CN115368823A - 一种用于轮胎硫化胶囊表面处理的材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于轮胎硫化胶囊表面处理的材料及其制备方法和应用，所述材料按100质量份的配方是：碳纳米管水分散液5～15质量份，羟基硅油乳液10～15质量份，含氢硅油乳液15～30质量份，去离子水40～60质量份。实验证明：采用本发明所述材料对轮胎硫化胶囊表面进行涂膜处理后，可在生胎不喷涂内喷涂剂且硫化全程不涂刷胶囊隔离剂前提下，反复使用800多次的不良率只有0.2％左右，且硫化后的轮胎“胎里”可免清洗能直接达到粘贴静音棉的表面张力，因此本发明为静音轮胎制造实现连续自动化提供了可能；另外，本发明所述材料还具有易于实现规模化，制备成本低，使用操作简单，容易施工，安全环保等优点。

Description

一种用于轮胎硫化胶囊表面处理的材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明是涉及一种用于轮胎硫化胶囊表面处理的材料及其制备方法和应用，属于功能材料技术领域。
背景技术
轮胎硫化胶囊是一种中空薄壁橡胶制品，在轮胎的硫化过程中，安装在轮胎硫化机内部作为轮胎定型的内模具使用。通过向轮胎硫化胶囊内部充入过热水或压缩气等介质，使轮胎硫化胶囊伸张支撑轮胎胎胚，致使与轮胎胎里相贴合，提供内压或内温完成硫化。为了防止硫化过程中生胎与胶囊发生粘连，通常需要在生胎与胶囊之间施以隔离剂。
另外，随着对轮胎舒适度要求的提高，静音轮胎的生产成为新的趋势，而静音轮胎的制造是在硫化后的成品胎“胎里”部位粘贴一层静音棉，以达到吸收胎噪、实现静音的效果。而目前为了实现硫化后的生胎能与轮胎硫化胶囊之间的高质量分离，需要在生胎内表面喷涂“内喷涂剂”或/和在轮胎硫化胶囊的表面涂刷“胶囊隔离剂”，而不断喷涂“内喷涂剂”或/和涂刷“胶囊隔离剂”，不仅需要中断轮胎的连续生产，既影响生产效率，且会增加操作人员和生产的负担，而且因内喷涂剂或/和胶囊隔离剂易残留在硫化后的胎里表面，以致静音棉无法粘牢在硫化后的成品胎“胎里”部位。为了解决这一难题，静音轮胎制造企业目前是采取购置激光清洗机，在粘贴静音棉之前先对“胎里”表面进行激光清洗处理，导致静音轮胎制造企业投资成本高、生产工艺复杂，不能实现连续自动化生产，以致生产效率降低、生产成本增高，并产生了新的环境污染控制点。
综上所述可见，若能解决生胎与胶囊之间的分离问题、同时能克服静音棉粘贴不牢的问题、还能实现连续自动化生产，将对静音轮胎的规模化生产具有重要价值。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题和需求，本发明的目的是提供一种能解决生胎与胶囊之间的分离问题、同时能克服静音棉粘贴不牢的问题、还能实现连续自动化生产的用于轮胎硫化胶囊表面处理的材料及其制备方法和应用。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于轮胎硫化胶囊表面处理的材料，按100质量份的配方如下：
Figure BDA0003835905520000021
一种优选方案，所述材料按100质量份的配方如下：
Figure BDA0003835905520000022
一种优选方案，所述碳纳米管水分散液的固含量为10～15wt％。
进一步优选方案，所述的碳纳米管为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、羟基化多壁碳纳米管中的至少一种。
进一步优选方案，所述的碳纳米管选用直径为40～60nm、长度≤10μm的单壁碳纳米管或/和外径为5～15nm、长度为0.5～2μm的多壁碳纳米管。
