CN105500994A - 一种碳纳米管增强的轮胎 - Google Patents

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赵海静
李红
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • B60C1/0041—Compositions of the carcass layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D30/00—Producing pneumatic or solid tyres or parts thereof
    • B29D30/06—Pneumatic tyres or parts thereof (e.g. produced by casting, moulding, compression moulding, injection moulding, centrifugal casting)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种碳纳米管增强的轮胎，其包括橡胶部件和骨架材料，橡胶部件与骨架材料之间由粘结剂相连接，所述橡胶部件的材料和粘结剂添加有碳纳米管，该碳纳米管表面长有大量纳米1-100nm碳颗粒，所述碳纳米管表面积的70％以上都长有1-100nm的碳颗粒。该碳纳米管在橡胶部分及界面间相互穿插，在轮胎中形成一体式的导热与应力分散网，可有效分散使用过程中产生的热量及应力，提高轮胎的使用强度与散热能力，延长轮胎的使用寿命。同时，部分碳纳米管在界面间形成刚性触点，可阻止界面间的相对滑移，提高界面粘接强度。垂直于胎面部分的碳纳米管可提高轮胎的抓地性，从而提高轮胎的使用安全性。

Description

一种碳纳米管增强的轮胎
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体涉及碳纳米管增强的轮胎。
背景技术
轮胎主要由胎面、胎肩、胎侧、胎体和骨架材料组成，橡胶部件与骨架之间由粘结剂相连接。轮胎各部位所需具备的性能不同，因而对配方的要求不同，如胎面是轮胎行驶过程中与地面接触的部位，胎面性能直接影响轮胎的使用寿命及行驶过程中的安全性，要求轮胎胎面要具有很好的耐老化、耐磨性、耐刺扎性、弹性和对地面的抓着性能、抗湿滑性能；胎肩是连接胎面与胎侧的部位，主要要求其具有抗疲劳及散热性能好。由于各部位性能要求不同，所选用的胶种及其配方也有所差异。因此，对轮胎各部位间的界面粘接强度要求较高。如何在提升轮胎各部位性能的同时不影响甚至于提高界面粘接强度是提高轮胎整体性能的关键问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种碳纳米管增强轮胎，通过在轮胎所有橡胶部分及粘结剂部分添加特殊形貌的碳纳米管，提供一种具有较高界面粘接强度的增强轮胎。
本发明提供的一种碳纳米管增强轮胎的技术方案，一种碳纳米管增强的轮胎，其包括橡胶部件和骨架材料，橡胶部件与骨架材料之间由粘结剂相连接，所述橡胶部件的材料和粘结剂添加有碳纳米管
本发明的一优选技术方案中，所述碳纳米管表面积的70％以上都覆盖/长有1-100nm的碳颗粒，优选为碳纳米管表面积的40％以上都覆盖/长有1-100nm的碳颗粒；更优选该，碳纳米管表面积的5％以上都覆盖/长有1-100nm的碳颗粒。
本发明的一优选技术方案中，所述碳颗粒为球形、片状、树枝状。
本发明的一优选技术方案中，碳纳米管外径为5-100nm，长度为1-20微米。
本发明的一优选技术方案中，碳纳米管的在橡胶部件中的添加量为1-30：100重量份，优选碳纳米管的在橡胶部件中的添加量为1-10：100重量份。
本发明的一优选技术方案中，碳纳米管的在粘结剂中的添加量为0.1-10：100重量份,优选地，碳纳米管的在粘结剂中的添加量为0.1-5：100重量份,更优选地，碳纳米管的在粘结剂中的添加量为0.1-2：100重量份。
所述轮胎包括橡胶部件和骨架材料，橡胶部件包括胎面、胎肩、胎侧、胎体，橡胶部件与骨架之间由粘结剂相连接。且所述橡胶包括天然橡胶和合成橡胶。
本发明的碳纳米管由CVD法制备得到，可以由如专利申请CN103864050A公开的制备碳材料的方法制备得到，当然还可以由本领域技术人员公知的或可以想到的其它方法制备得到。
上述碳纳米管与传统碳纳米管的形貌明显不同：该碳纳米管的表面长有大量纳米碳颗粒，明显增加了单根碳纳米管的外比表面积，显著增强了碳纳米管与橡胶的相亲性。
