【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及輪胎硫化膠囊，尤其涉及一種基于納米材料的輪胎硫化膠囊及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、硫化膠囊是輪胎生產(chǎn)必不可少的輔助材料。屬于橡膠制品中的大型橡膠制品，是輪胎制造業(yè)中的易耗品。而能否生產(chǎn)出高質(zhì)量的輪胎，很大程度上取決于硫化膠囊的質(zhì)量，因為硫化膠囊是輪胎外胎硫化的最重要工具，其質(zhì)量的優(yōu)劣不僅影響到其使用次數(shù)的多少，關(guān)系到輪胎生產(chǎn)的成本高低，而且還會影響成品輪胎的質(zhì)量和使用壽命。在輪胎硫化過程中，介質(zhì)能通過硫化膠囊傳遞到輪胎中，提供硫化所需的熱量，同時保證輪胎具有合理的內(nèi)輪廓形狀。由于硫化膠囊在使用過程中需要的條件，所以在橡膠的選擇上是十分苛刻的，要求橡膠必須能夠長期在高溫高濕高壓的環(huán)境中使用，因此對橡膠的使用要求較高，現(xiàn)常用膠種為丁基橡膠，但是丁基橡膠的高飽和性使其在硫化過程中存在硫化速度慢的缺點，影響工廠的生產(chǎn)效率。
2、專利cn101775175b公開了利用納米硅基氧化物制作的輪胎硫化膠囊及制備工藝，通過引入納米硅基氧化物有效的提高了制備材料的耐熱老化性、實現(xiàn)了膠料較小的永久變形性，提高了輪胎硫化膠囊的使用壽命，并且在制備過程中在混煉開始時先行在生膠中加入納米硅基氧化物，保證其與橡膠有很好的結(jié)合，并增加了二次密煉加工，可滿足生產(chǎn)工藝要求，分散效果理想；專利cn105647038b公開了一種高強度輪胎硫化膠囊的制備方法，通過對丁基橡膠進(jìn)行改性并選用多組分復(fù)合的三元硫化體系對制備工藝的條件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，得到了具有高強度、良好耐候性的輪胎硫化膠囊。但上述制備過程中均是將原料直接混合，這樣容易造成物料分散不均
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本專利技術(shù)提供了一種基于納米材料的輪胎硫化膠囊及其制備方法，通過將丁基橡膠、改性氯化丁基膠、改性復(fù)合樹脂、氧化鎂、促進(jìn)劑、軟化劑、防焦劑和加工助劑在高溫下混煉后經(jīng)注射硫化工藝后得到具有高強度、高耐磨的輪胎硫化膠囊。
2、為解決上述問題，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案為：
3、一種基于納米材料的輪胎硫化膠囊的制備方法，包括以下步驟：
4、s1、在惰性氣氛下，將氯化丁基膠與改性炭黑和氧化鋅復(fù)合物共混，在85-110℃下混煉10-20min，獲得改性氯化丁基膠；其中，惰性氣氛為氮氣氣氛，氯化丁基膠與改性炭黑和氧化鋅復(fù)合物的質(zhì)量比35-45:38-52；
5、s2、將溴化烷基酚醛樹脂與丙烯酸酯改性納米二氧化硅混合均勻，得到改性復(fù)合樹脂；其中，溴化烷基酚醛樹脂與丙烯酸酯改性納米二氧化硅的質(zhì)量比為10-12:5-8；
6、s3、將丁基橡膠、改性氯化丁基膠、改性復(fù)合樹脂、氧化鎂、促進(jìn)劑、軟化劑、防焦劑和加工助劑共混，在95-125℃下混煉20-40min，混煉結(jié)束后壓片獲得混煉膠片；其中，丁基橡膠、改性氯化丁基膠、改性復(fù)合樹脂、氧化鎂、促進(jìn)劑、軟化劑、防焦劑和加工助劑的質(zhì)量比為32-38:52-60:20-25:1-1.8:2.2-3:2-3:1.2-2.4:1-2；
7、s4、將混煉膠片放入注射硫化機中，螺桿溫度控制在75-85℃，壓力控制在18-22mpa，注射硫化溫度為180-220℃，注射硫化35-45min，獲得輪胎硫化膠囊。
8、進(jìn)一步地，步驟s1中，改性炭黑和氧化鋅復(fù)合物的制備方法為：