一种优选方案，所述羟基硅油乳液的固含量为60～80wt％。
一种优选方案，所述含氢硅油乳液的固含量为30～50wt％。
一种制备本发明上述材料的方法，包括如下步骤：
a)向配比量的碳纳米管水分散液中按质量比为1:1～1:3添加去离子水，并搅拌使其混合均匀，得到料液A；
b)向配比量的羟基硅油乳液中按质量比为1:1～1:3逐渐添加去离子水，并搅拌使其混合均匀，得到料液B；
c)使料液A与料液B相混合后，在转速为2000～4000rpm下搅拌10～30分钟，制成硅碳乳液C；
d)将配比量的含氢硅油乳液加至硅碳乳液C中，并加入余量去离子水，然后在转速为300～1000rpm下搅拌10～20分钟，再进行脱泡、过滤，即得所述材料。
一种优选方案，步骤b)中，去离子水分2～4次添加。
本发明所述材料的一种应用，是用于轮胎硫化胶囊的表面处理。
一种实施方案，所述表面处理的操作包括：将本发明所述材料均匀涂刷于处于常温下的轮胎硫化胶囊的外表面，然后置入恒温箱中，保持温度在160±10℃条件下烘烤0.5～1.5小时。
一种优选方案，本发明所述材料的涂布量为80～100g/m2。
一种优选方案，在涂刷本发明所述材料之前，先对轮胎硫化胶囊外表面的油污、灰尘进行清理。
与现有技术相比，本发明具有如下显著性有益效果：
1)实验证明：轮胎硫化胶囊采用本发明所述材料进行表面涂刷处理后，可在生胎不喷涂内喷涂剂且硫化全程不涂刷胶囊隔离剂前提下，反复使用800多次的不良率只有0.2％左右，说明采用本发明所述材料对轮胎硫化胶囊进行表面处理的技术方案，不仅具有可实施性，而且可实现全程取消或减少胶囊隔离剂的涂刷及完全取消内喷涂剂的使用，既可为轮胎制造企业节约内喷涂生产线投资约100～300万元人民币，且可明显缩短轮胎硫化的生产周期和减轻工人劳动强度，可显著提高生产效率和降低企业成本；
2)实验证明：轮胎硫化胶囊采用本发明所述材料进行表面涂刷处理后，可使硫化后的轮胎“胎里”表面不用激光清洗处理就可以直接达到32mN/m以上的表面张力，能实现免清洗就可直接粘贴静音棉，使得轮胎制造企业不用为了生产静音轮胎再去额外配备激光清洗设备和生产工序，可为企业节约相关投资约300～1000万人民币；
3)因采用本发明所述材料对轮胎硫化胶囊表面进行涂膜处理后，可反复使用800多次都不用喷涂内喷涂剂和涂刷胶囊隔离剂，且硫化后的轮胎“胎里”可免清洗直接粘贴静音棉，因此本发明为静音轮胎制造实现连续自动化提供了可能；
4)本发明所述材料易于实现规模化，制备成本低，且使用操作简单，容易施工，轮胎制造企业可独立完成镀膜作业，易于推广实施；
5)本发明所述材料为水性产品，不含有机溶剂，运输、贮存、施工方面均不需要增加特殊的环安设施，在应用中也不会对员工职业健康方面带来风险；
综上所述，本发明相对于现有技术具有显著性进步和突出的有益效果。
附图说明
图1是采用本发明实施例1所述材料处理后的轮胎硫化胶囊的表面图片；
图2是采用本发明实施例2所述材料处理后的轮胎硫化胶囊的表面图片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案做进一步详细、完整地说明。
实施例1
一种用于轮胎硫化胶囊表面处理的材料，按100质量份的配方如下：
Figure BDA0003835905520000041
所述的碳纳米管水分散液为固含量为12.5wt％的单壁碳纳米管水分散液，其中的单壁碳纳米管的直径为40～60nm、长度≤10μm；
所述的羟基硅油乳液的固含量为80wt％；
所述的含氢硅油乳液的固含量为50wt％。
上述材料的制备包括如下步骤：
a)向10质量份的碳纳米管水分散液中按质量比为1:1(即：10质量份)添加去离子水，并搅拌使其混合均匀，得到料液A；
