TWI567179B - 一種密封膠組合物 - Google Patents

Description

一種密封膠組合物

本發明涉及一種密封膠組合物。

輪胎有時會被道路上的硬物穿刺，導致輪胎的不平穩的滾動，而這種情況可能會引起交通事故，並對司機產生物理傷害。為了避免這種情況的發生，一種液體密封膠被研發出來。作為一種臨時應急的手段，這種液體密封膠可被用來補胎，使汽車可以繼續行駛到修理站。

現在市場上存在各種配方的液體密封膠。大多數的配方包含有天然乳膠。例如，公開號為US6344499B1的發明專利公開了一種輪胎密封膠，該密封膠包括55-60wt%的脫除蛋白質的天然乳膠。公開號為US6992119B2的發明專利公開了一種包含有30-60wt%天然乳膠的輪胎密封膠。公開號為US6864305B2的發明專利指出：為了達到密封的目的，該輪胎密封膠中具有多種增粘劑，如芳香萜烯樹脂或酚醛樹脂等。同時，公開號為US8148448B2的發明專利揭示了：20-40wt%的VEVA共聚物樹脂可作為增粘劑。公開號為US20120277364A1的發明專利公開了：人造乳膠也可作為增粘劑。

由於液體密封膠可能在較寬的溫度範圍內被使用，因此，大多數液體密封膠包含有防凍劑。而防凍劑的選擇對液體密封膠是否能具有較低粘度起著關鍵作用。在公開號為US6344499B1和公開號為US6864305B2的專利中，乙二醇或丙二醇被使用作為防凍劑。然而，乙二醇是有毒的。因此，乙二醇不是較佳選擇。在公開號為US7388041B2和公開號為US8183309B2的專利中，甘油、1,3-丙二醇以及其他防凍劑被分別公開。為了進一步地降低粘度，公開號為US7388041B2的專利揭示了通過摻加醋酸鉀，使少量的甘油具有與單獨摻加足量甘油相同的防凍效果。

進一步地，為了提高密封性能，固體組分也被摻加在液體密封膠中。例如，在公開號為US7868061B2的專利公開的密封膠配方中，摻加有2.5-10wt%的纖維材料，而乳膠組分被減少到1-10wt%。在公開號為US7589135B2的專利中，密封膠包含有人造短纖維和橡膠。

除了密封性能外，液體密封膠的穩定性同樣重要，特別是在具有天然乳膠的密封膠中。表面活性劑被摻加以提高液體密封膠的穩定性。一般地，陰離子表面活性劑在密封膠中可以起到優越的穩定作用，然而，陰離子表面活性劑又會使密封膠具有較高粘度，尤其是在較低的溫度下。因此，公開號為US8242196B2專利中提到密封膠中首選使用非離子表面活性劑。公開號為US8470909B2的專利中公開了一種用於提高密封膠穩定性的包含有陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑的組合物。

儘管很多種密封膠產品被研發出來，但大多數密封膠包含較大份量百分比的固體組分(一般在15wt%以上)，而這會引起密封膠使用後的環境污染問題或清潔問題。其他的密封膠產品要麼不穩定，要麼在較寬的溫度範圍內密封輪胎的效果不好。如使用諸如乙二醇等有毒組分的密封膠又不能讓人合意，同時，固體顆粒和纖維有會使密封膠存在沉降問題。

本發明針對現有的密封膠密封效果不好，穩定性不佳的問題，提供了一種密封膠組合物。

本發明就該技術問題提供的技術方案如下：本發明提供了一種密封膠組合物，該密封膠組合物是由乳液、納米多孔微粒、表面活性劑、防凍劑、潤濕劑、水以及輔助添加劑所組成，所述防凍劑占所述密封膠組合物的份量百分比為40-70%，所述輔助添加劑包括防腐蝕劑、殺蟲劑、pH調節劑、消泡劑、防腐劑、著色劑以及氣味劑中的一種或多種。

本發明上述的密封膠組合物中，所述納米多孔微粒包括沸石、二氧化矽氣凝膠、介孔二氧化矽、碳氣凝膠、介孔碳、活性炭、空心微珠、矽藻土、多孔性金屬有機配位元聚合物中的一種或多種。

