CN109679172A - 一种防扎防爆轮胎材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防扎防爆轮胎材料及其制备方法，涉及轮胎材料领域，以重量份数计包括以下组分：丁苯橡胶60‑80份、环氧化天然橡胶30‑40份、异戊橡胶30‑40份、顺式1,4‑聚丁二烯弹性体10‑20份、聚氨酯热塑性弹性体10‑20份、气相法白炭黑40‑50份、硬脂酸3‑5份、硫磺1‑2份、石墨烯4‑8份、辛基酚醛增粘树脂6‑12份、硫化促进剂0.1‑0.5份、环氧大豆油2‑5份、微晶石蜡2‑5份、纳米无机填料10‑20份、防老剂RD 0.1‑0.5份、增塑剂DOP 0.1‑0.5份，本发明防扎防爆轮胎材料各项性能优异，回弹性好，具有耐低温，防扎防爆的有益效果。

Description

一种防扎防爆轮胎材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及轮胎材料领域，具体涉及一种防扎防爆轮胎材料及其制备方法。

背景技术

随着汽车工业和交通运输业的高速发展、公路建设特别是高速公路的迅猛发展，迫切需要各种高性能轮胎。其中，橡胶是制造轮胎的主体材料，占轮胎质量的45％～50％。实际上，轮胎是一个用橡胶把纤维、金属完全固定粘合在一起的复合体。

轮胎是在各种车辆或机械上装配的接地滚动的圆环形弹性橡胶制品。通常安装在金属轮辋上，能支承车身，缓冲外界冲击，实现与路面的接触并保证车辆的行驶性能。轮胎常在复杂和苛刻的条件下使用，它在行驶时承受着各种变形、负荷、力以及高低温作用，因此必须具有较高的承载性能、牵引性能、缓冲性能。同时，还要求具备高耐磨性和耐屈挠性，以及低的滚动阻力与生热性。世界耗用橡胶量的一半用于轮胎生产，可见轮胎耗用橡胶的能力。

爆胎是非常严重的安全事故，特别是在高速公路爆胎。据统计，国内高速公路70％的意外交通事故是由爆胎引起的，在时速120公里左右时伤亡率接近100％，而时速在160公里以上发生爆胎死亡率为100％，但是现有的技术中，在保证绿色环保和耐磨防爆等性能的前提下，所需的原材料较多且成本较高，对日益发展的汽车行业来说压力十分大。

中国专利CN105838289B公开了一种轮胎用防扎防爆高分子合成高粘弹性胶料，是由以下组分组成的混合物，混合物中，各组分含量按重量份数计算为：橡胶6-50、粘结剂25-70、软化油5-25、SBS树脂5-30、增粘树脂3-25、填料0-15、抗氧剂0.5-1、染料0-0.1、溶剂5-20，其制作方法是：先将橡胶经过40-90℃开炼机开练后再与粘结剂、软化油、SBS树脂、增粘树脂、填料、抗氧剂、染料和溶剂一起加入到反应釜内，用热导油加热至温度150-250℃，采用搅拌器搅拌反应2-3h、同时对反应釜内抽真空，对挥发的溶剂进行回收制取；其制备方法高效、绿色环保；得到的产品回弹性好，粘结性强，耐老化。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种防扎防爆轮胎材料及其制备方法。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种防扎防爆轮胎材料，以重量份数计包括以下组分：丁苯橡胶60-80份、环氧化天然橡胶30-40份、异戊橡胶30-40份、顺式1,4-聚丁二烯弹性体10-20份、聚氨酯热塑性弹性体10-20份、气相法白炭黑40-50份、硬脂酸3-5份、硫磺1-2份、石墨烯4-8份、辛基酚醛增粘树脂6-12份、硫化促进剂0.1-0.5份、环氧大豆油2-5份、微晶石蜡2-5份、纳米无机填料10-20份、防老剂RD 0.1-0.5份、增塑剂DOP 0.1-0.5份。

进一步地，以重量份数计包括以下组分：丁苯橡胶65份、环氧化天然橡胶30份、异戊橡胶32份、顺式1,4-聚丁二烯弹性体16份、聚氨酯热塑性弹性体15份、气相法白炭黑40份、硬脂酸4份、硫磺1份、石墨烯6份、辛基酚醛增粘树脂8份、硫化促进剂0.2份、环氧大豆油3份、微晶石蜡4份、纳米无机填料20份、防老剂RD 0.3份、增塑剂DOP 0.5份。

