ES2891048T3 - Procedimiento de preparación de caucho modificado, caucho modificado y neumático antibalas y resistente a la perforación - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de preparación de un caucho modificado, caracterizado porque comprende las etapas de: irradiar fibras cortas de alto rendimiento mediante luz ultravioleta; añadir las fibras cortas de alto rendimiento irradiadas al etanol y agitar para preparar una suspensión de fibras uniformemente dispersa; añadir un agente de acoplamiento a la suspensión de fibras preparada; ajustar un valor de pH de la suspensión de fibras a un intervalo de 8 a 9, y esperar de 2 a 4 horas a temperatura ambiente; añadir dodecilbencenosulfonato de sodio en la suspensión de fibras y esperar de 1 a 2 horas para preparar una solución de reacción; filtrar la solución de reacción a presión reducida para eliminar el líquido de la solución de reacción y preparar una suspensión de fibra modificada; añadir la suspensión de fibra modificada a una carga inorgánica para preparar una mezcla de suspensión de fibra modificada, comprendiendo la carga inorgánica un negro de humo y otra carga inorgánica; añadir caucho polar o no polar plastificado a un mezclador interior y mezclar a presión durante 1 o 2 minutos para preparar una matriz de caucho; añadir la mezcla de suspensión de fibra modificada a la matriz de caucho y seguir mezclando a presión durante 1 o 2 minutos para preparar un compuesto de caucho mezclado; extruir el compuesto de caucho de un mezclador abierto para preparar el caucho modificado.
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de preparación de caucho modificado, caucho modificado y neumático antibalas y resistente a la perforación
Referencia cruzada a la solicitud relacionada
La presente solicitud se basa en, y reivindica, la prioridad de la solicitud de patente china n.° 201710619579.3, presentada el 26 de julio de 2017, solicitada por Zhejiang Geely Holding Group CO., Ltd. y Zhejiang Geely Automobile Research Institute Co., Ltd., y titulada "Procedimiento de preparación de caucho modificado, caucho modificado y neumáticos antibalas y resistentes a la perforación".
Campo técnico
La presente divulgación se refiere a materiales compuestos utilizados en los automóviles y, más particularmente, a un procedimiento de preparación de un caucho modificado, a un caucho modificado y a un neumático antibalas y resistente a la perforación.
Técnica anterior
El neumático es un artículo de caucho elástico circular de gránulos laminados que se monta en diversos vehículos o maquinaria. Suele montarse sobre una llanta metálica para soportar la carrocería del vehículo, absorber los impactos externos, lograr el contacto con la superficie de la carretera y garantizar el rendimiento de la conducción del vehículo. Los neumáticos se utilizan a menudo en condiciones complejas y duras. Por ejemplo, están sometidos a diversas deformaciones, cargas, fuerzas y temperaturas altas y bajas durante la conducción. Además, deben tener propiedades de alta capacidad de carga, tracción y amortiguación. La complejidad del terreno y los requisitos de los vehículos de ruedas en tiempos de guerra generan la necesidad urgente de desarrollar un nuevo tipo de neumático antibalas y resistente a la perforación. Los neumáticos antibalas existentes incluyen principalmente neumáticos sólidos de tipo perfusión, neumáticos de soporte interior y neumáticos limitadores con portante interior. En el caso de los neumáticos macizos de tipo perfusión, debido al gran peso del neumático, la resistencia a la rodadura del neumático es consecuentemente grande, lo que afecta a la velocidad de conducción del vehículo y da lugar a un elevado consumo de combustible del mismo, por lo que los requisitos para el sistema de alimentación del vehículo son relativamente altos. Las principales desventajas del neumático de soporte interior y de los neumáticos limitadores con portante interior se comentan a continuación. La primera es que, si el cuerpo de soporte o el limitador interior soportan la carga del vehículo después de un daño en el mismo, el neumático tendrá un cierto hundimiento, lo que dará lugar a una diferencia de altura entre las ruedas y, además, a un escaso confort de conducción del vehículo. La segunda es la necesidad de utilizar llantas especiales y la tercera es que cuando el cuerpo de soporte se ensambla a los neumáticos y a las llantas, se necesitan equipos especiales para montar los neumáticos.
La fibra de alto rendimiento es una fibra química con una estructura física y química especial, propiedades y aplicaciones o funciones especiales. Tiene las ventajas de la baja densidad, la alta resistencia, la buena tenacidad, la resistencia a las altas temperaturas, la facilidad de procesamiento y moldeo, y su resistencia es al menos 5 veces de la misma calidad que el acero, pero la densidad es sólo una quinta parte del mismo, es decir, es un material con alta resistencia y peso ligero.
El documento EP 2975077A1 revela un procedimiento para fabricar una composición de caucho, cuyo procedimiento puede dar una composición de caucho provista de excelentes propiedades de refuerzo mediante la mejora de la dispersibilidad de las fibras en un componente de caucho cuando las fibras se añaden al caucho, una composición de caucho obtenida mediante este procedimiento, un caucho vulcanizado y un neumático. El procedimiento es un procedimiento para fabricar una composición de caucho que comprende fibras cortas, que comprende una etapa de preparación de la dispersión para preparar una dispersión de fibras cortas añadiendo las fibras cortas en un líquido, una etapa de preparación de la dispersión mixta para preparar una dispersión mixta añadiendo al menos un dispersante seleccionado del grupo que consiste en negro de humo y compuestos inorgánicos en la dispersión de fibras cortas, una etapa de mezcla para mezclar la dispersión mixta y el látex de caucho para preparar una solución mixta de caucho y fibras cortas, y una etapa de secado para secar la solución mixta de caucho y fibras cortas para obtener una composición de caucho.