9、a1、在惰性氣氛下將3-羥基吡啶溶解在異丙醇中，向其中加入炭黑，室溫下攪拌15-25min，得到混合液1；其中，惰性氣氛為氮氣氣氛；3-羥基吡啶在異丙醇中的用量為0.12-0.22g/ml，3-羥基吡啶與炭黑的質(zhì)量比為1:10-15，炭黑為炭黑n220和炭黑n550按質(zhì)量比1:1混合而成；
10、在該步驟中，丁基橡膠材料制備時，炭黑的使用能夠有效的改善橡膠產(chǎn)品的物理機械性能，但由于其含有大量基團(tuán)從而具有較高的表面活性，而高分子聚合物的表面能較低，因此炭黑在橡膠材料中的分散性較差，因而在本專利技術(shù)中，利用3-羥基吡啶對炭黑進(jìn)行包覆得到改性炭黑，通過對炭黑進(jìn)行表面改性，引入羥基、吡啶環(huán)等基團(tuán)，有助于炭黑的分散；
11、a2、在去離子水中加入氯化鋅，攪拌狀態(tài)下滴入稀鹽酸，得到無色透明溶液，并向其中滴加氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液ph為8，得到白色沉淀，經(jīng)去離子水洗滌后與聚乙烯吡咯烷酮水溶液混合，得到混合液2；其中，氯化鋅在去離子水中的用量為0.2-0.25g/ml，稀鹽酸的濃度為1mol/l，氫氧化鈉溶液濃度為2mol/l，聚乙烯吡咯烷酮水溶液中聚乙烯吡咯烷酮的用量為0.25-0.3g/ml，氯化鋅與聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量比為1:1.2-2.2；
12、在該步驟中，由于丁基橡膠不飽和度極低，因此其硫化較為困難，不但需要較強的硫化體系，而且需要較高的硫化溫度和較長的硫化時間；因而在本專利技術(shù)中采用耐高溫性能優(yōu)異的溴化烷基酚醛樹脂硫化體系進(jìn)行硫化，在該體系中氧化鋅的加入能夠有效的提高硫化速度，但是由于其表面活性較高，直接加入氧化鋅極易發(fā)生團(tuán)聚，因此在本專利技術(shù)中通過原位生成法在反應(yīng)體系中引入氧化鋅，首先將氯化鋅溶解在鹽酸溶液中，再利用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液ph得到大量氫氧化鋅沉淀，再加入聚乙烯吡咯烷酮實現(xiàn)對氫氧化鋅顆粒的包覆，最后在混煉過程中，在高溫作用下原位生成氧化鋅顆粒；在氧化鋅生成過程中，聚乙烯吡咯烷酮與鋅離子之間形成絡(luò)合配位鍵等相互作用，從而降低了氧化鋅粒子間的碰撞幾率，同時聚乙烯吡咯烷酮中聚合物鏈的存在能夠提供較大的空間位阻作用，使其相互排斥，減少團(tuán)聚，從而處于高度分散的狀態(tài)；
13、a3、在惰性氣氛攪拌狀態(tài)下，將混合液1滴加到混合液2中，滴加完成后向其中加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌20-30min得到改性炭黑和氧化鋅復(fù)合物；其中惰性氣氛為氮氣氣氛，硅烷偶聯(lián)劑為kh550、kh560、kh570中的至少一種，優(yōu)選為kh550；硅烷偶聯(lián)劑與步驟a1中炭黑的質(zhì)量比為0.1:16-24；混合液1與混合液2的體積比為8:1。
14、硅烷偶聯(lián)劑對無機物具有反應(yīng)性，有機官能團(tuán)對有機物具有反應(yīng)性或相容性，因此在本專利技術(shù)中加入硅烷偶聯(lián)劑在改性炭黑和聚乙烯吡咯烷酮包覆的氫氧化鋅間形成聚乙烯吡咯烷酮包覆氫氧化鋅有機基體-硅烷偶聯(lián)劑-改性炭黑無機基體的結(jié)合體；進(jìn)一步硫化過程中，改性炭黑表面含有的羥基通過硫化作用將氯化丁基膠中的-cl以氯化氫的形式脫離出來，從而將含有改性炭黑的結(jié)合體與氯化丁基膠結(jié)合在一起；另外結(jié)合體中含有的帶正電荷的吡啶環(huán)與游離的氯離子通過正負(fù)電荷聚集在一起形成離子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，能夠有效提高氯化丁基膠的力學(xué)性能，并且高溫下分子鏈運動性增加，使得制備得到的橡膠復(fù)合材料具有一定的流動性，對使用過程中產(chǎn)生的受損部位具有一定的修復(fù)作用，從而能夠有效的延長制備產(chǎn)品的使用壽命。
