CN101077968B - 一种充气轮胎防漏组合物 - Google Patents

Abstract

一种充气轮胎防漏组合物，是由交联聚乙酸乙烯酯乳剂(15.0～45.0w％)、天然纤维(0.1～10.0w％)、防冻剂(40.0～70.0w％)、聚结剂(1.0～4.0w％)、表面活性剂(0.1～5.0w％)、消泡剂(0.0～0.2w％)、杀菌剂(0.001～1.5w％)、防锈剂(2.0～5.5w％)、着色剂(0.0～0.5w％)和水组成。这种组合物不分层、不凝固。加入本发明的产品后，轮胎转动时轮胎内形成一层薄膜，对随后轮胎内层出现的裂缝进行堵补、加固。特别适于低温(-25～-40℃)条件下使用。浸没在液态氮中，基本保持粘度约18000cPs的液态状态。

Description

一种充气轮胎防漏组合物

技术领域

本发明涉及的是一种防泄漏的材料，特别是充气轮胎防漏材料。同时，本发明还涉及高分子材料应用。

背景技术

充气轮胎在低温下容易穿孔和泄气，给驾驶的车辆造成事故和危险，特别是当温度降到零度以下，这种危险程度将加大，当气温降到-40℃或更低更容易造成轮胎泄气。事实证明这种现象是多种因素造成的，这包括低温下轮胎的弹性下降、抗穿孔能力下降、在低温下的收缩导致轮胎(特别是无内胎轮胎)与轮

产生磨损，使得气门嘴漏气等。

防漏剂早在上个世纪二、三十年代美国军方就开始提出要求并逐渐试用，至今防漏剂基本上都是由有粘结性能的化学品、固体颗粒或/和纤维、以及助剂组成。通常在配制好立即使用、短期内有效，但是在较长时间后效果就逐渐下降，甚至无效。大都是因为粘结性能的化学品固化，固体颗粒或/和纤维与粘结性能的化学品分离、沉淀或结团造成出现轮胎有裂缝无法自动修复，特别是防冻剂选择不好，在寒冷环境下不能发挥堵漏作用。有的没有防锈考虑。

发明内容

为了改进现有技术存在的缺点和缺陷，本发明旨在提供一类液体状态的组合物，能长期、方便地注入充气轮胎内以防止和抑制轮胎在低温情况下泄气。本发明的产品含有如下成分和其组成(w％)：

其中；交联聚乙酸乙烯酯(简称PVA，下同)乳剂，是可以在低温下聚结的聚合物；也可以是PVA与其它含有双键的化合物一如丙烯酸酯、富马酸二丁酯、马来酸二丁酯一聚合物组成，这些聚物的加入可以起到增加内在的弹性、提高聚合物的流淌性和强化粘着性；另外，还可以在其中含有1～15w％共聚用单体，如丙烯酸、丙烯酰胺乙醇酸(acrylamidoglycolic acid)、甲基-异丁烯酰胺乙醇酸酯(methyl methacrylamidoglycolate)，以及含N-羟甲基功能团的单体，如N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基异丁烯酰胺、烯丙基N-羟甲基氨基甲酸酯的共聚单体和含有如上述的异丁氧基醚共聚单体的烷基醚、烷基酯。PVA乳剂中有45～50％的含固体量，其黏度为2800～8000cPs，比重为1.05～1.15，pH在2.8～3.7之间，用在交联PVA乳剂的pH值是可以通过任何pH调节剂进行调节。实际上交联PVC乳剂很容易从市场上买到，如市售的牌号为Kor-Lok442.3051和Kol-Lok3051LV是一种交联PVA粘合剂；Advabond XL3和Advabond XL3(5,000)是一种交联的PVA木浆。在组合物中交联PVA所占比例以18.000～25.000％最佳。

天然纤维包括纤维素纤维和果肉纤维；纤维素纤维选自木浆、纸板浆、制浆及其中1～2种的混合物，当然也可以用没有涂层和油墨的再生或回收的纸和纸板。天然果实纤维和果肉纤维也可使用。

防冻剂是保证本发明的产品在轮胎中，低温的使用环境下仍然呈液态，车辆在行驶时车轮转动可以使其随时流动到需要防止漏气的地方。合适的防冻剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇及其一种或多种混合物，其首选乙二醇和丙二醇，丙二醇为最佳选择。在组合物中防冻剂所占比例以以45.000～66.000％最佳。

