CN1369533A - 轮胎抗扎防爆胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充气轮胎自动补胎用的密封胶及制备方法。主要由胶粘剂,硫化剂,稳定剂,补强剂,增稠剂和水组成。所用的胶粘剂为胶乳,是本发明的主体。另外,本发明还可以加入其它助剂,如缓蚀剂、防冻剂、湿润剂和膨润土、羧甲基纤维素等,以增加功效和辅助作用。本发明制备是在搅拌釜中进行,硫化过程是在70℃温度下发生的。本发明具有不易挥发、不腐蚀轮辋、有效期长和补漏坚固等特点。

Description

轮胎抗扎防爆胶及其制备方法

本发明涉及一种充气轮胎自动补胎用的密封胶，是一种有机化工产品。

自从英国人邓录普1888年发明充气轮胎以来，给世人带来了快捷舒适的同时，也带来了使人们烦恼的一系列问题：车轮在行驶中会被地面上的钉子或尖物扎破，造成急剧泄气或慢撒气，如若长距离高速行驶，会使轮胎内积聚的温度越来越高、压力越来越大，一旦被扎破，压缩空气从扎眼处外溢时，易使轮胎发生爆破的事故。轻者使车轮半路抛锚，重者会发生翻车撞车事故，甚至发生车毁人亡的恶性事件。

因此，使轮胎在车行驶中一旦被扎破泄气时，能自动地将扎眼补好，保证车辆继续安全运行就成为人们美好的愿望。在人们孜孜不倦地追求这个美好愿望的同时，一代接一代的新产品问世，一代又一代的产品遭淘汰，原因各有不同。有的产品沉淀结团影响车辆的动平衡，有的产品腐蚀轮胎，有的产品不能在严寒条件下使用，有的产品因易挥发而失效等等。例如，一种叫“堵漏灵”的产品，初始效果还可以，两月后失效。查其原因，轮胎内已无这种产品挥发贻尽。除了以上缺点外，自动补胎剂最大的问题是持久性差，原因就是只能堵塞扎眼，而不能在扎眼内形成一个三维整体结构，一旦遇到特殊情况，堵塞物会挤出而失效。

自动补胎有两个技术问题，一是扎眼时当即补得住，不能使轮胎漏气；二是补得牢，使轮胎扎眼补住，长期不漏气。只有这两个技术指标实现了，这个产品才能算是可信赖的产品。纵观历史一代一代产品被淘汰，原因不是出在当时“补得住”上，而是出在长期“补得牢”上。当时效果还可以，就是持久性差，即使是号称美国NO.1号“优超驶”轮胎超级自动补漏剂也没有解决这个技术问题。

本发明的目的是提供一种既补得住，又补得牢的轮胎抗扎防爆胶及这种胶的制造方法。

本发明主要是由胶粘剂，硫化剂，稳定剂，补强剂，增稠剂和水等组成。胶粘剂是本发明的主体，是橡胶生产过程中的胶乳。本发明中的稳定剂是调解PH值的，可以说是调解酸碱度试剂。稳定剂在本发明中的量，是使最终合成物PH值为8～10。除稳定剂外，本发明其它各组成物含量按重量百分比为：

    胶  乳                           20％～60％；

    硫化剂                           0.35％～16％；

    补强剂                           3.5％～33％；

    增稠剂                           0.4％～2％；

    水                               5％～60％。

由于稳定剂是用来调解PH值，如果使用强碱性物质，其重量百分比为0.1％～0.3％。

本发明所用的胶乳可以是天然胶乳，各种合成胶乳和各种人工胶乳。

为了实现本发明的目的，组成物中的胶乳要经过硫化过程，因此，本发明使用了硫化剂。本发明所用的硫化剂，一个具体实例是由硫磺、氧化锌和硫化促进剂组成，三种物质重量百分比为：

    硫磺                        28.6％～43.8％；

    氧化锌                      37.5％～57.1％；

    硫化促进剂                  14.3％～18.7％。

本发明中的补强剂是堵轮胎扎眼用的固体物质，由20目以下橡胶粉、100目以下木粉和炭黑组成。橡胶粉可以是天然橡胶粉，各种合成橡胶粉，各种废橡胶粉。补强剂中的三种物质按重量百分比分别是：