Solución técnica
Las realizaciones de la presente divulgación proporcionan un procedimiento de preparación de un caucho modificado, un caucho modificado y un neumático antibalas y resistente a la perforación, con el fin de resolver el problema de que el neumático antibalas existente tiene un gran peso y una pobre estabilidad de conducción.
La presente divulgación proporciona un procedimiento de preparación de un caucho modificado, que incluye las etapas de:
irradiar las fibras cortas de alto rendimiento mediante luz ultravioleta, añadir las fibras cortas de alto rendimiento irradiadas al etanol y agitar para preparar una suspensión de fibras uniformemente dispersa; añadir un agente de acoplamiento a la suspensión de fibras preparada, ajustar un valor de pH de la suspensión de fibras a un intervalo de 8 a 9, y esperar que los componentes de la suspensión de fibras reaccionen a temperatura ambiente durante 2 a 4 horas;
añadir dodecilbencenosulfonato de sodio en la suspensión de fibras y esperar que los componentes de la suspensión de fibras sigan reaccionando durante 1 o 2 horas para preparar una solución de reacción; filtrar la solución de reacción a presión reducida para eliminar el líquido de la solución de reacción y preparar una suspensión de fibra modificada;
añadir la suspensión de fibra modificada a una carga inorgánica para preparar una mezcla de suspensión de fibra modificada, la carga inorgánica incluye un negro de humo y otra carga inorgánica;
añadir caucho plastificado en un mezclador interior y mezclar a presión durante 1 a 2 minutos para preparar una matriz de caucho, añadir después la mezcla de suspensión de fibra modificada en la matriz de caucho, y mezclar además a presión durante 1 a 2 minutos para preparar un compuesto de caucho mezclado; extrudir el compuesto de caucho modificado mezclado desde un mezclador abierto para preparar el caucho modificado.
La presente divulgación también proporciona un caucho modificado preparado por el procedimiento mencionado. La presente divulgación también proporciona un neumático antibalas y resistente a la perforación, que incluye una banda de rodadura, una capa de cinturón, una capa amortiguadora, una capa de cordaje y un revestimiento interior dispuestos en un orden de fuera a dentro. La capa amortiguadora está realizada del mencionado caucho modificado. La presente divulgación proporciona un procedimiento para preparar un caucho modificado, un caucho modificado y un neumático antibalas y resistente a la perforación, en el que el caucho modificado incluye las fibras cortas de alto rendimiento, la capa amortiguadora del neumático antibalas y resistente a la perforación está realizada por el caucho modificado, al menos uno de la banda de rodadura, la capa de cinturón y el revestimiento interior del neumático antibalas y resistente a la perforación está realizado de caucho modificado, y la capa de cordaje del neumático antibalas y resistente a la perforación está formada por fibras largas retorcidas de alto rendimiento, de modo que el neumático antibalas y resistente a la perforación no sólo tiene funciones antibalas y resistentes a la perforación, sino que también tiene peso ligero y estabilidad de conducción.
Para que los propósitos, las características y las ventajas mencionadas sean más evidentes y comprensibles, a continuación se ofrecen descripciones detalladas que acompañan a las realizaciones preferentes.
Descripción de los dibujos
La FIG. 1 es una vista esquemática, en sección transversal, de un neumático antibalas y resistente a la perforación según una realización de la presente divulgación.
La FIG. 2 es una vista estructural esquemática de una capa de cordaje según una realización de la presente divulgación.
Descripción detallada de las realizaciones preferentes
Las realizaciones de la presente divulgación se describirán ahora de forma más aparente y completa con referencia a las realizaciones. Obviamente, las realizaciones ilustradas son sólo una parte, pero no todas, las realizaciones de la presente divulgación. Todas las demás realizaciones que podrían ser obtenidas sin creatividad por un experto en la materia de acuerdo con las realizaciones ilustradas serán reivindicadas dentro del ámbito de la presente divulgación.
La presente divulgación proporciona un procedimiento para preparar un caucho modificado, que incluye las siguientes etapas:
añadir la fibra corta de alto rendimiento en el etanol después de que la fibra corta de alto rendimiento sea irradiada en luz ultravioleta durante un período de tiempo, agitar la mezcla para preparar una suspensión de fibra uniformemente dispersa;
añadir un agente de acoplamiento a la suspensión de fibras preparada, ajustar el valor del pH a un intervalo de 8 a 9, esperar que los componentes de la suspensión de fibras reaccionen a temperatura ambiente durante 2 a 4 horas, añadir dodecilbencenosulfonato de sodio (SDBS), esperar que los componentes sigan reaccionando durante 1 a 2 horas para preparar una solución de reacción, filtrar al vacío la solución de
reacción a presión reducida para eliminar el líquido de la solución de reacción y preparar una solución de fibra modificada;
añadir negro de humo y una carga inorgánica en la suspensión de fibra modificada y mezclar uniformemente la mezcla para preparar una mezcla de suspensión de fibra modificada;
añadir caucho polar o no polar plastificado a un mezclador interior y mezclar a presión durante 1 a 2 minutos para preparar una matriz de caucho, y añadir la mezcla de suspensión de fibra modificada en la matriz de caucho, mezclar además a presión durante 1 a 2 minutos para preparar un compuesto de caucho mezclado;
colocar el compuesto de caucho mezclado en un mezclador abierto, extrusión del compuesto de caucho mezclado mediante el mezclador abierto para obtener el caucho modificado.
