CN110922648B - 一种含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面，包括以下重量份原料：基体橡胶，白炭黑，炭黑，改性氧化石墨烯，促进剂，硫化剂，防老剂，助剂，硬脂酸，氧化锌，芳烃油，防臭氧蜡，增粘剂；本发明将改性石墨烯溶液作为工程翻新轮胎胎面增强体材料，通过改性石墨烯增强胎面的配方设计、制备工艺设计、试样制备、增强性能测试，使其在胎面橡胶基体中更好地分散，从而发挥石墨烯对胎面橡胶基体最大的增强效果和载荷转移效应，有效提高了工程翻新轮胎胎面的抗崩花掉块、耐磨、耐刺扎等性能，尤其是含氧化石墨烯的胎面层与旧胎体层的界面粘结力进一步增强，有效降低了工程翻新轮胎胎面与胎体脱层的失效问题。

Description

一种含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面及制备方法
技术领域
本发明涉及轮胎翻新技术领域，尤其涉及一种含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面及制备方法。
背景技术
近年来，矿山开采、建筑施工等行业发展迅速，促使工程车辆轮胎的使用量与日俱增，由于其通常在土、石方等露天矿采区作业，承载大、频繁起动及制动多、受尖锐石块等冲击力大，导致工程轮胎的使用寿命相对较短，会由此产生较大量的废旧轮胎，因此，将废旧工程轮胎进行二次翻新再利用，可进一步延伸工程轮胎的使用寿命，有利于节约橡胶资源和促进绿色环保，“黑色污染”将会有效转化为“黑色能源”。石墨烯是迄今为止发现的强度最大、韧性最好、透光率最高、导电性能最好、最坚硬且最轻、最薄的材料，被称为“新材料之王”，未添加任何增强体的普通工程翻新轮胎在使用过程中经常会出现崩花掉块、不耐磨、脱层，甚至被压爆、撞爆等失效形式，导致运输企业频繁更换轮胎大大增加其经济负担。因此，为了有效提高工程翻新轮胎的使用寿命，采用增强体增强胎面性能技术研究已经是当务之急，所以石墨烯/橡胶复合强化是近年来的研究热点问题，其在轮胎领域的应用目前尚处于研究探索阶段。
目前，国内外关于石墨烯在轮胎上的应用研究较少，米其林、固特异、普利司通等国外大品牌轮胎企业还未见石墨烯轮胎市场化产品，而我国在2014年就已经开始了石墨烯在橡胶及轮胎领域的应用研究，殷小波开展了石墨烯对载重轮胎胎面胶性能的影响研究；张钊开展了氧化石墨烯改性丁腈橡胶的研究；张旭敏开展了氧化石墨烯在橡胶中的应用研究；四川大学在石墨烯橡胶纳米复合材料领域成功制备了含均匀分散石墨烯和石墨烯隔离网络的橡胶纳米复合材料；因此，国内多家轮胎企业开始重视石墨烯轮胎方面的研究，山东玲珑轮胎股份有限公司与北京化工大学合作开展石墨烯轮胎研究、青岛双星集团建立了全国首个石墨烯轮胎实验室等。
但是，石墨烯在橡胶中的有效分散问题是制约石墨烯基橡胶复合材料快速发展的另一技术瓶颈，由于石墨烯具有很强的分子间范德华力和分子内部π-π共轭吸引力，其很难以单层或少层的形式分散胎面橡胶基体中，如果不能实现石墨烯在橡胶中的有效均匀分散，石墨烯材料的巨大优势将无法体现。
因此，为了有效解决上述问题，本发明提供了一种含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面及制备方法，通过改性的方法使石墨烯表面功能化，以使其在胎面橡胶基体中更好地分散，从而发挥石墨烯对胎面橡胶基体最大的增强效果和载荷转移效应。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面及制备方法，本发明将改性石墨烯溶液作为工程翻新轮胎胎面增强体材料，通过改性石墨烯增强胎面的配方设计、制备工艺设计、试样制备、增强性能测试，使其在胎面橡胶基体中更好地分散，从而发挥石墨烯对胎面橡胶基体最大的增强效果和载荷转移效应。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面，包括以下重量份原料：基体橡胶80-120份，白炭黑4-7份，炭黑30-40份，改性氧化石墨烯3.5-18.9份，促进剂1-3份，硫化剂1-3份，防老剂2-4份，助剂1-2份，硬脂酸1-3份，氧化锌3-5份，芳烃油1-3份，防臭氧蜡0.4-0.6份，增粘剂2-4份。
