一种含碳纳米管的轮胎材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及轮胎材料制备技术领域，具体公开了一种含碳纳米管的轮胎材料及其制备方法。所述的含碳纳米管的轮胎材料包含如下重量份的原料成分：天然橡胶80～120份；顺丁橡胶60～90份；热裂解炭黑20～40份；改性碳纳米管10～30份；氧化锌5～15份；硫磺5～10份；防老剂3～5份；硬脂酸1～3份；促进剂3～5份；偶联剂4～8份。所述的含碳纳米管的轮胎材料具有非常优异的综合性能，其燃油经济性、抗静电性能以及耐久性能均达到了非常高的水平。

A Tyre Material Containing Carbon Nanotubes and Its Preparation Method

The invention relates to the technical field of tire material preparation, in particular to a tire material containing carbon nanotubes and a preparation method thereof. The tire material containing carbon nanotubes comprises the following components: 80-120 parts of natural rubber, 60-90 parts of cis-butadiene rubber, 20-40 parts of pyrolytic carbon black, 10-30 parts of modified carbon nanotubes, 5-15 parts of zinc oxide, 5-10 parts of sulphur, 3-5 parts of antioxidant, 1-3 parts of stearic acid, 3-5 parts of accelerator and 4-8 parts of coupling agent. The tire material containing carbon nanotubes has excellent comprehensive performance, and its fuel economy, antistatic performance and durability have reached a very high level.

【技术实现步骤摘要】
一种含碳纳米管的轮胎材料及其制备方法
本专利技术涉及轮胎材料制备
，具体涉及一种含碳纳米管的轮胎材料及其制备方法。
技术介绍
汽车轮胎是汽车的重要部件之一，它直接与路面接触，和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车有良好的乘座舒适性和行驶平顺性。随着我国经济水平的提高，汽车的拥有量的不断增加，我国轮胎的需求量逐年提高。但我国的轮胎材料的生成能力以及轮胎产品质量还有待进一步提升。而抗静电高耐久性能的轮胎是高品质轮胎的重要指标。碳纳米管由于其具有优异的导电以及力学性能，因而被逐渐应用于轮胎中。但碳纳米管由于其加工过程中容易团聚，其应用于轮胎材料的过程中如果方法控制不当会导致轮胎的性能得不到很好的提升。因此，利用碳纳米管来生产轮胎材料用于提高其抗静电以及耐久性，仍需要取得进一步地技术突破。
技术实现思路
