一种轮胎用自修复橡胶组合物及其制备方法技术

本发明专利技术属于自修复轮胎技术领域。针对现有轮胎自密封修复材料存在的不可回收、流动密封性效果差以及影响轮胎平衡性能的问题，而提供一种轮胎用自修复橡胶组合物及其制备方法。采用逆硫化橡胶预聚体、液态异戊、甘油三酯、二氧化硅

【技术实现步骤摘要】
一种轮胎用自修复橡胶组合物及其制备方法


[0001]本专利技术属于自修复轮胎
，具体涉及一种轮胎用自修复橡胶组合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]轮胎是由纤维帘线、钢丝材料、橡胶等组合在一起，通过一定的温度、时间与压力定型后在内部充入高压气体以保持一定轮廓的橡胶制品，在汽车行驶过程中主要起到的是支撑与牵引作用。软质的橡胶若在轮胎行驶过程中被钉子等尖锐的异物刺破后，将会导致轮胎出现失压、爆胎等危险，这一问题严重影响了驾乘人员在行驶过程的生命安全。
[0003]为解决轮胎刺穿失压带来的行驶安全性问题，在现有轮胎生产技术中常在轮胎的气密层内壁粘附一层具有密封功能的橡胶组合物来达到轮胎刺破保压的作用。研究人员对于轮胎的修复密封材料进行了广泛的研究与探索，如中国专利技术专利CN 106795350A介绍了一种贴附于轮胎内侧的粘性交联修复型橡胶组合物，该组合物由卤化丁基橡胶、液态聚丁烯和交联活化剂组成，目的是起到当轮胎被刺破后能够通过粘性的流动自修复达到对胎压稳定的作用。专利技术专利CN 101254736 A中报道了一种具有修复密封性能的橡胶组合物，其组合物以重量份计包括30
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80份的SEBS、10
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70份的天然橡胶与丁基橡胶混合物、0
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10份的树酯组成，该橡胶组合物能够使轮胎在被刺扎时通过自身粘度的流动，达到对刺破口的修复密封效果。
[0004]已有的贴合于轮胎内壁的自密封材料主要分为交联型和非交联流动型密封修复橡胶组合物。当贴合层橡胶为经过硫磺硫化后的交联状态时，由于交联固化后的密封材料不具有流动性能，会出现封堵速率慢、密封效果差的现象；并且交联固化后的密封层材料属于不可逆材料(由交联状态转化为非交联状态)，不能够二次进行利用，导致了资源的浪费与环境的污染。当贴合的密封层为非交联的流动性橡胶材料时，虽在胎压的作用下具有良好的流动封堵性能，但是当轮胎在温度较高、高速行驶速度较快的情况下会由于向心力的作用产生异常流动，这会导致轮胎出现动不平衡问题从而威胁到驾乘人员的生命安全。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有轮胎自密封修复材料存在的不可回收、流动密封性效果差以及影响轮胎平衡性能的问题，而提供一种轮胎用自修复橡胶组合物及其制备方法，通过在橡胶组合物中添加包覆催化修复聚合剂的二氧化硅
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凝胶双壳层微球，添加的微球在该橡胶组合物的混炼过程中及轮胎的正常使用过程中，受到压力较小从而不发生破裂，而在轮胎被瞬间刺破时，由于受到剧烈挤压而破裂，微球内部包覆的催化修复聚合剂流出，使刺破口修复愈合。该橡胶组合物具有优异的修复速率与修复效果、同时具有可回收性，不影响轮胎的动平衡性能。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种轮胎用自修复橡胶组合物，以重量份计，该橡胶组合物包括以下组分：逆硫化
橡胶预聚体90
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100份，液态异戊橡胶0
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10份，二氧化硅
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凝胶
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催化修复聚合剂双壳层微球3.0
‑
9.0份，防老剂2.0
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5.0份，改性白炭黑0
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15份，白炭黑分散剂0
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1.5份，增粘树酯3.0
‑
5.0份；所述二氧化硅
‑
凝胶
‑
催化修复聚合剂双壳层微球的芯材为能够引发逆硫化橡胶预聚体中S
‑
S交联键发生复分解反应的亲核试剂。
[0008]该自修复橡胶是在轮胎硫化成型后贴敷于轮胎气密层内壁，当轮胎被刺破时，二氧化硅
‑
凝胶
‑
催化修复聚合剂双壳层微球破裂，释放出催化自修复聚合剂，与逆硫化橡胶预聚体与生化学反应，迅速交联聚合，起到气体阻隔性密封的作用；由于增粘树脂的引入能够使材料保证足够的贴合粘度；同时硫化后的橡胶组合物具有改性白炭黑的补强作用和固定的交联网络结构，所以在汽车行驶过程中能够保持形状的稳定，从而保证轮胎的动平衡性能。当轮胎达到一定的行驶里程后，该具有自修复功能的橡胶组合物能够在被粉碎成型后再次主动固化修复，达到可回收利用、保护环境资源的效果。
[0009]进一步的，以重量份计，该橡胶组合物包括以下组分：逆硫化橡胶预聚体90份，液态异戊橡胶10份，二氧化硅
‑
凝胶
‑
催化修复聚合剂双壳层微球9.0份，防老剂2.5份，改性白炭黑10份，白炭黑分散剂1份，增粘树酯4份。
[0010]进一步的，所述二氧化硅
‑
凝胶
‑
催化修复聚合剂微球的采用如下方法制备：
[0011]第一步：将去离子水与表面活性剂按照体积比5.0
‑
5.5:1.0
‑
2.0混合，调整pH至2.0
‑
4.0，制得水相溶液；将苯乙烯单体、甲苯、过氧化苯甲酰、催化修复聚合剂按照30
‑
35:5.0
‑
6.0:1.0
‑
1.5:2.0
‑
2.5的质量比混合并充分搅拌，制得油相分散试剂；将油相分散试剂倒入水相溶液中，控制温度40℃
‑
50℃，搅拌速度600rpm
‑
800rpm，进行12
‑
14小时交联反应包覆成球，经洗涤、离心，去除未反应杂质后获得交联苯乙烯包覆催化修复聚合剂凝胶微球；
[0012]第二步：将去离子水与表面活性剂按照体积比5.0
‑
5.5:1.0
‑
2.0混合，调整pH至2.0
‑
3.0，制得水相溶液；同时将质量比15
‑
18:1.0
‑
1.5:1.0
‑
1.5:6.0
‑
7.0的甲苯、正硅酸乙酯、(3
‑
氨基丙基)三乙氧基硅烷、交联苯乙烯包覆催化修复聚合剂凝胶微球进行混合以获得油相混合液；将油相混合液倒入水相溶液中，混合搅拌，搅拌速度1000rpm
‑
1200rpm，室温下运行1.0
‑
1.5小时；后调整温度为70
‑
75℃、转速500
‑
600rpm，反应12
‑
14小时后，洗涤离心直至去除杂质，最后经过自然通风干燥获得二氧化硅
‑
凝胶
‑
催化修复聚合剂双壳层微球。
[0013]进一步的，所述催化修复聚合剂为亲核试剂三丁基膦和/或三乙胺。
[0014]进一步的，所述第一步采用的表面活性剂为十八烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐、十六烷基三甲基氯化铵、双十二烷基二甲基
‑
γ
‑
双季铵盐、聚二甲基二烯丙基氯化铵、N
‑
十二烷基双季铵盐中的一种或多种混合物，去离子水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轮胎用自修复橡胶组合物，其特征在于，以重量份计，该橡胶组合物包括以下组分：逆硫化橡胶预聚体90
