CN111808377B - 一种自修复轮胎气密层胶料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自修复轮胎气密层胶料，它包括按照重量份数计的以下成分：天然橡胶0‑20份，ExxproTM特种弹性体：100～80份，炭黑：40～50份，轻质炭酸钙：20～30份，氧化锌：2～3份，硬脂酸：1～1.5份，均匀树脂：2～3份，防老剂：0.5～2.5份，促进剂：1.2～1.6份，硫磺：0.2～0.5份，烷基酚醛树脂：0.8～1.2份。本发明的轮胎气密层胶料，以ExxproTM特种弹性体、硫磺、烷基酚醛树脂并用，通过合理的组分设计，轮胎不但具有气体渗漏率更低的优点，还具有刺伤后伤口自愈合的优点，提高了完好轮胎的使用安全性，降低了受伤轮胎的使用风险。
Description
技术领域
本发明涉及自修复轮胎，更具体地，本发明涉及一种自修复轮胎气密层胶料及其制备方法。
背景技术
轮胎气密层是由多种材料组合而成，现有轮胎使用过程中易刺伤，容易出现被异物刺破等状况，其中大部分轮胎在被刺破后未及时发现，缺气的状况下行驶，使用过程中滚阻过大，油耗过高，造成轮胎早期损坏或爆胎等安全隐患。在社会经济高速发展的今天，人们的生活质量和安全意识均大幅提升，轮胎在使用过程中的安全性是轮胎工业的发展趋势。目前在轮胎行业，在轮胎被刺扎时清除异物后不需要对气密层进行修复一直是行业发展研究的方向。
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上述技术在一定程度上改善了自修复轮胎的性能，但是受限于原料本身的性能，轮胎的自修复能力还没有达到本领域的理想程度，研发人员仍在努力寻找新的技术来制备性能更好的自修复轮胎。
ExxproTM特种弹性体是埃克森美孚化工开发的产品，是一款先进的气密层材料，与卤化丁基橡胶相比，引入高对甲基苯乙烯会带来较低的链段移动性和较低的自由体积，从而实现渗透率显著降低。虽然这种材料应用在轮胎气密层中因其本身具有的性能而降低了渗透率，即提高了轮胎的气密性，但是应用这种轮胎的抗刺扎自修复免修补能力还未得到有效地开发。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种自修复轮胎气密层胶料及其制备方法的实施方式，以期望为本领域提供一种采用先进材料ExxproTM特种弹性体的自修复轮胎。
为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：
一种自修复轮胎气密层胶料，它包括按照重量份数计的以下成分：
天然橡胶0-20份，ExxproTM特种弹性体：100～80份，炭黑：40～50份，轻质炭酸钙：20～30份，氧化锌：2～3份，硬脂酸：1～1.5份，均匀树脂：2～3份，防老剂：0.5～2.5份，促进剂：1.2～1.6份，硫磺：0.2～0.5份，烷基酚醛树脂：0.8～1.2份。天然橡胶和ExxproTM特种弹性体的份数之和为100份。
ExxproTM特种弹性体能够提升轮胎气密层胶料的气密性，降低漏气率。
ExxproTM特种弹性体、硫磺、烷基酚醛树脂并用，能够提升轮胎的自修复能力。
优选的技术方案是，自修复轮胎气密层胶料包括按照重量份数计的以下成分：
天然橡胶5-15份，ExxproTM特种弹性体：85～95份，炭黑：40～50份，轻质炭酸钙：20～30份，氧化锌：2～3份，硬脂酸：1～1.5份，均匀树脂：2～3份，防老剂：1.5～2.5份，促进剂：1.2～1.6份，硫磺：0.2～0.5份，烷基酚醛树脂：0.8～1.0份。
更优选的技术方案是，自修复轮胎气密层胶料包括按照重量份数计的以下成分：
天然橡胶10份，ExxproTM特种弹性体：90份，炭黑：40份，轻质炭酸钙：30份，氧化锌：2.5份，硬脂酸：1.5份，均匀树脂：2.5份，防老剂：2.0份，促进剂：1.2份，硫磺：0.35份，烷基酚醛树脂：1.0份。
