CN115612425A - 一种具有自密封性能的橡胶组合物及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有自密封性能的橡胶组合物，由以下重量份的原料制成：丁基橡胶50～100份、液体丁基橡胶0～30份、交联丁基橡胶0～20份、炭黑5～25份、无机填料10～50份、防老剂1～5份、增塑剂10～50份、增粘树脂10～50份、有机过氧化物类引发剂1～20份、醌肟类硫化剂1～15份、氧化锌1～10份、硫磺1～5份、液体聚异丁烯橡胶150～450份。将本发明制得的具有自密封性能的橡胶组合物涂覆在轮胎气密层外部对应胎面部位，形成一种自密封层的结构，此层具有自密封性能的橡胶具有在‑35℃～110℃环境下保证胶料性能，同时轮胎被6mm以下的异物刺扎移除后轮胎不会漏气，且可以正常使用。

Description

一种具有自密封性能的橡胶组合物及其制造方法

技术领域

本发明属于橡胶材料技术领域，具体为一种具有自密封性能的橡胶组合物及其制造方法。

背景技术

现行半钢子午线轮胎主要是依靠使用卤化丁基橡胶生产的气密层胶料与轮辋之间形成一个密闭的腔室来维持轮胎气压，保证轮胎安全舒适行驶；但是轮胎在失压状态下长时间行驶将会造成车辆爆胎、翻车等风险。

轮胎气密层胶料的保气特性在被异物刺穿后，轮胎因为轮胎失去保气功能而快速失压；传统轮胎为保持刺扎漏气后的轮胎继续使用，一般采用高强度的支撑胶结构保证轮胎在零气压安全行驶，此种轮胎被称为缺气保用轮胎；缺气保用轮胎在零气压条件长时间行驶后，轮胎内壁将会因为长时间剪切后损坏，后续轮胎无法继续使用。

缺气保用轮胎由于增加了胎侧部位的厚度，车辆在行驶过程中舒适性变差；同时使轮胎重量大大提高，轮胎滚动阻力增大从而导致车辆行驶后油耗上升。如何让被扎透的轮胎继续保持形状使车辆继续行驶而不影响车辆的安全舒适问题成为了现今各大轮胎厂的研究课题。因此，采用一种可以自动密封被刺扎位置的胶料涂层，来满足轮胎保气性能，同时免除司机朋友们更换轮胎的烦恼；自密封胶配方的开发应用于轮胎内部，可以满足轮胎胎面部位被扎透后，自密封胶形成的自密封层可以确保轮胎移除刺扎物后快速密封住刺扎部位，保证轮胎不漏气，从而轮胎可以继续正常使用。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种具有自密封性能的橡胶组合物及其制造方法，解决了上述背景技术中提到的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了以下技术方案：

一种具有自密封性能的橡胶组合物，由以下重量份的原料制成：丁基橡胶50～100份、液体丁基橡胶0～30份、交联丁基橡胶0～20份、炭黑5～25份、无机填料10～50份、防老剂1～5份、增塑剂10～50份、增粘树脂10～50份、有机过氧化物类引发剂1～20份、醌肟类硫化剂1～15份、氧化锌1～10份、硫磺1～5份、液体聚异丁烯橡胶150～450份。

进一步地，所述丁基橡胶为饱和度在1.0～2.8％的橡胶聚合物；所述液体丁基橡胶为分子量在2000～3000、饱和度在3～4％的液体聚合物；所述交联丁基橡胶为异丁烯、异戊二烯和二乙烯基苯的三元共聚物。

进一步地，所述炭黑选自且不限于快压出炭黑、高耐磨炭黑、热裂解炭黑中的一种或多种。

进一步地，所述无机填料选自且不限于白炭黑、碳酸钙、高岭土、陶土中的一种或多种。

进一步地，所述防老剂选自且不限于防老剂4010、防老剂AW、防老剂2246、防老剂DTPD中的一种或多种。

进一步地，所述增塑剂选自且不限于环烷油、芳烃油、石蜡油中的一种或多种。

进一步地，所述增粘树脂为选自且不限于萜烯酚醛树脂、C5/C9共聚型石油树脂、古马隆树脂、双环戊二烯树脂中的一种或多种。

进一步地，所述有机过氧化物类引发剂选自且不限于过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧异丙基苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酰、过氧化双(2,4-二氯苯甲酰)中的一种或多种。

进一步地，所述醌肟类硫化剂选自且不限于对苯醌二肟、1,4-苯醌二肟、二苯甲酰对醌二肟中的一种或多种。

一种具有自密封性能的橡胶组合物的制造方法，具体步骤如下：

(1)、通过密炼机将丁基橡胶、液体丁基橡胶和交联丁基橡胶连同炭黑和无机填料，并混合增塑剂、防老剂、增粘树脂进行一次胶料混炼，此次胶料混合6～10min，直至橡胶混合物温度达到140～150℃，即完成一次胶料混炼；

