一种轮胎自修复胶条及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种轮胎胶条，尤其属于轮胎自修复胶条。
背景技术
轮胎作为汽车和地面接触的唯一部件，直接影响着汽车的安全性能。在快速行驶的过程中，轮胎损伤引起的爆裂时刻影响着车内人员的生命安全。据统计，我国由于轮胎造成的交通事故高达70％。轮胎安全性能是未来发展基本要求。超耐磨、抗刺穿、舒适性好的轮胎被受关注。提高轮胎的使用寿命变得非常迫切。为提高胎面的抗刺扎性能及胎冠部位整体抗冲击性能，多采用调整胎面胶配或增加胎冠花纹沟基部胶厚度的方法进行，但对轮胎以上各性能的提高收效并不大，且不环保还增加了制造成本。
发明内容
由于现有技术中存在上述不足，本发明提供了一种轮胎自修复胶条。本发明提供的自修复胶条，可以用于轮胎，使轮胎在严苛的路面上具有良好的防护自愈功能。
具体地，本发明是通过下述技术方案实现的：
一种轮胎自修复胶条，从外到内共四层，分别为A层防穿透层、B层弹力层、C层抗压层、D层防护层，其中，所述A层组成成分按重量计为热塑性弹性体22-36份、软化剂50-75份、抗氧剂2-4份、抗紫外线剂7701-2份；所述B层组成成分按重量计为聚酰胺树脂20-32份、聚醚酯纤维18-25份、填料5-10份、偶联剂2-4份、抗氧剂1-2份、橡胶10-15份；所述C层组成成分按重量计为橡胶11-16份、热塑性弹性体14-20份、树脂15-21份、软化剂40-55份、填料6-9份、抗氧剂1-3份；D层为离型纸或者PE膜。
优选地，橡胶为溴化丁基橡胶与天然橡胶的混合物，其中溴化丁基橡胶与天然橡胶的重量比为(0.2-1):1。
优选地，填料为纳米碳酸钙，高岭土、炭黑的组合物，其中，纳米碳酸钙，高岭土、炭黑的重量比为5:3:(1-2)。
优选地，热塑性弹性体为SBS、SIS、SEBS、SEPS、EVA、APAO中的一种或多种混合。
优选地，树脂为C5树脂、C5加氢树脂，C9树脂，C9加氢树脂，松香树脂、萜烯树脂、萜烯酚醛树脂中的一种或多种混合。
优选地，软化剂为环烷油、白油、聚异丁烯、增塑剂DOA、DOS中的一种或多种混合。
优选地，抗氧剂为抗氧剂2246、1010、16、264、770中的一种或多种混合。
轮胎自修复胶条的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)A层制备：反应釜中加入软化剂、抗氧剂、抗紫外线剂770，220-250℃高温反应2-4h，然后加入热塑性弹性体，搅拌2-4h后出料，然后用涂布机做成厚度为1mm～3mm的厚度，宽度为1.2米的卷材待用；
(2)C层制备：反应釜加温到220-250℃，投入软化剂，橡胶和热塑性弹性体，搅拌3-5h后加入抗氧剂、树脂和填料，再搅拌反应2-4h后，放料经过模头进行涂布，两面用D层粘贴，复合成厚度为0.5～1mm，宽度为1.2M的的双面胶待用。
(3)B层制备：将聚酰胺树脂、聚醚酯纤维、填料、偶联剂、抗氧化剂混合并在220～250℃下搅拌2-4h，对共聚物改性，得到改性后的聚酰胺热熔胶，然后再加入橡胶，加入密炼机密炼1h；
(4)密炼后的B层用螺杆挤出机进行挤出，并跟去除一面D层的C层和A层复合成3～6mm的厚度，1.2米宽度的薄片，得轮胎自修复胶条。