上述自修复轮胎气密层胶料使用的炭黑是N550或者N660炭黑。
上述自修复轮胎气密层胶料使用的均匀树脂是RH100。
上述自修复轮胎气密层胶料使用的防老剂是防老剂4020、防老剂RD中的一种或者两种的混合物。
上述的自修复轮胎气密层胶料使用的促进剂是促进剂CZ、促进剂NS中的一种或两种的混合物。
本发明还提供了自修复轮胎气密层胶料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将天然橡胶在密炼机中塑炼120秒后下片得到塑炼胶片，停放2小时备用；
(2)将塑炼胶片同ExxproTM特种弹性体在密炼机中塑炼30秒后，加入炭黑和轻质碳酸钙、氧化锌、硬脂酸、防老剂、均匀树脂在密炼机中混炼175秒，制成混炼胶；
(3)将混炼胶停放4小时以上后，在开炼机上加入促进剂、硫磺、烷基酚醛树脂制成自修复轮胎气密层胶料。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明的轮胎气密层胶料，以ExxproTM特种弹性体、硫磺、烷基酚醛树脂并用，通过合理的组分设计，轮胎不但具有气体渗漏率更低的优点，还具有刺伤后伤口自愈合的优点，提高了完好轮胎的使用安全性，降低了受伤轮胎的使用风险。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
按照以下重量份比例准备原料：
天然橡胶SVR3L：10份；ExxproTM特种弹性体：90份；碳黑N550：40份；轻质碳酸钙：30份；氧化锌：2.5份；硬脂酸：1.5份；均匀树脂RH100；2.5；防老剂4020：1.0份；防老剂RD：1.0份；促进剂CZ：1.2份；硫磺：0.35份；烷基酚醛树脂：1.0份。
将天然橡胶在密炼机中塑炼120秒后下片得到塑炼胶片，停放2小时备用；将塑炼胶片同ExxproTM特种弹性体在密炼机中塑炼30秒后，加入炭黑和轻质碳酸钙、氧化锌、硬脂酸、防老剂、均匀树脂在密炼机中混炼175秒，制成混炼胶；将混炼胶停放4小时以上后，在开炼机上加入促进剂、硫磺、烷基酚醛树脂制成自修复轮胎气密层胶料。
实施例2
按照以下重量份比例准备原料：
天然橡胶SVR3L：0份；xxproTM特种弹性体：100份；碳黑N550：50份；轻质碳酸钙：25份；氧化锌：3份；硬脂酸：1.0份；均匀树脂RH100：2.5份；防老剂4020：1份；防老剂RD：1.0份；促进剂CZ：0.8份；促进剂NS：0.8份；硫磺：0.3份；烷基酚醛树脂：0.85份。
制备方法同实施例1，得到自修复轮胎气密层胶料。
实施例3
按照以下重量份比例准备原料：
天然橡胶20份，ExxproTM特种弹性体：80份，炭黑：50份，轻质炭酸钙：25份，氧化锌：3份，硬脂酸：1.0份，均匀树脂：2.5份，防老剂：1.0份，促进剂RD：1.6份，硫磺：0.3份，烷基酚醛树脂：0.85份。
制备方法同实施例1，得到自修复轮胎气密层胶料。
对比例1
按照以下重量份比例准备原料：
天然橡胶SVR3L：10份；溴化丁基橡胶：90份；碳黑N550：40份；轻质碳酸钙：30份；氧化锌：2.5份；硬脂酸：1.5份；均匀树脂RH100；2.5；防老剂4020：1.0份；防老剂RD：1.0份；促进剂CZ：1.2份；硫磺：0.35份；烷基酚醛树脂：1.0份。
本对比例与实施例1相比，以溴化丁基橡胶代替ExxproTM特种弹性体，其他成分相同。制备方法同实施例1，得到轮胎气密层胶料。
对比例2
按照以下重量份比例准备原料：
天然橡胶SVR3L：10份；ExxproTM特种弹性体：90份；碳黑N550：40份；轻质碳酸钙：30份；氧化锌：2.5份；硬脂酸：1.5份；均匀树脂RH100；2.5；防老剂4020：1.0份；防老剂RD：1.0份；促进剂CZ：1.2份；硫磺：0.35份。
本对比例与实施例1相比，未使用烷基酚醛树脂，其他成分相同。制备方法同实施例1，得到轮胎气密层胶料。
对比例3
按照以下重量份比例准备原料：