(2)、一次胶料混炼完毕后进行二次胶料混炼，添加有机过氧化物类引发剂、醌肟类硫化剂、氧化锌和硫磺，在密炼机中混炼3～4min，直至橡胶混合物温度达到95～100℃，即完成二次胶料混炼；

(3)、将二次胶料通过双螺杆挤出机与液体聚异丁烯进行充分混合，成品胶排料无颗粒形态后最终制成具有自密封性能的橡胶组合物。

本发明的有益效果是：

本发明利用丁基橡胶和液体丁基橡胶优异的保气性能，混入部分交联丁基橡胶增加交联效率，通过炭黑和无机填料的补强作用，利用增塑剂和防老剂的防护作用，加入增粘树脂、氧化锌、硫磺、有机过氧化物类引发剂和醌肟类硫化剂后可以保证胶料基本性能，最后通过与液体聚异丁烯橡胶相似相容原理，按照一定配比混炼制成一种混合物，从而达到胶料具有自密封性能的橡胶混合物；从配方性能上看加入丁基类橡胶对保气性能起到关键作用；加入增粘树脂对自密封交的粘附性起到关键作用；加入液体聚异丁烯橡胶对自密封性能起到主要作用；加入有机过氧化物类引发剂和醌肟类硫化剂对混合物具有自密封性能后的状态保持起到关键作用。将本发明制得的具有自密封性能的橡胶组合物涂覆在轮胎气密层外部对应胎面部位，形成一种自密封层的结构，此层具有自密封性能的橡胶具有在-35℃～110℃环境下保证胶料性能，同时轮胎被6mm以下的异物刺扎移除后轮胎不会漏气，且可以正常使用。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为自密封胶的复合粘度变化趋势图；

图2为自密封胶的低温(-35℃)扎入度测试图；

图3为自密封胶的热动平衡(120℃×2h)测试图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，这些实施例仅用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下本方法的简单改进，都属于本发明要求保护的范围。

实施例1：

一种具有自密封性能的橡胶组合物，由以下重量份的原料制成：丁基橡胶50份、液体丁基橡胶30份、交联丁基橡胶20份、快压出炭黑25份、碳酸钙50份、防老剂4010 5份、环烷油50份、萜烯酚醛树脂50份、过氧化二异丙苯20份、对苯醌二肟15份、氧化锌10份、硫磺5份、液体聚异丁烯橡胶450份。

其中，丁基橡胶为饱和度在1.0％的橡胶聚合物；液体丁基橡胶为分子量在2000、饱和度在3％的液体聚合物；交联丁基橡胶为异丁烯、异戊二烯和二乙烯基苯的三元共聚物。

一种具有自密封性能的橡胶组合物的制造方法，具体步骤如下：

(1)、通过密炼机将丁基橡胶、液体丁基橡胶和交联丁基橡胶连同快压出炭黑和碳酸钙，并混合环烷油、防老剂4010、萜烯酚醛树脂进行一次胶料混炼，此次胶料混合6min，直至橡胶混合物温度达到140℃，即完成一次胶料混炼；

(2)、一次胶料混炼完毕后进行二次胶料混炼，添加过氧化二异丙苯、对苯醌二肟、氧化锌和硫磺，在密炼机中混炼3min，直至橡胶混合物温度达到95℃，即完成二次胶料混炼；

(3)、将二次胶料通过双螺杆挤出机与液体聚异丁烯进行充分混合，成品胶排料无颗粒形态后最终制成具有自密封性能的橡胶组合物。

实施例2

一种具有自密封性能的橡胶组合物，由以下重量份的原料制成：丁基橡胶70份、液体丁基橡胶20份、交联丁基橡胶10份、高耐磨炭黑15份、白炭黑20份、高岭土10份、防老剂AW2份、防老剂2246 1份、芳烃油30份、C5/C9共聚型石油树脂30份、过氧化苯甲酸叔丁酯10份、1,4-苯醌二肟8份、氧化锌1～10份、硫磺1～5份、液体聚异丁烯橡胶150～450份。

其中，丁基橡胶为饱和度在1.9％的橡胶聚合物；液体丁基橡胶为分子量在2500、饱和度在3.5％的液体聚合物；交联丁基橡胶为异丁烯、异戊二烯和二乙烯基苯的三元共聚物。

一种具有自密封性能的橡胶组合物的制造方法，具体步骤如下：

(1)、通过密炼机将丁基橡胶、液体丁基橡胶和交联丁基橡胶连同高耐磨炭黑、白炭黑和高岭土，并混合芳烃油、防老剂AW、防老剂2246、C5/C9共聚型石油树脂进行一次胶料混炼，此次胶料混合8min，直至橡胶混合物温度达到145℃，即完成一次胶料混炼；

(2)、一次胶料混炼完毕后进行二次胶料混炼，添加过氧化苯甲酸叔丁酯、1,4-苯醌二肟、氧化锌和硫磺，在密炼机中混炼3min，直至橡胶混合物温度达到98℃，即完成二次胶料混炼；