优选地，包括以下重量份原料：基体橡胶100份，白炭黑5份，炭黑35份，改性氧化石墨烯12.7份，促进剂2份，硫化剂2份，防老剂3份，助剂1.6份，硬脂酸3份，氧化锌4份，芳烃油2份，防臭氧蜡0.5份，增粘剂3份。
优选地，所述改性氧化石墨烯为1,4-苯二胺接枝到氧化石墨烯表面制成。
优选地，所述基体橡胶为天然橡胶和丁苯橡胶；按重量份计，天然橡胶70份，丁苯橡胶30份。
优选地，所述改性氧化石墨烯的制备方法为：1,4-苯二胺与石墨烯粉在2-8℃密闭真空环境中进行接枝，时间为10-12h；其中，所述1,4-苯二胺与石墨烯质量混合比例为1：6。
优选地，还包括改性氧化石墨烯的功能性改性，具体步骤为：将改性的氧化石墨烯分散在离子液体1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐溶剂中，滴入康醛，搅拌时间不低于2h；其中，所述氧化石墨烯、康醛、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐溶剂的质量体积比为0.5g：0.5g：100mL。
优选地，滴入的速度为为10mL/min。
优选地，所述炭黑为炭黑N231，硫化剂为WK-901，防老剂为WH-02，助剂为HNZ，芳烃油为芳烃油X-140，促进剂为NS，增粘剂为C501。
本发明将改性石墨烯溶液作为工程翻新轮胎胎面增强体材料，通过改性石墨烯增强胎面的配方设计、制备工艺设计、试样制备、增强性能测试，使其在胎面橡胶基体中更好地分散，从而发挥石墨烯对胎面橡胶基体最大的增强效果和载荷转移效应，有效提高了工程翻新轮胎胎面的抗崩花掉块、耐磨、耐刺扎等性能，尤其是含氧化石墨烯的胎面层与旧胎体层的界面粘结力进一步增强，有效降低了工程翻新轮胎胎面与胎体脱层的失效问题。将含氧化石墨烯的胎面层应用与工程废旧轮胎翻新上，其翻新后的轮胎综合性能良好，胎面含氧化石墨烯的工程翻新轮胎其使用寿命较普通翻新轮胎增加了1.2倍。
上述一种含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面的制备方法，包括如下步骤：
(1)原料称取：按基体橡胶80-120份，白炭黑4-7份，炭黑30-40份，改性氧化石墨烯3.5-18.9份，促进剂1-3份，硫化剂1-3份，防老剂2-4份，助剂1-2份，硬脂酸1-3份，氧化锌3-5份，芳烃油1-3份，防臭氧蜡0.4-0.6份，增粘剂2-4份的配比称取原料，备用；
(2)一段混炼：将基体橡胶和增粘剂混合均匀后，在密炼机中混炼5-10min，然后加入炭黑总量的1/3，混炼15-20min后，排胶，放置10-20min；
(3)二段混炼：在一段混炼完成后的基体橡胶中，加入改性氧化石墨烯混炼10-16min，然后依次加入白炭黑和防老剂，混炼15-25min后，排胶，放置8-10min；
(4)三段混炼：在二段混炼完成后的基体橡胶中，继续加入剩余炭黑混炼5-8min，然后依次加入防老剂、氧化锌、芳烃油、促进剂、硬脂酸、防臭氧蜡，混炼15-20min后，排胶放置10-15min，；
(5)将三段混炼后完成后的基体橡胶进行硫化、降温，即得到含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面。
优选地，所述步骤(2)中一段混炼的转速设置为45-55rpm/min，排胶的温度为150-155℃。
