轮胎硫化胶囊及其制备方法技术

本发明专利技术公开了轮胎硫化胶囊及其制备方法，该轮胎硫化胶囊的原料包括生胶、碳黑、硫化树脂、硬脂酸、氧化锌、制程油、纳米石墨烯和纳米碳管。本发明专利技术加入了纳米石墨烯和纳米碳管，纳米石墨烯具有高导热性能，而纳米碳管可插层在纳米石墨烯层间里，将导热填料的体积撑大，使导热填料粒子之间相互作用，在体系中形成导热网链结构，两者之间的协同作用，使载子能快速及有效率移动，从而提高胶囊整体导热性能，可使硫化时间缩短，增加硫化机的作业生产效率，提高产能，减少能耗。

Tire curing capsule and preparation method thereof

The invention discloses a tire vulcanization capsule and a preparation method thereof. The raw materials of the tire vulcanization capsule include raw rubber, carbon black, vulcanized resin, stearic acid, zinc oxide, process oil, nano-graphene and nano-carbon tube. The invention adds nano-graphene and nano-carbon tube, the nano-graphene has high thermal conductivity, and the nano-carbon tube can be intercalated in the nano-graphene layer, the volume of the thermal conductive filler is expanded, the thermal conductive filler particles interact with each other, and the thermal conductive network chain structure is formed in the system, and the synergy between the two makes the carrier. It can move quickly and efficiently, so as to improve the overall thermal conductivity of the capsule, shorten the curing time, increase the production efficiency of the curing machine, increase the production capacity and reduce energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
轮胎硫化胶囊及其制备方法
本专利技术涉及轮胎硫化胶囊领域，具体地说是轮胎硫化胶囊及其制备方法。
技术介绍
近年来经济与人口迅速的成长，人们对于乘用车或运输车使用大幅提高，进而对于轮胎的需求量也日益增加。因此，如何在有限的资源与生产设备中提升轮胎的产量为当前需解决的课题，在不额外增加设备的前提下，只能往提升生产工艺效率方面思考。在轮胎所有制备工艺中，硫化工艺是最为耗时的一道工序，生轮胎经硫化机的结构和轮胎硫化胶囊进行硫化。其中，轮胎硫化胶囊是硫化过程中一个重要的模具，使用轮胎硫化胶囊袋充满热流体膨胀，将生轮胎表面挤压到外模表面，然后通过轮胎硫化胶囊袋施加热和压力，使胶料产生化学交联形成成品轮胎。因此，胶囊作为内模，相对于钢制外模，其导热传递性能大大影响着硫化过程的效率，进而直接影响硫化机的生产速率。为有效缩短轮胎生产的硫化时间，提高产能，降低耗能，轮胎生产者对轮胎硫化胶囊结构及导热性能提出了更高的要求。导热橡胶的导热性能主要由橡胶基体和导热填料决定，现有的轮胎硫化胶囊采用的填充填料种类为一般型碳黑，其是主要提供导热性能的材料之一，无论是粒子或是纤维状，导热填料自身的导热性能皆高于橡胶基体，但碳黑对于导热性能的提供是有限的。且，导热填料粒子分散在体系中，粒子间无接触和互相作用，对体系的导热性能贡献不大，使得轮胎硫化胶囊的传热效果不佳。