(3)、将二次胶料通过双螺杆挤出机与液体聚异丁烯进行充分混合，成品胶排料无颗粒形态后最终制成具有自密封性能的橡胶组合物。

实施例3

一种具有自密封性能的橡胶组合物，由以下重量份的原料制成：丁基橡胶100份、热裂解炭黑5份、陶土10份、防老剂DTPD 1份、石蜡油10份、古马隆树脂10份、有过氧化苯甲酰1份、二苯甲酰对醌二肟1份、氧化锌1份、硫磺1份、液体聚异丁烯橡胶150份。

其中，丁基橡胶为饱和度在2.8％的橡胶聚合物；

一种具有自密封性能的橡胶组合物的制造方法，具体步骤如下：

(1)、通过密炼机将丁基橡胶连同热裂解炭黑和陶土，并混合石蜡油、防老剂DTPD、古马隆树脂进行一次胶料混炼，此次胶料混合10min，直至橡胶混合物温度达到150℃，即完成一次胶料混炼；

(2)、一次胶料混炼完毕后进行二次胶料混炼，添加有过氧化苯甲酰、二苯甲酰对醌二肟、氧化锌和硫磺，在密炼机中混炼4min，直至橡胶混合物温度达到100℃，即完成二次胶料混炼；

(3)、将二次胶料通过双螺杆挤出机与液体聚异丁烯进行充分混合，成品胶排料无颗粒形态后最终制成具有自密封性能的橡胶组合物。

将实施例2制得的样品采用测试设备给出胶料的性能参数，具体见图1、图2和图3。

图1给出了自密封胶的复合粘度，复合粘度表征自密封胶不同温度下胶料的流动特性。

图2给出了自密封胶的低温扎入度，低温扎入度表征自密封胶的耐低温性能。

图3给出了自密封胶的热动平衡性能，热动平衡性能表征自密封胶在高温条件下胶料流动性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和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)

1.一种具有自密封性能的橡胶组合物，其特征在于，由以下重量份的原料制成：丁基橡胶50～100份、液体丁基橡胶0～30份、交联丁基橡胶0～20份、炭黑5～25份、无机填料10～50份、防老剂1～5份、增塑剂10～50份、增粘树脂10～50份、有机过氧化物类引发剂1～20份、醌肟类硫化剂1～15份、氧化锌1～10份、硫磺1～5份、液体聚异丁烯橡胶150～450份。

2.根据权利要求1所述的一种具有自密封性能的橡胶组合物，其特征在于，所述丁基橡胶为饱和度在1.0～2.8％的橡胶聚合物；所述液体丁基橡胶为分子量在2000～3000、饱和度在3～4％的液体聚合物；所述交联丁基橡胶为异丁烯、异戊二烯和二乙烯基苯的三元共聚物。

3.根据权利要求1所述的一种具有自密封性能的橡胶组合物，其特征在于，所述炭黑选自且不限于快压出炭黑、高耐磨炭黑、热裂解炭黑中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种具有自密封性能的橡胶组合物，其特征在于，所述无机填料选自且不限于白炭黑、碳酸钙、高岭土、陶土中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种具有自密封性能的橡胶组合物，其特征在于，所述防老剂选自且不限于防老剂4010、防老剂AW、防老剂2246、防老剂DTPD中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种具有自密封性能的橡胶组合物，其特征在于，所述增塑剂选自且不限于环烷油、芳烃油、石蜡油中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种具有自密封性能的橡胶组合物，其特征在于，所述增粘树脂为选自且不限于萜烯酚醛树脂、C5/C9共聚型石油树脂、古马隆树脂、双环戊二烯树脂中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种具有自密封性能的橡胶组合物，其特征在于，所述有机过氧化物类引发剂选自且不限于过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧异丙基苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酰、过氧化双(2,4-二氯苯甲酰)中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的一种具有自密封性能的橡胶组合物，其特征在于，所述醌肟类硫化剂选自且不限于对苯醌二肟、1,4-苯醌二肟、二苯甲酰对醌二肟中的一种或多种。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种具有自密封性能的橡胶组合物的制造方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)、通过密炼机将丁基橡胶、液体丁基橡胶和交联丁基橡胶连同炭黑和无机填料，并混合增塑剂、防老剂、增粘树脂进行一次胶料混炼，此次胶料混合6～10min，直至橡胶混合物温度达到140～150℃，即完成一次胶料混炼；

(2)、一次胶料混炼完毕后进行二次胶料混炼，添加有机过氧化物类引发剂、醌肟类硫化剂、氧化锌和硫磺，在密炼机中混炼3～4min，直至橡胶混合物温度达到95～100℃，即完成二次胶料混炼；

(3)、将二次胶料通过双螺杆挤出机与液体聚异丁烯进行充分混合，成品胶排料无颗粒形态后最终制成具有自密封性能的橡胶组合物。

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