一种聚氨酯胎面－橡胶胎体复合结构绿色轮胎的制造方法，其特征在于包括下述步骤： （１）橡胶胎体的表面处理 制备出与橡胶及聚氨酯粘合性能良好的过渡层胶片，胎体成型时，将过渡层胶片贴到橡胶胎体上，待硫化后，对胎体与聚氨酯弹性体粘接的部位进行打磨并进行清洗，再浇注胎面； （２）聚氨酯预聚体体系的选择和制备 胎面材料是由低聚物多元醇－异氰酸酯型体系制备的聚氨酯预聚体，低聚物多元醇－异氰酸酯型体系可选自体系Ａ或体系Ｂ， 所述体系Ａ是聚四氢呋喃多元醇－１，５－萘二异氰酸酯体系；其中聚四氢呋喃二元醇的分子量在１０００～３０００之间；扩链剂是低分子二元醇；扩链系数在０．９５～０．９８之间； 所述体系Ｂ是端羟基聚丁二烯－二苯基甲烷二异氰酸酯体系；其中端羟基聚丁二烯分子量在１０００～２０００之间；扩链剂是低分子二元醇；扩链系数在０．９５～０．９８之间； 所述聚氨酯预聚体的制备方法：低聚物多元醇于－０．０９５～０．０９８Ｍｐａ真空、１２０～１４０℃脱水２～３小时；冷却至６０℃以下后，加入异氰酸酯，在７０～８０℃及真空度－０．０９５～－０．０９８Ｍｐａ下反应１～２小时，即为聚氨酯预聚体，异氰酸酯的用量按常规方法计算，使预聚物中的异氰酸根含量在５．０～６．０之间； （３）聚氨酯预聚体体系的改性 平均粒径范围是１０～４０ｎｍ的纳米二氧化钛加热活化后，加入硅烷偶联剂的乙醇溶液，混合均匀后，取出，放到真空干燥箱中，加热至２２０～２４０℃，抽真空至－０．０９５～－０．０９８Ｍｐａ，干燥４～６小时，取出、冷却、粉碎，即制得表面处理纳米二氧化钛；将粉碎好的改性的纳米二氧化钛用大功率超声波分散仪分散到聚氨酯预聚体中，即制得纳米二氧化钛改性的聚氨酯预聚体；其中：纳米二氧化钛的重量是预聚体重量的１～３％；硅烷偶联剂的用量是纳米二氧化钛重量的３０～５０％，乙醇的用量是硅烷偶联剂重量的３～５倍； （４）浇注胎面 －备料 将改性后的预聚体移至聚氨酯弹性体浇注机的Ａ罐中，加热至７０～８０℃并抽真空至－０．０９５～－０．０９８Ｍｐａ，脱泡１５～３０分钟，将扩链剂低分子二元醇移至Ｂ罐中，按常规方法测定预聚体中异氰酸根含量和按设定的扩链系数计算出预聚体与扩链剂用量的比例； 扩链剂用量Ｗ＝预聚物质量×单位质量预聚物中异氰酸根基含量×扩链剂常数×扩链剂系数 按此比例调整好聚氨酯弹性体浇注机Ａ、Ｂ两罐计量泵； －浇注 将经表面处理的胎体放在预热至１１０～１３０℃的模具中，开动浇注机进行浇注；注满后保持压力０．２～０．３Ｍｐａ并保温１１０～１３０℃，３０～８０分钟后出模；将已浇注好胎面的轮胎在１１０～１３０℃烘箱或烘道中，后处理１２～２４小时，即制得成品。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合轮胎及其制造技术，更具体地说涉及一种聚氨酯胎面—橡胶胎体复合结构绿色轮胎及其制造方法。
技术介绍
所谓绿色轮胎，国际上通指滚动阻力小，因而油耗低，废气排放少的子午线轮胎。与普通轮胎相比，绿色轮胎可降低滚动阻力22～25％，节油3～8％。自1991年法国米其林公司宣布大力开发绿色轮胎以来，欧洲、美国和日本等各大轮胎公司相继加快了绿色轮胎的研制步伐，目前绿色轮胎已成为轮胎工业发展的热门课题。绿色轮胎的研究已有十多年的历史，概括起来主要有以下两种方向。一、全天然橡胶子午胎，即胎面和胎体都采用天然橡胶。这类轮胎的突出优点是动态性能好，行驶中生热低，适合于高速轮胎，并且弹性优良，乘坐舒适。