b)向12质量份的羟基硅油乳液中按质量比为1:2(即：24质量份)逐渐添加(例如：分4次添加，每次添加6质量份)去离子水，并搅拌使其混合均匀，得到料液B；
c)使料液A与料液B相混合后，在转速为3000rpm下搅拌20分钟，制成硅碳乳液C；
d)将21质量份的含氢硅油乳液加至硅碳乳液C中，并加入余量(57-10-24＝23质量份)去离子水，然后在转速为300rpm下搅拌20分钟，再进行脱泡、过滤，即得所述材料。
实施例2
一种用于轮胎硫化胶囊表面处理的材料，按100质量份的配方如下：
Figure BDA0003835905520000042
所述的碳纳米管水分散液为固含量为10.0wt％的多壁碳纳米管水分散液，其中的多壁碳纳米管的外径为5～15nm、长度为0.5～2μm；
所述的羟基硅油乳液的固含量为60wt％；
所述的含氢硅油乳液的固含量为50wt％。
上述材料的制备包括如下步骤：
a)向6质量份的碳纳米管水分散液中按质量比为1:3(即：18质量份)添加去离子水，并搅拌使其混合均匀，得到料液A；
b)向15质量份的羟基硅油乳液中按质量比为1:1(即：15质量份)逐渐添加(例如：分3次添加，每次添加5质量份)去离子水，并搅拌使其混合均匀，得到料液B；
c)使料液A与料液B相混合后，在转速为3000rpm下搅拌20分钟，制成硅碳乳液C；
d)将19质量份的含氢硅油乳液加至硅碳乳液C中，并加入余量(60-18-15＝27质量份)去离子水，然后在转速为300rpm下搅拌20分钟，再进行脱泡、过滤，即得所述材料。
实施例3
分别采用本发明实施例1和实施例2所制备的材料对处于常温下的各2条现有的轮胎硫化胶囊的外表面进行均匀涂刷，涂布量为80～100g/m2，然后置入恒温箱中，保持温度在160±10℃条件下烘烤1小时。
在涂刷本发明所述材料之前，先对轮胎硫化胶囊外表面的油污、灰尘进行清理。
图1是采用本发明实施例1所述材料处理后的轮胎硫化胶囊的表面图片，图2是采用本发明实施例2所述材料处理后的轮胎硫化胶囊的表面图片，由图1和图2可见：经过处理后的轮胎硫化胶囊的表面发亮，形成了一层致密有滑度的保护膜。
将采用本发明实施例1所述材料处理后的轮胎硫化胶囊和采用本发明实施例2所述材料处理后的轮胎硫化胶囊分别装于两台硫化机上，在全程不喷涂内喷涂剂和涂刷胶囊隔离剂前提下进行轮胎硫化试验，通过考察轮胎硫化时的良品率来判断本发明的可实施性，具体测试结果如表1所示。
表1轮胎硫化不良率统计
Figure BDA0003835905520000051
由表1所示结果可见：轮胎硫化胶囊采用本发明所述材料进行表面涂刷处理后，可在生胎不喷涂内喷涂剂且硫化全程不涂刷胶囊隔离剂前提下，反复使用800多次的不良率只有0.2％左右，说明采用本发明所述材料对轮胎硫化胶囊进行表面处理的技术方案，不仅具有可实施性，而且可实现全程取消或减少胶囊隔离剂的涂刷及完全取消内喷涂剂的使用，既可为轮胎制造企业节约内喷涂生产线投资约100～300万元人民币，且可明显缩短轮胎硫化的生产周期和减轻工人劳动强度，可显著提高生产效率和降低企业成本。
另外，采用达因笔测试经现有技术(在生胎内表面喷涂内喷涂剂、且在胶囊外表面涂刷胶囊隔离剂)硫化后的轮胎“胎里”在进行激光清洗前后的表面张力和经本发明所述材料处理后的轮胎硫化胶囊硫化得到的轮胎“胎里”的表面张力，具体测试结果如表2所示。
表2轮胎“胎里”表面张力测试结果
Figure BDA0003835905520000061
由表2所示结果可见：采用现有技术硫化后的轮胎“胎里”的表面张力均不足18mN/m需要激光清洗后方可达到32mN/m以上，而由本发明所述材料处理后的轮胎硫化胶囊硫化后的轮胎“胎里”的表面张力均直接达32mN/m以上，说明无需进行激光清洗，就能满足直接粘贴静音棉的表面张力需求。说明采用本发明所述材料处理后的轮胎硫化胶囊，能使硫化后的轮胎“胎里”实现免清洗就可直接粘贴静音棉，从而使得轮胎制造企业不用为了生产静音轮胎再去额外配备激光清洗设备和生产工序，可为企业节约相关投资约300～1000万人民币，对实现静音轮胎的规模化生产具有重要价值。