进一步地，以重量份数计包括以下组分：丁苯橡胶80份、环氧化天然橡胶35份、异戊橡胶35份、顺式1,4-聚丁二烯弹性体12份、聚氨酯热塑性弹性体10份、气相法白炭黑48份、硬脂酸5份、硫磺1份、石墨烯5份、辛基酚醛增粘树脂10份、硫化促进剂0.2份、环氧大豆油5份、微晶石蜡3份、纳米无机填料16份、防老剂RD 0.2份、增塑剂DOP 0.1份。

进一步地，所述硫化促进剂为硫化促进剂CZ和硫化促进剂TMTD按质量比3-5:1混合而成。

进一步地，所述纳米无机填料由纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米二氧化钛三者混合而成。

进一步地，纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米二氧化钛的质量比为5-10：1-3：1。

上述防扎防爆轮胎材料的制备方法，具体如下：

将丁苯橡胶、环氧化天然橡胶、异戊橡胶、顺式1,4-聚丁二烯弹性体、聚氨酯热塑性弹性体、硫磺、硫化促进剂加入到密炼机中混炼8-12min，排胶，将胶片停放10-20h后，加入到开炼机中再将气相法白炭黑、硬脂酸、石墨烯、辛基酚醛增粘树脂、环氧大豆油、微晶石蜡、纳米无机填料、防老剂RD、增塑剂DOP加入，密封开炼20-40min，下片，即可得到所述防扎防爆轮胎材料。

(三)有益效果

本发明提供了一种防扎防爆轮胎材料及其制备方法，具有以下有益效果：

环氧化天然橡胶具有抗湿滑性好、气密性优良、耐油性能佳等诸多优点，与丁苯橡胶、异戊橡胶混炼过程后容易形成均相结构，三组分相容性好，分散相尺寸小，界面层厚且稳定，作为橡胶基材具有优异的弹性性能，顺式1,4-聚丁二烯弹性体、聚氨酯热塑性弹性体作为复合弹性组分加入，其中，顺式1,4-聚丁二烯弹性体的结构特点是由化学键组成不同的树脂段和橡胶段，树脂段凭借链间作用力形成物理交联点，橡胶段是高弹性链段，贡献弹性，塑料段的物理交联呈可逆变化，当轮胎被扎穿时，复合弹性组分可以充分回弹将被扎穿的位置堵住，防止漏气，而且回弹性能大大提升，防爆性能也大大提高，本发明防扎防爆轮胎材料各项性能优异，回弹性好，具有耐低温，防扎防爆的有益效果。

具体实施方式

实施例1：

一种防扎防爆轮胎材料，以重量份数计包括以下组分：丁苯橡胶65份、环氧化天然橡胶30份、异戊橡胶32份、顺式1,4-聚丁二烯弹性体16份、聚氨酯热塑性弹性体15份、气相法白炭黑40份、硬脂酸4份、硫磺1份、石墨烯6份、辛基酚醛增粘树脂8份、硫化促进剂0.2份(硫化促进剂为硫化促进剂CZ和硫化促进剂TMTD按质量比3.5:1混合而成)、环氧大豆油3份、微晶石蜡4份、纳米无机填料20份(纳米无机填料由纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米二氧化钛三者按质量比8：3：1混合而成)、防老剂RD0.3份、增塑剂DOP 0.5份。

上述防扎防爆轮胎材料的制备方法，具体如下：

将丁苯橡胶、环氧化天然橡胶、异戊橡胶、顺式1,4-聚丁二烯弹性体、聚氨酯热塑性弹性体、硫磺、硫化促进剂加入到密炼机中混炼10min，排胶，将胶片停放15h后，加入到开炼机中再将气相法白炭黑、硬脂酸、石墨烯、辛基酚醛增粘树脂、环氧大豆油、微晶石蜡、纳米无机填料、防老剂RD、增塑剂DOP加入，密封开炼30min，下片，即可得到所述防扎防爆轮胎材料。