优选地，所述步骤(3)中氧化石墨烯分两次加入：首次加入改性氧化石墨烯总量的2/3，转速为40-50r/min，混炼5-8min后，再加入剩余的改性氧化石墨烯，转速为35-45r/min，再混炼5-8min；排胶的温度为135-140℃。
优选地，所述步骤(4)中三段混炼的转速设置为35-45rpm/min，排胶的温度为100-105℃。
优选地，所述步骤(5)中硫化的时间为4-5h，硫化的温度为110-120℃，硫化的压力为5-7MPa。
本发明采用三段混炼工艺进行混炼，增长胶料的混炼时间，有利于原料之间的充分反应，增加胎面的回弹性、拉伸强度、抗湿滑性能和300％定伸应力；具体地说，为了保证氧化石墨烯在基体橡胶中分散均匀，分两次量加入，而且两次加入后，需设置不同的转子转速，第一次加入氧化石墨烯后，为了保证快速均匀混合，转子转速设置的稍快一些，第二次加入氧化石墨烯后，由于已经加入的氧化石墨烯混合阻碍的作用，需要将转子转速降低5-10r/min，进一步增加氧化石墨烯在橡胶基体中的分散性和混合均匀性。同时，本三段混炼工艺与传统工艺不同，氧化石墨烯加入的量不能一次加入，混炼时，其混炼时间、转子转速、排胶温度的不同组合，其混炼后氧化石墨烯的分散度和均匀性都不相同，且三段混炼工艺中，小料(如防老剂)的前后加入顺序对氧化石墨烯的分散度和均匀性都会产生不同的影响。普通胎面(不添加任何增强体)三段混炼时，其混炼时间、转子转速、排胶温度、小料的加入顺序并没有特别严格的要求。石墨烯胎面(添加未改性的石墨烯)其分散性和均匀性没有添加氧化石墨烯的好，因为石墨烯经过改性处理后变成的氧化石墨烯，其在混炼时，与橡胶基体的亲和力进一步加强，合理选择不同制备参数、小料的用量及加入顺序，可以更加改善氧化石墨烯与橡胶基体的亲和力(即混合分散度、均匀性较好)，同时经过后续测试，其按照此制备工艺参数制备的氧化石墨烯胎面其物理机械性能较普通胎面(未添加增强体)、石墨烯胎面(石墨烯未经过改性)均有较大的提高，氧化石墨烯增强的翻新轮胎能够有效解决工程实际中翻新轮胎胎面崩花掉块、不耐磨、不耐扎的失效问题。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明在原材料中添加改性石墨烯后，不同质量分数的改性石墨烯增强体对工程翻新轮胎胎面橡胶的物理机械性能会产生不同程度的影响，其总体上对胎面橡胶起到了很好的增强作用，其中，氧化石墨烯质量分数在7％的情况下，抗拉强度和撕裂强度达到最大值，氧化石墨烯质量分数在4％的情况下，耐磨指数达到最大值。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)原料称取：天然橡胶70份，丁苯橡胶30份，白炭黑5份，炭黑N231 35份，改性氧化石墨烯3.5份，促进剂NS 2份，WK-901 2份，WH-02 3份，HNZ 1.6份，硬脂酸3份，氧化锌4份，芳烃油X-140 2份，防臭氧蜡0.5份，增粘剂C501 3份；
(2)一段混炼：将基体橡胶和增粘剂混合均匀后，加入称取炭黑总量的1/3，在密炼机中混炼15-20min后，排胶，放置10-20min；混炼的转速设置为45-55rpm/min，排胶的温度为150-155℃；
(3)二段混炼：在一段混炼完成后的基体橡胶中，分两次加入改性氧化石墨烯，第一次加入改性氧化石墨烯总量的2/3，转速为40-50rpm/min，混炼5-8min后，再次加入剩余的改性氧化石墨烯，转子转速为35-45rpm/min，再混炼5-8min后，依次加入白炭黑和助剂，转速维持在35-45rpm/min，再混炼10-15min，排胶，温度控制在135-140℃，然后放置8-10min；
(4)三段混炼：在二段混炼完成后的基体橡胶中，继续加入剩余炭黑混炼5-8min，然后依次加入防老剂、氧化锌、芳烃油、促进剂、硬脂酸、防臭氧蜡，转子转速为30-40r/min，继续混炼15-20min后，排胶，放置10-15min；排胶的温度为100-105℃；