本發明上述的密封膠組合物中，所述納米多孔微粒占所述密封膠 組合物的份量百分比為0.01-5%。

本發明上述的密封膠組合物中，所述防凍劑包括丙二醇、甘油、二甘醇、以及1,3-丙二醇中的一種或多種。

本發明上述的密封膠組合物中，所述乳液占所述密封膠組合物的份量百分比為2-20%。

本發明上述的密封膠組合物中，所述表面活性劑占所述密封膠組合物的份量百分比為0.1-2.5%。

本發明上述的密封膠組合物中，所述潤濕劑占該密封膠組合物的份量百分比為0.01-5%。

一種密封膠組合物，其特徵在於，該密封膠組合物是由乳液、納米多孔微粒、表面活性劑、防凍劑、潤濕劑、水、輔助添加劑以及防凍添加劑所組成，所述防凍劑占所述密封膠組合物的份量百分比為40-70%，所述輔助添加劑包括防腐蝕劑、殺蟲劑、pH調節劑、消泡劑、防腐劑、著色劑以及氣味劑中的一種或多種，所述防凍添加劑包括無機鹽和有機鹽中的一種或多種。

本發明上述的密封膠組合物中，所述密封膠組合物還包括輔助添加劑；該輔助添加劑包括防腐蝕劑、殺蟲劑、pH調節劑、消泡劑、防腐劑、著色劑以及氣味劑中的一種或多種。

本發明的密封膠組合物對輪胎的刺孔有較好的密封效果，使用方便，不易變質，保質期長，具有較好的市場前景。

本發明公開了一種用於修補輪胎的密封膠組合物，該密封膠組合物包括乳液，以及用於達到密封目的的固體顆粒和纖維。當密封膠組合物流經輪胎上的刺孔時，輪胎內部和環境間的壓差會產生一個較大的剪切力，在該剪切力的作用下，乳液形成固體橡膠，這樣，輪胎上的刺孔被密封。

具體地，本發明中，該密封膠組合物包括乳液、納米多孔微粒、表面活性劑、防凍劑、潤濕劑以及水。進一步地，該密封膠組合物還包括防凍添加劑。

進一步地，本發明中，乳液可以是天然乳液，也可以是合成乳液。當乳液為天然乳液時，該天然乳液優選為不含有如多餘蛋白質、脂類、礦物質、無機離子等雜質的天然乳液，這種天然乳液可通過購買獲得。天然橡膠的份量取決於其來源。乳液還可以是合成乳液如丁腈橡膠、SBR等。本發明中，乳液占密封膠組合物的份量百分比為2-20%，優選為6-11%。

進一步地，在本發明中，納米多孔微粒可以是呈顆粒狀、纖維狀或其他形狀。而由於納米多孔微粒的多孔結構，納米多孔微粒具有較小的密度，這樣，摻加有納米多孔微粒的密封膠組合物發生沉降的幾率被減小。並且，由於納米多孔微粒較小的密度，少量(重量)的納米多孔微粒能有效的提高密封膠組合物對輪胎刺孔的密封效果。這樣，摻有納米多孔微粒的密封膠組合物具有比普通的密封膠組合物更加有市場前景。

具體地，本發明中，在密封膠組合物中，少量的納米多孔微粒有可能會沉澱或沉降，但通過輕微的振動密封膠組合物，沉澱或沉降的納米多孔微粒仍然會被分散。納米多孔微粒可以包括沸石、二氧化矽氣凝膠(白炭黑)、介孔二氧化矽、碳氣凝膠、介孔碳、活性炭、空心微珠、矽藻土、多孔性金屬有機配位元聚合物中的一種或多種。進一步地，本發明中，納米多孔微粒還可以和殼聚糖凝膠顆粒一起摻加到密封膠組合物中。其中，殼聚糖凝膠顆粒被摻加到密封膠組合物中的這一方案被公開號為US20120118199A1的專利所揭示。

本發明中，納米多孔微粒的氣孔尺寸至少為0.5nm，優選地，大於2nm，納米多孔微粒的孔隙率處於0.1-0.95之間。同時，納米多孔微粒可以是以顆粒、纖維或其他形式存在。該納米多孔微粒的微粒尺寸在100μm以下；同時，在採用氮吸附法來測定該納米多孔微粒的比表面積時，該納米多孔微粒的比表面積應當在100m²/g以上。納米多孔微粒占密封膠組合物的份量百分比為0.01-5%，優選為0.1-1%。

