一种耐热型轮胎橡胶材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐热型轮胎橡胶材料的制备方法，属于橡胶材料技术领域。本发明专利技术将废胶粉和聚氨酯弹性材料、丙烯酰胺进行接枝改性，插层于纳米粘土层间，炭黑作为补强填料，结合防老剂、硫化剂等助剂，制备出一种耐热型轮胎橡胶材料；以1，5‑萘二异氰酸酯为硬段，聚酯多元醇为软段，小分子多元醇为扩链剂，制备的聚氨酯弹性材料具有良好的动态疲劳性能和耐磨性能，使得改性后的废胶粉具有良好的耐热性、抗冲击性和力学性能，因此制备的轮胎橡胶材料内生热低、耐热性能好、硬度高、回弹性及耐磨性能好，在运行过程中，热损失减少，从而使用寿命大大提高；本发明专利技术使得制备的轮胎橡胶材料具有良好的抗冲击性和力学性能。

A preparation method of heat-resistant tire rubber material

【技术实现步骤摘要】
一种耐热型轮胎橡胶材料的制备方法
本专利技术涉及一种耐热型轮胎橡胶材料的制备方法，属于橡胶材料

技术介绍
绿色轮胎是通过改变配方及轮胎花纹，使用白炭黑作为主要填料，制备的节油性能好、抗湿滑性能优异，同时噪声污染和污染排放均明显减少的轮胎。绿色节油轮胎需要优异的动态性能，这需要从橡胶基体的分子链结构及促进填料在橡胶基体中的良好分散来实现。溶聚丁苯橡胶与乳聚丁苯橡胶相比，耐磨性和滞后损失、动态生热等优异，通过采用硅烷偶联剂改性处理的白炭黑作为填料补强，可以使橡胶复合材料获得良好的动态性能。顺丁橡胶应用广泛，性能方面具有高弹性、高耐磨性、低生热、低滞后损失的特点，应用广泛，并可以与天然橡胶及丁苯橡胶并用用于轮胎中。钕系顺丁橡胶是采用稀土元素钕作为催化剂，又称为稀土顺丁橡胶，稀土顺丁橡胶的结构规整性高，分子链线性结构强，与传统的顺丁橡胶相比，在加工性能、力学性能、生热、滚动阻力、耐磨性能等方面有优势，因此更加适用于轮胎方面。橡胶作为一种具有独特性能的髙分子材料，最早被发现时因为没有补强所以应用范围很窄，19世纪人们发现炭黑作为一种补强填料加入到天然橡胶后可良好地提高橡胶的性能，自此轮胎橡胶材料主要采取炭黑来进行补强。我们知道，填料补强的效率主要与填料自身的粒子尺寸、比表面积、表面活性、粒子结构等有关。炭黑表面具有较多的非极性化学基团，并且炭黑可以通过力的作用束缚橡胶，从而可以与橡胶形成较好的界面结合。炭黑作为橡胶补强填料用于轮胎中，主要有滞后损耗大、动态生热高、滚动阻力大的缺点，不能满足消费者越来越高的需求，因此需要一种有别于炭黑的新型补强填料出现，90年代初，白炭黑开始被用于补强橡胶材料，获得很好的效果，用白炭黑替代炭黑后，轮胎橡胶材料的滚动阻力明显减小，提髙抗湿滑及抗冰滑能力，并且耐磨性方面变化不大，因此白炭黑成为轮胎行业十分重要的增强填料体系。白炭黑在轮胎关键性能（抗湿滑、抗雪/冰滑、滚动阻力）上明显优于炭黑。不仅如此，由于炭黑是黑色填料，生产出的橡胶制品都是黑色的，白炭黑作为白色增强剂，可以制备其他颜色的橡胶制品，增大了橡胶复合材料的应用范围。巨型工程轮胎，顾名思义，尺寸很大，一般指的是轮胎外径要大于2000mm，同时轮胎轮辋外径大于等于33英寸，并且负荷量也有要求，一条轮胎的载重量要大于2万公斤的工程轮胎，它的应用范围也主要在一些大型的工程车或矿车上。之前巨型工程轮胎的主要生产商都是国外大的轮胎企业，价格普遍较离，随着国内需求量的持续增加，国内轮胎企业也开始尝试生产巨型工程轮胎，但这种巨型工程轮胎面临的最主要问题是轮胎热积累很严重，运行过程中生热很大，为防止轮胎爆裂，只能经常停车休息，这极大地影响了企业生产效率，如果不及时停车，轮胎会发生热损伤，使用寿命大大缩短。这是因为橡胶存在动态粘弹性，在动态工况下容易产生热量，并且由于橡胶本身是热的不良导体，产生的热量不容易排出，热量的积累会造成热损伤。巨型工程轮胎的橡胶部件很厚，热损伤更加严重，这已成为工程轮胎早期破坏的主要问题。随着环境污染能源消耗以及轮胎标签法的实施，国内轮胎企业迫切需要发展节油型高性能轮胎，以此来突破发达国家的环境技术壁垒，既能为企业自身的发展赢得良机，也能为环境保护能源节约做出贡献。轮胎运行过程中会向环境释放锌，造成环境污染，因此需要考虑进行锌减量，纳米氧化锌虽然在理论上可以达到锌减量的目的，但是纳米粒子容易团聚，分散性不好，因此需要找到一种兼具微米级氧化锌良好分散行和纳米级氧化锌的纳米粒子优势的新型氧化锌。