫化结束后脱模得到的硫化胶囊；
所述改性纳米纤维的制备方法是先称取以下重量份数的原料组分：壳聚糖20份、冰醋酸溶液50份、氧化锌8份、纳米纤维素晶体50份；所述冰醋酸溶液为质量浓度为2%的冰醋酸溶液，所述纳米纤维素晶体的直径为5～10nm，长度为100～200nm，结晶度为85%以上；将壳聚糖和冰醋酸溶液在搅拌速度为500r/min的条件下混合得到混合物A，然后向混合物A中加入氧化锌继续搅拌10min后得到混合物B，然后在搅拌速度为200r/min的条件下向混合物B中缓慢加入纳米纤维素晶反应60min，再经过冷冻干燥、粉碎后得到改性纳米纤维；
（2）在胎胚内侧涂覆一层有机隔离剂，然后将胎胚布置在硫化胶囊上后合模；
所述有机隔离剂包括以下重量份数的原料组分：纳米碳酸钙40份、滑石粉10份、水40份、硬脂酸盐15份、柠檬酸盐3份、聚丙烯酰胺10份、火麻油5份、乳化剂3份；所述乳化剂为聚乙二醇月桂酸酯和聚乙二醇油酸酯的组合；将纳米碳酸钙、滑石粉和水在搅拌速度为500r/min的条件下混合均匀，然后依次加入硬脂酸盐、柠檬酸盐、聚丙烯酰胺在搅拌速度为200r/min的条件下继续搅拌反应20min，接着加入火麻油、乳化剂继续反应60min即可得到所述的有机隔离剂；
（3）向硫化胶囊中充入氮气，控制硫化胶囊内压力为2.8MPa，接着开启微波天线通过所述微波馈口向微波反应腔内馈入微波，按照8℃/min的升温速度加热硫化胶囊至150℃后恒温20min，然后关闭微波天线停止加热15min，接着继续给硫化胶囊中充入氮气并控制硫化胶囊内压力为3.0MPa，重新开启微波天线并继续对硫化胶囊加热10min，然后关闭微波天线停止，静置胎胚10min，然后将静置后的胎胚按照10℃/min的速度冷却至室温，并且给硫化胶囊泄压至常压，接着开模取出胎胚。
实施例4：
一种利用微波加热胶囊硫化轮胎的方法，其包括以下步骤：
（1）在微波反应腔的内壁四周等距离布置六个微波馈口，每个微波馈口均与微波天线连接，用于向微波反应腔内馈入频率为2450MHz且功率为1.2KW的微波，相邻两个微波馈口的水平投影的夹角为60°；在所述微波反应腔内的中部位置布置轮胎定型模具和硫化胶囊；所述微波馈口与微波反应腔内壁的夹角为50°；
所述硫化胶囊的制备方法是先称取以下重量份数的原料组分：丁苯橡胶基体12份、异戊橡胶基体38份、硬脂酸或硬脂酸盐13份、聚丙烯酰胺7.5份、改性纳米纤维6份、喹啉类防老剂1.5份、石蜡1.2份、硫磺0.6份；接着将上述原料组分依次加入密炼机中在135℃下密炼12min得到密炼胶；然后将密炼胶放入开炼机中在96℃下混炼4min，排出混炼胶片，待混炼胶片自然冷却至室温后，将混炼胶片装入注射硫化机内进行硫化，硫化温度为155℃，硫化时间为35min，硫化结束后脱模得到的硫化胶囊；
所述改性纳米纤维的制备方法是先称取以下重量份数的原料组分：壳聚糖16份、冰醋酸溶液45份、氧化锌6份、纳米纤维素晶体45份；所述冰醋酸溶液为质量浓度为2%的冰醋酸溶液，所述纳米纤维素晶体的直径为5～10nm，长度为100～200nm，结晶度为85%以上；将壳聚糖和冰醋酸溶液在搅拌速度为500r/min的条件下混合得到混合物A，然后向混合物A中加入氧化锌继续搅拌7min后得到混合物B，然后在搅拌速度为150r/min的条件下向混合物B中缓慢加入纳米纤维素晶反应40min，再经过冷冻干燥、粉碎后得到改性纳米纤维；
（2）在胎胚内侧涂覆一层有机隔离剂，然后将胎胚布置在硫化胶囊上后合模；
所述有机隔离剂包括以下重量份数的原料组分：纳米碳酸钙35份、滑石粉7份、水35份、硬脂酸盐13份、柠檬酸盐2.5份、聚丙烯酰胺8份、火麻油4份、乳化剂2份；所述乳化剂为山梨醇脂肪酸酯；将纳米碳酸钙、滑石粉和水在搅拌速度为500r/min的条件下混合均匀，然后依次加入硬脂酸盐、柠檬酸盐、聚丙烯酰胺在搅拌速度为150r/min的条件下继续搅拌反应15min，接着加入火麻油、乳化剂继续反应45min即可得到所述的有机隔离剂；
（3）向硫化胶囊中充入氮气，控制硫化胶囊内压力为2.75MPa，接着开启微波天线通过所述微波馈口向微波反应腔内馈入微波，按照7℃/min的升温速度加热硫化胶囊至145℃后恒温16min，然后关闭微波天线停止加热18min，接着继续给硫化胶囊中充入氮气并控制硫化胶囊内压力为3.0MPa，重新开启微波天线并继续对硫化胶囊加热7min，然后关闭微波天线停止，静置胎胚8min，然后将静置后的胎胚按照7℃/min的速度冷却至室温，并且给硫化胶囊泄压至常压，接着开模取出胎胚。