(5)将三段混炼后的基体橡胶用硫化机进行硫化，加入硫化剂，硫化温度控制在110-120℃，硫化压力为5-7MPa，硫化时间为4-5h，硫化后在空气中自然降温，即得到含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面。
实施例2
(1)原料称取：天然橡胶70份，丁苯橡胶30份，白炭黑5份，炭黑N231 35份，改性氧化石墨烯7.1份，促进剂NS 2份，WK-901 2份，WH-02 3份，HNZ 1.6份，硬脂酸3份，氧化锌4份，芳烃油X-140 2份，防臭氧蜡0.5份，增粘剂C501 3份；
(2)一段混炼：将基体橡胶和增粘剂混合均匀后，加入称取炭黑总量的1/3，在密炼机中混炼15-20min后，排胶，放置10-20min；混炼的转速设置为45-55rpm/min，排胶的温度为150-155℃；
(3)二段混炼：在一段混炼完成后的基体橡胶中，分两次加入改性氧化石墨烯，第一次加入改性氧化石墨烯总量的2/3，转速为40-50rpm/min，混炼5-8min后，再次加入剩余的改性氧化石墨烯，转子转速为35-45rpm/min，再混炼5-8min后，依次加入白炭黑和助剂，转速维持在35-45rpm/min，再混炼10-15min，排胶，温度控制在135-140℃，然后放置8-10min；
(4)三段混炼：在二段混炼完成后的基体橡胶中，继续加入剩余炭黑混炼5-8min，然后依次加入防老剂、氧化锌、芳烃油、促进剂、硬脂酸、防臭氧蜡，转子转速为30-40r/min，继续混炼15-20min后，排胶，放置10-15min；排胶的温度为100-105℃；
(5)将三段混炼后的基体橡胶用硫化机进行硫化，加入硫化剂，硫化温度控制在110-120℃，硫化压力为5-7MPa，硫化时间为4-5h，硫化后在空气中自然降温，即得到含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面。
实施例3
(1)原料称取：天然橡胶70份，丁苯橡胶30份，白炭黑5份，炭黑N231 35份，改性氧化石墨烯12.7份，促进剂NS 2份，WK-901 2份，WH-02 3份，HNZ 1.6份，硬脂酸3份，氧化锌4份，芳烃油X-140 2份，防臭氧蜡0.5份，增粘剂C501 3份；
(2)一段混炼：将基体橡胶和增粘剂混合均匀后，加入称取炭黑总量的1/3，在密炼机中混炼15-20min后，排胶，放置10-20min；混炼的转速设置为45-55rpm/min，排胶的温度为150-155℃；
(3)二段混炼：在一段混炼完成后的基体橡胶中，分两次加入改性氧化石墨烯，第一次加入改性氧化石墨烯总量的2/3，转速为40-50rpm/min，混炼5-8min后，再次加入剩余的改性氧化石墨烯，转子转速为35-45rpm/min，再混炼5-8min后，依次加入白炭黑和助剂，转速维持在35-45rpm/min，再混炼10-15min，排胶，温度控制在135-140℃，然后放置8-10min；
(4)三段混炼：在二段混炼完成后的基体橡胶中，继续加入剩余炭黑混炼5-8min，然后依次加入防老剂、氧化锌、芳烃油、促进剂、硬脂酸、防臭氧蜡，转子转速为30-40r/min，继续混炼15-20min后，排胶，放置10-15min；排胶的温度为100-105℃；
(5)将三段混炼后的基体橡胶用硫化机进行硫化，加入硫化剂，硫化温度控制在110-120℃，硫化压力为5-7MPa，硫化时间为4-5h，硫化后在空气中自然降温，即得到含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面。
实施例4
