CN105924605B - 一种弹性尼龙轮胎内支撑体的制造方法 - Google Patents

一种弹性尼龙轮胎内支撑体的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种弹性尼龙轮胎内支撑体的制造方法。本发明按照下述步骤进行：1.己内酰胺的脱水；2.己内酰胺封端的聚氨酯预聚体的制备；3.催化剂组分的制备；4.混合浇注：将催化剂组分加入浇注机A储料罐中，在温度为100～140℃、压力≤1000pa的条件下脱气10分钟后，氮气气氛下循环备用；将己内酰胺封端的聚氨酯预聚体加入浇注机的B储料罐中，在温度为100～140℃、压力≤1000pa的条件下脱气30分钟后，氮气气氛下循环备用；用浇注机将上述两组分按质量比例为1‐1.5:1混合并浇注到温度为140～180℃模具中，再置于温度为140～180℃烘箱中固化反应4‐8小时；脱模及机加工：5.固化结束后机械加工既得成品。本发明制备方法简单实用，省去了繁琐的后处理过程，制成率高，生产成本低，生产效率高。

Description

一种弹性尼龙轮胎内支撑体的制造方法
技术领域
本发明涉及一种弹性尼龙轮胎内支撑体的制造技术,更具体是指,用于越野车使用的轮胎内支撑的制造方法。
背景技术
随着人们对车辆安全性要求的提高，泄气保用型轮胎已越来越多的被各种车辆(特别是安保用车及军用车辆)所选用。作为实现轮胎泄气可行驶功能的重要部件，内支撑体目前主要分为两大类：
一、弹性体材质的支撑体(橡胶、聚氨酯弹性体等)：由于该种材料的良好的弹性，在轮胎泄气的情况下，此类支撑体可以满足车辆在各种路面(铺装路、越野路等)上继续行驶，并使车辆仍具有可靠的操控性。但此类支撑体的质量较大，无法满足车辆轻量化的需求。
二、轻质塑料支撑体(尼龙、UHMWPE等)：该类支撑体的最大特点是刚性强，构件可在满足承载要求的基础上，制成轻薄结构。且该种材料的密度较小仅为0.9-1.15g/cm3，因此该类支撑体的质量可大为减小。但是其过强的刚性导致其冲击韧性差、缓冲吸震能力差，无法满足轮胎泄气状态下，车辆在非铺装路(如越野路、碎石路等)上继续行驶；目前只在对材料的冲击强度要求较低的非越野车辆上使用。
发明内容
本发明的目的是为了即满足非铺装路面对支撑体较高的冲击性能的要求，提供一种新型弹性尼龙内支撑体。
本发明一种弹性尼龙轮胎内支撑体的制造方法,按照下述步骤进行：
1.己内酰胺的脱水：己内酰胺在100-150℃，600pa绝压下真空脱水2小时，至水含量小于100ppm；
2.己内酰胺封端的聚氨酯预聚体的制备(简称B组分)：
a.聚氨酯预聚体的制备：按聚氨酯预聚体的常规制备方法制备，预聚体中二异氰酸酯与聚合物多元醇的摩尔比为：4-12:1；
其中聚合物多元醇为分子量为500-3000的聚四氢呋喃二醇或聚己二酸乙二醇酯二醇或聚己内酯二醇，二异氰酸酯为3，3’-二甲基-4，4’-联苯二异氰酸酯或1，5-萘二异氰酸酯或4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯；
b.低分子量分布聚氨酯预聚体的制备：将上述a.步骤中制备的聚氨酯预聚体放在短程蒸发器中，在60-100℃，60pa绝压下，将其中游离的二异氰酸酯单体脱除并回收，得低分子量分布聚氨酯预聚体；
c.己内酰胺封端的聚氨酯预聚体的制备：将上述b.步骤中制备的低分子量分布的聚氨酯预聚体按比例与上述步骤1制备的脱好水的己内酰胺在100-130℃下，氮气气氛中反应1-2小时；己内酰胺与低分子量分布的聚氨酯预聚体的比质量为：1-3:1；
3.催化剂组分的制备(简称A组分)：将上述步骤1制备的脱好水的己内酰胺按比例与催化剂在100-130℃下，氮气气氛中混合反应0.5小时，脱好水的己内酰胺按比例与催化剂的质量比为：100:2-5，所述催化剂为烷基锂，氢化钠或己内酰胺钠与己内酰胺的混合物；
4.混合浇注：将上述步骤3中制备的A组分加入浇注机A储料罐中，在温度为100～140℃、压力≤1000pa的条件下脱气10分钟后，氮气气氛下循环备用；将上述步骤2中制备的B组分加入浇注机的B储料罐中，在温度为100～140℃、压力≤1000pa的条件下脱气30分钟后，氮气气氛下循环备用；用浇注机将A组分与B组分按质量比例为1-1.5:1混合并浇注到温度为140～180℃模具中，再置于温度为140～180℃烘箱中固化反应4-8小时；
5.脱模及机加工：固化结束后，趁热将制品从模具中取出，冷却后按图纸要求进行机械加工既得成品。