巨型工程轮胎的需求里日益增大，但国内轮胎企业面临热损伤严重的问题，影响使用寿命。因此我们制备一种低生热、高导热的巨型工程轮胎基部胶橡胶材料。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对现有橡胶轮胎会发生热损伤，使用寿命大大缩短的问题，提供了一种耐热型轮胎橡胶材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）将聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇和1，4-丁二醇分别进行脱水处理，即得脱水物A和脱水物B；将1，5-萘二异氰酸酯和脱水物A混合，进行恒温搅拌处理，即得混合物A，将混合物A冷却至温度为80～90℃时，继续搅拌反应1～2h，即得混合物B；按质量比10∶1将混合物B和脱水物B搅拌均匀，即得混合物C；将混合物C浇注于模具上并置于真空硫化机中，进行硫化处理，即得硫化物，将硫化物置于温度为100～110℃的烘箱中干燥处理6～8h，冷却至室温，即得弹性材料；（2）取废胶粉、弹性材料、丙烯酰胺、过硫酸铵、十二烷基硫酸钠、去离子水，将弹性材料、丙烯酰胺和过硫酸铵混合均匀，即得反应体，将反应体紫外照射处理，即得前驱体，在前驱体中加入废胶粉、十二烷基硫酸钠和去离子水，进行水浴搅拌处理，过滤即得滤渣，用去离子水冲洗滤渣5～10次，并置于温度为70～80℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温，即得改性废胶粉；（3）取改性废胶粉、纳米粘土、炭黑、硫磺、防老剂4020、硅烷偶联剂KH-560、促进剂NS，将改性废胶粉置于密炼机中，在转速为60～100r/min下混炼30～50s后，加入纳米粘土、炭黑、防老剂4020、硅烷偶联剂KH-560和促进剂NS，在转速为80～120r/min下混炼30～50s，即得反应物，将反应物进行排胶处理，冷却至室温，即得混炼胶，在混炼胶中加入硫磺混炼均匀，进行硫化处理，冷却至室温，即得耐热型轮胎橡胶材料。步骤（1）所述的脱水处理步骤为：将聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇和1，4-丁二醇分别置于温度为110～120℃，真空度为0.10～0.13kPa下脱水1～2h。步骤（1）所述的恒温搅拌处理步骤为：按质量比1∶1将1，5-萘二异氰酸酯和脱水物A混合，在温度为110～120℃，搅拌速度为500～600r/min下搅拌20～30min。步骤（1）所述的硫化处理步骤为：将混合物C浇注于温度为110～120℃的模具上并置于真空硫化机中，在温度为110～120℃下硫化2～4h。步骤（2）所述的废胶粉、弹性材料、丙烯酰胺、过硫酸铵、十二烷基硫酸钠、去离子水之间的比例分别为：按重量份数计，分别称取20～30份废胶粉、1～5份弹性材料、1～5份丙烯酰胺、0.2～0.5份过硫酸铵、0.1～0.5份十二烷基硫酸钠、50～60份去离子水。步骤（2）所述的紫外照射处理步骤为：将反应体在氮气气氛下温度为50℃下紫外照射1～2h。步骤（2）所述的水浴搅拌处理步骤为：在氮气气氛下在水浴温度为60～70℃，搅拌速度为600～800r/min下搅拌反应4～6h。步骤（3）所述的改性废胶粉、纳米粘土、炭黑、硫磺、防老剂4020、硅烷偶联剂KH-560、促进剂NS之间的比例分别为：按重量份数计，分别称取30～40份改性废胶粉、10～15份纳米粘土、1～10份炭黑、1～3份硫磺、0.3～0.5份防老剂4020、1～5份硅烷偶联剂KH-560、0.2～0.4份促进剂NS。步骤（3）所述的排胶处理步骤为：将反应物在温度为140～150℃下排胶。步骤（3）所述的硫化处理步骤为：在混炼胶中加入硫磺混炼均匀，在温度为160～170℃下硫化30～50min。