(1)原料称取：天然橡胶70份，丁苯橡胶30份，白炭黑5份，炭黑N231 35份，改性氧化石墨烯18.9份，促进剂NS 2份，WK-901 2份，WH-02 3份，HNZ 1.6份，硬脂酸3份，氧化锌4份，芳烃油X-140 2份，防臭氧蜡0.5份，增粘剂C501 3份；
(2)一段混炼：将基体橡胶和增粘剂混合均匀后，加入称取炭黑总量的1/3，在密炼机中混炼15-20min后，排胶，放置10-20min；混炼的转速设置为45-55rpm/min，排胶的温度为150-155℃；
(3)二段混炼：在一段混炼完成后的基体橡胶中，分两次加入改性氧化石墨烯，第一次加入改性氧化石墨烯总量的2/3，转速为40-50rpm/min，混炼5-8min后，再次加入剩余的改性氧化石墨烯，转子转速为35-45rpm/min，再混炼5-8min后，依次加入白炭黑和助剂，转速维持在35-45rpm/min，再混炼10-15min，排胶，温度控制在135-140℃，然后放置8-10min；
(4)三段混炼：在二段混炼完成后的基体橡胶中，继续加入剩余炭黑混炼5-8min，然后依次加入防老剂、氧化锌、芳烃油、促进剂、硬脂酸、防臭氧蜡，转子转速为30-40r/min，继续混炼15-20min后，排胶，放置10-15min；排胶的温度为100-105℃；
(5)将三段混炼后的基体橡胶用硫化机进行硫化，加入硫化剂，硫化温度控制在110-120℃，硫化压力为5-7MPa，硫化时间为4-5h，硫化后在空气中自然降温，即得到含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面。
实施例5
(1)原料称取：天然橡胶56份，丁苯橡胶24份，白炭黑4份，炭黑N231 30份，改性氧化石墨烯3.5份，促进剂NS 1份，WK-901 1份，WH-02 2份，HNZ 1份，硬脂酸1份，氧化锌1份，芳烃油X-140 1份，防臭氧蜡0.4份，增粘剂C501 2份；
(2)一段混炼：将基体橡胶和增粘剂混合均匀后，加入称取炭黑总量的1/3，在密炼机中混炼15-20min后，排胶，放置10-20min；混炼的转速设置为45-55rpm/min，排胶的温度为150-155℃；
(3)二段混炼：在一段混炼完成后的基体橡胶中，分两次加入改性氧化石墨烯，第一次加入改性氧化石墨烯总量的2/3，转速为40-50rpm/min，混炼5-8min后，再次加入剩余的改性氧化石墨烯，转子转速为35-45rpm/min，再混炼5-8min后，依次加入白炭黑和助剂，转速维持在35-45rpm/min，再混炼10-15min，排胶，温度控制在135-140℃，然后放置8-10min；
(4)三段混炼：在二段混炼完成后的基体橡胶中，继续加入剩余炭黑混炼5-8min，然后依次加入防老剂、氧化锌、芳烃油、促进剂、硬脂酸、防臭氧蜡，转子转速为30-40r/min，继续混炼15-20min后，排胶，放置10-15min；排胶的温度为100-105℃；
(5)将三段混炼后的基体橡胶用硫化机进行硫化，加入硫化剂，硫化温度控制在110-120℃，硫化压力为5-7MPa，硫化时间为4-5h，硫化后在空气中自然降温，即得到含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面。
实施例6
(1)原料称取：天然橡胶84份，丁苯橡胶36份，白炭黑7份，炭黑N231 40份，改性氧化石墨烯18.9份，促进剂NS 3份，WK-901 3份，WH-02 4份，HNZ 2份，硬脂酸3份，氧化锌5份，芳烃油X-140 3份，防臭氧蜡0.6份，增粘剂C501 4份；
(2)一段混炼：将基体橡胶和增粘剂混合均匀后，加入称取炭黑总量的1/3，在密炼机中混炼15-20min后，排胶，放置10-20min；混炼的转速设置为45-55rpm/min，排胶的温度为150-155℃；