实施例5：
一种利用微波加热胶囊硫化轮胎的方法，其包括以下步骤：
（1）在微波反应腔的内壁四周等距离布置两个微波馈口，每个微波馈口均与微波天线连接，用于向微波反应腔内馈入频率为2450MHz且功率为1.8KW的微波，相邻两个微波馈口的水平投影的夹角为90°；在所述微波反应腔内的中部位置布置轮胎定型模具和硫化胶囊；所述微波馈口与微波反应腔内壁的夹角为45°；
所述硫化胶囊的制备方法是先称取以下重量份数的原料组分：丁苯橡胶基体18份、异戊橡胶基体32份、硬脂酸或硬脂酸盐14份、聚丙烯酰胺9份、改性纳米纤维6.5份、喹啉类防老剂1.2份、石蜡1.8份、硫磺0.9份；接着将上述原料组分依次加入密炼机中在145℃下密炼13min得到密炼胶；然后将密炼胶放入开炼机中在98℃下混炼4.5min，排出混炼胶片，待混炼胶片自然冷却至室温后，将混炼胶片装入注射硫化机内进行硫化，硫化温度为160℃，硫化时间为30min，硫化结束后脱模得到的硫化胶囊；
所述改性纳米纤维的制备方法是先称取以下重量份数的原料组分：壳聚糖14份、冰醋酸溶液35份、氧化锌6.5份、纳米纤维素晶体35份；所述冰醋酸溶液为质量浓度为2%的冰醋酸溶液，所述纳米纤维素晶体的直径为5～10nm，长度为100～200nm，结晶度为85%以上；将壳聚糖和冰醋酸溶液在搅拌速度为400r/min的条件下混合得到混合物A，然后向混合物A中加入氧化锌继续搅拌9min后得到混合物B，然后在搅拌速度为100r/min的条件下向混合物B中缓慢加入纳米纤维素晶反应35min，再经过冷冻干燥、粉碎后得到改性纳米纤维；
（2）在胎胚内侧涂覆一层有机隔离剂，然后将胎胚布置在硫化胶囊上后合模；
所述有机隔离剂包括以下重量份数的原料组分：纳米碳酸钙25份、滑石粉9份、水25份、硬脂酸盐14份、柠檬酸盐1.5份、聚丙烯酰胺6份、火麻油3.5份、乳化剂1.5份；所述乳化剂为山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇硬脂酸酯、聚乙二醇月桂酸酯、聚乙二醇油酸酯中的一种或多种组合；将纳米碳酸钙、滑石粉和水在搅拌速度为400r/min的条件下混合均匀，然后依次加入硬脂酸盐、柠檬酸盐、聚丙烯酰胺在搅拌速度为200r/min的条件下继续搅拌反应15min，接着加入火麻油、乳化剂继续反应35min即可得到所述的有机隔离剂；
（3）向硫化胶囊中充入氮气，控制硫化胶囊内压力为2.75MPa，接着开启微波天线通过所述微波馈口向微波反应腔内馈入微波，按照6.5℃/min的升温速度加热硫化胶囊至135℃后恒温18min，然后关闭微波天线停止加热15min，接着继续给硫化胶囊中充入氮气并控制硫化胶囊内压力为2.95MPa，重新开启微波天线并继续对硫化胶囊加热8min，然后关闭微波天线停止，静置胎胚9min，然后将静置后的胎胚按照6℃/min的速度冷却至室温，并且给硫化胶囊泄压至常压，接着开模取出胎胚。
对比例1：
本对比例所述方法与实施例1的区别仅在于，在步骤（1）中，每个微波馈口均与微波天线连接，用于向微波反应腔内馈入频率为915MHz且功率为1.5KW的微波。
对比例2：
本对比例所述方法与实施例1的区别仅在于，在步骤（3）中，向硫化胶囊中充入氮气，控制硫化胶囊内压力为2.75MPa，接着开启微波天线通过所述微波馈口向微波反应腔内馈入微波，按照6℃/min的升温速度加热硫化胶囊至140℃后恒温60min，然后关闭微波天线停止，静置胎胚20min，然后将静置后的胎胚按照8℃/min的速度冷却至室温，并且给硫化胶囊泄压至常压，接着开模取出胎胚。
实验例1：
按照实施例1～5和对比例1～2所述方法对胎胚进行硫化，并且采用相同的方法将胎胚制成轮胎产品，然后对所得到的轮胎产品进行胎面的拉伸强度、扯断伸长率以及老化性能的测试（按照国家标准GB/T1702-2017进行检测），具体结果见表1。
表1 不同方法得到轮胎的性能测试结果