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术将废胶粉和聚氨酯弹性材料、丙烯酰胺进行接枝改性，插层于纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐热型轮胎橡胶材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇和1，4‑丁二醇分别进行脱水处理，即得脱水物A和脱水物B；将1，5‑萘二异氰酸酯和脱水物A混合，进行恒温搅拌处理，即得混合物A，将混合物A冷却至温度为80～90℃时，继续搅拌反应1～2h，即得混合物B；按质量比10∶1将混合物B和脱水物B搅拌均匀，即得混合物C；将混合物C浇注于模具上并置于真空硫化机中，进行硫化处理，即得硫化物，将硫化物置于温度为100～110℃的烘箱中干燥处理6～8h，冷却至室温，即得弹性材料；（2）取废胶粉、弹性材料、丙烯酰胺、过硫酸铵、十二烷基硫酸钠、去离子水，将弹性材料、丙烯酰胺和过硫酸铵混合均匀，即得反应体，将反应体紫外照射处理，即得前驱体，在前驱体中加入废胶粉、十二烷基硫酸钠和去离子水，进行水浴搅拌处理，过滤即得滤渣，用去离子水冲洗滤渣5～10次，并置于温度为70～80℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温，即得改性废胶粉；（3）取改性废胶粉、纳米粘土、炭黑、硫磺、防老剂4020、硅烷偶联剂KH‑560、促进剂NS，将改性废胶粉置于密炼机中，在转速为60～100r/min下混炼30～50s后，加入纳米粘土、炭黑、防老剂4020、硅烷偶联剂KH‑560和促进剂NS，在转速为80～120r/min下混炼30～50s，即得反应物，将反应物进行排胶处理，冷却至室温，即得混炼胶，在混炼胶中加入硫磺混炼均匀，进行硫化处理，冷却至室温，即得耐热型轮胎橡胶材料。...

【技术特征摘要】
1.一种耐热型轮胎橡胶材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇和1，4-丁二醇分别进行脱水处理，即得脱水物A和脱水物B；将1，5-萘二异氰酸酯和脱水物A混合，进行恒温搅拌处理，即得混合物A，将混合物A冷却至温度为80～90℃时，继续搅拌反应1～2h，即得混合物B；按质量比10∶1将混合物B和脱水物B搅拌均匀，即得混合物C；将混合物C浇注于模具上并置于真空硫化机中，进行硫化处理，即得硫化物，将硫化物置于温度为100～110℃的烘箱中干燥处理6～8h，冷却至室温，即得弹性材料；（2）取废胶粉、弹性材料、丙烯酰胺、过硫酸铵、十二烷基硫酸钠、去离子水，将弹性材料、丙烯酰胺和过硫酸铵混合均匀，即得反应体，将反应体紫外照射处理，即得前驱体，在前驱体中加入废胶粉、十二烷基硫酸钠和去离子水，进行水浴搅拌处理，过滤即得滤渣，用去离子水冲洗滤渣5～10次，并置于温度为70～80℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温，即得改性废胶粉；（3）取改性废胶粉、纳米粘土、炭黑、硫磺、防老剂4020、硅烷偶联剂KH-560、促进剂NS，将改性废胶粉置于密炼机中，在转速为60～100r/min下混炼30～50s后，加入纳米粘土、炭黑、防老剂4020、硅烷偶联剂KH-560和促进剂NS，在转速为80～120r/min下混炼30～50s，即得反应物，将反应物进行排胶处理，冷却至室温，即得混炼胶，在混炼胶中加入硫磺混炼均匀，进行硫化处理，冷却至室温，即得耐热型轮胎橡胶材料。2.根据权利要求1所述的一种耐热型轮胎橡胶材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的脱水处理步骤为：将聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇和1，4-丁二醇分别置于温度为110～120℃，真空度为0.10～0.13kPa下脱水1～2h。3.根据权利要求1所述的一种耐热型轮胎橡胶材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的恒温搅拌处理步骤为：按质量比1∶1将1，5-萘二异氰酸酯和脱水物A混合，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宇成，
申请(专利权)人：常州达奥新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32