(3)二段混炼：在一段混炼完成后的基体橡胶中，分两次加入改性氧化石墨烯，第一次加入改性氧化石墨烯总量的2/3，转速为40-50rpm/min，混炼5-8min后，再次加入剩余的改性氧化石墨烯，转子转速为35-45rpm/min，再混炼5-8min后，依次加入白炭黑和助剂，转速维持在35-45rpm/min，再混炼10-15min，排胶，温度控制在135-140℃，然后放置8-10min；
(4)三段混炼：在二段混炼完成后的基体橡胶中，继续加入剩余炭黑混炼5-8min，然后依次加入防老剂、氧化锌、芳烃油、促进剂、硬脂酸、防臭氧蜡，转子转速为30-40r/min，继续混炼15-20min后，排胶，放置10-15min；排胶的温度为100-105℃；
(5)将三段混炼后的基体橡胶用硫化机进行硫化，加入硫化剂，硫化温度控制在110-120℃，硫化压力为5-7MPa，硫化时间为4-5h，硫化后在空气中自然降温，即得到含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面。
对比例
不加入改性氧化石墨烯，其余物质与制备步骤均与实施例3相同。
(1)对实施例1-4和对比例产品进行性能测试
其中，橡胶拉力测定：按照《硫化胶拉伸强度GB/T 528—2009》和《硫化胶撕裂强度GB/T 529—2008》规定测定，最大拉伸力设定为10 000N，测力传感器设定为5 000N，拉伸速度设定为100mm/min，哑铃状试验橡胶切片厚度为2～4mm；耐磨指数：按照《硫化橡胶耐磨性能GB/T 1689—1998》规定测定，试样为条状，宽为(12.7±0.2)mm,厚为(3.2±0.2)mm，其表面平整，无裂痕及杂质；硬度值：按照《硬度标准GB/T531.1—2008》规定测定，试样标准为长×宽×厚＝40mm×20mm×6.38mm；耐疲劳性能：按照《硫化橡胶曲绕龟裂GB/T13934-2006》及《硫化橡胶裂口增长GB/T13935-2006》规定测定，设置两夹持器之间最大距离为57+1mm；回弹值：按照《硬质橡胶抗冲击强度试验方法GB/T1681-2009》规定测定，采用位能为0.5J摆锤式冲击弹性试验机，待测橡胶邵尔硬度值要求在30～85之间；测试结果见表1：
表1实施例1-4产品进行性能测试
Figure BDA0002278002470000111
Figure BDA0002278002470000121
由上表可知，根据将氧化氧化石墨烯的重量份换算为对应的质量分数实施例1-4分别为2％、4％、7％和10％，当氧化石墨烯含量质量分数低于4％时，其胎面的抗拉强度、撕裂强度均降低，但变化幅度不大，当氧化石墨烯含量质量分数在7％时，其抗拉强度、撕裂强度均达到最大值，随后又开始下降；随着氧化石墨烯质量分数的增加，100％定伸应力及300％定伸应力变化均不大，略微呈现增大趋势；扯断伸长率逐渐增大，氧化石墨烯质量分数在10％时达到最大值；耐磨指数呈现先上升后下降的趋势，在氧化石墨烯质量分数在4％时达到最大值；硬度耐呈现先上升后下降的趋势，在氧化石墨烯质量分数在7％时达到最大值；耐疲劳次数呈现先上升后下降的趋势，在氧化石墨烯质量分数在7％时达到最大值；耐冲击回弹性呈现逐渐下降的趋势。综合试验各项物理机械性能结果分析可知，当氧化石墨烯质量分数在7％时，工程翻新轮胎胎面的力学特性及耐磨性能会有较大提高。
实施例7
将实施例3和对比例的胎面应用到26.5R25工程翻新轮胎上，在矿石区域进行实车使用测试，使用时间为21个月，氧化石墨烯增强工程翻新轮胎的抗崩花掉块性能、耐磨性能、耐刺扎性能、抗脱层性能等与普通工程翻新轮胎的对比结果如表2所示：
表2耐磨及抗崩花掉块性能对比
Figure BDA0002278002470000131
由表2可知，含氧化石墨烯增强工程翻新轮胎较普通翻新轮胎的磨耗量减少了8mm，其抗崩花掉块性能也得到了较大改善，起到了有效的增强作用.