技术实现思路
因此，针对上述的问题，本专利技术目的在于提供轮胎硫化胶囊及其制备方法，该轮胎硫化胶囊具有高热传导性能，可使硫化时间缩短，增加硫化机的作业生产效率，提高产能，减少能耗。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：轮胎硫化胶囊，其原料包括生胶、碳黑、硫化树脂、硬脂酸、氧化锌、制程油、纳米石墨烯和纳米碳管。作为上述轮胎硫化胶囊的优选方案之一，上述各原料按照重量份配比为：生胶100份、碳黑10-90份、硫化树脂1-10份、硬脂酸1-5份、氧化锌3-20份、制程油1-10份、纳米石墨烯1-5份、纳米碳管1-5份。作为上述轮胎硫化胶囊的优选方案之一，所述生胶为合成橡胶或天然胶，所述合成橡胶为丁苯橡胶、异戊橡胶、丁基橡胶、顺丁橡胶、硅橡胶中的一种。作为上述轮胎硫化胶囊的优选方案之一，所述碳黑的比表面积为20m2/g-160m2/g，其DBP的吸收值为20cm3/100g-140cm3/100g。作为上述轮胎硫化胶囊的优选方案之一，所述纳米石墨烯为纳米石墨烯片，所述纳米石墨烯片的比表面积为100m2/g-2700m2/g。作为上述轮胎硫化胶囊的优选方案之一，所述纳米碳管是直径在1nm-6nm,长度在100nm-10mm的多壁纳米碳管或单壁纳米碳管。本专利技术还提出上述轮胎硫化胶囊的制备方法，包括以下步骤：Step1，将生胶投入密炼机中，混炼10s-60s；然后将纳米石墨烯、纳米碳管、硬脂酸和1/2碳黑量、1/2制程油量也投入到密炼机中，混炼10s-60s；接着将剩余1/2碳黑量、1/2制程油量继续投入到密炼机中，混炼10s-60s；最后密炼机进行清扫及混炼10s-120s，卸料，得未促胶；Step2，将未促胶与硫化树脂投入密炼机中，混炼10s-60s；然后密炼机进行清扫及混炼10s-240s，卸料，得加促胶；Step3，将加促胶投入密炼机中，继续混炼10s-60s；然后密炼机进行一次清扫及混炼10s-60s、二次清扫及混炼10s-60s，卸料，冷却，得重炼加促胶；Step4，将重炼加促胶经开炼机压制成胶片，最后胶片经注射硫化、打磨工序制备得轮胎硫化胶囊。作为上述制备方法优选方案之一，所述Step1和Step2中，密炼机均设置工作条件：起始温度20℃-90℃，转速30转/min-80转/min，压力0.2MPa-0.8MPa；所述Step3中，密炼机设置工作条件：起始温度20℃-60℃，转速20转/min-60转/min，压力0.2MPa-0.8MPa。作为上述制备方法优选方案之一，所述Step1中的清扫及混炼包括：一次清扫及混炼10s-60s、二次清扫及混炼10s-60s。作为上述制备方法优选方案之一，所述Step2中的清扫及混炼包括一次清扫及混炼10s-60s、二次清扫及混炼10s-60s、三次清扫及混炼10s-60s、四次清扫及混炼10s-60s。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的轮胎硫化胶囊中采用纳米石墨烯和纳米碳管部分取代碳黑在胶囊的配方里，在胶囊的配方中纳米石墨烯具有高导热性能，而纳米碳管可插层在纳米石墨烯层间里，将导热填料的体积撑大，使导热填料粒子之间相互作用，在体系中形成导热网链结构，两者之间的协同作用，使载子能快速及有效率移动，从而提高胶囊整体导热性能。2、本专利技术的轮胎硫化胶囊中各原料组分及组分含量的设置可使导热填料形成更完整导热网链结构，使载子能更快速及有效率移动促使胶囊整体导热性能提升，进而使硫化时间缩短，增加硫化机的作业生产效率，提高产能，减少能耗。3、本专利技术的轮胎硫化胶囊的制备方法简单，易操作，可得到具有高热传导性能的轮胎硫化胶囊。附图说明图1为本专利技术试验的升温速率示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案、积极效果更加清楚明白，通过以下实施例对本专利技术进行进一步详细说明。