一种高阻燃低电阻型消防车轮胎及其制造工艺制造技术

本申请公开了一种高阻燃低电阻型消防车轮胎及其制造工艺，属于消防车轮胎技术领域。该轮胎包括胎面、缓冲层、帘布层和胎圈，所述胎面由胎面胶组合物混炼并硫化制成，所述胎面胶组合物包括：天然橡胶30

【技术实现步骤摘要】
一种高阻燃低电阻型消防车轮胎及其制造工艺


[0001]本申请涉及一种高阻燃低电阻型消防车轮胎及其制造工艺，属于消防车轮胎


技术介绍

[0002]近年来，消防车作为火灾保障救援的主要装备，其自身的安全保护极为重要，因此保障消防车的安全运行是救援工作顺利展开的首要前提。
[0003]由于消防车救援环境通常较为恶劣，消防车在运行中，轮胎不断与不平整或高温的道路界面摩擦，使汽车车体静电积累、电压上升，易发生火灾、电击现象，阻碍救援工作的开展，并且易造成事故的二次伤害。
[0004]现有的消防车专用胎主要致力于提高轮胎的阻燃性和耐火性，并未关注如何消除轮胎在行驶过程中的静电积累，因此安全系数较低，故无法满足火灾救援需求。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，提供了一种高阻燃低电阻型消防车轮胎及其制造工艺，该轮胎的胎面中含有改性导电填料和功能助剂，二者结合能够在消防车轮胎的使用过程中及时消除静电，降低轮胎的电阻，并提高轮胎的阻燃和导热性，能够用于各种恶劣环境，尤其是能够在高温或存在蔓延火的地面上长时间使用。
[0006]根据本申请的一个方面，提供了一种高阻燃低电阻型消防车轮胎，包括胎面、缓冲层、帘布层和胎圈，所述胎面由胎面胶组合物混炼并硫化制成，所述胎面胶组合物包括：
[0007]天然橡胶30
‑
50份、氯丁橡胶50
‑
70份、炭黑40
‑
60份、改性导电填料10
‑
20份、功能助剂10/>‑
30份、活化剂3
‑
6份、硫化剂1
‑
3份、防老剂1
‑
3份、促进剂1
‑
2份、防焦剂1
‑
2份；
[0008]所述功能助剂的结构式为式Ⅰ和/或式Ⅱ：
[0009][0010]其中R1和R4独立的选自包含直链或支链的C3
‑
C8烷基中的一种，R2和R3、R5和R6独立的选自包含直链或支链的C1
‑
C3烷基中的一种。
[0011]为了适应消防车在高温以及可能存在蔓延火的路面上行驶的需求，本申请中的消防车轮胎采用独特的胎面胶组合物制备得到了一种高阻燃、低电阻及高导热型轮胎。该胎面胶组合物以天然橡胶和氯丁橡胶作为基材，上述基材的分子链能够在混炼中相互交叉，便于后期轮胎的硫化交联，且氯丁橡胶自身含有氯原子，能够赋予轮胎阻燃和耐腐蚀性能，使其耐油、耐热、耐燃、耐化学试剂等性能显著提高，延长轮胎的使用寿命。
[0012]在天然橡胶和氯丁橡胶作为基材的基础上，胎面胶组合物中还加入了功能助剂，根据上述功能助剂的结构式可知，该功能助剂中含有双键，因此添加的此功能助剂能够与天然橡胶和氯丁橡胶交联，从而使得功能助剂与橡胶基材形成交联网络，提高功能助剂在胎面中的分散性，并且功能助剂中含有的磺酸根基团、磷氧键和磷氮键，不仅能够赋予轮胎阻燃性，还能够与炭黑和改性导电填料协同形成导电阻燃层，从而有效消除轮胎在使用过程中产生的静电，降低轮胎的电阻。
[0013]胎面胶组合物中的炭黑和改性导电填料能够增加轮胎的导电性和耐磨性，二者相互配合有利于在轮胎内部形成导电通路，降低轮胎的电阻，从而消除轮胎在行驶过程中的静电积累，提高轮胎的使用安全系数，以便于在消防过程中维持轮胎的性能稳定性，即使在高温或者存在蔓延火的情况下，也能够起到高耐磨、高导电、高导热的作用，有利于消防救援工作的顺利进行。
[0014]可选地，所述功能助剂为式Ⅰ和式Ⅱ的混合物，式Ⅰ结构的功能助剂和式Ⅱ结构的功能助剂的重量比为1：(2
‑
4)。式Ⅰ结构的功能助剂相比于式Ⅱ结构的功能助剂多一个磷氧双键，该基团虽然能够增加轮胎的阻燃性和导电性，但是若数量过多将会导致功能助剂与
橡胶基材的交联反应性降低，不利于功能助剂在交联网络中均匀分散，并且带有磺酸根的侧链也会向磷原子靠拢，降低该功能助剂分子链的运动能力，从而降低轮胎的阻燃性、导电性和导热性。
[0015]可选地，所述功能助剂由单体A和单体B反应制备得到，所述单体A选自烯丙基N,N,N',N'
‑
四乙基磷二酰胺或2
‑
丙烯基N,N,N',N'
‑
四异丙基亚磷酰二胺；
[0016]所述单体B选自丙磺酸内酯、丁磺酸内酯、戊磺酸内酯、己磺酸内酯、庚磺酸内酯或辛磺酸内酯中的至少一种。