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面，其特征在于，包括以下重量份原料：基体橡胶80-120份，白炭黑4-7份，炭黑30-40份，改性氧化石墨烯3.5-18.9份，促进剂1-3份，硫化剂1-3份，防老剂2-4份，助剂HNZ 1-2份，硬脂酸1-3份，氧化锌3-5份，芳烃油1-3份，防臭氧蜡0.4-0.6份，增粘剂2-4份；
其中，所述改性氧化石墨烯的制备方法为：1,4-苯二胺与石墨烯在2-8℃密闭-30KPa的真空环境中进行接枝，时间为10-12h；其中，所述1,4-苯二胺与石墨烯的质量配比为1：6；
所述改性氧化石墨烯还包括功能性改性，具体步骤为：将改性的氧化石墨烯分散在离子液体1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐溶剂中，滴入糠醛，搅拌时间不低于2h；其中，所述氧化石墨烯、糠醛、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐溶剂的质量体积比为0.5g：0.5g：100mL。
2.根据权利要求1所述的一种含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面，其特征在于，包括以下重量份原料：基体橡胶100份，白炭黑5份，炭黑35份，改性氧化石墨烯12.7份，促进剂2份，硫化剂2份，防老剂3份，助剂HNZ 1.6份，硬脂酸3份，氧化锌4份，芳烃油2份，防臭氧蜡0.5份，增粘剂3份。
3.一种含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）原料称取：按基体橡胶80-120份，白炭黑4-7份，炭黑30-40份，改性氧化石墨烯3.5-18.9份，促进剂1-3份，硫化剂1-3份，防老剂2-4份，助剂HNZ 1-2份，硬脂酸1-3份，氧化锌3-5份，芳烃油1-3份，防臭氧蜡0.4-0.6份，增粘剂2-4份的配比称取原料，备用；其中，所述改性氧化石墨烯的制备方法为：1,4-苯二胺与石墨烯在2-8℃密闭-30KPa的真空环境中进行接枝，时间为10-12h；其中，所述1,4-苯二胺与石墨烯的质量配比为1：6；
所述改性氧化石墨烯还包括功能性改性，具体步骤为：将改性的氧化石墨烯分散在离子液体1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐溶剂中，滴入糠醛，搅拌时间不低于2h；其中，所述氧化石墨烯、糠醛、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐溶剂的质量体积比为0.5g：0.5g：100mL；
（2）一段混炼：将基体橡胶和增粘剂混合均匀后，加入炭黑总量的1/3，在密炼机中混炼15-20min后，排胶，放置10-20min；
（3）二段混炼：在一段混炼完成后的基体橡胶中，加入改性氧化石墨烯混炼10-16min，然后依次加入白炭黑和助剂HNZ，混炼15-25min后，排胶，放置8-10min；
（4）三段混炼：在二段混炼完成后的基体橡胶中，继续加入剩余炭黑混炼5-8min，然后依次加入防老剂、氧化锌、芳烃油、促进剂、硬脂酸、防臭氧蜡，混炼15-20min后，排胶放置10-15min；
（5）将三段混炼完成后的基体橡胶进行硫化、降温，即得到含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面。
4.根据权利要求3所述的一种含氧化石墨烯的翻新轮胎胎面的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中一段混炼的转速设置为45-55r/min，排胶的温度为150-155℃。
5.根据权利要求3所述的一种含氧化石墨烯的翻新轮胎胎面的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中改性氧化石墨烯分两次加入：首先加入改性氧化石墨烯总量的2/3，转速为40-50r/min，混炼5-8min后，再加入剩余的改性氧化石墨烯，转速为35-45r/min，混炼5-8min；排胶的温度为135-140℃。
6.根据权利要求3所述的一种含氧化石墨烯的翻新轮胎胎面的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中三段混炼的转速设置为35-45r/min，排胶的温度为100-105℃。
7.根据权利要求3所述的一种含氧化石墨烯的翻新轮胎胎面的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中硫化的时间为4-5h，硫化的温度为110-120℃，硫化的压力为5-7MPa。
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