進一步地，本發明中，密封膠組合物還包括水，用來提高乳液和納米多孔微粒的懸浮性。本發明中，水占密封膠組合物的份量百分比為0.01-42%。

本發明中，密封膠組合物還包括至少一種防凍劑(如二元醇)，防 凍劑用於擴寬該密封膠組合物的使用溫度範圍。防凍劑可以採用丙二醇、甘油、二甘醇、1,3-丙二醇等。本發明中，防凍劑占密封膠組合物的份量百分比為40-90%。當密封膠組合物包括兩種或兩種以上防凍劑時，多種防凍劑之間的比例不受限制。

進一步地，密封膠組合物還可以包括占該密封膠組合物的份量百分比為0.01-10%的防凍添加劑，該防凍添加劑包括無機鹽和有機鹽(如醋酸鉀)中的一種或多種，以此提高密封膠組合物的防凍效果。本發明中，該密封膠組合物的使用溫度範圍在-40℃-80℃之間。

進一步地，密封膠組合物還包括至少一種表面活性劑，這裏表面活性劑用於改善乳膠組分的穩定性，從而延長該密封膠組合物的保質期。這裏，表面活性劑可直接摻加入該密封膠組合物中，也可與乳液一起摻加入該密封膠組合物中。

表面活性劑包括陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑。其中，非離子表面活性劑可以是聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯鏈烯基醚、聚氧乙烯烷基胺、雙月桂酸三乙醇胺酯中任意一種。陰離子表面活性劑可以是SDS(十二烷基磺酸鈉)，SDS雖然會使密封膠組合物的粘性增大，但可有效地使密封膠組合物中的乳液穩定。

密封膠組合物可以根據密封膠組合物中乳液的種類和含量的選擇包括由多種表面活性劑混合而成複合表面活性劑。其中，該複合表面活性劑可以由多種非離子表面活性劑混合而成，也可以是非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑混合而成，還可以使多種陰離子表面活性劑混合而成。

本發明中，表面活性劑占密封膠組合物的份量百分比為0.1-2.5%。

進一步地，密封膠組合物還包括潤濕劑(如醇、酯或醚)，以此增強密封膠組合物的潤濕性、粘性以及流動性。潤濕劑可被用來減小密封膠組合物的表面張力，以便該密封膠組合物可以更容易地擴散到輪胎端面區域。這樣，密封膠組合物可以有效地密封輪胎上處於輪胎胎面區域外的刺孔。

本發明中，潤濕劑可以採用乙醇、正丙醇、異丙醇、丁酸乙酯、 丁二酸二甲酯或其他化學物質等。這些潤濕劑具有較低的表面張力，添加到密封膠組合物中時可以有效地降低該密封膠組合物的表面張力。本發明中，密封膠組合物包括占該密封膠組合物的份量百分比為0.01-5%的潤濕劑。很明顯地，潤濕劑可以有效地降低密封膠組合物的接觸角。同時，潤濕劑還可對密封膠組合物起到防凍和穩定作用。

另外，該密封膠組合物還可以包括輔助添加劑；該輔助添加劑包括防腐蝕劑、殺蟲劑、pH調節劑、消泡劑、防腐劑、著色劑以及氣味劑中的一種或多種。

輔助添加劑用於增加密封膠組合物相應的功能。如在密封膠組合物中摻加防腐劑可以保存該密封膠組合物中可生物降解的成分，從而達到將該密封膠組合物的保質期延長到5年或5年以上。在密封膠組合物中摻加防腐蝕劑可以防止輪胎內部生銹。著色劑可以對密封膠組合物染色。氣味劑可以使密封膠組合物的氣味不刺鼻。著色劑和氣味劑不會對密封膠組合物的密封效果產生不良的影響。消泡劑可以選擇性地摻加到密封膠組合物中，以避免密封膠組合物起泡。pH調節劑用於調節密封膠組合物的pH值。當密封膠組合物的pH值高於8時，該密封膠組合物中的乳液更穩定。這裏，輔助添加劑的總摻加量占密封膠組合物的份量百分比為0.01-1%。

