一种用于实心力车轮胎的高抗湿滑弹性体纳米复合材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于实心力车轮胎的高抗湿滑弹性体纳米复合材料及制备方法。复合材料是由包括以下组分的原料共混而得：基体材料100重量份；白炭黑5～25重量份；抗湿滑树脂10～30重量份；抗湿滑树脂为苯乙烯类树脂或C5C9共聚树脂或C9树脂或古马隆树脂或萜烯树脂，基体材料为溶聚丁苯橡胶‑聚氨酯弹性体材料。本发明专利技术在保持聚氨酯弹性体材料本身环境友好、高耐磨、耐油、耐化学品、低滚动阻力优点的基础上，结合溶聚丁苯橡胶优良的耐屈挠性和优异的动态力学性能，调节了聚氨酯弹性体的玻璃化转变温度，同时加入白炭黑有效刺破水膜，加入抗湿滑树脂进一步提高抗湿滑性能，综合使用性能优异。

A high anti slippery elastomer nanocomposite for solid wheel tire and its preparation method

The invention discloses a high resistance wet skid elastomer nanocomposite used for solid force car tires and a preparation method. Composite material is composed of raw material blending component and matrix material: 100 parts by weight of silica; 5 to 25 portions; anti wet resin 10 to 30 parts by weight; wet resin for styrene resin or C5C9 copolymer resin or C9 resin or resin or ancient Malone terpene resin, base material for SSBR polyurethane elastomer. The present invention based on polyurethane elastomer material, maintain friendly environment of high abrasion resistance, oil resistance, chemical resistance, low rolling resistance advantages, combined with SSBR excellent flexing resistance and excellent mechanical properties, adjusting the polyurethane elastomer with glass transition temperature, while adding silica effectively puncture the water film, adding anti wet resin to further improve the wet skid resistance, excellent comprehensive performance.

【技术实现步骤摘要】
一种用于实心力车轮胎的高抗湿滑弹性体纳米复合材料及制备方法
本专利技术涉及轮胎
，进一步地说，是涉及一种用于实心力车轮胎的高抗湿滑弹性体纳米复合材料及制备方法。
技术介绍
共享单车是指企业与政府合作，在公共服务区、地铁站点、公交站点、商业区、居民区、校园等提供自行车单车共享服务，是共享经济的一种新形态。到目前为止，全国共享单车的种类有摩拜单车、ofo单车、小蓝单车、酷骑单车、1步单车、由你单车、骑呗、熊猫单车、云单车、快兔出行等，四十余种。数据显示，截至2016年底，中国共享单车市场整体用户数量已达到1886万，预计今年年底将达到5000万用户规模。共享单车的出现和火爆是互联网+时代衍生的一个产物，有其不可忽视的自身优势和积极作用，共享单车在满足人们安全、快捷、舒适出行的同时，成为治疗城市拥堵“癌症”的一剂猛药，同时共享单车一定程度上减少了汽车的使用量，不仅打通了出行的“最后一公里”，也让人们的生活变得更加绿色环保。但共享单车本身也存在着诸多的不足和需要完善的地方。随着我国多地进入雨水多发季节，《北京法制晚报》《厦门日报》《福州新闻》《天津晨报》等多家新闻媒体均有报道，市民因在湿滑路面使用共享单车，由于轮胎抗湿滑性较差，打滑侧翻造成多起严重意外事故，使用者要求共享单车公司承担全额医疗费。因此，对轮胎提出了更高的技术要求。对于轮胎抗湿滑性能的评价，如果直接通过路面测试不仅费时费力价格高昂，同时由于路面水膜厚度无法有效地控制导致测试结果的稳定性与一致性常常遭到质疑。