一种IIR/NR交替多层复合材料的制备方法、产品及应用技术

本发明专利技术公开了一种IIR/NR交替多层复合材料的制备方法、产品及应用，涉及橡胶材料技术领域。制备方法包括以下步骤：将天然橡胶混炼胶与丁基橡胶混炼胶交替层叠共挤出，之后经硫化处理制备得到所述IIR/NR交替多层复合材料。本发明专利技术利用交替多层共挤技术制备了IIR/NR交替多层复合材料，具有工艺简单、成本低、适合大规模工业化生产的特点。本发明专利技术的交替多层共挤技术相比单纯的IIR与NR共混技术具有非常突出的优势，甚至能够起到1+1大于2的技术效果。本发明专利技术所制备的IIR/NR交替多层复合材料具有清晰规整的层结构，兼具优异的气体阻隔性能、力学性能以及耐疲劳性，可以作为汽车以及飞机的轮胎内衬层材料。轮胎内衬层材料。轮胎内衬层材料。

【技术实现步骤摘要】
一种IIR/NR交替多层复合材料的制备方法、产品及应用


[0001]本专利技术涉及橡胶材料
，特别是涉及一种IIR/NR交替多层复合材料的制备方法、产品及应用。

技术介绍

[0002]轮胎作为车辆行驶和飞机滑跑过程中唯一与地面相接触的、对安全性要求极高的零部件，在使用过程中往往需要承受载荷、外力、周期性变形、高低温等复杂的环境因子作用，其性能的优劣直接关乎驾驶员和乘客的安全。不同于普通的汽车轮胎，飞机轮胎的服役条件更为严苛，不仅需要承受高载荷、瞬时高应变、高内压以及较大的下沉变形量，还要克服温度的急剧变化。如：空客320轮胎主起落架轮胎额定速度高达362km/h，额定负荷达21t，额定内压为1.5MPa，最大冲击变形下沉量为32％
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35％。在万米高空中环境温度低至零下50℃
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60℃，而在高速滑跑阶段，摩擦可使轮胎表面温度从低至
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50℃的环境温度迅速上升到400℃以上，短时因材料的粘弹性生热导致轮胎内部温度可达150℃。这样严苛的服役环境对轮胎的制造技术与性能提出了更高的要求。
[0003]轮胎内衬层是决定轮胎节油性、安全性和寿命的关键材料，直接贴覆在轮胎的内表面，能够防止气体外泄、维持轮胎胎压、延长轮胎的使用寿命。丁基橡胶(IIR)是由异丁烯和0.5
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3.3mol％异戊二烯经阳离子聚合而成的无规共聚物，分子主链上甲基交替螺旋排列，分子链的紧密结构和较大的空间位阻造成链柔性较差，降低了分子链的运动能力从而阻碍气体小分子的透过，在所有橡胶中气密性最佳。天然橡胶(NR)是轮胎胎面胶的主要原料之一，具有优异的物理机械性能、加工性能和耐疲劳性。然而，无论是IIR还是NR，在轮胎的服役过程中均受到高载荷、瞬时高应变、高内压以及温度等的影响，其力学性能和气体阻隔性能有待进一步提高。