聚结剂的加入将会使PVA晶格成膜温度降低。聚结剂选自醚、酯、酯醇、烷氧基醚、苯甲酸烷基酯、(二)烷基二醇烷基醚，以及二甘醇醚类型的化合物。比较合适的聚结剂如包括：乙基-3-乙氧基丙炔酸酯(ethyl-3-ethoxypropionate，即UCARTM酯EEP，美国DOW化学公司)，2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯，二乙基二醇丁醚，乙二醇丙醚，丙二醇正丙醚，二丙二醇甲醚，二丙二醇正丁醚，2-(2-丁氧基乙氧基)乙醇，以及其混合物。聚结剂在配制防漏组合物时的用量最佳是2.000～3.000％。在市场上很容易购得到的聚结剂是牌号为

368(Velsicol化学公司)和酯醇聚结剂Texanol(Estman化学公司，澳大利亚，悉尼)。聚结剂的比例以2.000～3.000％为宜。

组合物中还有一或多种起润湿作用的表面活性剂，用以稳定组合物以及降低其表面张力。合适的阳离子、阴离子、两性离子和非离子表面活性剂均可使用。阳离子表面活性剂中以辛基苯氧基聚(乙氧基)乙醇和壬基苯氧基聚乙氧基乙醇为合适。阴离子表面活性剂以烷基硫酸盐、烷基磺酸盐、烷基芳基硫酸盐，以及磺基琥珀酸单酯或双酯为合适。合适的两性离子表面活性剂包括烷基二甲基胺的氧化物。首选的是非离子表面活性剂，包括环氧乙烷和/或环氧丙烷与直链或带有支侧链烃的缩合物。所有的表面活性剂都很容易在市场上买到。在组合物中表面活性剂所占的比例以1.000～2.000％为宜。

在组合物中，还含有如下一种或多种组分：杀菌剂、消泡剂、防锈剂以及着色剂。杀菌剂选自硫酸铜、叠氮化钠(sodium azide)或偏亚硫酸钠(Sodiunmetabisulphite)；防锈剂是通常使用的有机防锈剂、无机粉末状防锈剂，以液体防锈剂为好；着色剂也是常用的颜料。

组合物成品的制造方法很简单，其操作步骤为：先将杀菌剂溶于水中，加入磨碎的纤维素纤维，搅拌下加入交联PVA乳液(共聚物或/和共聚单体)、表面活性剂(消泡剂)、聚结剂、防冻剂、防锈剂、着色剂，每种原料加入都要搅拌均匀，最后着色剂加入后至少要继续搅拌2～8h.。

本发明的这种组合物是一种液态产品，可以从拔掉了气门嘴的气门嘴架处注入到轮胎内(有内胎的轮胎注入到内胎内，无内胎的轮胎直接注入到轮胎内)，然后安装上气门嘴，给轮胎打气，即可正常行驶。

由于本发明各组分的协同作用，无论是在静止状态还是在车辆行驶的动态下，这种组合物不分层、不凝固。在加入本发明的产品后，轮胎转动时由于“离心力”的作用，就在轮胎内形成一层薄膜，对随后轮胎内层出现的裂缝进行堵补，并同时予以加固。也就是纤维素在交联PVA的作用下，同PVA和其他成分一起粘合到裂缝处，并紧紧地固着在裂缝处。在实验中，曾经将数枚长钉打入车辆的已经注入本发明的这种防漏组合物并打气的轮胎中，无漏气，拔出铁钉后也无漏气现象发生，车辆照常行驶。特别是可以在相当低的温度下(-25～-40℃)本发明的产品也不分层、不凝固，使用时有同样的效果。