因此，通过研究其它性能参数来间接地与材料抗湿滑特性获得相关性，通过时温等效将橡胶材料高频下(104～108Hz)的动态性能转换成可以测量的温度(0℃)及频率(10Hz)下的动态性能，成为目前最常使用的抗湿滑性能的预测表征评价标准：0℃下具有较高tanδ值的橡胶材料通常具有较好的抗湿滑性能。目前使用的共享单车轮胎材料多为SEBS、OBC和PU等。SEBS是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物，具有良好的耐候性、耐热性、耐压缩变形性和优异的力学性能。SEBS的A-B-A型三嵌段共聚物硬链段是聚苯乙烯(PS)，柔性链段是乙烯-丁烯(EB)，因此它同时具有PS段的热塑性特征和EB段的弹性体特征。EB段玻璃化转变温度为-60～-20℃，PS段玻璃化转变温度高于100℃，因此SEBS的0℃下的tanδ值较低，抗湿滑性能较差。OBC弹性体是Dow化学公司开发的一种新型的乙烯-辛烯嵌段共聚物，商品名为Infuse。该公司将现有的连续加工工艺与两种非茂金属催化剂相结合，同时添加产生嵌段共聚物的关键-非接触式的“链穿梭剂”，使这两种催化剂能够协同作用即合成了具有独特的“软”“硬”交替嵌段结构的高聚物，具有加工速度快、抗磨损性能好等特点。但其玻璃化转变温度较低(-40℃左右)，0℃下的tanδ值也较低，抗湿滑性能亦较差。聚氨酯又称聚氨基甲酸酯，简称PU，是由二元或多元有机异氰酸酯与多元醇化合物反应得到的一类主链上带有重复氨基甲酸酯(—NHCOO—)基团的聚合物的总称，其具有软硬相微相分离的化学结构，比一般热塑性弹性体复杂，由聚氨酯材料制作的轮胎工艺简单，安全、耐用、环保，成本较低，因此受到消费者的青睐，也成为业内关注的焦点。传统聚氨酯弹性体采用聚酯或聚醚多元醇与异氰酸酯反应，其玻璃化转变温度在-80～-50℃，0℃时tanδ值低于0.1，抗湿滑性能较差。目前所用材料在湿滑路面的使用性能均较差，因此必须开发新的材料。
技术实现思路
为解决现有技术中出现的问题，本专利技术提供了一种用于实心力车轮胎的高抗湿滑弹性体纳米复合材料及制备方法。本专利技术的弹性体材料在传统热塑性聚氨酯弹性体合成的基础上，引入羟基封端的溶聚丁苯橡胶作为软段，在保持聚氨酯弹性体材料本身环境友好、高耐磨、耐油、耐化学品、低滚动阻力优点的基础上，结合溶聚丁苯橡胶优良的耐屈挠性和优异的动态力学性能，调节了聚氨酯弹性体的玻璃化转变温度，同时加入白炭黑有效刺破水膜，加入抗湿滑树脂克服现有共享单车实心轮胎抗湿滑性差等缺点，综合使用性能优异，采用本专利技术所述的材料制备实心轮胎在未来共享单车轮胎行业中势必有广阔的发展空间。本专利技术的目的之一是提供一种用于实心力车轮胎的高抗湿滑弹性体纳米复合材料。所述弹性体纳米复合材料是由包括以下组分的原料共混而得：各组分按重量份数计：基体材料100重量份；白炭黑5～25重量份；优选：10～20重量份；抗湿滑树脂10～30重量份；优选15～25重量份；所述的抗湿滑树脂为苯乙烯类树脂或C5C9共聚树脂或C9树脂或古马隆树脂或萜烯树脂，其玻璃化转变温度为20～50℃，优选为30～40℃，软化温度80～110℃；优选为90～100℃。所述的白炭黑优选为沉淀法纳米二氧化硅，比表面积为115～215m2/g,吸附比表面积为110～200m2/g；所述基体材料为溶聚丁苯橡胶-聚氨酯弹性体材料，是由以下物质聚合而得：软段和硬段，二者的质量比为100:(20～90)；优选100:(30～60)；所述软段为采用阴离子聚合制备的羟基封端溶聚丁苯橡胶；所述硬段包括异氰酸酯、小分子多元醇扩链剂；所述异氰酸酯为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯或1,5-萘二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯或对苯二异氰酸酯；优选4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯；所述小分子多元醇扩链剂为1,4-丁二醇或乙二醇；优选1,4-丁二醇；软段与异氰酸酯的质量比为100：(15～75)；优选100：(25～50)；软段与小分子多元醇扩链剂的质量比为100：(5～15)；优选为100：(7～11)所述软段分子量为1000～8000；优选3000-5000所述软段玻璃化转变温度为-20～-30℃。其中，优选：所述软段是由包括以下步骤的方法制备：(1)萘锂引发剂的制备：萘、锂、极性添加剂、苯,于室温反应,最后加入丁二烯或异戊二烯,过滤后可得到萘锂短链引发剂；(2)环氧乙烷蒸馏提纯；(3)丁二烯、苯乙烯、奈锂引发剂进行合成反应，反应温度为40～60℃，反应时间为3～5h，釜降至室温，加入环氧乙烷做封端剂，反应时间20～24h；制得羟基封端溶聚丁苯橡胶；丁二烯：苯乙烯质量比为100:(25～45)；(丁二烯+苯乙烯)：环氧乙烷的质量比为100：(5～65)(丁二烯+苯乙烯)：萘锂引发剂的质量比为100：(5～40)。