En las etapas para preparar el caucho modificado, la irradiación de la fibra corta de alto rendimiento con luz ultravioleta se beneficia de la formación de un grupo reactivo, como un grupo hidroxilo o un grupo éster, en la superficie de la fibra corta de alto rendimiento, de modo que se produzca una reacción de transesterificación entre la fibra corta de alto rendimiento y el agente de acoplamiento, y las moléculas del agente de acoplamiento se introduzcan en las cadenas moleculares de las fibras cortas de alto rendimiento, y la cadena alquílica del agente de acoplamiento tenga una buena compatibilidad con la matriz de caucho, mejorando así la compatibilidad de la fibra corta de alto rendimiento y la matriz de caucho. En general, las fibras que tienen una longitud de 35 mm a 150 mm pueden denominarse fibras cortas. En esta realización, la longitud de la fibra corta de alto rendimiento está en un intervalo de 35 mm a 150 mm.
Sin embargo, la intensidad de la luz ultravioleta irradiada en la fibra corta de alto rendimiento no debe ser demasiado alta y la duración de la irradiación no debe ser demasiado larga. Si la intensidad de la luz ultravioleta es demasiado alta o la duración de la irradiación es demasiado larga, un gran número de cadenas moleculares de la fibra corta de alto rendimiento se fracturará, y el rendimiento se degradará. Si la intensidad de la luz ultravioleta es demasiado baja 0 la duración de la irradiación es demasiado corta, la tasa de injerto del agente de acoplamiento no es lo suficientemente alta para mejorar la compatibilidad de la fibra corta de alto rendimiento y la matriz de caucho, y además es insuficiente para reducir la aglomeración de la fibra corta de alto rendimiento. En esta realización, la intensidad de la luz ultravioleta irradiada sobre la fibra corta de alto rendimiento es preferentemente de 300W a 450W, y la duración de la irradiación es preferentemente de 25 a 40 segundos.
Además, la fibra corta de alto rendimiento está cortada o rota por una o más de las siguientes combinaciones fibra de aramida, fibra de poliparafenileno benzobisoxazol (fibra PBO), fibra de poli[2,5-dihidroxi-1,4-fenilpiridinio diimidazol (fibra M5), fibra de aramida modificada, fibra de poliparafenileno benzobisoxazol modificada y fibra de poli[2,5-dihidroxi-1,4-fenilpiridinio diimidazol modificada.
Además, el agente de acoplamiento se selecciona entre uno o más de los siguientes grupos: yaminopropiltrietoxisilano, y-glicidiloxipropiltrimetoxisilano, Y-(metacriloiloxi) propiltrimetoxisilano.
En las etapas de preparación del caucho modificado, cuando se prepara la suspensión de fibras, la fibra corta de alto rendimiento necesita ser añadida al etanol, y la solubilidad del agente de acoplamiento en el etanol es buena, lo cual es beneficioso para que se produzca la reacción de injerto entre el agente de acoplamiento y la fibra corta de alto rendimiento. En otras realizaciones, se pueden seleccionar otros disolventes para preparar la suspensión de fibras. Además, en la etapa de preparación de la suspensión de fibras, se requiere una agitación de alta velocidad, y la velocidad de agitación es preferentemente de 1200 r/min a 1500 r/min.
En las etapas de preparación del caucho modificado, se añade un agente de acoplamiento a la suspensión de fibras obtenida. El agente de acoplamiento se utiliza para mejorar la compatibilidad de la fibra corta de alto rendimiento con el caucho polar o no polar para que la fibra corta de alto rendimiento tenga una buena compatibilidad con el caucho polar o no polar y haga que la fibra corta de alto rendimiento tenga buenas propiedades mecánicas.
En las etapas de preparación del caucho modificado, la suspensión de fibra modificada se añade al negro de humo y a la carga inorgánica para mezclarlos uniformemente y preparar la mezcla de suspensión de fibra modificada. En la mezcla de suspensión de fibra modificada, la relación de masa de la suspensión de fibra modificada, el negro de humo y la carga inorgánica es preferentemente de 1: (0,6 a 0,8): (1 a 1,2). En la presente realización, la carga inorgánica es, por ejemplo, una o más de las siguientes: montmorillonita, atapulgita, caolín o carbonato de calcio. En las etapas de preparación del caucho modificado, el caucho polar o no polar plastificado se añade a un mezclador interior y se mezcla a presión durante 1 a 2 minutos para obtener una matriz de caucho, y a continuación se añade la mezcla de suspensión de fibra modificada a la matriz de caucho y se sigue mezclando a presión durante 1 a 2 minutos para preparar un compuesto de caucho mezclado. En esta realización, la relación de masa de la mezcla de fibras modificadas con respecto al caucho polar o no polar es preferentemente de 0,2:1 a 0,25:1.