[0017]单体A和单体B反应得到功能助剂，单体A中叔胺与单体B的磺酸内酯基团反应得到磺酸根，从而提高轮胎的阻燃性和耐酸碱盐腐蚀性，并且上述单体A和单体B中带有的烷基基团一是能够增加功能助剂的运动能力，便于分子链的伸展，降低轮胎的滞后生热，二是能够增加与橡胶基材的相容性，提高其与橡胶基材的交联性，便于功能助剂均匀分散在交联网络中，三是可增加与炭黑和改性导电填料的相容性，在该功能助剂的带动下，炭黑和改性导电填料能够在基材中均匀分散。
[0018]可选地，所述功能助剂的制备方法为：
[0019]将摩尔比为1：(1
‑
1.1)的所述单体A和单体B溶于第三溶液中，在50
‑
130℃下搅拌反应3
‑
5h后得到。
[0020]可选地，所述第三溶液选自乙醇、异丙醇或丙酮。
[0021]可选地，所述改性导电填料为经过(3
‑
氨基丙基)
‑
三乙氧基硅烷和磷酰氯类化合物改性后的碳纳米管和氧化铝，(3
‑
氨基丙基)
‑
三乙氧基硅烷先对碳纳米管和氧化铝进行胺化得到胺化产物，之后胺化产物再与磷酰氯类化合物反应得到改性导电填料。
[0022]可选地，所述改性导电填料的制备方法为：
[0023]将碳纳米管和氧化铝置于含有(3
‑
氨基丙基)
‑
三乙氧基硅烷的第一溶液中，在100
‑
120℃下胺化15
‑
20h，离心干燥后得到胺化产物；
[0024]将摩尔比为1：(1
‑
1.1)的胺化产物和磷酰氯类化合物在第二溶液中混合，在室温下反应2
‑
4h，过滤干燥后即得所述改性导电填料。
[0025]可选地，第一溶液选自甲苯或二甲苯，所述第二溶液选自氯仿。
[0026]采用碳纳米管和氧化铝作为导电填料，能够提高与炭黑的配合与分散效果，提高炭黑和改性导电填料自身的分散性，从而降低损耗因子，提高轮胎的导电性能。使用(3
‑
氨基丙基)
‑
三乙氧基硅烷对碳纳米管和氧化铝进行胺化，一是能够使得碳纳米管和氧化铝表面含有氨基，提高与功能助剂的相容性，便于其沿功能助剂的交联网络进行均匀分散，从而提高导电填料在轮胎中的分散均匀性；二是(3
‑
氨基丙基)
‑
三乙氧基硅烷能够增加轮胎中的O
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高阻燃低电阻型消防车轮胎，包括胎面、缓冲层、帘布层和胎圈，其特征在于，所述胎面由胎面胶组合物混炼并硫化制成，所述胎面胶组合物包括：天然橡胶30
‑
50份、氯丁橡胶50
‑
70份、炭黑40
‑
60份、改性导电填料10
‑
20份、功能助剂10
‑
30份、活化剂3
‑
6份、硫化剂1
‑
3份、防老剂1
‑
3份、促进剂1
‑
2份、防焦剂1
‑
2份；所述功能助剂的结构式为式Ⅰ和/或式Ⅱ：其中R1和R4独立的选自包含直链或支链的C3
‑
C8烷基中的一种，R2和R3、R5和R6独立的选自包含直链或支链的C1
‑
C3烷基中的一种。2.根据权利要求1所述的高阻燃低电阻型消防车轮胎，其特征在于，所述功能助剂为式Ⅰ和式Ⅱ的混合物，式Ⅰ结构的功能助剂和式Ⅱ结构的功能助剂的重量比为1：(2
‑
4)。3.根据权利要求1所述的高阻燃低电阻型消防车轮胎，其特征在于，所述功能助剂由单体A和单体B反应制备得到，所述单体A选自烯丙基N,N,N',N'
‑
四乙基磷二酰胺或2
‑
丙烯基N,N,N',N'
‑
四异丙基亚磷酰二胺；所述单体B选自丙磺酸内酯、丁磺酸内酯、戊磺酸内酯、己磺酸内酯、庚磺酸内酯或辛磺酸内酯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的高阻燃低电阻型消防车轮胎，其特征在于，所述改性导电填料为经过(3
‑
氨基丙基)
‑
三乙氧基硅烷和磷酰氯类化合物改性后的碳纳米管和氧化铝，(3
‑
氨基丙基)
‑
三乙氧基硅烷先对碳纳米管和氧化铝进行胺化得到胺化产物，之后胺化产物再与磷酰氯类化合物反应得到改性导电填料。5.根据权利要求4所述的高阻燃低电阻型消防车轮胎，其特征在于，所述改性导电填料的制备方法为：将碳纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉亮，王业敬，谢海粟，王玲，岳恒崇，
申请(专利权)人：山东宏盛橡胶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：