以下对于具体实施方案的描述仅用于解释本专利技术，并不限定本专利技术。本专利技术提出了轮胎硫化胶囊，包括生胶、碳黑、硫化树脂、硬脂酸、氧化锌、制程油、纳米石墨烯和纳米碳管。生胶可选用合成橡胶或天然胶，其中合成橡胶可选用丁苯橡胶(丁二烯/苯乙烯共聚物，乳聚丁苯橡胶或溶聚丁苯橡胶)；异戊橡胶(顺-1,4-聚戊二烯、其它合成异戊二烯)；丁基橡胶(一般丁基橡胶、氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶与羧化丁基橡胶)；顺丁橡胶；硅橡胶。碳黑为比表面积20m2/g-160m2/g，DBP的吸收值20cm3/100g-140cm3/100g的一般碳黑，一般碳黑可选用N110、N121、N134、N220、N231、N234、N242、N293、N299、N315、N326、N330、N332、N339、N343、N347、N351、N358、N375、N539、N550、N582、N630、N642、N650、N660、N683、N754、N762、N765、N770、N774、N787、N907、N908、N990、N991中的一种或几种组合。纳米石墨烯选用比表面积为100m2/g-2700m2/g的石墨片。该纳米石墨烯为完全剥落和部分剥落的石墨烯片的混合物。该纳米石墨烯可使用以下几种方法进行制备。1.物理法，例如剥离(机械或液相)、研磨等；2.化学氧化法，采用氧化剂与插层剂或仅有氧化剂对石墨进行表面含氧化与超声波处理，可得氧化石墨烯再利用还原法形成石墨烯，还原法分为化学还原法(将上述氧化石墨烯利用还原剂进行还原成石墨烯，还原剂包括但不限于联胺、硼氢化钠、抗坏血酸、氢化铝锂、还原糖等)、高温热处理还原法、电化学法、水热(溶剂)热还原法等；3.化学气相沉积法，通过甲烷与氢在金属表面上进行反应制备；4.外延生长法，利用碳化硅与金属基底上进行外延生长，从硅表面生长制备纳米石墨烯。纳米碳管选用直径在1nm-6nm，长度在100nm-10mm的多壁纳米碳管或单壁纳米碳管。该纳米碳管可使用以下几种方法进行制备。电弧放电法、化学气相沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.轮胎硫化胶囊，其原料包括生胶、碳黑、硫化树脂、硬脂酸、氧化锌及制程油，其特征在于，该原料还包括纳米石墨烯和纳米碳管。

【技术特征摘要】
1.轮胎硫化胶囊，其原料包括生胶、碳黑、硫化树脂、硬脂酸、氧化锌及制程油，其特征在于，该原料还包括纳米石墨烯和纳米碳管。2.如权利要求1所述的轮胎硫化胶囊，其特征在于，上述各原料按照重量份配比为：生胶100份、碳黑10-90份、硫化树脂1-10份、硬脂酸1-5份、氧化锌3-20份、制程油1-10份、纳米石墨烯1-5份、纳米碳管1-5份。3.如权利要求1所述的轮胎硫化胶囊，其特征在于，所述生胶为合成橡胶或天然胶，所述合成橡胶为丁苯橡胶、异戊橡胶、丁基橡胶、顺丁橡胶、硅橡胶中的一种。4.如权利要求1所述的轮胎硫化胶囊，其特征在于，所述碳黑的比表面积为20m2/g-160m2/g，其DBP的吸收值为20cm3/100g-140cm3/100g。5.如权利要求1所述的轮胎硫化胶囊，其特征在于，所述纳米石墨烯为纳米石墨烯片，所述纳米石墨烯片的比表面积为100m2/g-2700m2/g。6.如权利要求1所述的轮胎硫化胶囊，其特征在于，所述纳米碳管是直径在1nm-6nm,长度在100nm-10mm的多壁纳米碳管或单壁纳米碳管。7.如权利要求1-6中任一项所述的轮胎硫化胶囊的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：Step1，将生胶投入密炼机中，混炼10s-60s；然后将纳米石墨烯、纳米碳管、硬脂酸和1/2碳黑量、1/2制程油量也投入到密炼机中，混炼10s-60s；接着将剩余1/2碳黑...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秀雄，
申请(专利权)人：厦门正新橡胶工业有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35