En esta realización, el caucho polar o no polar plastificado se selecciona de uno o más de los siguientes grupos: caucho natural, poliisopreno sintético, caucho de butadieno, caucho de estireno-butadieno, caucho de estirenobutadieno polimerizado en solución, caucho de estireno-butadieno polimerizado en emulsión, caucho de nitrilo, caucho líquido, caucho de butilo halogenado, caucho de butadieno, caucho de isopreno, copolímero de isoprenoisobutileno, monómero de etileno-propileno-dieno (EPDM), caucho de cloropreno, caucho de acrilato, caucho fluorado, caucho de silicona, caucho de polisulfuro, caucho de epiclorhidrina, terpolímero de estireno-isoprenobutadieno, caucho de acrilonitrilo-butadieno hidrogenado, copolímero de isopreno-butadieno y caucho de estirenobutadieno hidrogenado.
En las etapas de preparación del caucho modificado, el compuesto de caucho mezclado se coloca en un mezclador abierto y se extruye del mezclador abierto para preparar un caucho modificado. El grosor del caucho modificado es preferentemente de 0,8 mm a 1,2 mm.
Las fibras cortas de alto rendimiento son propensas a aglomerarse y tienen poca compatibilidad con la matriz de caucho durante la modificación del caucho polar o no polar. El grupo activo se introduce en la fibra corta de alto rendimiento mediante la irradiación de luz ultravioleta para que la fibra corta de alto rendimiento pueda reaccionar químicamente con el agente de acoplamiento, y las moléculas del agente de acoplamiento se introducen en la estructura molecular de la fibra corta de alto rendimiento, lo que puede mejorar totalmente la compatibilidad con la matriz de caucho polarizada o no polarizada, mientras tanto, la cadena molecular del agente de acoplamiento se enreda físicamente con el dodecilbencosulfonato de sodio, y el agente de acoplamiento se combina con el dodecilbencosulfonato de sodio, y además, debido al mismo efecto de repulsión de carga entre los sulfonatos de benceno de sodio, las fibras cortas de alto rendimiento se repelen mutuamente, evitando así la aglomeración generada entre las fibras cortas de alto rendimiento, de modo que las fibras cortas de alto rendimiento se dispersen más uniformemente en la matriz de caucho.
Las realizaciones de la presente divulgación también proporcionan un caucho modificado que se prepara mediante el procedimiento descrito anteriormente.
La FIG. 1 es una vista esquemática, en sección transversal, de un neumático antibalas y resistente a la perforación según una realización de la presente divulgación. Con referencia a la FIG. 1, el neumático antibalas y resistente a la perforación 10 incluye una banda de rodadura 11, una capa de cinturón 12, una capa amortiguadora 13, una capa de cordaje 14 y un revestimiento interior 15 que están dispuestos en un orden de fuera a dentro. La capa amortiguadora 13 del neumático 10 antibalas y resistente a la perforación está realizada del mencionado caucho modificado, y al menos una de la banda de rodadura 11, la capa de cinturón 12 y el revestimiento interior 15 del neumático 10 antibalas y resistente a la perforación está realizada del mencionado caucho modificado. En la presente realización, la capa amortiguadora 13 y la capa de cordaje 14 se extienden a todo el flanco del neumático 10 antibalas y resistente a la perforación. Debido a que la superficie lateral del neumático 10 antibalas y resistente a la perforación es débil y se perfora fácilmente con balas y objetos punzantes, el diseño de que la capa amortiguadora 13 y la capa de cordaje 14 se extiendan a todo el flanco del neumático 10 antibalas y resistente a la perforación es beneficioso para evitar que el flanco del neumático 10 antibalas y resistente a la perforación se perfore.
La capa amortiguadora 13 es una capa de caucho situada entre la capa de cinturón 12 y la capa del cordaje 14, y se utiliza principalmente para absorber los impactos transmitidos desde la banda de rodadura 11, reducir el daño de la capa de cordaje 14 y soportar la tensión de cizallamiento generada debido a la inercia del neumático 10 antibalas y resistente a la perforación durante la marcha o la parada repentina del vehículo. En esta realización, el caucho modificado se utiliza para preparar la capa amortiguadora 14 del neumático 10 antibalas y resistente a la perforación, que puede absorber eficazmente una parte de la energía del objeto perforante, y reducir el daño del objeto perforante a la capa de cordaje 14 y a la pared interior del neumático 10 antibalas y resistente a la perforación.
En otras realizaciones, la capa amortiguadora 13 también puede estar realizada de un material de espuma seleccionado de uno o más del grupo que consiste en un material de espuma de poliuretano, un material de espuma de poliestireno, un material de espuma de polipropileno o un material de espuma de copolímero de etileno-acetato de vinilo.