本发明的优点是：制备方法简单实用，省去了繁琐的后处理过程，制成率高，生产成本低，生产效率高，较之于传统工艺成本降低10％，操作周期减少30％。
所制备的弹性尼龙内支撑体具有如下特点：
密度：≤1.10g/cm3
硬度：68±2 Shore D
拉伸强度:≥50Mpa
伸长率:≥400％
缺口冲击强度:≥80KJ/m2
低温冲击强度(-40℃)：≥20KJ/m2。
具体实施方式
实施例1.
一、己内酰胺的脱水：
己内酰胺单体，投入反应釜中，在135℃，600pa绝压下，真空脱水1小时备用。
二、己内酰胺封端的聚氨酯预聚体的制备：
1.聚氨酯预聚体的制备：
称取数据分子量为2000的聚己内酯二醇100质量份，投入反应釜中，115℃，600pa绝压下，真空脱水2小时，降温至80℃，将其加入存有84质量份的六亚甲基二异氰酸酯的反应釜中，于80℃，氮气气氛下，搅拌反应2.5小时，80℃1000pa残压下继续真空脱气0.5小时。
2.低分子量分布聚氨酯预聚体的制备：将上述步骤1.中制备的聚氨酯预聚体投入短程蒸发器中，80℃，60pa绝压下，脱除游离的六亚甲基二异氰酸酯单体，至预聚体的NCO％为3.6。
3.己内酰胺封端的聚氨酯预聚体的制备：称取上述步骤2.中制备的低分子量分布的聚氨酯预聚体20质量份与上述步骤一、中脱好水的己内酰胺30质量份在130℃下，氮气气氛中反应1小时。
三、催化剂组分的制备(简称A组分)：称取上述步骤一、中脱好水的己内酰胺47.5质量份与催化剂(氢化钠与己内酰胺的混合物，质量比5:95)2.5质量份在130℃下，氮气气氛中混合反应0.5小时。
四、混合浇注：将上述步骤三、中制备的A组分加入浇注机A储料罐中，在温度为135℃、压力≤1000pa的条件下脱气10分钟后，氮气气氛下循环备用，将上述步骤二、中制备的B组分加入浇注机的B储料罐中在温度为在温度为135℃、压力≤1000pa的条件下脱气30分钟后，氮气气氛下循环备用，用浇注机将A组分与B组分按质量比例为1:1混合并浇注到温度为160℃模具中，再置于温度为160℃烘箱中固化反应6小时。
五、脱模及机加工：固化结束后，趁热将制品从模具中取出，冷却后按图纸要求进行机械加工既得成品。
所得制品的性能如下：
密度：1.08g/cm3
硬度：67 Shore D
拉伸强度:52.3Mpa
伸长率:500％
缺口冲击强度:103KJ/m2
低温冲击强度(-40℃)：30KJ/m2。
实施例2.
一、己内酰胺的脱水：
己内酰胺单体，投入反应釜中。在135℃，600pa绝压下，真空脱水1小时备用。
二、己内酰胺封端的聚氨酯预聚体的制备：
1.聚氨酯预聚体的制备：称取数据分子量为2000的聚四氢呋喃二醇100质量份，投入反应釜中，115℃，600pa绝压下，真空脱水2小时。降温至80℃，将其加入存有132质量份的3，3’-二甲基-4，4’-联苯二异氰酸酯的反应釜中，于95℃，氮气气氛下，搅拌反应1.5小时。80℃，1000pa残压下继续真空脱气0.5小时。
2.低分子量分布聚氨酯预聚体的制备：将上述步骤1.中制备的聚氨酯预聚体投入短程蒸发器中，100℃，60pa绝压下，脱除游离的3，3’-二甲基-4，4’-联苯二异氰酸酯单体，至预聚体的NCO％为3.32。
3.己内酰胺封端的聚氨酯预聚体的制备：称取上述步骤2.中制备的低分子量分布的聚氨酯预聚体25质量份与上述步骤一、中脱好水的己内酰胺25质量份在130℃下，氮气气氛中反应1小时。
三、催化剂组分的制备(简称A组分)：称取上述步骤一、中脱好水的己内酰胺47质量份与催化剂(己内酰胺钠与己内酰胺的混合物，质量比：10：90)3质量份在130℃下，氮气气氛中混合反应0.5小时。
四、混合浇注：将上述步骤三、中制备的A组分加入浇注机A储料罐中，在温度为135℃、压力≤1000pa的条件下脱气10分钟后，氮气气氛下循环备用。将上述步骤二、中制备的B组分加入浇注机的B储料罐中在温度为在温度为135℃、压力≤1000pa的条件下脱气30分钟后，氮气气氛下循环备用。用浇注机将A组分与B组分按质量比例为1:1混合并浇注到温度为160℃模具中，再置于温度为160℃烘箱中固化反应6小时。
五、脱模及机加工：固化结束后，趁热将制品从模具中取出，冷却后按图纸要求进行机械加工既得成品。
所得制品的性能如下：
密度：1.10g/cm3
硬度：70 Shore D
拉伸强度:57.5Mpa
伸长率:420％
缺口冲击强度:87KJ/m2
低温冲击强度(-40℃)：25KJ/m2。