按照实施例1所述方法对胎胚进行硫化，在步骤（3）中，分别按照1℃/min、3℃/min、5℃/min、7℃/min、8℃/min、9℃/min、10℃/min的升温速度加热硫化胶囊，然后对所得到的胎胚进行胎面的拉伸强度和扯断伸长率测试（按照国家标准GB/T1702-2017进行检测），具体结果见表2。
表2 硫化时不同升温速度对胎胚性能的影响
由上述数据可见，采用不同的温升速度，最后得到的轮胎性能存在一定的区别，采用本发明限定的温升速度范围，最后得到的轮胎能具有够更好的性能。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (3)
1.一种利用微波加热胶囊硫化轮胎的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）在微波反应腔的内壁四周等距离布置两个以上的微波馈口，每个微波馈口均与微波天线连接，用于向微波反应腔内馈入微波，相邻两个微波馈口的水平投影的夹角为30°～120°；在所述微波反应腔内的中部位置布置轮胎定型模具和硫化胶囊；
（2）在胎胚内侧涂覆一层有机隔离剂，然后将胎胚布置在硫化胶囊上后合模；
所述有机隔离剂包括以下重量份数的原料组分：纳米碳酸钙20～40份、滑石粉5～10份、水20～40份、硬脂酸盐10～15份、柠檬酸盐1～3份、聚丙烯酰胺5～10份、火麻油3～5份、乳化剂1～3份；所述乳化剂为山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇硬脂酸酯、聚乙二醇月桂酸酯、聚乙二醇油酸酯中的一种或多种组合；将纳米碳酸钙、滑石粉和水在搅拌速度为300～500r/min的条件下混合均匀，然后依次加入硬脂酸盐、柠檬酸盐、聚丙烯酰胺在搅拌速度为100～200r/min的条件下继续搅拌反应10～20min，接着加入火麻油、乳化剂继续反应30～60min即可得到所述的有机隔离剂；
（3）向硫化胶囊中充入氮气，控制硫化胶囊内压力为2.7～2.8MPa，接着开启微波天线通过所述微波馈口向微波反应腔内馈入微波，并加热硫化胶囊至130～150℃后恒温10～20min，硫化胶囊的升温速度为5～8℃/min，然后关闭微波天线停止加热10～15min，接着继续给硫化胶囊中充入氮气并控制硫化胶囊内压力为2.9～3.0MPa，重新开启微波天线并继续对硫化胶囊加热5～10min，然后关闭微波天线停止，静置胎胚5～10min，然后按照5～10℃/min的速度快速冷却至室温，并且给硫化胶囊泄压至常压，接着开模取出胎胚；
所述硫化胶囊的制备方法是先称取以下重量份数的原料组分：丁苯橡胶基体10～20份、异戊橡胶基体30～40份、硬脂酸或硬脂酸盐10～15份、聚丙烯酰胺5～10份、改性纳米纤维5～8份、喹啉类防老剂1～2份、石蜡1～2份、硫磺0.5～1份；接着将上述原料组分依次加入密炼机中在130～150℃下密炼10～15min得到密炼胶；然后将密炼胶放入开炼机中在90～100℃下混炼3～5min，排出混炼胶片，待混炼胶片自然冷却至室温后，将混炼胶片装入注射硫化机内进行硫化，硫化温度为150～160℃，硫化时间为30～40min，硫化结束后脱模得到硫化胶囊；
所述改性纳米纤维的制备方法是先称取以下重量份数的原料组分：壳聚糖10～20份、冰醋酸溶液30～50份、氧化锌5～8份、纳米纤维素晶体30～50份；所述冰醋酸溶液为质量浓度为2%的冰醋酸溶液，所述纳米纤维素晶体的直径为5～10nm，长度为100～200nm，结晶度为85%以上；将壳聚糖和冰醋酸溶液在搅拌速度为300～500r/min的条件下混合得到混合物A，然后向混合物A中加入氧化锌继续搅拌5～10min后得到混合物B，然后在搅拌速度为100～200r/min的条件下向混合物B中缓慢加入纳米纤维素晶体反应30～60min，再经过冷冻干燥、粉碎后得到改性纳米纤维。
2.根据权利要求1所述的利用微波加热胶囊硫化轮胎的方法，其特征在于：所述微波馈口与微波反应腔内壁的夹角为30°～60°。
3.根据权利要求1所述的利用微波加热胶囊硫化轮胎的方法，其特征在于：所述微波馈口与微波天线连接，用于向微波反应腔内馈入频率为2450MHz且功率为1.0～2.0KW的微波。
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