Además, la capa de cordaje 14 del neumático 10 antibalas y resistente a la perforación está tejida con un haz de fibras de alto rendimiento realizado de fibras largas retorcidas de alto rendimiento. La fibra larga de alto rendimiento se selecciona de uno o más del grupo que consiste en fibra de aramida, fibra de poliparafenileno benzobisoxazol, fibra de poli[2,5-dihidroxi-1,4-fenilpiridinio diimidazol, fibra de aramida modificada, fibra de poliparafenileno benzobisoxazol modificada y fibras de poli[2,5-dihidroxi-1,4-fenilpiridiniimidazol modificadas. La capa de cordaje 14 está formada por el tejido de los haces de fibras de alto rendimiento con alto módulo, alta resistencia y alto rendimiento para evitar aún más que el objeto perforante siga penetrando en el neumático, evitando así que el neumático 10 antibalas y resistente a la perforación sea perforado.
La FIG. 2 es una vista estructural esquemática de una capa de cordaje según una realización de la presente divulgación. Con referencia a la FIG. 2, la capa de cordaje 14 del neumático antibalas y resistente a la perforación 10 incluye una pluralidad de hilos de urdimbre 141 espaciados y paralelos entre sí, y una pluralidad de hilos de trama 142 espaciados y paralelos entre sí. Los hilos de urdimbre 141 están dispuestos para cruzarse con los hilos de trama 142 respectivamente. Cada dos hilos de urdimbre adyacentes 141 se cruzan y conectan con dos hilos de trama adyacentes 142 respectivamente para formar un paralelogramo, y la estructura de paralelogramo de la capa de cordaje 14 hace que tenga una buena deformabilidad. En la presente realización, el ángulo de tejido de los hilos de urdimbre 141 y de los hilos de trama 142 es preferentemente de 30° a 60°, y la finura del haz de fibras de alto rendimiento es preferentemente de 50D a 300D.
Tanto los hilos de urdimbre 141 como los hilos de trama 142 son haces de fibras retorcidas de alto rendimiento. La torsión es un proceso que consiste en enrollar una seda o una fibra de materia prima para formar un hilo. Un hilo se compone de una pluralidad de sedas o fibras, y las sedas o fibras se enredan entre sí para que el hilo sea más sólido y delicado. Cuanto más apretadas están las sedas o las fibras, mayor es la torsión, y el tejido es relativamente apretado, con buena sensación de caída y buena solidez. Si no hay torsión, no hay hilo, la seda y la seda o la fibra y la fibra no se enredan, lo que hace que el tejido sea flojo, la caída sea pobre y la solidez sea pobre. En la presente realización, cada uno de los hilos de urdimbre 141 y cada uno de los hilos de trama 142 son haces de fibras de alto rendimiento formados por la torsión de una pluralidad de fibras largas de alto rendimiento, las fibras largas de alto rendimiento tienen una alta resistencia y un alto módulo, y por lo tanto, la capa de cordaje 14 tejida por los hilos de urdimbre 141 y los hilos de trama 142 tiene una resistencia y un módulo extremadamente altos.
Además, las distancias de las líneas entre los hilos de urdimbre adyacentes 141 o los hilos de trama adyacentes 142 determinan la densidad de tejido de la capa de cordaje 14 formada por los haces de fibras de alto rendimiento. Si la distancia de la línea es demasiado grande, la densidad de tejido es demasiado pequeña, la resistencia de la capa de cordaje 14 es limitada y no podría impedir eficazmente la penetración del objeto punzante, y el efecto antibalas y de resistencia a la perforación no es bueno. Si la distancia de la línea es demasiado pequeña, la densidad de tejido es demasiado grande, y el coste de la capa de cordaje 14 aumenta, por un lado. Por otro lado, el grado de deformación de la capa de cordaje 14 es demasiado bajo, y el confort de conducción y la seguridad del vehículo no son buenos. Por lo tanto, en esta realización, la distancia de la línea entre dos hilos de urdimbre adyacentes 141 es preferentemente de 0,3 mm a 1 mm, y la distancia de la línea entre dos hilos de trama adyacentes 142 es preferentemente de 0,3 mm a 1 mm.
Con referencia a la FIG. 2, tanto los hilos de urdimbre 141 como los hilos de trama 142 de la capa de cordaje 14 son haces de fibras retorcidas de alto rendimiento, y la estructura de paralelogramo formada por el tejido de los hilos de urdimbre 141 y los hilos de trama 142 hace que la capa de cordaje 14 tenga una alta resistencia y un alto módulo, y la estructura de paralelogramo tejida por los hilos de urdimbre 141 y los hilos de trama 142 tiene una excelente deformabilidad, que puede satisfacer los requisitos de deformación del neumático, confort de conducción y seguridad, así como un alto módulo y una alta resistencia.
En el procedimiento para preparar el caucho modificado, el caucho modificado y el neumático antibalas y resistente a la perforación de la presente divulgación, las fibras cortas de alto rendimiento se añaden al caucho modificado, la capa amortiguadora 13 del neumático antibalas y resistente a la perforación 10 aplica el caucho modificado, al menos una de la banda de rodadura 11 la capa de cinturón 12 y el revestimiento interior 15 del neumático 10 antibalas y resistente a la perforación aplica el caucho modificado, y la capa del cordaje 14 del neumático 10 antibalas y resistente a la perforación está tejida por las fibras largas retorcidas de alto rendimiento, de modo que el neumático 10 antibalas y a la perforación no sólo tiene una función antibalas y resistente a la perforación, sino que también tiene un peso ligero y una estabilidad de conducción.