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100份，液态异戊橡胶0
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10份，二氧化硅
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凝胶
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催化修复聚合剂双壳层微球3.0
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9.0份，防老剂2.0
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5.0份，改性白炭黑0
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15份，白炭黑分散剂0
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1.5份，增粘树酯3.0
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5.0份；所述二氧化硅
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凝胶
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催化修复聚合剂双壳层微球的芯材为能够引发逆硫化橡胶预聚体中S
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S交联键发生复分解反应的亲核试剂。2.根据权利要求1所述的自修复橡胶组合物，其特征在于，以重量份计，该橡胶组合物包括以下组分：逆硫化橡胶预聚体90份，液态异戊橡胶10份，二氧化硅
‑
凝胶
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催化修复聚合剂双壳层微球9.0份，防老剂2.5份，改性白炭黑10份，白炭黑分散剂1.0份，增粘树酯4.0份。3.根据权利要求1所述的自修复橡胶组合物，其特征在于，所述二氧化硅
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凝胶
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催化修复聚合剂微球的采用如下方法制备：第一步：将去离子水与表面活性剂按照体积比5.0
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5.5:1.0
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2.0混合，调整pH至2.0
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4.0，制得水相溶液；将苯乙烯单体、甲苯、过氧化苯甲酰、催化修复聚合剂按照质量比(30
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35):(5.0
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6.0):(1.0
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1.5):(2.0
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2.5)进行混合并充分搅拌，制得油相分散试剂；将油相分散试剂倒入水相溶液中，控制温度40℃
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50℃，搅拌速度600rpm
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800rpm，进行12
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14小时交联反应包覆成球，经洗涤、离心，去除未反应杂质后获得交联苯乙烯包覆催化修复聚合剂凝胶微球；第二步：将离子水与表面活性剂与按照体积比5.0
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5.5:1.0
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2.0混合，调整pH至2.0
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3.0，制得水相溶液；同时将质量比(15
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18):(1.0
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1.5):(1.0
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1.5):(6.0
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7.0)的甲苯、正硅酸乙酯、(3
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氨基丙基)三乙氧基硅烷、交联苯乙烯包覆催化修复聚合剂凝胶微球进行混合以获得油相混合液；将油相混合液倒入水相溶液中，混合搅拌，搅拌速度1000rpm
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1200rpm，室温下运行1.0
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1.5小时；后调整温度为70
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75℃、转速500
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600rpm，反应12
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14小时后，洗涤离心直至去除杂质，最后经过自然通风干燥获得二氧化硅
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凝胶
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催化修复聚合剂双壳层微球。4.根据权利要求3所述的自修复橡胶组合物，其特征在于，所述第一步采用的表面活性剂为十八烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐、十六烷基三甲基氯化铵、双十二烷基二甲基
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γ
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双季铵盐、聚二甲基二烯丙基氯化铵、N
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十二烷基双季铵盐中的一种或多种混合物，去离子水与表面活性剂按照体积比5.0:1.0混合；苯乙烯单体、甲苯、过氧化苯甲酰、催化修复聚合剂按照30:5.0:1.0:2.0的质量比...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡磊，刘震，王小菊，汤晶，云霄，杨坤，王玉海，
申请(专利权)人：怡维怡橡胶研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：