所述萘锂引发剂的浓度为0.8～1.5mol/L。所述溶聚丁苯橡胶-聚氨酯弹性体的玻璃化转变温度为-5～-25℃。所述基体材料是按以下步骤的方法制备的：a.预聚体的制备：将羟基封端溶聚丁苯橡胶在70～100℃、真空条件下搅拌2～3h，降温至60～90℃，加入异氰酸酯，反应2.5～3h，降温至60～80℃，取样，检测—NCO的质量含量，若—NCO的质量含量<5％-11％，则补加异氰酸酯，当—NCO的质量含量达到5％～11％时，出料；b.基体材料溶聚丁苯橡胶-聚氨酯弹性体的制备：将预聚体在60～95℃、真空条件下搅拌2～3h，降温至60～80℃，加入小分子多元醇扩链剂，高速搅拌2～10min，在100～140℃下聚合5～8h，冷却后制得所述基体材料溶聚丁苯橡胶-聚氨酯弹性体。其中，所述搅拌速率15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于实心力车轮胎的高抗湿滑弹性体纳米复合材料，其特征在于所述的弹性体纳米复合材料是由包括以下组分的原料共混而得：各组分按重量份数计：基体材料      100重量份；白炭黑        5～25重量份；抗湿滑树脂    10～30重量份；所述的抗湿滑树脂为苯乙烯类树脂或C5C9共聚树脂或C9树脂或古马隆树脂或萜烯树脂，其玻璃化转变温度为20～50℃，软化温度80～110℃；所述基体材料为溶聚丁苯橡胶‑聚氨酯弹性体材料，是由以下物质聚合而得：软段和硬段，二者的质量比为100:(20～90)；所述软段为采用阴离子聚合制备的羟基封端溶聚丁苯橡胶；所述硬段包括异氰酸酯、小分子多元醇扩链剂；所述异氰酸酯为4,4‑二苯基甲烷二异氰酸酯或1,5‑萘二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯或对苯二异氰酸酯；所述小分子多元醇扩链剂为1,4‑丁二醇或乙二醇；软段与异氰酸酯的质量比为100：(15～75)；软段与小分子多元醇扩链剂的质量比为100：(5～15)；所述软段分子量为1000～8000；所述软段玻璃化转变温度为‑20～‑30℃。

【技术特征摘要】
1.一种用于实心力车轮胎的高抗湿滑弹性体纳米复合材料，其特征在于所述的弹性体纳米复合材料是由包括以下组分的原料共混而得：各组分按重量份数计：基体材料100重量份；白炭黑5～25重量份；抗湿滑树脂10～30重量份；所述的抗湿滑树脂为苯乙烯类树脂或C5C9共聚树脂或C9树脂或古马隆树脂或萜烯树脂，其玻璃化转变温度为20～50℃，软化温度80～110℃；所述基体材料为溶聚丁苯橡胶-聚氨酯弹性体材料，是由以下物质聚合而得：软段和硬段，二者的质量比为100:(20～90)；所述软段为采用阴离子聚合制备的羟基封端溶聚丁苯橡胶；所述硬段包括异氰酸酯、小分子多元醇扩链剂；所述异氰酸酯为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯或1,5-萘二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯或对苯二异氰酸酯；所述小分子多元醇扩链剂为1,4-丁二醇或乙二醇；软段与异氰酸酯的质量比为100：(15～75)；软段与小分子多元醇扩链剂的质量比为100：(5～15)；所述软段分子量为1000～8000；所述软段玻璃化转变温度为-20～-30℃。2.如权利要求1所述的高抗湿滑弹性体纳米复合材料，其特征在于：基体材料100重量份；白炭黑10～20重量份；抗湿滑树脂15～25重量份。3.如权利要求1所述的的高抗湿滑弹性体纳米复合材料，其特征在于：所述的白炭黑为沉淀法纳米二氧化硅，比表面积为115～215m2/g,吸附比表面积为110～200m2/g；所述抗湿滑树脂玻璃化转变温度为20～50℃，软化温度80～110℃。4.如权利要求1所述的高抗湿滑弹性体纳米复合材料，其特征在于：软段和硬段的质量比为100:(30～60)；软段与异氰酸酯的质量比为100：(25～50)；软段与小分子多元醇扩链剂的质量比为100：(7～11)；所述软段分子量为3000～5000。5.如权利要求1所述的高抗湿滑弹性体纳米复合材料，其特征在于：所述软段是由包括以下步骤的方法制备：(1)萘锂引发剂的制备：萘、锂、极性添加剂、苯,于室温反应,最后加入丁二烯或...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢咏来，张立群，秦璇，王军军，邹华，冯予星，伍社毛，赵素合，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11