Aplicabilidad industrial
En el procedimiento para preparar el caucho modificado, el caucho modificado y el neumático antibalas y resistente a la perforación de la presente divulgación, las fibras cortas de alto rendimiento se añaden al caucho modificado, la capa amortiguadora 13 del neumático antibalas y resistente a la perforación 10 aplica el caucho modificado, al menos una de la banda de rodadura 11 la capa de cinturón 12 y el revestimiento interior 15 del neumático 10 antibalas y resistente a la perforación aplica el caucho modificado, y la capa del cordaje 14 del neumático 10 antibalas y resistente a la perforación está tejida por las fibras largas retorcidas de alto rendimiento, de modo que el neumático 10 antibalas y a la perforación no sólo tiene una función antibalas y resistente a la perforación, sino que también tiene un peso ligero y una estabilidad de conducción.
Aunque la invención se ha descrito en términos de lo que se considera actualmente como las realizaciones más prácticas y preferentes, debe entenderse que la invención no tiene por qué limitarse a la realización divulgada. Por el contrario, se pretende abarcar diversas modificaciones y disposiciones similares incluidas en el espíritu y el alcance de las reivindicaciones adjuntas, a las que se debe dar la interpretación más amplia para abarcar todas esas modificaciones y estructuras similares.
1. Un procedimiento de preparación de un caucho modificado, que comprende las etapas de: irradiar fibras cortas de alto rendimiento con luz ultravioleta; añadir las fibras cortas de alto rendimiento irradiadas a etanol y agitar para preparar una suspensión de fibras uniformemente dispersa; añadir un agente de acoplamiento a la suspensión de fibras preparada; ajustar un valor de pH de la suspensión de fibras a un intervalo de 8 a 9, y esperar de 2 a 4 horas a temperatura ambiente; añadir dodecilbencenosulfonato de sodio a la suspensión de fibras y esperar de 1 a 2 horas para preparar una solución de reacción; filtrar la solución de reacción bajo una presión reducida para eliminar el líquido de la solución de reacción y preparar una suspensión de fibra modificada; añadir la suspensión de fibra modificada a un negro de humo y a una carga inorgánica para preparar una mezcla de suspensión de fibra modificada; añadir caucho polar o no polar plastificado a un mezclador interior y mezclar a presión durante 1 a 2 minutos para preparar una matriz de caucho; añadir la mezcla de suspensión de fibra modificada a la matriz de caucho y seguir mezclando a presión durante 1 a 2 minutos para preparar un compuesto de caucho mixto; extrudir el compuesto de caucho desde un mezclador abierto para preparar el caucho modificado.
2. El procedimiento de preparación de un caucho modificado según la reivindicación 1, en el que la intensidad de la luz ultravioleta para irradiar las fibras cortas de alto rendimiento es de 300W a 450W y una duración de la irradiación es de 25 a 40 segundos.
3. El procedimiento de preparación de un caucho modificado según la reivindicación 1, en el que la velocidad de agitación es de 1200 a 1500 r/min.
4. El procedimiento de preparación un caucho modificado según la reivindicación 1, en el que una relación de masa de la suspensión de fibra modificada, el negro de humo y la carga inorgánica es 1: (0,6 a 0,8): (1 a 1,2).
5. El procedimiento de preparación de un caucho modificado según la reivindicación 4, en el que la carga inorgánica es una o más de las siguientes sustancias: montmorillonita, atapulgita, caolín o carbonato cálcico. 6. El procedimiento de preparación de un caucho modificado según la reivindicación 1, en el que el caucho polar o no polar se selecciona de uno o más del grupo que consiste en caucho natural, poliisopreno sintético, caucho de butadieno, caucho de estireno-butadieno, caucho de estireno-butadieno polimerizado en solución, caucho de estireno-butadieno polimerizado en emulsión, caucho de nitrilo, caucho líquido, caucho de butilo halogenado, caucho de butadieno, caucho de isopreno, copolímero de isopreno-isobutileno, monómero de etileno-propilenodieno, caucho de cloropreno, caucho de acrilato, caucho fluorado, caucho de silicona, caucho de polisulfuro, caucho de epiclorhidrina, terpolímero de estireno-isopreno-butadieno, caucho de acrilonitrilo-butadieno hidrogenado, copolímero de isopreno-butadieno y caucho de estireno-butadieno hidrogenado.
7. El procedimiento de preparación de un caucho modificado según la reivindicación 1, en el que la fibra corta de alto rendimiento está cortada o rota por una o más de las siguientes combinaciones: fibra de aramida, fibra de poliparafenileno benzobisoxazol, fibra de poli[2,5-dihidroxi-1,4-fenilpiridinio diimidazol, fibra de aramida modificada, fibra de poliparafenileno benzobisoxazol modificada y fibra de poli[2,5-dihidroxi-1,4-fenilpiridinio diimidazol modificada.
8. El procedimiento de preparación de un caucho modificado según la reivindicación 1, en el que las fibras cortas de alto rendimiento tienen una longitud de 35 mm a 150 mm.
9. El procedimiento de preparación de un caucho modificado según la reivindicación 1, en el que el agente de acoplamiento se selecciona de uno o más del grupo que consiste en Y-aminopropiltrietoxisilano, yglicidiloxipropiltrimetoxisilano, y Y-(metacriloiloxi)propiltrimetoxisilano.