    橡胶粉                      31％～57.1％；

    木粉                        24％～28.6％；

    炭黑                        14.3％～45％。

由上述补强剂组成的本发明，可以堵6mm的扎眼到几微米的细孔。

稳定剂是稳定胶乳而加入的，使胶乳呈弱碱性。稳定胶乳可以通过调节PH值来实现，改变PH值最直接的办法是加入碱性物质，因此，稳定剂实际上是一种碱或碱性物，如NaOH、KOH或NaHCO₃等。

增稠剂是为提高本发明的浓度而加入的，由于本发明中有补强剂，如橡胶粉、木粉、炭黑等固体物，在浓度偏低时，会产生沉淀，产生的沉淀会影响车辆的动平衡和补胎的持久性。通过增稠，使各种固体物质均匀地悬浮在胶液中。能够使胶液中的固体物悬浮的增稠物质有羧甲基纤维素，甲基纤维素，酪素，明胶，骨胶等。

本发明中的水是用来分散胶乳和硫化胶乳，使两者处于悬浮状态。硫化胶乳处于悬浮状态时，分子之间不产生交联，不能增大分子团。硫化胶乳的外观与普通胶乳或未硫化胶乳没有多大区别。它是硫化的橡胶粒子在水介质中的胶态悬浮体，但脱水后粒子能互相粘着而生成连续的胶膜。没有脱水前，始终处于分散状态，橡胶粒子的布朗运动与普通胶乳中的相似，速度略快。硫化胶乳的稳定度与制造它的原胶乳的稳定度相同。

从上述配方中，不难看出本发明的特点就在于用硫化胶乳作为胶粘剂，以不同粒度的橡胶粉、木粉、炭黑做为补强剂。它的工作原理就是当轮胎在行进中被扎破以后压缩空气从扎眼中急剧外溢之始就将各种补强剂、和胶粘剂一起带入扎眼中，将扎眼在瞬间补好，不再漏气。挤入扎眼中各种补强剂和胶粘剂混合挤压在一起，这时作为胶粘剂的硫化胶乳脱水(液)后开始交联，由线性大分子交联成立体网状的弹性橡胶体，紧紧地与扎眼粘连在一起，永久性地将扎眼补牢。这不但保证被扎眼时轮胎不漏气，而且长期保证轮胎不漏气。

本发明的胶乳，由于水的存在，在脱水前处于分散状态。经硫化后成为硫化胶乳，仍保持分散悬浮态。一旦轮胎出现孔洞，硫化胶乳立即进入孔洞，并随之脱水。硫化胶乳脱水后，开始交联，形成立体网状的弹性橡胶体。网状的弹性橡胶体内，存在尺寸不同的空间，或者说孔。由于加入了补强剂，补强剂中的大颗粒物，如橡胶粉，进入大孔中，并同孔周围的硫化胶乳结合，使大孔堵住，网状空间消失。对于网状空间的中孔，由木粉填充，小孔由炭黑和小分子尺度的胶乳填充。由于有上述各物的存在和过程发生，在轮胎的扎眼内形成致密的不透气胶膜，而且能长期保持。

为了使本发明适应各种温度环境，本发明使用了抗冻剂。它可以是乙二醇，1、2丙二醇，甘油，二甘醇等等。上述物质与水混合后，可以大大降低水的冰点，而胶乳就是“水包油”型的乳化液，所以上述抗冻剂与胶乳中的水混合，就可以降低硫化胶乳的冰点，使整个胶液在零度直到零下60℃时均能保持稳定，从而保证在低温下抗扎防爆效能正常发挥。

本发明可以加入缓蚀剂。加入缓蚀剂的目的是防止本发明对轮辋产生腐蚀。加入本发明的缓蚀剂可以是硼砂，亚硝酸盐，铬酸盐，钼酸盐，钨酸盐等。

为使胶粉、木粉、炭黑等顺利加入胶乳中，本发明使用了湿润剂，它可以是十二烷基硫酸钠，洗衣粉、肥皂等。用湿润剂湿润的补强剂会很好地与胶乳混合。上述湿润剂同时也是胶乳的稳定剂。