技术实现思路

[0004]基于上述内容，本专利技术提供一种IIR/NR交替多层复合材料的制备方法、产品及应用，利用交替层叠共挤技术制备IIR/NR交替多层复合材料，耐疲劳性能好，力学性能和气体阻隔性能得到提高，使用寿命延长。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术技术方案之一，一种IIR/NR交替多层复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将天然橡胶混炼胶与丁基橡胶混炼胶交替层叠共挤出，之后经硫化处理得到所述IIR/NR交替多层复合材料。
[0008]进一步地，所述丁基橡胶为卤化丁基橡胶。
[0009]进一步地，所述卤化丁基橡胶为氯化丁基橡胶或溴化丁基橡胶。
[0010]进一步地，所述丁基橡胶混炼胶的制备方法包括以下步骤：
[0011]将丁基橡胶生胶进行塑炼后加入助剂B、炭黑混炼，薄通，得到所述丁基橡胶混炼胶。
[0012]所述助剂B包括硬脂酸、氧化锌、轻质氧化镁、SP1068、环烷油、促进剂和硫磺；所述炭黑的加入量为丁基橡胶生胶质量的20
‑
70％。
[0013]进一步地，所述天然橡胶混炼胶中还含有石墨烯。
[0014]进一步地，所述石墨烯占所述天然橡胶混炼胶质量的0.5
‑
3wt％。
[0015]进一步地，当所述天然橡胶混炼胶中含有石墨烯时(后续称之为天然橡胶/石墨烯混炼胶)，所述天然橡胶混炼胶的制备方法包括以下步骤：将石墨烯/天然橡胶母粒掺杂到天然橡胶生胶中进行混炼，得到含有石墨烯的天然橡胶混炼胶，即天然橡胶/石墨烯混炼胶。
[0016]具体的，先将天然橡胶生胶进行塑炼，之后加入助剂A，混炼并薄通后，下厚片冷却，将冷却后的胶料再次投入到开炼机上包辊，加入石墨烯/天然橡胶母粒，待吃料完毕后，第一次调整辊距，薄通，打三角包，混炼均匀后，第二次调整辊距，出厚片，得到所述天然橡胶/石墨烯混炼胶。
[0017]所述助剂A包括防老剂、硬脂酸、氧化锌、炭黑、促进剂和硫磺；第一次调整辊距为0.1
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0.6mm，辊距较窄，目的是将各种助剂在橡胶基体中得到充分混合，并分散均匀；第二次调整辊距为1
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4mm出片；所述混炼均匀是指肉眼观察混炼胶中无明显石墨烯颗粒存在。
[0018]进一步地，所述交替层叠共挤出技术具体为：所述天然橡胶混炼胶与丁基橡胶混炼胶的层数比为1:1，所述天然橡胶混炼胶与丁基橡胶混炼胶的层数总和为2
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128层。
[0019]本专利技术技术方案之二，利用上述制备方法制备得到的IIR/NR交替多层复合材料。
[0020]本专利技术技术方案之三，上述的IIR/NR交替多层复合材料在汽车或者飞机轮胎内衬层中的应用。
[0021]本专利技术技术构思：
[0022]将IIR和NR按照不同的比例并用，可以结合各自的优点得到各种所需的特性。借助交替层叠挤出过程中的“类双向拉伸”力场作用，促进IIR层和NR层中的无机粒子(炭黑、石墨烯)的均匀分散和取向以及IIR和NR橡胶分子交联网络的致密化，从而使得IIR/NR交替多层复合材料的气体阻隔性能在IIR含量减半的情况下仍高于IIR；且由于NR的加入，大幅度提高了IIR的力学强度、耐疲劳性能及成型黏性，同时能够降低成本。
[0023]本专利技术公开了以下技术效果：
[0024](1)本专利技术利用交替多层共挤技术制备了IIR/NR交替多层复合材料，具有工艺简单、成本低、适合大规模工业化生产的特点。本专利技术的交替多层共挤技术相比单纯的IIR与NR共混，能够起到1+1大于2的技术效果。
[0025](2)本专利技术所制备的IIR/NR交替多层复合材料具有清晰规整的层结构，兼具优异的气体阻隔性能与力学性能，耐疲劳性好，可以作为汽车以及飞机的轮胎内衬层材料。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为NR/GE母粒与实施例1制备的天然橡胶/石墨烯混炼胶的透射电镜图，图中，
(a)为GE/NR母粒，(b)为NR
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GE0.5，(c)为NR
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GE1，(d)为NR
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GE2，(e)为NR
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GE3；
[0028]图2为实施例1制备的NR
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GE混炼胶在1.5MPa、40℃氮气条件下的气体相对渗透率；
[0029]图3为实施例2制备的BIIR/NR
‑
GE交替多层复合材料的截面SEM图；
[0030]图4为不同层数的BIIR/NR交替多层复合材料截面的透射电镜图，图中，BIIR为未经多层共挤流道的BIIR样品，2L/4L/8L/16L分别为2层/4层/8层/16层的BIIR/NR交替多层样品；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IIR/NR交替多层复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将天然橡胶混炼胶与丁基橡胶混炼胶交替层叠共挤出，得到IIR/NR交替多层混炼胶，之后经硫化处理得到所述的IIR/NR交替多层复合材料。2.根据权利要求1所述的一种IIR/NR交替多层复合材料的制备方法，其特征在于，所述丁基橡胶为卤化丁基橡胶。3.根据权利要求2所述的一种IIR/NR交替多层复合材料的制备方法，其特征在于，所述卤化丁基橡胶为氯化丁基橡胶或溴化丁基橡胶。4.根据权利要求1所述的一种IIR/NR交替多层复合材料的制备方法，其特征在于，所述天然橡胶混炼胶中还含有石墨烯。5.根据权利要求4所述的一种IIR/NR交替多层复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯占所述天然橡胶混炼胶质量的0.5
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【专利技术属性】
技术研发人员：熊英，席彤彤，郭少云，段宇豪，吴宏，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：