10. El procedimiento de preparación de un caucho modificado según la reivindicación 1, en el que el caucho modificado tiene un espesor de 0,8 mm a 1,2 mm.
11. El procedimiento de preparación de un caucho modificado según la reivindicación 1, en el que una relación de masa de la mezcla de fibras modificadas con respecto al caucho polar o no polar es de 0,2:1 a 0,25:1.
12. Un caucho modificado, en el que el caucho modificado se produce por el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
13. Neumático antibalas y resistente a la perforación (10) que comprende: una banda de rodadura (11), una capa de cinturón (12), una capa amortiguadora (13), una capa de cordaje (14) y un revestimiento interior (15) dispuestos en un orden de fuera a dentro, en el que la capa amortiguadora (13) está realizada por el caucho modificado según la reivindicación 12, y la capa amortiguadora (13) y la capa de cordaje (14) se extienden a todo el flanco del neumático antibalas y resistente a la perforación (10).
14. El neumático antibalas y resistente a la perforación (10) según la reivindicación 13, en el que al menos una de la banda de rodadura (11), la capa de cinturón (12) y el revestimiento interior (15) están fabricadas con el caucho modificado según la reivindicación 12.
15. El neumático antibalas y resistente a la perforación (10) según la reivindicación 13, en el que la capa amortiguadora (13) está realizada de un material de espuma seleccionado entre uno o más del grupo que consiste en un material de espuma de poliuretano, un material de espuma de poliestireno, un material de espuma de polipropileno o un material de espuma de copolímero de etileno-acetato de vinilo.
16. El neumático antibalas y resistente a la perforación (10) según la reivindicación 13, en el que la capa de cordaje (14) está tejida con un haz de fibras de alto rendimiento formado por la torsión de fibras largas de alto rendimiento.
17. El neumático antibalas y resistente a la perforación (10) según la reivindicación 16, en el que la fibra larga de alto rendimiento se selecciona entre una o más del grupo que consiste en fibra de aramida, fibra de poliparafenileno benzobisoxazol, fibra de poli[2,5-dihidroxi-1,4- fenilpiridinio diimidazol, fibra de aramida modificada, fibras de poliparafenileno benzobisoxazol modificado o fibras de poli[2,5-dihidroxi-1,4-fenilpiridiniimidazol modificado.
18. El neumático antibalas y resistente a la perforación (10) según la reivindicación 16, en el que la capa de cordaje (14) comprende una pluralidad de hilos de urdimbre (141) espaciados y paralelos entre sí, y una pluralidad de hilos de trama (142) espaciados y paralelos entre sí, los hilos de trama (142) se cruzan con los hilos de urdimbre (141) respectivamente, y cada dos hilos de urdimbre adyacentes (141) se cruzan y conectan con cada dos hilos de trama adyacentes (142) respectivamente para formar un paralelogramo.
19. El neumático antibalas y resistente a la perforación (10) según la reivindicación 18, en el que los hilos de urdimbre (141) y los hilos de trama (142) son cada uno un haz de fibras de alto rendimiento formado por la torsión de fibras largas de alto rendimiento, un ángulo de tejido de los hilos de urdimbre (141) y los hilos de trama (142) es de 30° a 60°, y una finura del haz de fibras de alto rendimiento es de 50D a 300D.
20. El neumático antibalas y resistente a la perforación (10) según la reivindicación 18, en el que una distancia entre dos hilos de urdimbre adyacentes (141) es de 0,3 mm a 1 mm, y una distancia entre dos hilos de trama adyacentes (142) es de 0,3 mm a 1 mm.
Claims (15)
1. Un procedimiento de preparación de un caucho modificado, caracterizado porque comprende las etapas de: irradiar fibras cortas de alto rendimiento mediante luz ultravioleta;
añadir las fibras cortas de alto rendimiento irradiadas al etanol y agitar para preparar una suspensión de fibras uniformemente dispersa;
añadir un agente de acoplamiento a la suspensión de fibras preparada;
ajustar un valor de pH de la suspensión de fibras a un intervalo de 8 a 9, y esperar de 2 a 4 horas a temperatura ambiente;
añadir dodecilbencenosulfonato de sodio en la suspensión de fibras y esperar de 1 a 2 horas para preparar una solución de reacción;
filtrar la solución de reacción a presión reducida para eliminar el líquido de la solución de reacción y preparar una suspensión de fibra modificada;
añadir la suspensión de fibra modificada a una carga inorgánica para preparar una mezcla de suspensión de fibra modificada, comprendiendo la carga inorgánica un negro de humo y otra carga inorgánica; añadir caucho polar o no polar plastificado a un mezclador interior y mezclar a presión durante 1 o 2 minutos para preparar una matriz de caucho;
añadir la mezcla de suspensión de fibra modificada a la matriz de caucho y seguir mezclando a presión durante 1 o 2 minutos para preparar un compuesto de caucho mezclado;
extruir el compuesto de caucho de un mezclador abierto para preparar el caucho modificado.
2. El procedimiento de preparación de un caucho modificado según la reivindicación 1, en el que la intensidad de la luz ultravioleta para irradiar las fibras cortas de alto rendimiento es de 300W a 450W y la duración de la irradiación es de 25 a 40 segundos.
3. El procedimiento de preparación de un caucho modificado según la reivindicación 1, en el que la velocidad de agitación es de 1200 a 1500 r/min.
