[发明专利]橡胶－聚氨酯弹性体复合结构绿色轮胎及其制造方法

摘要

本发明涉及复合轮胎的制造技术,具体是指橡胶——聚氨酯弹性体复合结构绿色轮胎及其制造方法。本发明所指的绿色轮胎是由橡胶子午线胎体与聚氨酯弹性胎面复合而成。本方法历经橡胶胎体的表面处理,使橡胶表层发生卤化、环化和交联等化学反应,聚氨酯预聚体体系的改性及浇注胎面。它综合了子午线胎体滚动阻力低,安全性好、舒适性好以及聚氨酯弹性体耐磨,无(少)环境污染等优点,是一种性能优异的绿色环保轮胎。本制造工艺简单,成本较低,具有良好的社会效益和经济效益。

主权项

1、橡胶-聚氨酯弹性体复合结构绿色轮胎的制造方法，其特征在于本法包括以下步骤及工艺条件：步骤一：橡胶胎体的表面处理(1)表面处理剂的制备，选用下列两种方法中的任意一种：a)在每100重量份醋酸乙酯中，加入1～6重量份的三氯异氰脲酸，搅拌至完全溶解，即制得表面处理剂；b)在每100重量份二甲基甲酰胺中，加入1～6重量份的N-溴代丁二酰亚胺，搅拌至完全溶解，即制得表面处理剂；(2)橡胶胎体表面处理方法：首先将按上述方法新配制的表面处理剂喷涂或刷涂在橡胶胎体需与聚氨酯弹性体胎面粘接的部位，然后停放0.5～12小时，即可浇注胎面；步骤二：聚氨酯预聚体体系的选择及改性(1)选用下列两个体系的聚氨酯预聚体中的任意一个体系作为胎面材料：a)聚己内酯多元醇-二苯基甲烷二异氰酸酯体系；其中聚己内酯二元醇的分子量在1500～2500之间；预聚体中异氰酸根(NCO)含量在5.0～6.0％之间；扩链剂使用低分子二元醇，可以是乙二醇或丁二醇，扩链系数在0.95～0.98之间；b)低聚物多元醇-对苯二异氰酸酯体系；其中低聚物多元醇可以是聚酯多元醇，聚醚多元醇，聚己内酯多元醇，也可以是它们的混合物；分子量在1000-2000之间；预聚体中异氰酸根含量在3.5～6.0％之间；扩链剂使用低分子二元醇，可以是乙二醇或丁二醇；扩链系在0.95～0.98之间；以上两种预聚体可以自制，也可以购买相应的商品预聚体；(2)纳米白炭黑改性聚氨酯预聚体的方法，可选用下列三种方法中的任意一种：a)预聚前混入法：纳米白炭黑可选用平均粒径1～40nm的气相法白炭黑，加入含异氰酸酯基或氨基的硅烷偶联剂的乙醇溶液，混合均匀后，加入低聚物多元醇中，在搅拌下加热至220～240℃，同时抽真空至-0.095～-0.098Mpa，脱水、脱醇2～3小时；冷却至60℃以下后，加入二异氰酸酯，在70～80℃及真空度-0.095～-0.098Mpa下反应1～2小时，即制得纳米白炭黑改性聚氨酯预聚体；其中：纳米白炭黑的用量是预聚体重量的1～3％；硅烷偶联剂的用量是纳米白炭黑重量的20～30％，乙醇的用量是硅烷偶联剂重量的3～5倍；异氰酸酯的用量按常规方法计算，使预聚物中的异氰酸根(NCO)含量在3.5～6.0％之间；b)预聚后混入法：本法适用于购买市售商品预聚体的改性，纳米白炭黑和硅烷偶联剂的品种和用量与预聚前混入法完全相同，不同的是纳米白炭黑与硅烷偶联剂的乙醇溶液混合均匀后，要在220～240℃温度和-0.095～-0.098Mpa真空下干燥4～6小时，冷却、粉碎后，在搅拌下加入预聚体中；c)原位生成法：以正硅酸乙酯和含异氰酸酯基或氨基的硅烷偶联剂为前驱体，加入低聚物多元醇中，以盐酸为催化剂，进行水解和缩合，在原位生成纳米白炭黑；再升温至220～240℃，同时抽真空至-0.095～-0.098Mpa，脱水、脱醇、脱酸2～3小时，冷却至60℃以下，加入计算量的异氰酸酯，按常规方法进行预聚；前驱体的用量为预聚体重量的1～5％；盐酸的浓度为0.1～0.2mol；步骤三：浇注胎面(1)备料：将改性后的预聚体移至聚氨酯弹性体浇注机A罐中，加热至70～80℃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(NCO)含量和按设定的扩链系数计算预聚体与扩链剂用量的比例，并按此比例调节好聚氨酯弹性体浇注机A、B两罐的计量泵；(2)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。