实施例2：

一种防扎防爆轮胎材料，以重量份数计包括以下组分：丁苯橡胶80份、环氧化天然橡胶35份、异戊橡胶35份、顺式1,4-聚丁二烯弹性体12份、聚氨酯热塑性弹性体10份、气相法白炭黑48份、硬脂酸5份、硫磺1份、石墨烯5份、辛基酚醛增粘树脂10份、硫化促进剂0.2份(硫化促进剂为硫化促进剂CZ和硫化促进剂TMTD按质量比5:1混合而成)、环氧大豆油5份、微晶石蜡3份、纳米无机填料16份(纳米无机填料由纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米二氧化钛三者按质量比6：2：1混合而成)、防老剂RD0.2份、增塑剂DOP 0.1份。

上述防扎防爆轮胎材料的制备方法，具体如下：

将丁苯橡胶、环氧化天然橡胶、异戊橡胶、顺式1,4-聚丁二烯弹性体、聚氨酯热塑性弹性体、硫磺、硫化促进剂加入到密炼机中混炼12min，排胶，将胶片停放12h后，加入到开炼机中再将气相法白炭黑、硬脂酸、石墨烯、辛基酚醛增粘树脂、环氧大豆油、微晶石蜡、纳米无机填料、防老剂RD、增塑剂DOP加入，密封开炼25min，下片，即可得到所述防扎防爆轮胎材料。

实施例3：

一种防扎防爆轮胎材料，以重量份数计包括以下组分：丁苯橡胶65份、环氧化天然橡胶35份、异戊橡胶32份、顺式1,4-聚丁二烯弹性体18份、聚氨酯热塑性弹性体10份、气相法白炭黑45份、硬脂酸4.5份、硫磺2份、石墨烯7份、辛基酚醛增粘树脂6份、硫化促进剂0.1份(硫化促进剂为硫化促进剂CZ和硫化促进剂TMTD按质量比4:1混合而成)、环氧大豆油2份、微晶石蜡3份、纳米无机填料12份(纳米无机填料由纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米二氧化钛三者按质量比7：2：1混合而成)、防老剂RD 0.2份、增塑剂DOP 0.1份。

上述防扎防爆轮胎材料的制备方法，具体如下：

将丁苯橡胶、环氧化天然橡胶、异戊橡胶、顺式1,4-聚丁二烯弹性体、聚氨酯热塑性弹性体、硫磺、硫化促进剂加入到密炼机中混炼8min，排胶，将胶片停放12h后，加入到开炼机中再将气相法白炭黑、硬脂酸、石墨烯、辛基酚醛增粘树脂、环氧大豆油、微晶石蜡、纳米无机填料、防老剂RD、增塑剂DOP加入，密封开炼20min，下片，即可得到所述防扎防爆轮胎材料。

实施例4：

一种防扎防爆轮胎材料，以重量份数计包括以下组分：丁苯橡胶70份、环氧化天然橡胶40份、异戊橡胶32份、顺式1,4-聚丁二烯弹性体10份、聚氨酯热塑性弹性体20份、气相法白炭黑45份、硬脂酸3份、硫磺1.5份、石墨烯4份、辛基酚醛增粘树脂10份、硫化促进剂0.2份(硫化促进剂为硫化促进剂CZ和硫化促进剂TMTD按质量比5:1混合而成)、环氧大豆油2份、微晶石蜡2.5份、纳米无机填料10份(纳米无机填料由纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米二氧化钛三者按质量比9：3：1混合而成)、防老剂RD0.1份、增塑剂DOP 0.2份。

上述防扎防爆轮胎材料的制备方法，具体如下：

将丁苯橡胶、环氧化天然橡胶、异戊橡胶、顺式1,4-聚丁二烯弹性体、聚氨酯热塑性弹性体、硫磺、硫化促进剂加入到密炼机中混炼12min，排胶，将胶片停放15h后，加入到开炼机中再将气相法白炭黑、硬脂酸、石墨烯、辛基酚醛增粘树脂、环氧大豆油、微晶石蜡、纳米无机填料、防老剂RD、增塑剂DOP加入，密封开炼20min，下片，即可得到所述防扎防爆轮胎材料。