本专利技术所要解决的首要技术问题是，提供一种含碳纳米管的轮胎材料的。本专利技术所述的轮胎材料具有优异的抗静电效果以及良好的耐久性。本专利技术所要解决的上述技术问题通过以下技术方案予以实现：一种含碳纳米管的轮胎材料，其包含如下重量份的原料成分：天然橡胶80～120份；顺丁橡胶60～90份；热裂解炭黑20～40份；改性碳纳米管10～30份；氧化锌5～15份；硫磺5～10份；防老剂3～5份；硬脂酸1～3份；促进剂3～5份；偶联剂4～8份。优选地，所述的含碳纳米管的轮胎材料，其包含如下重量份的原料成分：天然橡胶100～120份；顺丁橡胶80～90份；热裂解炭黑30～40份；改性碳纳米管20～30份；氧化锌10～15份；硫磺8～10份；防老剂4～5份；硬脂酸2～3份；促进剂4～5份；偶联剂6～8份。最优选地，所述的含碳纳米管的轮胎材料，其包含如下重量份的原料成分：天然橡胶100份；顺丁橡胶80份；热裂解炭黑30份；改性碳纳米管20份；氧化锌10份；硫磺8份；防老剂4份；硬脂酸2份；促进剂4份；偶联剂6份。优选地，所述的防老剂选用防老剂DMPPD。优选地，所述的促进剂由促进剂CZ和促进剂DM按质量比为3:1组成。优选地，所述的偶联剂选用硅烷偶联剂kh550优选地，所述的改性碳纳米管通过如下方法制备得到：(1)将碳纳米管放入混酸溶液中，在40～60℃下超声反应5～8h，洗涤至中性，干燥后得酸化碳纳米管；(2)将酸化碳纳米管加入水中，然后再加入分散剂，在90～100℃下超声反应10～30min，得酸化碳纳米管浆料；(3)往酸化碳纳米管浆料中加入聚乙烯醇，以及1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐以及4-二甲氨基吡啶，在90～100℃下搅拌反应5～10h后，过滤干燥即得改性碳纳米管；步骤(1)中所述的混酸由浓硫酸和浓硝酸按体积比为2～4:1组成；所述的浓硫酸是指质量分数大于等于70％的硫酸；所述的浓硝酸是指质量分数大于等于60％的硝酸；所述的碳纳米管与混酸的用量比为1g：10～20mL；步骤(2)中酸化碳纳米管、分散剂以及水的用量比为：1g：0.05～0.2g：10～20mL；步骤(3)中聚乙烯醇、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶以及酸化碳纳米管浆料的用量比为：0.4～0.6：0.2～0.4：0.2～0.3：10～20mL。优选地，所述的分散剂通过如下方法制备得到：将1-(4-氟苯基氨基甲酰基)环丙烷羧酸加入有机溶剂中，然后加入氢氧化锂溶液，在60～70℃条件下反应2～3h，浓缩去除溶剂后即得所述的分散剂；所述1-(4-氟苯基氨基甲酰基)环丙烷羧酸与氢氧化锂的摩尔比为1:1。本专利技术还提供上述含碳纳米管的轮胎材料的制备方法，其包含如下步骤：将天然橡胶、顺丁橡胶、热裂解炭黑、改性碳纳米管、氧化锌、硫磺、防老剂、硬脂酸、促进剂以及偶联剂混合均有，然后放入密炼机进行混炼得胶料，然后转入挤出机挤出成型即得所述的含碳纳米管的轮胎材料。有益效果：本专利技术提供了一种全新的含碳纳米管的轮胎材料，该轮胎材料在制备过程中通过加入改性碳纳米管使得制备得到的轮胎材料具有优异的抗静电效果以及良好的耐久性；进一步的，在改性碳纳米管制备过程中加入了本专利技术全新制备得到的分散剂，其可以有效避免在制备聚乙烯醇改性碳纳米管过程中原料酸化碳纳米管的团聚，促进酸化碳纳米管与聚乙烯醇的反应，从而得到了高性能的改性碳纳米管，该改性碳纳米管加入到轮胎材料中进一步提高了轮胎的抗静电效果以及耐久性。具体实施方式以下结合具体实施例来进一步解释本专利技术，但实施例对本专利技术不做任何形式的限定。实施例1含碳纳米管的轮胎材料的制备原料重量份配比：天然橡胶100份；顺丁橡胶80份；热裂解炭黑30份；改性碳纳米管20份；氧化锌10份；硫磺8份；防老剂4份；硬脂酸2份；促进剂4份；偶联剂6份。所述的防老剂选用防老剂DMPPD；所述的促进剂由促进剂CZ和促进剂DM按质量比为3:1组成；所述的偶联剂选用硅烷偶联剂kh550所述的改性碳纳米管通过如下方法制备得到：(1)将单壁碳纳米管放入混酸溶液中，在50℃下超声反应6h，洗涤至中性，干燥后得酸化碳纳米管；(2)将酸化碳纳米管加入水中，然后再加入分散剂，在95℃下超声反应20min，得酸化碳纳米管浆料；(3)往酸化碳纳米管浆料中加入聚乙烯醇，以及1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐以及4-二甲氨基吡啶，在95℃下搅拌反应8h后，过滤干燥即得聚乙烯醇改性碳纳米管；步骤(1)中所述的混酸由浓硫酸和浓硝酸按体积比为3:1组成；所述的浓硫酸是指质量分数为98％的硫酸；所述的浓