[发明专利]基于丙烯酸系水凝胶的轮胎填充

说明书

技术领域

本发明涉及轮胎填充组合物。

发明背景

轮胎填充已知很久。它们被用于苛刻的应用中，如地下采矿、耕作或废料场，在这些地方防爆很重要，但客户不希望换成实心轮胎。实心轮胎相对昂贵，只能以有限的尺寸提供。而采用轮胎填充，任何车辆上的任何尺寸的轮胎都可以转变成防爆轮胎。

到目前为止，由于聚氨酯允许柔软性、弹性和固化速度的组合，因此这些轮胎填充已经通过聚氨酯实现。需要柔软性来提供适当舒适的乘坐，并且通常由5和20之间的肖氏A硬度表示。对于一些应用，可在市场上获得例如更高的速度，高达50肖氏A的更高的硬度。

这些轮胎填充体系通常作为即用型套件(kit)交付给客户。为了获得适当短的固化时间，提供双组分聚氨酯和带有压力泵的静态混合器。客户将轮胎放置在垂直位置(阀门向下)，在顶部钻一个孔，将压力单元连接到阀门，并填充轮胎，直到材料从顶孔泄漏出来。填充之后，用螺钉或任何其他适合的方法将孔关闭。

例如，WO 00/61655描述了一种用于生产防泄气轮胎的方法，其通过用包含以下成分的组合物填充轮胎：多异氰酸酯、高分子量多元醇、极性增塑增量油、多胺，然后在催化剂的存在下固化所述组合物，以形成肖氏A硬度在约5至60范围内的聚氨酯弹性体。

由于聚氨酯集硬度适中、固化快和价格合理于一体，因此到目前为止，使用聚氨酯作为用于轮胎填充的标准材料。然而，这种方法有一些严重的缺点。

因此，聚氨酯填料通常通过多异氰酸酯组分和多元醇组分的聚合来制备，并且必须精确地控制这两种组分的比例，以便实现可接受的体系的固化。任何偏差都会导致材料不满足轮胎填充的基本要求。特别地，必须避免轮胎的任何液体内容物，因为它会浸出，这会导致在使用过程中产生过多的热量，最终导致轮胎的破坏。

此外，聚氨酯填充通常基于对环境、健康和安全(EHS)有一些担忧的双组分组合物。客户有直接接触异氰酸酯的风险。为了达到期望的柔软度，用例如也具有较多担忧的芳香油来强烈增塑组分。

聚氨酯轮胎填充的另一个缺点是由于所有起始材料都是有机化合物，因此成本仍然相对高。

发明概述

因此，本发明的目的是提供一种用于生产防爆轮胎的供选择的轮胎填充材料，其能够实现快速和可控的固化并且对用量误差不敏感。此外，所述轮胎填充材料应该是环境友好且成本有效的。

令人惊讶的是，发现(甲基)丙烯酸系水凝胶((meth)acrylic hydrogels)用具有水作为主要组分的组合物提供了实现防爆轮胎的手段。

因此，本发明提供了一种生产填充有(甲基)丙烯酸系水凝胶的轮胎的方法，所述方法包括：a)提供包含至少一种水溶性(甲基)丙烯酸系化合物、水和引发剂的混合物，和b)将混合物填充在轮胎中，所述混合物在所述轮胎中聚合以形成(甲基)丙烯酸系水凝胶。

本发明的方法是耐用、成本有效且环境友好的方法，并代表了传统聚氨酯轮胎填充技术的供选择的方案。令人惊讶的是，可以实现轮胎填充混合物的快速和可控的固化。固化特性对用量误差不敏感，因此非常容易加工。此外，轮胎填充料由于其被水塑化而是环境友好的，并且由于水是主要组分，所以是非常成本有效的。

本发明还涉及填充有(甲基)丙烯酸系水凝胶的轮胎，混合物作为轮胎填充材料的用途，以及如另外的独立权利要求中所述的轮胎填充材料。在从属权利要求中列举了本发明的优选实施方案。

发明详述

(甲基)丙烯酸系水凝胶是含有亲水性(甲基)丙烯酸聚合物的含水凝胶。特别地，水凝胶中的亲水性(甲基)丙烯酸聚合物通常是交联的，例如通过共价键交联(化学凝胶)或通过非共价键如离子相互作用或氢键交联(物理凝胶)。(甲基)丙烯酸聚合物分别是一种或多种丙烯酸和/或甲基丙烯酸系化合物或单体，和任选地一种或多种可分别与丙烯酸和/或甲基丙烯酸系化合物或单体共聚的共聚单体的聚合物。

(甲基)丙烯酸系((meth)acrylic)是指甲基丙烯酸系或丙烯酸系。因此，(甲基)丙烯酰基是指甲基丙烯酰基或丙烯酰基。(甲基)丙烯酰基也称为(甲基)丙烯酰基((meth)acryl group)。(甲基)丙烯酸系化合物包含一个或多个(甲基)丙烯酰基。

水溶性化合物，例如水溶性(甲基)丙烯酸系化合物是指在20℃下具有至少5g/100g水的溶解度的化合物。

以“聚/多”开头的物质名称表示每分子形式上含有两个或更多个在其名称中出现的官能团的物质。例如，多元醇是指具有至少两个羟基的化合物。聚醚是指具有至少两个醚基的化合物。