一种自修复安全轮胎，包括胎面、胎肩、胎侧、束带层、内衬层、密封层、趾口，其特征在于，还包括如权利要求1所述的轮胎自修复胶条，该自修复胶条使用在轮胎生产的成型工序阶段，去除D层保护膜之后，由C层粘贴于轮胎最内侧的气密层内侧，经过轮胎成型机成型之后与轮胎胚体一起硫化成轮胎成品。轮胎在硫化时，由于硫化胶囊的膨胀，轮胎的周长必定增加，这就要求胶条也能在高温下随之增长，同时待轮胎冷却之后，胶条不收缩回弹，不产生永久应力。本发明制备的轮胎自修复胶条完全可以达到这一目的，本发明制备的轮胎自修复胶条可以在高温下随胎体拉伸，由于B、C层的高粘性使得胶条在高温下可以同时拉伸到特定长度且不脱胶，拉伸后在常温下由于A、B、C层的相互影响不产生应力，不回弹，与轮胎完美贴合，无缝隙。
本发明的有益之处在于：本发明制备的轮胎自修复胶条分为4层，其中A层自身没有粘性，常温下扯断伸长率大于1000％，玻璃化温度点低于零下40度，而且耐刺穿；B层具有较强的形变恢复能力，能够有效的包裹钉子，当钉子拔出后，中间层B具有高形变恢复能力和高粘性，瞬间恢复并自愈合；C层扯断伸长率300％以上，有良好的硬度和内聚力，与轮胎胚体一起硫化的过程中，吸收轮胎胚体或者气密层中的硫化剂和硫化促进剂，增加硫化剂和硫化促进剂有效利用率，绿色环保的同时使C层硫化从而增加与轮胎胚体的粘接强度，保证不脱胶；D层为PE膜或者离型纸。本发明将这四层结合，综合其优点制备了一种具有良好的扯断伸长率、回弹性，低透气性的自修复胶条，使轮胎在严苛的路面上具有良好的防护自愈功能。本发明选用的橡胶为天然橡胶和溴化丁基橡胶组合物，众所周知，溴化丁基橡胶价格昂贵，天然橡胶价格低廉，本发明将两者结合保持了溴化丁基橡胶的低透气性，同时降低了成本；本发明采用纳米碳酸钙，高岭土、炭黑作为填料，一方面由于纳米碳酸钙具有良好的热稳定性，高岭土具有良好的阻隔性能，另一方面纳米碳酸钙和高岭土可以作为改性剂，有效提高炭黑在橡胶以及树脂中的分散性，提高胶条的力学性能，同时还可以减少炭黑的用量，炭黑具有较高的挥发性有机物，降低其使用也达到了环保的目的。
具体实施方式
下面结合具体方式来对本发明进行进一步详细阐述，下述实施例仅用来解释本发明，并不能视为对本发明的进一步限定。
实施例1
本发明的一种轮胎自修复胶条，配方见下表1。
表1一种轮胎自修复胶条的配方
轮胎自修复胶条的制备方法，包括下述步骤：
(1)A层制备：反应釜中加入环烷油、抗氧剂2246、抗紫外线剂770，240℃高温反应2h，然后加入EVA，搅拌4h后出料，然后用涂布机做成厚度为2mm的厚度，宽度为1.2米的卷材待用；
(2)C层制备：反应釜加温到240℃，投入环烷油，橡胶和EVA，搅拌4h后加入抗氧剂1010、松香树脂和填料，再搅拌反应4h后，放料经过模头进行涂布，两面用PE膜，复合成厚度为1mm，宽度为1.2M的的双面胶待用。
(3)B层制备：将聚酰胺树脂、聚醚酯纤维、填料、偶联剂、抗氧化剂1010混合并在240℃下搅拌4h，对共聚物改性，得到改性后的聚酰胺热熔胶，然后再加入橡胶，加入密炼机密炼1h；
(4)密炼后的B层用螺杆挤出机进行挤出，并跟去除一面PE膜的C层和A层复合成5mm的厚度，1.2米宽度的薄片，得轮胎自修复胶条。
实施例2
本发明的一种轮胎自修复胶条，配方见下表2。
表2一种轮胎自修复胶条的配方
轮胎自修复胶条的制备方法，包括下述步骤：
(1)A层制备：反应釜中加入聚异丁烯、抗氧剂264、抗紫外线剂770，240℃高温反应2h，然后加入EVA，搅拌4h后出料，然后用涂布机做成厚度为2mm的厚度，宽度为1.2米的卷材待用；
(2)C层制备：反应釜加温到240℃，投入聚异丁烯，橡胶和EVA，搅拌4h后加入抗氧剂1010、松香树脂和填料，再搅拌反应4h后，放料经过模头进行涂布，两面用PE膜，复合成厚度为1mm，宽度为1.2米的的双面胶待用。