硝酸是指质量分数为68％的硝酸；所述的碳纳米管与混酸的用量比为1g：15mL；步骤(2)中所述酸化碳纳米管、分散剂以及水的用量比为：1g：0.1g：15mL；所述的分散剂通过如下方法制备得到：将1-(4-氟苯基氨基甲酰基)环丙烷羧酸加入甲醇中，然后加入2mol/L的氢氧化锂溶液，在65℃条件下反应2h，浓缩去除溶剂后即得所述的分散剂；所述1-(4-氟苯基氨基甲酰基)环丙烷羧酸与氢氧化锂的摩尔比为1:1；所述1-(4-氟苯基氨基甲酰基)环丙烷羧酸与甲醇的用量比为1g：15mL；步骤(3)中所述聚乙烯醇、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶以及酸化碳纳米管浆料的用量比为：0.5：0.3：0.3：15mL。制备方法：将上述重量份的天然橡胶、顺丁橡胶、热裂解炭黑、改性碳纳米管、氧化锌、硫磺、防老剂、硬脂酸、促进剂以及偶联剂混合均有，然后放入密炼机进行混炼得胶料，然后转入挤出机挤出成型即得所述的含碳纳米管的轮胎材料。实施例2含碳纳米管的轮胎材料的制备原料重量份配比：天然橡胶80份；顺丁橡胶60份；热裂解炭黑20份；改性碳纳米管10份；氧化锌15份；硫磺10份；防老剂5份；硬脂酸3份；促进剂5份；偶联剂8份。所述的防老剂选用防老剂DMPPD；所述的促进剂由促进剂CZ和促进剂DM按质量比为3:1组成；所述的偶联剂选用硅烷偶联剂kh550所述的改性碳纳米管通过如下方法制备得到：(1)将单壁碳纳米管放入混酸溶液中，在40℃下超声反应8h，洗涤至中性，干燥后得酸化碳纳米管；(2)将酸化碳纳米管加入水中，然后再加入分散剂，在90℃下超声反应30min，得酸化碳纳米管浆料；(3)往酸化碳纳米管浆料中加入聚乙烯醇，以及1-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含碳纳米管的轮胎材料，其特征在于，包含如下重量份的原料成分：天然橡胶80～120份；顺丁橡胶60～90份；热裂解炭黑20～40份；改性碳纳米管10～30份；氧化锌5～15份；硫磺5～10份；防老剂3～5份；硬脂酸1～3份；促进剂3～5份；偶联剂4～8份。

【技术特征摘要】
1.一种含碳纳米管的轮胎材料，其特征在于，包含如下重量份的原料成分：天然橡胶80～120份；顺丁橡胶60～90份；热裂解炭黑20～40份；改性碳纳米管10～30份；氧化锌5～15份；硫磺5～10份；防老剂3～5份；硬脂酸1～3份；促进剂3～5份；偶联剂4～8份。2.根据权利要求1所述的含碳纳米管的轮胎材料，其特征在于，包含如下重量份的原料成分：天然橡胶100～120份；顺丁橡胶80～90份；热裂解炭黑30～40份；改性碳纳米管20～30份；氧化锌10～15份；硫磺8～10份；防老剂4～5份；硬脂酸2～3份；促进剂4～5份；偶联剂6～8份。3.根据权利要求1所述的含碳纳米管的轮胎材料，其特征在于，包含如下重量份的原料成分：天然橡胶100份；顺丁橡胶80份；热裂解炭黑30份；改性碳纳米管20份；氧化锌10份；硫磺8份；防老剂4份；硬脂酸2份；促进剂4份；偶联剂6份。4.根据权利要求1所述的含碳纳米管的轮胎材料，其特征在于，所述的防老剂选用防老剂DMPPD。5.根据权利要求1所述的含碳纳米管的轮胎材料，其特征在于，所述的促进剂由促进剂CZ和促进剂DM按质量比为3:1组成。6.根据权利要求1所述的含碳纳米管的轮胎材料，其特征在于，所述的偶联剂选用硅烷偶联剂kh5507.根据权利要求1所述的含碳纳米管的轮胎材料，其特征在于，所述的改性碳纳米管通过如下方法制备得到：(1)将碳纳米管放入混酸溶液中，在40～60℃下超声反应5～8h，洗涤至中性，干燥后得酸化碳纳米管；(2)将酸化碳纳米管加入水中，然后再加入分...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振，杨劲光，赵琦，林浩华，刘惠清，梁英业，王为钢，于存贞，张维，
申请(专利权)人：华研佛山纳米材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44