这类轮胎主要通过开发新型胎面胶及补强体系、优化轮胎结构等方式，来降低滚动阻力，目前三代子午线轮胎的滚动阻力比第一代减少了30％。但是，进一步改进的余地是有限的。而且，上述技术还明显存在以下几处不足(1)这些轮胎为全天然橡胶子午线轮胎，而天然橡胶的耐磨性不高，虽然经配方设计等改性，天然胶胎面的耐磨性仍不能满足需要，特别是有些降低滚动阻力的技术是以牺牲部分耐磨性为代价的，这样胎面部分容易磨损，直接影响了轮胎的行驶里程及使用寿命，导致了废旧轮胎的产生，对环境形成“黑色污染”。轮胎磨损还会造成严重的重金属污染，如与公园相比，公路两边尘土的锌含量高42倍，铜含量高28倍，铬含量高19倍，铅含量高8倍多。(2)由于天然橡胶强度问题，这些轮胎的胎面胶必须添加炭黑补强，还要添加有致癌作用的芳烃油，它们随胎面磨损而散发在空气中，严重污染环境。(3)此外，为了降低滚动阻力，胶料配用大量的白炭黑，而白炭黑由于导电性差，使绿色轮胎还存在放电问题。因此可以说上述轮胎还不能称其为真正意义上的绿色环保轮胎。随着人们环境意识的不断提高，在继续努力降低滚动阻力的同时，已开始重视使用不污染环境的材料制造轮胎，而且努力提高轮胎的耐磨性，以提高轮胎的行驶里程和使用寿命，减少废旧轮胎的数量，减少对环境的重金属污染。二、整体浇注型聚氨酯轮胎 即胎体和胎面全采用聚氨酯开发出可以替代橡胶轮胎的聚氨酯轮胎一直是世界轮胎业梦寐以求的愿望，几十年来国内外一直在进行这项研究。如最近，美国固特异轮胎橡胶公司与艾美莱泰公司签订了一项合作协议，共同开发可以替代橡胶轮胎的新型聚氨酯轮胎。英国绿色轮胎公司已大量生产聚氨酯自行车轮胎，并在沪安家，合作建厂。在国内，青岛化工学院的聚氨酯弹性体反应注射成型技术及浇注轮胎的研究项目也已取得阶段性成果。整体浇注型聚氨酯轮胎的胎面特别耐磨，可提高轮胎行驶里程和使用寿命，减少废旧轮胎的生成。同时聚氨酯强度高，不需要加炭黑补强，也不需要添加芳烃油，有利于环保。但存在如下不足聚氨酯胎体硬度高，弹性比天然橡胶差，动态力学性能欠佳，行驶中生热大；滚动阻力大，油耗多，不符合绿色轮胎的发展方向，也不适合高速汽车轮胎；并且聚氨酯胎体成型时工艺、设备极为复杂，存在芯模的结构、钢丝圈的定位、增强织物的预成型、增强织物的施放定位等一系列难以解决的问题，并且成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述绿色轮胎的不足之处，提供一种聚氨酯胎面-橡胶胎体(包括子午线橡胶胎体和斜交胎橡胶胎体)复合结构绿色轮胎的制造方法。本专利技术的目的还在于提供所述方法制造的聚氨酯胎面-橡胶胎体复合结构绿色轮胎。这种新型复合绿色轮胎，集天然橡胶子午线轮胎和整体浇注型聚氨酯轮胎的优点于一身，结合了天然橡胶子午线胎体弹性高、滚动阻力小及聚氨酯胎面耐磨、环保等优点，克服了各自的不足，具有弹性好、滚动阻力低、耗油少、胎面耐磨性好等一系列突出优点。这种复合轮胎的性能达到了一个全新的高度，对环境的污染降低到一个全新的水平。这是一个新档次的绿色轮胎，我们称之为新型绿色轮胎。本专利技术就是研制这种新型绿色轮胎，并提供工艺简单、成本低廉、容易工业化的制造方法。本专利技术的聚氨酯胎面—橡胶胎体复合结构绿色轮胎的制造方法主要包括橡胶胎体的表面处理、聚氨酯预聚体的合成及改性、浇注胎面几个步骤。具体地可以通过以下四种方式实现。