本发明的产品在液氮中仍然保持液态，其黏度约为18000cPs.这是其它同类产品都无法达到的。

以下用具体实施例对本发明作进一步阐述。

具体实施方式

实例1

本发明准备了容量为1L的组合物，具体实施步骤如下：

首先，将250mg的硫酸铜放入200ml的水中溶解。然后在硫酸铜溶液中按1：1的比例加入干重13g的硬纸板和报纸(无印刷字体)，以获得纤维素纤维。

将硬纸板和报纸在溶液中浸泡48小时后，将其磨碎，释放其中的纤维(任何研磨方法均可)。然后，将粉碎后的混合物放入水中煮沸，以杀死其中的各种细菌，之后再进行冷却。冷却后，先从混合物中倒出约75％的水。然后，一边向剩余混合物中加入交联聚乙酸乙烯酯乳剂200g，一边轻轻地搅拌混合物，以分散分布在PVA中的纤维。再将660g的工业丙二醇加入PVA和纤维素纤维混合物中，再轻轻地搅拌。

而后，在搅拌下先向混合物中加入容量为所加入PVA的12.5％的酯醇聚结剂Texanol酯醇(Eastman Chemicals Company生产，澳大利亚)24g，均匀之后再加入50g的防锈剂(XL防锈浓缩剂；Caltex Australia Limited生产，澳大利亚)、牌号为Surfynol 104PG50表面活性剂(澳大利亚维多利亚州，Mulgrave，Swift有限公司生产，澳大利亚)20ml、防锈剂50g、着色剂(MonicolourA2401着色剂；CPS Color Oy,芬兰)1g。最后继续搅拌3h，得到粘稠均一产品。这一产品适合于-40～40℃的环境下使用。

实例2

制备容量为1L的组合物。按如下操作进行：

用10mg的硫酸铜放入200ml的水中进行溶解，然后在铜硫酸溶液中按照1：1的比例加入干重13g的硬纸板和报纸(无印刷字体)，以获得纤维素纤维。将硬纸板和报纸在溶液中浸泡48小时后，将其磨碎，释放其中的纤维。然后加入200g的PVA(一般的木质用胶)，搅拌至混和均匀。再将牌号为

104PG50表面活性剂20g加入其中，搅匀。再将535g的工业丙二醇和25g的酯醇聚结剂UCARTM酯EEP(乙基-3-乙氧基丙酸盐，美国Dow化学公司，)，慢慢的搅匀直到溶解。加入50毫升的有机防锈剂，搅拌均匀。搅拌下加入蓝色着色剂2毫升直到所有的颜色都被均匀地吸收为止。这种产品适于在-35℃～50℃的温度下使用。

实例3

制备了容量为1L的组合物，具体实施步骤如下：

用50mg的硫酸铜放入50ml的水，然后在硫酸铜溶液中加入10克的回收硬纸板，以获得纤维素纤维。将其煮沸后浸泡24小时以达到需要的颗粒大小。搅拌下将100gPVA和100g软性的丙烯酸(Soft Acrylic)加入溶液中，随后在搅拌下按序加入1.5g泡沫消除剂、50g的非离子(烷基苯聚氧乙烯醚)表面活性剂、635g乙二醇和36g的酯醇聚结剂Texanol酯醇，搅拌均匀。加入25毫升无机防锈剂，搅拌5h直到达到均一的要求为止。这一产品适用在-40～50℃温度下使用。

实例4

制备了容量为1Kg的组合物，具体实施步骤如下：

10克叠氮化钠加入到250毫升水中，然后加入20克粉末状的椰子纤维或者任何形式的果肉有机纤维。将15g非离子表面活性剂加入溶液中。搅拌下将200g自交连PVA、2g泡沫消除剂8034和35g酯醇聚结剂UCARTM酯EEP(乙基-3-乙氧基丙酸盐)混和均匀。加入530g工业丙二醇，30g液体防锈剂和着色剂2ml，混合搅拌4h成颜色均一的粘稠液体。这一产品适于-25℃～50℃温度下使用。

实例5

制备了容量为1kg的组合物，具体实施步骤如下：

3克偏亚硫酸钠(sodium metabisulphite)溶于100毫升水中，向溶液中加1克微纤维搅拌均匀。然后在搅拌下向溶液中再加入100g自交连PVA和100g丙烯酸聚合体(48％固体物)并将他们搅拌直至均匀。一个混和有25g聚结剂1，3-戊二醇单异丁酸酯、20g表面活性剂十二烷基磺酸盐和1g泡沫消除剂加入到600g工业丙二醇然后搅拌均匀后加入到上述含有偏亚硫酸钠、微纤维、PVA和丙烯酸聚合体的液体中搅拌均匀。最后添加50毫升防锈剂和4毫升机械液体染色剂搅拌5h直到颜色均匀。这一产品适用于温度-30℃～50℃。