实施例5：

一种防扎防爆轮胎材料，以重量份数计包括以下组分：丁苯橡胶60份、环氧化天然橡胶30份、异戊橡胶30份、顺式1,4-聚丁二烯弹性体10份、聚氨酯热塑性弹性体10份、气相法白炭黑40份、硬脂酸3份、硫磺1份、石墨烯4份、辛基酚醛增粘树脂6份、硫化促进剂0.1份(硫化促进剂为硫化促进剂CZ和硫化促进剂TMTD按质量比3:1混合而成)、环氧大豆油2份、微晶石蜡2份、纳米无机填料10份(纳米无机填料由纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米二氧化钛三者按质量比5：1：1混合而成)、防老剂RD 0.1份、增塑剂DOP 0.1份。

上述防扎防爆轮胎材料的制备方法，具体如下：

将丁苯橡胶、环氧化天然橡胶、异戊橡胶、顺式1,4-聚丁二烯弹性体、聚氨酯热塑性弹性体、硫磺、硫化促进剂加入到密炼机中混炼8min，排胶，将胶片停放10h后，加入到开炼机中再将气相法白炭黑、硬脂酸、石墨烯、辛基酚醛增粘树脂、环氧大豆油、微晶石蜡、纳米无机填料、防老剂RD、增塑剂DOP加入，密封开炼20min，下片，即可得到所述防扎防爆轮胎材料。

实施例6：

一种防扎防爆轮胎材料，以重量份数计包括以下组分：丁苯橡胶80份、环氧化天然橡胶40份、异戊橡胶40份、顺式1,4-聚丁二烯弹性体20份、聚氨酯热塑性弹性体20份、气相法白炭黑50份、硬脂酸5份、硫磺2份、石墨烯8份、辛基酚醛增粘树脂12份、硫化促进剂0.5份(硫化促进剂为硫化促进剂CZ和硫化促进剂TMTD按质量比5:1混合而成)、环氧大豆油5份、微晶石蜡5份、纳米无机填料20份(纳米无机填料由纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米二氧化钛三者按质量比10：3：1混合而成)、防老剂RD 0.5份、增塑剂DOP 0.5份。

上述防扎防爆轮胎材料的制备方法，具体如下：

将丁苯橡胶、环氧化天然橡胶、异戊橡胶、顺式1,4-聚丁二烯弹性体、聚氨酯热塑性弹性体、硫磺、硫化促进剂加入到密炼机中混炼12min，排胶，将胶片停放20h后，加入到开炼机中再将气相法白炭黑、硬脂酸、石墨烯、辛基酚醛增粘树脂、环氧大豆油、微晶石蜡、纳米无机填料、防老剂RD、增塑剂DOP加入，密封开炼40min，下片，即可得到所述防扎防爆轮胎材料。

实施例7：

一种防扎防爆轮胎材料，以重量份数计包括以下组分：丁苯橡胶60份、环氧化天然橡胶40份、异戊橡胶30份、顺式1,4-聚丁二烯弹性体20份、聚氨酯热塑性弹性体10份、气相法白炭黑50份、硬脂酸3份、硫磺2份、石墨烯4份、辛基酚醛增粘树脂12份、硫化促进剂0.1份(硫化促进剂为硫化促进剂CZ和硫化促进剂TMTD按质量比5:1混合而成)、环氧大豆油2份、微晶石蜡5份、纳米无机填料10份(纳米无机填料由纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米二氧化钛三者按质量比10：1：1混合而成)、防老剂RD 0.5份、增塑剂DOP 0.1份。

上述防扎防爆轮胎材料的制备方法，具体如下：

将丁苯橡胶、环氧化天然橡胶、异戊橡胶、顺式1,4-聚丁二烯弹性体、聚氨酯热塑性弹性体、硫磺、硫化促进剂加入到密炼机中混炼12min，排胶，将胶片停放10h后，加入到开炼机中再将气相法白炭黑、硬脂酸、石墨烯、辛基酚醛增粘树脂、环氧大豆油、微晶石蜡、纳米无机填料、防老剂RD、增塑剂DOP加入，密封开炼40min，下片，即可得到所述防扎防爆轮胎材料。