本發明的密封膠組合物對輪胎上由小於8mm長的釘子造成的刺孔的有著顯著的密封效果，該密封膠組合物可以保持對輪胎上的刺孔密封12-48小時。

本發明中，密封膠組合物的粘度在18-800mPas的範圍內，並隨溫度的變化而變化。密封膠組合物的pH值被調節的大於8。優選地，密封膠組合物的pH值處於8-11之間。當密封膠組合物的pH值處於8-11之間時，密封膠組合物中的乳液更為穩定。進一步地，當納米多孔微粒取代具有高密度的固體顆粒時，在24h內，密封膠組合物不會發生明顯的沉降。在摻加有表面活性劑和防腐劑時，密封膠組合物可以保持其功能5年以上。在使用該密封膠組合物時，密封膠組合物通過軟管在高壓空氣下被注射入輪胎中。其中，注射壓力優選為2.5-10bar，可以移除或不移除閥芯。此外，密封膠組合物可以擴散到輪胎端面區域。這樣，密封膠組合物可以有效地 密封輪胎上處於輪胎胎面區域外的刺孔。

為了對測試密封膠組合物對輪胎的密封性能，使用一個長度不超過8mm的釘子在輪胎上戳一個刺孔。再將該輪胎安裝於車輛上，然後將密封膠組合物注射到該輪胎中。然後駕駛該安裝有該輪胎的車輛行駛小於20km的距離。其中，該車輛每行駛2-5km時，通過測量輪胎內部壓力來檢查該輪胎的氣體洩漏情況。通過上述方法可以記錄密封膠組合物對輪胎上刺孔的密封情況。若壓力減少量小於0.2bar時，則表明密封膠組合物成功的將輪胎上的刺孔密封，即該密封膠組合物的密封效果良好。在將該具有刺孔的輪胎從車輛上拆下來後，將該輪胎上的刺孔保持朝向上的穩定狀態，經過24h或48h後，再次測量該輪胎的壓降，以此確認該輪胎的密封性能。

通過靜態老化試驗和熱動態試驗測試密封膠組合物的保質期。在靜態老化試驗中，密封膠組合物被放置在一個溫度在70℃或70℃以上的烘箱中，並放置超過40天，然後按上述方法測試該密封膠組合物對輪胎的密封效果。

下面本發明示出了密封膠組合物的十二個具體實施例。

實施例1

密封膠組合物包括17.39wt%的水、55wt%的甘油、20wt%的天然乳液、5wt%的乙醇、1wt%的非離子表面活性劑、1.5wt%的陰離子表面活性劑、0.01wt%的二氧化矽氣凝膠、0.1wt%的輔助添加劑。

實施例2

密封膠組合物包括32.01wt%的水、40wt%的甘油、5wt%的醋酸鉀、5wt%的無機鹽、10wt%的天然乳液、2.5wt%的乙醇、1wt%的非離子表面活性劑、0.5wt%的陰離子表面活性劑、1wt%的介孔二氧化矽、0.5wt%的二氧化矽氣凝膠、1.99wt%的活性炭、0.5wt%的輔助添加劑。

實施例3

密封膠組合物包括33.15wt%的水、50wt%的甘油、14wt%的合成乳液、2.2wt%的乙醇、0.35wt%的非離子表面活性劑、0.2wt%的空心微珠、0.1wt%的輔助添加劑。

實施例4

密封膠組合物包括38.3wt%的水、48wt%的甘油、10wt%的合成乳液、2.5wt%的乙醇、0.7wt%的非離子表面活性劑、0.2wt%的陰離子表面活性劑、0.2wt%的二氧化矽氣凝膠、0.1wt%的輔助添加劑。

實施例5

密封膠組合物包括38.2wt%的水、48wt%的1,3-丙二醇、10wt%的合成乳液、2.5wt%的乙醇、0.7wt%的非離子表面活性劑、0.3wt%的陰離子表面活性劑、0.2wt%的介孔碳、0.1wt%的輔助添加劑。

實施例6

密封膠組合物包括38.35wt%的水、48wt%的丙二醇、10wt%的合成乳液、2.5wt%的異丙醇、0.7wt%的非離子表面活性劑、0.3wt%的陰離子表面活性劑、0.05wt%的二氧化矽氣凝膠、0.1wt%的輔助添加劑。

實施例7

密封膠組合物包括14.7wt%的水、70wt%的甘油、5wt%的無機鹽、5wt%的天然乳液、2wt%的非離子表面活性劑、2wt%的二氧化矽氣凝膠、1wt%的沸石、0.3wt%的輔助添加劑。