实例6

为了测试实施方式1中准备的合成物的密封性能，现将300ml的合成物注入一辆无内胎的厢式送货车的后轮胎中。为了注射合成物，先将轮胎气门嘴拔掉，通过剩余的气门嘴架将合成物注入到轮胎内，最后将气门嘴重新安装到轮胎上。之后，对轮胎进行打气，使其达到制造商建议的压力程度。将厢式货车的尾部顶起，再向轮胎内注入合成物，按照如下步骤对合成物修补轮胎穿孔的能力进行评估：

用锤子将4个锋利的直径约6mm的金属钉分别钉入到每个轮胎内。每次***后，将金属钉拔出，并使轮胎旋转；重复4-5次。每次，被刺破的穿孔都被注入的合成物补满，轮胎也保持膨胀。汽车降落至地面后，正常驾驶一个月都无需再对轮胎打气。

再对一辆有内胎的自行车后胎重复相同的测试：先将一个钉子钉入到轮胎内，钉子被取出后，穿孔即被合成物补满，轮胎也保持膨胀。

以上两项测试都是在中国零度以下的地区进行的。并且，对自行车做测试期间，气温为-18℃至-27℃。但在测试期间，合成物在轮胎内一直保持液态而没有冻结。

在其他测试中，使用本发明中合成物进行处理的气胎分别被不同长度和尺寸的直径为10mm的长钉、钉子或螺丝钉扎破，或被小刀划出约30mm长的切口。在以上情况下，穿孔均被合成物粘满，且轮胎保持膨胀。

本发明中的产品浸没在液态氮中，基本保持粘度约18000cPs的液态状态。

Claims (7)

1.一种充气轮胎防漏组合物，其特征在于为粘稠液体，在-40℃以上为液态，在液氮的温度下黏度为18000cPs，由下列组分和重量百分配比组成：

其中：交联聚乙酸乙烯酯乳剂是一种自交联的水性乳剂；

天然纤维包括纤维素纤维和果肉纤维；纤维素纤维选自纸浆，或没有涂层和油墨的再生或回收的纸和纸板；

防冻剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇中一种或多种的混合物；

聚结剂选自乙基-3-乙氧基丙炔酸酯，2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯，二乙基二醇丁醚，乙二醇丙醚，丙二醇正丙醚，二丙二醇甲醚，二丙二醇正丁醚，2-(2-丁氧基乙氧基)乙醇，以及其混合物；

表面活性剂选自阴离子、两性离子、阳离子以及非离子表面活性剂中的一种或多种；

杀菌剂选自硫酸铜、叠氮化钠或偏亚硫酸钠中的一种。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎防漏组合物，其特征在于由下列组分和重量百分配比组成：

3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎防漏组合物，其特征在于所述交联聚乙酸乙烯酯乳剂为聚乙酸乙烯酯与如下单体进行共聚反应而成的共聚体：

丙烯酸酯、富马酸二丁酯、马来酸二丁酯。

4.根据权利要求1或2所述的充气轮胎防漏组合物，其特征在于所述交联聚乙酸乙烯酯乳剂中还含有1～15w％的共聚用单体；这类单体包括：丙烯酸、丙烯酰胺乙醇酸、甲基-异丁烯酰胺乙醇酸酯，以及N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基异丁烯酰胺、烯丙基N-羟甲基氨基甲酸酯的共聚单体。

5.根据权利要求1或2所述的充气轮胎防漏组合物，其特征在于所述防冻剂为丙二醇。

6.根据权利要求1或2所述的充气轮胎防漏组合物，其特征在于所述表面活性剂中的阴离子表面活性剂为烷基硫酸盐、烷基磺酸盐、烷基芳基硫酸盐，以及磺基琥珀酸单酯和双酯；

所述两性离子表面活性剂为烷基二甲基氧化铵；

所述非离子表面活性剂，包括环氧乙烷和/或环氧丙烷与直链或带有支侧链烃的缩合物。

7.根据权利要求1或2所述的充气轮胎防漏组合物，其特征在于所述杀菌剂为硫酸铜。