天然橡胶SVR3L：30份；ExxproTM特种弹性体：70份；碳黑N550：40份；轻质碳酸钙：30份；氧化锌：2.5份；硬脂酸：1.5份；均匀树脂RH100；2.5；防老剂4020：1.0份；防老剂RD：1.0份；促进剂CZ：1.2份；硫磺：0.35份；烷基酚醛树脂：1.0份。
本对比例与实施例1相比，天然橡胶用量增多，特种弹性体用量减少，其他成分相同。制备方法同实施例1，得到轮胎气密层胶料。
性能测试
测试标准：
邵尔硬度：GBT9867-2008。
强度、100％定伸、伸长率、变形：GB528-2009。
漏气率：GB/T11194-2004。
回弹性：GB1681-2009。
采用上述测试标准测试实施例1-3及对比例1-3得到的气密层胶料的性能，结果如表1所示。
表1各实施例及对比例的胶料性能
从表1可以看出，ExxproTM特种弹性体能够提升轮胎气密层胶料的气密性，降低漏气率。ExxproTM特种弹性体、硫磺、烷基酚醛树脂并用能够降低漏气率，特种弹性体用量减少会导致漏气率升高，而特种弹性体的用量过高对漏气率并不会产生明显的降低，反而对胶料力学性能产生不良的影响。烷基酚醛树脂的应用对漏气率有明显的影响，而天然橡胶和特种弹性体的比例对力学性能有显著的影响。
利用上述胶料作为轮胎气密层制作轮胎实验样品。使用直径为12-18mm的铁钉刺穿至气密层，对轮胎成品周向进行刺扎5个20mm深的孔，固定一辆车，固定负荷100Kg，拔出铁钉后车辆继续行驶，按照60km/小时行驶50公里观察成品的变化。使用对比例1至对比例3的胶料制成的轮胎气压越来越低最后为零，使用实施例1至实施例3的轮胎气密层胶料制成的轮胎的气压基本无下降，保持与完好轮胎基本相当的气密性。拆下轮胎观察气密层刺穿点，已经完全愈合无漏点。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。
Claims (7)
1.一种自修复轮胎气密层胶料，其特征在于包括按照重量份数计的以下成分：
天然橡胶10-20份，Exxpro™特种弹性体：90～80份，炭黑：40～50份，轻质碳酸钙：20～30份，氧化锌：2～3份，硬脂酸：1～1.5份，均匀树脂：2～3份，防老剂：0.5～2.5份，促进剂：1.2～1.6份，硫磺：0.2～0.5份，烷基酚醛树脂：0.8～1.2份。
2.根据权利要求1所述的自修复轮胎气密层胶料，其特征在于包括按照重量份数计的以下成分：
天然橡胶10份，Exxpro™特种弹性体：90份，炭黑： 40份，轻质碳酸钙：30份，氧化锌：2.5份，硬脂酸：1.5份，均匀树脂：2.5份，防老剂： 2.0份，促进剂： 1.2份，硫磺：0.35份，烷基酚醛树脂：1.0份。
3.根据权利要求1或2所述的自修复轮胎气密层胶料，其特征在于所述炭黑是N550或者N660炭黑。
4.根据权利要求1或2所述的自修复轮胎气密层胶料，其特征在于所述均匀树脂是RH100。
5.根据权利要求1或2所述的自修复轮胎气密层胶料，其特征在于所述防老剂是防老剂4020、防老剂RD中的一种或者两种的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的自修复轮胎气密层胶料，其特征在于所述促进剂是促进剂CZ、促进剂NS中的一种或两种的混合物。
7.权利要求1或2所述的自修复轮胎气密层胶料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将天然橡胶在密炼机中塑炼120秒后下片得到塑炼胶片，停放2小时备用；
（2）将塑炼胶片同Exxpro™特种弹性体在密炼机中塑炼30秒后，加入炭黑和轻质碳酸钙、氧化锌、硬脂酸、防老剂、均匀树脂在密炼机中混炼175秒，制成混炼胶；
（3）将混炼胶停放4小时以上后，在开炼机上加入促进剂、硫磺、烷基酚醛树脂制成自修复轮胎气密层胶料。
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