一、本专利技术聚氨酯胎面—橡胶胎体复合结构绿色轮胎的制造方法包括下述步骤(1)橡胶胎体的表面处理制备出与橡胶及聚氨酯粘合性能良好的过渡层胶片，胎体成型时，将过渡层胶片贴到橡胶胎体上，待硫化后，对胎体与聚氨酯弹性体粘接的部位进行打磨并进行清洗，再浇注胎面；(2)聚氨酯预聚体体系的选择和制备胎面材料是由低聚物多元醇——异氰酸酯型体系制备的聚氨酯预聚体，低聚物多元醇——异氰酸酯型体系可选自体系A或体系B，所述体系A是聚四氢呋喃多元醇——1，5-萘二异氰酸酯体系；其中聚四氢呋喃二元醇的分子量在1000～3000之间；扩链剂是低分子二元醇；扩链系数在0.95～0.98之间；所述体系B是端羟基聚丁二烯——二苯基甲烷二异氰酸酯体系；其中端羟基聚丁二烯分子量在1000～2000之间；扩链剂是低分子二元醇；扩链系数在0.95～0.98之间；所述聚氨酯预聚体的制备方法低聚物多元醇于-0.095～0.098Mpa真空、120～140℃脱水2～3小时；冷却至60℃以下后，加入异氰酸酯，在70～80℃及真空度-0.095～-0.098Mpa下反应1～2小时，即为聚氨酯预聚体，异氰酸酯的用量按常规方法计算，使预聚物中的异氰酸根含量在5.0～6.0之间；(3)聚氨酯预聚体体系的改性平均粒径范围是10～40nm的纳米二氧化钛加热活化后，加入硅烷偶联剂的乙醇溶液，混合均匀后，取出，放到真空干燥箱中，加热至220～240℃，抽真空至-0.095～-0.098Mpa，干燥4～6小时，取出、冷却、粉碎，即制得表面处理纳米二氧化钛；将粉碎好的改性的纳米二氧化钛用大功率超声波分散仪分散到聚氨酯预聚体中，即制得纳米二氧化钛改性的聚氨酯预聚体；其中纳米二氧化钛的重量是预聚体重量的1～3％；硅烷偶联剂的用量是纳米二氧化钛重量的30～50％，乙醇的用量是硅烷偶联剂重量的3～5倍；(4)浇注胎面——备料将改性后的预聚体移至聚氨酯弹性体浇注机的A罐中，加热至70～80℃并抽真空至-0.095～-0.098Mpa，脱泡15～30分钟，将扩链剂低分子二元醇移至B罐中，按常规方法测定预聚体中异氰酸根含量和按设定的扩链系数计算出预聚体与扩链剂用量的比例；扩链剂用量W＝预聚物质量×单位质量预聚物中异氰酸根基含量×扩链剂常数×扩链剂系数按此比例调整好聚氨酯弹性体浇注机A、B两罐计量泵；——浇注将经表面处理的胎体放在预热至110～130℃的模具中，开动浇注机进行浇注；注满后保持压力0.2～0.3Mpa并保温110～130℃，30～80分钟后出模；将已浇注好胎面的轮胎在110～130℃烘箱或烘道中，后处理12～24小时，即制得成品。二、本专利技术聚氨酯胎面—橡胶胎体复合结构绿色轮胎的制造方法也可以通过以下步骤实现 (1)橡胶胎体的表面处理使用多异氰酸酯表面处理剂，将胎体与聚氨酯弹性体粘接的部位打磨并清洗干净后，均匀喷涂或刷涂上表面处理剂，停放1～8小时，即可浇注胎面；(2)聚氨酯预聚体体系的选择和制备胎面材料是由低聚物多元醇——异氰酸酯型体系制备的聚氨酯预聚体，低聚物多元醇——异氰酸酯型体系选自体系A或体系B，所述体系A是聚四氢呋喃多元醇——1，5-萘二异本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张海，马铁军，叶炎平，易玉华，沈建荣，李俊，
申请(专利权)人：杭州悍马轮胎科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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