Claims (1)

1.一种弹性尼龙轮胎内支撑体的制造方法,其特征是，按照下述步骤进行：
A.己内酰胺的脱水：己内酰胺在100-150℃，600pa绝压下真空脱水2小时，至水含量小于100ppm；
B.己内酰胺封端的聚氨酯预聚体的制备,简称B组分：
a.聚氨酯预聚体的制备：按聚氨酯预聚体的常规制备方法制备，预聚体中二异氰酸酯与聚合物多元醇的摩尔比为：4-12:1；
其中聚合物多元醇为分子量为500-3000的聚四氢呋喃二醇或聚己二酸乙二醇酯二醇或聚己内酯二醇，二异氰酸酯为3，3’-二甲基-4，4’-联苯二异氰酸酯或1，5-萘二异氰酸酯或4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯；
b.低分子量分布聚氨酯预聚体的制备：将上述a.步骤中制备的聚氨酯预聚体放在短程蒸发器中，在60-100℃，60pa绝压下，将其中游离的二异氰酸酯单体脱除并回收，得低分子量分布聚氨酯预聚体；
c.己内酰胺封端的聚氨酯预聚体的制备：将上述b.步骤中制备的低分子量分布的聚氨酯预聚体按比例与上述步骤A制备的脱好水的己内酰胺在100-130℃下，氮气气氛中反应1-2小时；己内酰胺与低分子量分布的聚氨酯预聚体的比质量为：1-3:1；
C.催化剂组分的制备,简称A组分：将上述步骤A制备的脱好水的己内酰胺按比例与催化剂在100-130℃下，氮气气氛中混合反应0.5小时，脱好水的己内酰胺按比例与催化剂的质量比为：100:2-5，所述催化剂为烷基锂，氢化钠或己内酰胺钠与己内酰胺的混合物；
D.混合浇注：将上述步骤C中制备的A组分加入浇注机A储料罐中，在温度为100～140℃、压力≤1000pa的条件下脱气10分钟后，氮气气氛下循环备用；将上述步骤B中制备的B组分加入浇注机的B储料罐中，在温度为100～140℃、压力≤1000pa的条件下脱气30分钟后，氮气气氛下循环备用；用浇注机将A组分与B组分按质量比例为1-1.5:1混合并浇注到温度为140～180℃模具中，再置于温度为140～180℃烘箱中固化反应4-8小时；
E.脱模及机加工：固化结束后，趁热将制品从模具中取出，冷却后按图纸要求进行机械加工既得成品。
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