综上所述可见，采用本发明所述材料对轮胎硫化胶囊表面进行涂膜处理后，不仅可反复使用800多次都不用喷涂内喷涂剂和涂刷胶囊隔离剂，且硫化后的轮胎“胎里”可免清洗实现直接粘贴静音棉，因此本发明为静音轮胎制造实现连续自动化提供了可能；另外，本发明所述材料易于实现规模化，制备成本低，且使用操作简单，容易施工，轮胎制造企业可独立完成镀膜作业，易于推广实施；并且，本发明所述材料为水性产品，安全环保；因此，本发明相对于现有技术具有显著性进步和突出的有益效果。
最后需要在此指出的是：以上仅是本发明的部分优选实施例，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于轮胎硫化胶囊表面处理的材料，其特征在于，按100质量份的配方如下：
Figure FDA0003835905510000011
2.根据权利要求1所述的用于轮胎硫化胶囊表面处理的材料，其特征在于：所述碳纳米管水分散液的固含量为10～15wt％，所述的碳纳米管为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、羟基化多壁碳纳米管中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的用于轮胎硫化胶囊表面处理的材料，其特征在于：所述的碳纳米管选用直径为40～60nm、长度≤10μm的单壁碳纳米管或/和外径为5～15nm、长度为0.5～2μm的多壁碳纳米管。
4.根据权利要求1所述的用于轮胎硫化胶囊表面处理的材料，其特征在于：所述羟基硅油乳液的固含量为60～80wt％，所述含氢硅油乳液的固含量为30～50wt％。
5.一种制备权利要求1所述的用于轮胎硫化胶囊表面处理的材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)向配比量的碳纳米管水分散液中按质量比为1:1～1:3添加去离子水，并搅拌使其混合均匀，得到料液A；
b)向配比量的羟基硅油乳液中按质量比为1:1～1:3逐渐添加去离子水，并搅拌使其混合均匀，得到料液B；
c)使料液A与料液B相混合后，在转速为2000～4000rpm下搅拌10～30分钟，制成硅碳乳液C；
d)将配比量的含氢硅油乳液加至硅碳乳液C中，并加入余量去离子水，然后在转速为300～1000rpm下搅拌10～20分钟，再进行脱泡、过滤，即得所述材料。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤b)中，去离子水分2～4次添加。
7.一种权利要求1所述的用于轮胎硫化胶囊表面处理的材料的应用，其特征在于：用于轮胎硫化胶囊的表面处理。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述表面处理的操作包括：将权利要求1所述材料均匀涂刷于处于常温下的轮胎硫化胶囊的外表面，然后置入恒温箱中，保持温度在160±10℃条件下烘烤0.5～1.5小时。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：权利要求1所述材料的涂布量为80～100g/m2。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：在涂刷权利要求1所述材料之前，先对轮胎硫化胶囊外表面的油污、灰尘进行清理。
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