本发明使用膨润士，它即是增稠剂也是一种补强剂，作为增稠剂它可以吸收大于本身10倍的水，使自己膨胀增加胶乳的粘度。作为补强剂，它是200目的细粒子土，可以堵塞200目以下的佃眼，提高本产品的补强性。

本发明使用的羧甲基纤维素既是增稠剂，也是稳定剂。

本发明制备是在搅拌釜中进行的，工艺流程如下：

1、将一定量的胶乳投入搅拌釜中，如果需要防冻剂，则加入防冻剂。对防冻剂为乙二醇，加入二分之一重的乙二醇；

2、配制稳定剂。如需缓蚀剂，则同稳定剂一并配制。对于稳定剂是氢氧化钠，缓蚀剂是硼砂和亚硝酸钠时，将氢氧化钠、硼砂、亚硝酸钠溶解在8倍的水中；

3、将配好的稳定剂或稳定剂和缓蚀剂的混合液倒入搅拌釜中；

4、将补强剂中的中小颗粒固体物加入搅拌釜中搅拌，搅拌时间为20～60分钟；

5、将硫化剂和增稠剂一并徐徐投入搅拌釜中，在搅拌釜中搅拌10～30分钟；

6、将搅拌釜中的混合物硫化。在30～60分钟内加热到70℃，在70℃下保持30～60分钟，然后于投到搅拌釜中；

7、如果加入防冻剂，可将过程中剩余的防冻剂投入搅拌釜中；

8、将补强剂中的大颗粒固体物充分混合，如需湿润剂，将溶有十二烷基硫酸钠的同等重量的水溶液与其混合翻动，直到全部湿润为止，并投到搅拌釜中；

9、将膨润土和剩余水混合投入搅拌釜中，搅拌1小时左右。停放24小时后，即可装瓶。

本发明是以硫化胶乳为胶粘剂，以橡胶粉、木粉和炭黑为补强剂，再加入其它助剂和水混配而成的，不言而喻，它与轮胎橡胶是同质的，对轮胎橡胶和轮辋无任何副作用。将胶乳事先硫化成硫化胶乳而制成的轮胎抗扎防爆胶，不但能把扎眼堵住，而且在扎眼中由于挤压脱水而使硫化胶乳粒子产生交联，由线状大分子而变成三维立体结构的弹性橡胶体，牢牢补在扎眼中，长期有效。

本发明实施例如下：

一、配方

    胶乳    羧基丁苯胶乳                 20～60％；

    抗冻剂  乙二醇                       0～60％；

    湿润剂  十二烷基硫酸钠               0.01～0.1％；

    稳定剂  氢氧化钠                     0.1～0.3％；

    缓蚀剂  硼砂                         0.1～4％；

            亚硝酸钠                     0.1～3％；

    补强剂  木粉                         1～8％；

            橡胶粉                       2～10％；

            炭  黑                       5～15％；

    硫化剂  氧化锌                       0.2～6％；

            硫磺                         0.1～7％；

            硫化促进剂                   0.05～3％；

    增稠剂  羧甲基纤维素                 0.4～2％；

    增稠剂和补强剂  膨润土               0.1～8％。

    水                                   5～60％；

二、制备

1、将羧基丁苯胶乳投入搅拌釜中，加入二分之一重量的乙二醇；

2、将氢氧化钠、硼砂、亚硝酸钠溶解在8倍的水中，倒入搅拌釜中；

3、将炭黑在搅拌中加入釜中，搅拌40分钟；

4、在搅拌中将硫磺、氧化锌、硫化促进剂、羧甲基纤维素、徐徐投入釜中搅拌20分钟；

5、将釜中混合物硫化，在30-60分钟内加热到70℃，在70℃下保持30到60分钟，再投到釜中；

6、将剩余的乙二醇全部投入釜中；

7、将橡胶粉和木粉混合，将溶有十二烷基硫酸钠和同等重量的水与其混合翻动，直到全部湿润为止，并投到搅拌釜中；

8、将膨润土和剩余的水混合投到釜中，搅拌1小时左右。停放24小时后即可装瓶。

Claims (10)