实施例8：

一种防扎防爆轮胎材料，以重量份数计包括以下组分：丁苯橡胶80份、环氧化天然橡胶30份、异戊橡胶40份、顺式1,4-聚丁二烯弹性体10份、聚氨酯热塑性弹性体20份、气相法白炭黑40份、硬脂酸5份、硫磺1份、石墨烯8份、辛基酚醛增粘树脂6份、硫化促进剂0.5份(硫化促进剂为硫化促进剂CZ和硫化促进剂TMTD按质量比3:1混合而成)、环氧大豆油5份、微晶石蜡2份、纳米无机填料20份(纳米无机填料由纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米二氧化钛三者按质量比5：3：1混合而成)、防老剂RD 0.1份、增塑剂DOP 0.5份。

上述防扎防爆轮胎材料的制备方法，具体如下：

将丁苯橡胶、环氧化天然橡胶、异戊橡胶、顺式1,4-聚丁二烯弹性体、聚氨酯热塑性弹性体、硫磺、硫化促进剂加入到密炼机中混炼8min，排胶，将胶片停放20h后，加入到开炼机中再将气相法白炭黑、硬脂酸、石墨烯、辛基酚醛增粘树脂、环氧大豆油、微晶石蜡、纳米无机填料、防老剂RD、增塑剂DOP加入，密封开炼20min，下片，即可得到所述防扎防爆轮胎材料。

下表1为本发明实施例1-3制备的防扎防爆轮胎材料各项性能指标

表1：

由上表1可知，本发明防扎防爆轮胎材料各项性能优异，回弹性好，具有耐低温，防扎防爆的有益效果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种防扎防爆轮胎材料，其特征在于，以重量份数计包括以下组分：丁苯橡胶60-80份、环氧化天然橡胶30-40份、异戊橡胶30-40份、顺式1,4-聚丁二烯弹性体10-20份、聚氨酯热塑性弹性体10-20份、气相法白炭黑40-50份、硬脂酸3-5份、硫磺1-2份、石墨烯4-8份、辛基酚醛增粘树脂6-12份、硫化促进剂0.1-0.5份、环氧大豆油2-5份、微晶石蜡2-5份、纳米无机填料10-20份、防老剂RD 0.1-0.5份、增塑剂DOP 0.1-0.5份。

2.如权利要求1所述的防扎防爆轮胎材料，其特征在于，以重量份数计包括以下组分：丁苯橡胶65份、环氧化天然橡胶30份、异戊橡胶32份、顺式1,4-聚丁二烯弹性体16份、聚氨酯热塑性弹性体15份、气相法白炭黑40份、硬脂酸4份、硫磺1份、石墨烯6份、辛基酚醛增粘树脂8份、硫化促进剂0.2份、环氧大豆油3份、微晶石蜡4份、纳米无机填料20份、防老剂RD0.3份、增塑剂DOP 0.5份。

3.如权利要求1所述的防扎防爆轮胎材料，其特征在于，以重量份数计包括以下组分：丁苯橡胶80份、环氧化天然橡胶35份、异戊橡胶35份、顺式1,4-聚丁二烯弹性体12份、聚氨酯热塑性弹性体10份、气相法白炭黑48份、硬脂酸5份、硫磺1份、石墨烯5份、辛基酚醛增粘树脂10份、硫化促进剂0.2份、环氧大豆油5份、微晶石蜡3份、纳米无机填料16份、防老剂RD0.2份、增塑剂DOP 0.1份。

4.如权利要求1所述的防扎防爆轮胎材料，其特征在于，所述硫化促进剂为硫化促进剂CZ和硫化促进剂TMTD按质量比3-5:1混合而成。

5.如权利要求1所述的防扎防爆轮胎材料，其特征在于，所述纳米无机填料由纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米二氧化钛三者混合而成。

6.如权利要求5所述的防扎防爆轮胎材料，其特征在于，纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米二氧化钛的质量比为5-10：1-3：1。

7.如权利要求1-6中任一项所述的防扎防爆轮胎材料的制备方法，其特征在于，具体如下：

将丁苯橡胶、环氧化天然橡胶、异戊橡胶、顺式1,4-聚丁二烯弹性体、聚氨酯热塑性弹性体、硫磺、硫化促进剂加入到密炼机中混炼8-12min，排胶，将胶片停放10-20h后，加入到开炼机中再将气相法白炭黑、硬脂酸、石墨烯、辛基酚醛增粘树脂、环氧大豆油、微晶石蜡、纳米无机填料、防老剂RD、增塑剂DOP加入，密封开炼20-40min，下片，即可得到所述防扎防爆轮胎材料。