15、進(jìn)一步地，步驟s2中，丙烯酸酯改性納米二氧化硅的制備方法為：在25-35℃下，在去離子水中加入十六烷基三甲基溴化銨、無水乙醇和氨水，攪拌40-60min后向其中加入正硅酸四乙酯、雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和甲基丙烯酸甲酯混合物，在35-45本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種基于納米材料的輪胎硫化膠囊的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于納米材料的輪胎硫化膠囊的制備方法，其特征在于，步驟S1中，改性炭黑和氧化鋅復(fù)合物的制備方法為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于納米材料的輪胎硫化膠囊的制備方法，其特征在于，步驟S2中，丙烯酸酯改性納米二氧化硅的制備方法為：在25-35℃下，在去離子水中加入十六烷基三甲基溴化銨、無水乙醇和氨水，攪拌40-60min后向其中加入正硅酸四乙酯、雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和甲基丙烯酸甲酯混合物，在35-45℃下攪拌18-24h，經(jīng)離心、干燥后即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于納米材料的輪胎硫化膠囊的制備方法，其特征在于，步驟S3中，促進(jìn)劑為促進(jìn)劑DM、促進(jìn)劑ZDC中的至少一種，軟化劑為硫化棉籽油，防焦劑為PVI，加工助劑為硬脂酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于納米材料的輪胎硫化膠囊的制備方法，其特征在于，步驟A1中，所述炭黑為炭黑N220、炭黑N550中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于納米材料的輪胎硫化膠
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于納米材料的輪胎硫化膠囊的制備方法，其特征在于，干燥的條件為：真空干燥箱中30-45℃干燥6-8h。
8.一種基于納米材料的輪胎硫化膠囊，其特征在于，采用權(quán)利要求1-7任一項所述的一種基于納米材料的輪胎硫化膠囊的制備方法制得。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于納米材料的輪胎硫化膠囊的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于納米材料的輪胎硫化膠囊的制備方法，其特征在于，步驟s1中，改性炭黑和氧化鋅復(fù)合物的制備方法為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于納米材料的輪胎硫化膠囊的制備方法，其特征在于，步驟s2中，丙烯酸酯改性納米二氧化硅的制備方法為：在25-35℃下，在去離子水中加入十六烷基三甲基溴化銨、無水乙醇和氨水，攪拌40-60min后向其中加入正硅酸四乙酯、雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和甲基丙烯酸甲酯混合物，在35-45℃下攪拌18-24h，經(jīng)離心、干燥后即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于納米材料的輪胎硫化膠囊的制備方法，其特征在于，步驟s3中，促進(jìn)劑...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙會巖，趙海林，劉濤，徐海磊，張?zhí)┖?/a>，陳國慧，范屛，
申請(專利權(quán))人：山東永譽橡膠有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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