實施例8

密封膠組合物包括2.8wt%的水、90wt%的丙二醇、2wt%的合成乳液、0.1wt%的陰離子表面活性劑、2wt%的二氧化矽氣凝膠、3wt%的碳氣凝膠、0.1wt%的輔助添加劑。

實施例9

密封膠組合物包括40.3wt%的水、45wt%的丙二醇、2wt%醋酸鉀、8wt%的合成乳液、2.5wt%的異丙醇、1wt%的非離子表面活性劑、0.6wt%的陰離子表面活性劑、0.2wt%介孔二氧化矽、0.1wt%的二氧化矽氣凝膠、0.1wt%的碳氣凝膠、0.1wt%的空心微珠、0.1wt%的輔助添加劑。

實施例10

密封膠組合物包括34.3wt%的水、48wt%的丙二醇、2wt%醋酸鉀、10wt%的合成乳液、1wt%的異丙醇、2wt%的正丙醇、0.7wt%的非離子表面活性劑、0.5wt%的陰離子表面活性劑、0.2wt%的介孔二氧化矽、0.2wt% 的活性炭、0.1wt%的空心微珠、1wt%的輔助添加劑。

實施例11

密封膠組合物包括28.6wt%的水、54wt%的甘油、10wt%的合成乳液、5wt%的醚、1wt%的非離子表面活性劑、0.1wt%的陰離子表面活性劑、0.2wt%的活性炭、0.1wt%的空心微珠、1wt%的輔助添加劑。

實施例12

密封膠組合物包括28.6wt%的水、54wt%的甘油、10wt%的合成乳液、5wt%的酯、1wt%的非離子表面活性劑、0.1wt%的陰離子表面活性劑、0.2wt%的活性炭、0.1wt%的空心微珠、1wt%的輔助添加劑。

下表示出了本發明上述12個實施例的試驗結果。

本發明中，密封膠組合物的粘度在18-800mPas之間；該密封膠組合物的pH值在8-11之間；該密封膠組合物的使用溫度範圍為-40℃-80℃之間。該密封膠組合物可以有效地將輪胎刺孔密封24h；在該密封膠組合物 被應用於密封輪胎刺孔後，可以很容易地被水沖走。綜上，本發明的密封膠組合物對輪胎的刺孔有較好的密封效果，使用方便，不易變質，保質期長，具有較好的市場前景。

應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附申請專利範圍的保護範圍。

Claims (8)

1. 一種密封膠組合物，其特徵在於，該密封膠組合物是由乳液、納米多孔微粒、表面活性劑、防凍劑、潤濕劑、水以及輔助添加劑所組成，所述防凍劑占所述密封膠組合物的份量百分比為40-70%，所述輔助添加劑包括防腐蝕劑、殺蟲劑、pH調節劑、消泡劑、防腐劑、著色劑以及氣味劑中的一種或多種。
2. 根據請求項1所述的密封膠組合物，其特徵在於，所述納米多孔微粒包括沸石、二氧化矽氣凝膠、介孔二氧化矽、碳氣凝膠、介孔碳、活性炭、空心微珠、矽藻土、多孔性金屬有機配位元聚合物中的一種或多種。
3. 根據請求項1所述的密封膠組合物，其特徵在於，所述納米多孔微粒占所述密封膠組合物的份量百分比為0.01-5%。
4. 根據請求項3所述的密封膠組合物，其特徵在於，所述防凍劑包括丙二醇、甘油、二甘醇、以及1,3-丙二醇中的一種或多種。
5. 根據請求項3所述的密封膠組合物，其特徵在於，所述乳液占所述密封膠組合物的份量百分比為2-20%。
6. 根據請求項5所述的密封膠組合物，其特徵在於，所述表面活性劑占所述密封膠組合物的份量百分比為0.1-2.5%。
7. 根據請求項6所述的密封膠組合物，其特徵在於，所述潤濕劑占該密封膠組合物的份量百分比為0.01-5%。
8. 一種密封膠組合物，其特徵在於，該密封膠組合物是由乳液、納米多孔微粒、表面活性劑、防凍劑、潤濕劑、水、輔助添加劑以及防凍添加劑所組成，所述防凍劑占所述密封膠組合物的份量百分比為40-70%，所述輔助添加劑包括防腐蝕劑、殺蟲劑、pH調節劑、消泡劑、防腐劑、著色劑以及氣味劑中的一種或多種，所述防凍添加劑包括無機鹽和有機鹽中的一種或多種。