1、一种轮胎抗扎防爆胶，其特征是由胶乳，硫化剂，稳定剂，补强剂，增稠剂和水组成，胶乳，硫化剂，补强剂，增稠剂和水的含量按重量百分比为：

    胶乳                                       20～60％

    硫化剂                                     0.35～16％

    补强剂                                     3.5～33％

    增稠剂                                     0.4～2％

    水                                         5～60％

稳定剂的含量，是使组合物的PH值为8～10。

2、根据权利要求1所述的轮胎抗扎防爆胶，其特征是胶乳是天然胶乳，各种合成胶乳或各种人工胶乳；硫化剂是由硫磺，氧化锌和硫化促进剂组成，三种物质重量百分含量为：

    硫磺                                       28.6～43.8％

    氧化锌                                     37.5～57.1％

    硫化促进剂                                 14.3～18.7％；补强剂是由橡胶粉、木粉、炭黑组成，木粉和炭黑的颗粒大小为100目以下，橡胶粉颗粒大小为20目以下，可以是天然橡胶粉、各种合成橡胶粉或各种废橡胶粉；增稠剂是羧甲基纤维素，甲基纤维素，酪素，明酸或骨胶。

3、根据权利要求2所述的轮胎抗扎防爆胶其特征是所述补强剂的橡胶粉、木粉、炭黑的重量百分含量为：

    橡胶粉                            31～57.1％

    木粉                              24～28.6％

    炭黑                              14.3～45％。

4、根据权利要求2所述的轮胎抗扎防爆胶，其特征是还包括防冻剂，所述防冻剂为乙二醇，1、2丙二醇，甘油或二甘醇。

5、根据权利要求2所述的轮胎抗扎防爆胶，其特征是还包括缓蚀剂，所述的缓蚀剂为硼砂，亚硝酸盐，铬酸盐，钼酸盐或钨酸盐。

6、根据权利要求2所述的轮胎抗扎防爆胶，其特征是还包括湿润剂，所述的湿润剂为十二烷基硫酸纳，洗衣粉或肥皂。

7、根据权利要求2所述的轮胎抗扎防爆胶，其特征是还包括膨润土，膨润土既是增稠剂，也是补强剂，其颗粒的大小为200以下。

8、根据权利要求2所述的轮胎抗扎防爆胶，其特征是还包括防冻剂，缓蚀剂，湿润剂和膨湿土；防冻剂为乙二醇，1、2丙二醇，甘油或二甘醇；缓蚀剂为硼砂，亚硝酸盐，铬酸盐，钼酸盐或钨酸盐；湿润剂为十二烷基硫酸钠，洗衣粉或肥皂；膨润土颗粒大小为200以下。

9、根据权利要求2所述的轮胎抗扎防爆胶，其特征是各种组分重量百分含量为：

胶乳      羧基丁苯胶乳                   20～60％；

抗冻剂    乙二醇                         0～60％；

湿润剂    十二烷基硫酸钠                 0.01～0.1％；

    稳定剂  氢氧化钠                                 0.1～0.3％；

    缓蚀剂  硼砂                                     0.1～4％；

            亚硝酸钠                                 0.1～3％；

    补强剂  木粉                                     1～8％；

            橡胶粉                                   2～10％；

            炭黑                                     0.5～15％；

    硫化剂  氧化锌                                   0.2～6％；

            硫磺                                     0.1～7％；

    增稠剂  羧甲基纤维素                              0.4～2％；

    硫化促进剂                                       0.05～3％；

    水                                               5～60％；

10、轮胎抗扎防爆胶的制备方法，其特征是在搅拌釜中进行，制备过程如下：

(1)将一定量的胶乳投入到搅拌釜中，如需防冻剂，则加入防冻剂；

(2)配制稳定剂，如需缓蚀剂，则两者一起配制；

(3)将配制的稳定剂或稳定剂和缓蚀剂的混合液倒入搅拌釜中；

(4)将补强剂中的中小颗粒加入搅拌釜中搅拌，搅拌时间为20～60分钟；

(5)将硫化剂和增稠剂一并徐徐投入搅拌釜中，在搅拌釜中搅拌10～30分钟；

(6)将搅拌釜中的混合物硫化，在30～60分钟内加热到70℃，并保持30～60分钟，然后再投到搅拌釜中；

(7)将补强剂中的大颗粒充分混合，如需湿润剂，则加入湿润剂直到全部湿润为止，并投到搅拌釜中；

(8)将剩余水投入搅拌釜中，搅拌1小时，然后停放24小时。