[发明专利]一种自行车轮胎用低成本高气体阻隔性热塑性硫化胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种自行车轮胎用低成本高气体阻隔性热塑性硫化胶及其制备方法。所述热塑性硫化胶包括卤化丁基橡胶100份、聚丙烯30～90份、硫化体系1.8～18份、填料5～40份和抗氧剂0.2～1份，其中硫化体系为金属氧化物和/或树脂复合硫化体系，包括氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌、酚醛树脂、氯化亚锡中的至少一种。该硫化体系不仅硫化速率和硫化程度有了明显提高，且硫化剂用量大大降低，节约成本，减少资源消耗。本发明通过动态硫化技术制备得到了具有精细的微观相态结构，优异物理力学性能、气密性、硬度等的高气体阻隔性热塑性硫化胶。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体地说，是涉及一种自行车轮胎用低成本高气体阻隔性热塑性硫化胶及其制备方法。

背景技术

自行车配套轮胎主要有实心胎、蜂窝状镂空胎、充气轮胎三种。充气胎因抓地力性能优、弹性好、缓冲性能好等优点成为自行车轮胎的首选，随着市场的发展，人们对轮胎的轻量化和气密性有的更高的要求，气密性和散热性能优异且轻量化的无内胎轮胎成为发展的主流。

热塑性硫化胶(Thermoplastic Vulcanizates，简称TPV)由于同时具备传统橡胶的高弹性和热塑性树脂的反复加工性及回收再利用性能，并且在加工方式多样，在多个领域吸引了广泛关注。文献RSC Advances,2016,6(14):11151-11160.详细介绍了BIIR/PP热塑性弹性体的形成机理，微观结构等，表明BIIR/PP热塑性弹性体是一种具有高橡塑比、能够形成精细的“海岛”式结构，且具有良好的可重复加工性，良好的弹性、流变性能；目前，自行车轮胎内衬层主要以溴化丁基橡胶为主，专利CN107759846A、CN105037971A、报道了几种无内胎轮胎气密层材料及硫化体系，采用卤化丁基橡胶、丁苯橡胶和其它橡胶共用，以硫磺或氧化锌单一硫化体系，配合炭黑、白炭黑等填料，制备轮胎用气密层材料，但气密层为热固性橡胶，难以回收利用且气密层较厚，气密性能有待提高；专利CN 102585319A报道了一种溴化丁基/聚丙烯热塑性弹性体的硫化体系，以热反应性烷基化酚醛树脂为硫化剂，氧化锌为活化剂，氯化锌为催化剂。这种单一硫化体系只针对卤化丁基胶中的卤化基团作为交联点进行交联，导致硫化速率和硫化程度较低，只能适用于卤化程度含量较高的橡胶，难以满足动态硫化工艺高交联度高硫化速率的要求。

发明内容

本发明针对于以上现有技术的不足，提供一种自行车轮胎用低成本高气体阻隔性热塑性硫化胶及制备方法。

为解决上述问题，本发明使用双动态硫化体系，针对卤化丁基橡胶使用采用氧化锌和/或酚醛树脂双动态硫化体系，在橡胶硫化过程中，氧化锌以卤化丁基橡胶中的卤化基团作为交联点，酚醛树脂与卤化丁基胶中的不饱和双键反应，形成新的交联点，在橡胶硫化过程中，两者形成协同效应，相较于单一硫化体系，硫化速率和硫化程度有了明显提高，且硫化剂用量大大降低，节约成本。

在制备方法中，本发明将卤化丁基橡胶、聚丙烯、硫化体系、片状阻隔性填料和抗氧剂通过橡塑预混、冷辊加硫、动态硫化等加工流程制备出了具有精细的微观相态结构，优异物理力学性能、硬度较低的一种自行车轮胎用低成本高气体阻隔性热塑性硫化胶。

发明的目的之一是提供一种自行车轮胎用低成本高气体阻隔性热塑性硫化胶，由包括以下组分的原料制备而得，以重量份数计：

所述卤化丁基橡胶的卤素含量优选为0.3～1.8wt％，更优选为0.4～1.2wt％。

所述卤化丁基橡胶选择本领域常用的卤化丁基橡胶，优选为溴化聚异丁烯-对甲基苯乙烯基橡胶、氯化丁基橡胶或溴化丁基橡胶中的至少一种。

优选地，所述硫化剂体系包括氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌、酚醛树脂、氯化亚锡中的至少一种。