该碳纳米管在橡胶部分及界面间相互穿插，在轮胎中形成一体式的导热与应力分散网，可有效分散使用过程中产生的热量及应力，提高轮胎的使用强度与散热能力，延长轮胎的使用寿命。同时，部分碳纳米管在界面间形成刚性触点，可阻止界面间的相对滑移，提高界面粘接强度。垂直与胎面部分的碳纳米管可提高轮胎的抓地性，从而提高轮胎的使用安全性。
本发明的轮胎散热性能好、使用强度大、粘接强度高、使用安全性优异、使用寿命长。
附图说明
图1为本发明实施例所用的碳纳米管的SEM照片。
图2为本发明实施例所用的碳纳米管的TEM照片。
图3为本发明实施例方法制备的轮胎结构示意图。
图4为本发明实施例制备的轮胎胎面胶的扫描电子显微镜SEM照片。
具体实施方式
以下结合附图描述本发明具体实施方式。
在本实施例中，将碳纳米管添加到通用轮胎的制备方法：
(1)制备母炼胶：按照一般橡胶加工工艺将5重量份的碳纳米管加入到100重量份橡胶中，得到母炼胶；
(2)制备粘接剂:按照比例0.5：100重量份，将碳纳米管加入粘接剂中；
(3)成型：按轮胎制备工艺，将带束层、胎侧、胎肩、胎面等所需母炼胶装配，成型后硫化；
(4)得到碳纳米管增强的轮胎。
实施例所得轮胎结构示意图如图3所示，本发明制备得到的碳纳米管在轮胎中形成一体式导热与应力分散网络，在界面间形成刚性触点，界面剥离强度是普通轮胎的1.5倍以上，耐切割性能为普通纳米碳管轮胎的2倍。
实施例2
在本实施例中，将碳纳米管添加到通用轮胎的制备方法：
(1)制备母炼胶：按照一般橡胶加工工艺将8重量份的碳纳米管加入到100重量份橡胶中，得到母炼胶；
(2)制备粘接剂:按照比例0.1：100重量份，将碳纳米管加入粘接剂中；
(3)成型：按轮胎制备工艺，将带束层、胎侧、胎肩、胎面等所需母炼胶装配，成型后硫化；
(4)得到碳纳米管增强的轮胎。
本发明制备得到的碳纳米管在轮胎中形成一体式导热与应力分散网络，在界面间形成刚性触点，界面剥离强度是普通轮胎的1.5倍以上，耐切割性能为普通纳米碳管轮胎的2-2.5倍。
实施例3
在本实施例中，将碳纳米管添加到通用轮胎的制备方法：
(1)制备母炼胶：按照一般橡胶加工工艺将15重量份的碳纳米管加入到100重量份橡胶中，得到母炼胶；
(2)制备粘接剂:按照比例5：100重量份，将碳纳米管加入粘接剂中；
(3)成型：按轮胎制备工艺，将带束层、胎侧、胎肩、胎面等所需母炼胶装配，成型后硫化；
(4)得到碳纳米管增强的轮胎。
本发明制备得到的碳纳米管在轮胎中形成一体式导热与应力分散网络，在界面间形成刚性触点，界面剥离强度是普通轮胎的1.3倍以上，耐切割性能为普通纳米碳管轮胎的2倍。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种碳纳米管增强的轮胎，其包括橡胶部件和骨架材料，橡胶部件与骨架材料之间由粘结剂相连接，其特征在于，所述橡胶部件的材料和粘结剂添加有碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的轮胎，其特征在于，所述碳纳米管表面积的70％以上都长有1-100nm的碳颗粒。
3.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的轮胎，其特征在于，所述碳纳米管表面积的40％以上都长有1-100nm的碳颗粒。
4.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的轮胎，其特征在于，碳纳米管表面积的5％以上都长有1-100nm的碳颗粒。
5.根据权利要求1-4任一项所述的碳纳米管增强的轮胎，其特征在于，所述纳米碳颗粒为球形、片状、树枝状。
6.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的轮胎，其特征在于，碳纳米管外径为5-100nm，长度为1-20微米。
7.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的轮胎，其特征在于，碳纳米管的在橡胶部件中的添加量为1-30：100重量份。
8.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的轮胎，其特征在于，碳纳米管的在粘结剂中的添加量为0.1-10：100重量份。
9.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的轮胎，其特征在于，所述橡胶部件包括胎面、胎肩、胎侧、胎体。
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