4. El procedimiento de preparación de un caucho modificado según la reivindicación 1, en el que una relación de masa de la suspensión de fibra modificada, el negro de humo y la otra carga inorgánica es 1: (0,6 a 0,8): (1 a 1,2), y la otra carga inorgánica es una o más de las siguientes: montmorillonita, atapulgita, caolín o carbonato de calcio.
5. El procedimiento de preparación de un caucho modificado según la reivindicación 1, en el que el caucho se selecciona de uno o más del grupo que consiste en caucho natural, poliisopreno sintético, caucho de butadieno, caucho de estireno-butadieno, caucho de estireno-butadieno polimerizado en solución, caucho de estireno-butadieno polimerizado en emulsión, caucho de nitrilo, caucho líquido, caucho de butilo halogenado, caucho de butadieno, caucho de isopreno, copolímero de isopreno-isobutileno, monómero de etileno-propileno-dieno, caucho de cloropreno, caucho de acrilato, caucho fluorado, caucho de silicona, caucho de polisulfuro, caucho de epiclorhidrina, terpolímero de estireno-isopreno-butadieno, caucho de acrilonitrilo-butadieno hidrogenado, copolímero de isoprenobutadieno y caucho de estireno-butadieno hidrogenado.
6. El procedimiento de preparación de un caucho modificado según la reivindicación 1, en el que la fibra corta de alto rendimiento está cortada o rota por una o más de las siguientes combinaciones: fibra de aramida, fibra de poliparafenileno benzobisoxazol, fibra de poli[2,5-dihidroxi-1,4-fenilpiridinio diimidazol, fibra de aramida modificada, fibra de poliparafenileno benzobisoxazol modificada y fibra de poli[2,5-dihidroxi-1,4-fenilpiridinio diimidazol modificada, y las fibras cortas de alto rendimiento tienen una longitud de 35 mm a 150 mm.
7. El procedimiento de preparación de un caucho modificado según la reivindicación 1, en el que el agente de acoplamiento se selecciona de uno o más del grupo que consiste en Y-aminopropiltrietoxisilano, yglicidiloxipropiltrimetoxisilano, y Y-(metacriloiloxi)propiltrimetoxisilano.
8. El procedimiento de preparación de un caucho modificado según la reivindicación 1, en el que el caucho modificado tiene un espesor de 0,8 mm a 1,2 mm.
9. El procedimiento de preparación de un caucho modificado según la reivindicación 1, en el que la relación de masa de la mezcla de fibras modificadas con respecto al caucho polar o no polar es de 0,2:1 a 0,25:1.
10. Un caucho modificado, caracterizado porque el caucho modificado se produce por el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
11. Neumático antibalas y resistente a la perforación (10) que comprende: una banda de rodadura (11), una capa de cinturón (12), una capa amortiguadora (13), una capa de cordaje (14) y un revestimiento interior (15) dispuestos en un orden de fuera a dentro, caracterizado porque la capa amortiguadora (13) está realizada con el caucho modificado según la reivindicación 10, y la capa amortiguadora (13) y la capa de cordaje (14) se extienden a todo un flanco del neumático antibalas y resistente a la perforación (10).
12. El neumático antibalas y resistente a la perforación (10) según la reivindicación 11, en el que al menos una de las bandas de rodadura (11), la capa de cinturón (12) y el revestimiento interior (15) está fabricada con el caucho modificado según la reivindicación 12.
13. El neumático antibalas y resistente a la perforación (10) según la reivindicación 11, en el que la capa de cordaje (14) está tejida con un haz de fibras de alto rendimiento formado por la torsión de fibras largas de alto rendimiento; por ejemplo, la fibra larga de alto rendimiento se selecciona entre una o más del grupo que consiste en fibra de aramida, fibra de poliparafenileno benzobisoxazol, fibra de poli[2,5-dihidroxi-1,4- fenilpiridinio diimidazol, fibra de aramida modificada, fibra de poliparafenileno benzobisoxazol modificada o fibra de poli[2,5-dihidroxi-1,4-fenilpiridiniidiimidazol modificada.
14. El neumático antibalas y resistente a la perforación (10) según la reivindicación 11, en el que la capa de cordaje (14) comprende una pluralidad de hilos de urdimbre (141) espaciados y paralelos entre sí, y una pluralidad de hilos de trama (142) espaciados y paralelos entre sí, los hilos de trama (142) se cruzan con los hilos de urdimbre (141) respectivamente, y cada dos hilos de urdimbre adyacentes (141) se cruzan y conectan con cada dos hilos de trama adyacentes (142) respectivamente para formar un paralelogramo; una distancia entre dos hilos de urdimbre adyacentes (141) es de 0,3 mm a 1 mm, y una distancia entre dos hilos de trama adyacentes (142) es de 0,3 mm a 1 mm.
15. El neumático antibalas y resistente a la perforación (10) según la reivindicación 11, en el que los hilos de urdimbre (141) y los hilos de trama (142) son cada uno un haz de fibras de alto rendimiento formado por la torsión de fibras largas de alto rendimiento, un ángulo de tejido de los hilos de urdimbre (141) y los hilos de trama (142) es de 30° a 60°, y una finura del haz de fibras de alto rendimiento es de 50D a 300D.
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