(3)B层制备：将聚酰胺树脂、聚醚酯纤维、填料、偶联剂、抗氧化剂1010混合并在240℃下搅拌4h，对共聚物改性，得到改性后的聚酰胺热熔胶，然后再加入橡胶，加入密炼机密炼1h；
(4)密炼后的B层用螺杆挤出机进行挤出，并跟去除一面PE膜的C层和A层复合成5mm的厚度，1.2米宽度的薄片，得轮胎自修复胶条。
实施例3
本发明的一种轮胎自修复胶条，配方见下表3。
表3一种轮胎自修复胶条的配方
(1)A层制备：反应釜中加入环烷油、抗氧剂2246、抗紫外线剂770，240℃高温反应2h，然后加入EVA，搅拌4h后出料，然后用涂布机做成厚度为2mm的厚度，宽度为1.2米的卷材待用；
(2)C层制备：反应釜加温到240℃，投入环烷油，橡胶和EVA，搅拌4h后加入抗氧剂1010、松香树脂和填料，再搅拌反应4h后，放料经过模头进行涂布，两面用PE膜，复合成厚度为1mm，宽度为1.2M的的双面胶待用。
(3)B层制备：将聚酰胺树脂、聚醚酯纤维、填料、偶联剂、抗氧化剂1010混合并在240℃下搅拌4h，对共聚物改性，得到改性后的聚酰胺热熔胶，然后再加入橡胶，加入密炼机密炼1h；
(4)密炼后的B层用螺杆挤出机进行挤出，并跟去除一面PE膜的C层和A层复合成5mm的厚度，1.2米宽度的薄片，得轮胎自修复胶条。
实施例4
本发明的一种轮胎自修复胶条，配方见下表4。
表4一种轮胎自修复胶条的配方
(1)A层制备：反应釜中加入环烷油、抗氧剂2246、抗紫外线剂770，240℃高温反应2h，然后加入EVA，搅拌4h后出料，然后用涂布机做成厚度为2mm的厚度，宽度为1.2米的卷材待用；
(2)C层制备：反应釜加温到240℃，投入环烷油，橡胶和EVA，搅拌4h后加入抗氧剂1010、松香树脂和填料，再搅拌反应4h后，放料经过模头进行涂布，两面用PE膜，复合成厚度为1mm，宽度为1.2M的的双面胶待用。
(3)B层制备：将聚酰胺树脂、聚醚酯纤维、填料、偶联剂、抗氧化剂1010混合并在240℃下搅拌4h，对共聚物改性，得到改性后的聚酰胺热熔胶，然后再加入橡胶，加入密炼机密炼1h；
(4)密炼后的B层用螺杆挤出机进行挤出，并跟去除一面PE膜的C层和A层复合成5mm的厚度，1.2米宽度的薄片，得轮胎自修复胶条。
实施例5
本发明的一种轮胎自修复胶条，配方见下表5。
表5一种轮胎自修复胶条的配方
(1)A层制备：反应釜中加入环烷油、抗氧剂2246、抗紫外线剂770，240℃高温反应2h，然后加入EVA，搅拌4h后出料，然后用涂布机做成厚度为2mm的厚度，宽度为1.2米的卷材待用；
(2)C层制备：反应釜加温到240℃，投入环烷油，橡胶和EVA，搅拌4h后加入抗氧剂1010、松香树脂和填料，再搅拌反应4h后，放料经过模头进行涂布，两面用PE膜，复合成厚度为1mm，宽度为1.2M的的双面胶待用。
(3)B层制备：将聚酰胺树脂、聚醚酯纤维、填料、偶联剂、抗氧化剂1010混合并在240℃下搅拌4h，对共聚物改性，得到改性后的聚酰胺热熔胶，然后再加入橡胶，加入密炼机密炼1h；
(4)密炼后的B层用螺杆挤出机进行挤出，并跟去除一面PE膜的C层和A层复合成5mm的厚度，1.2米宽度的薄片，得轮胎自修复胶条。
测试例
气体阻隔性能测试主要采用气体阻隔性测试仪测定。基于压差法的测试原理，在25℃，将试样放置于高压、低压之间，气体就会从高浓度一侧向低浓度渗透，通过检测低压方单位时间、单位面积透过试样的气体体积，表征提起阻隔性能。
拉伸实验依据GB/T528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》，拉伸速率为500mm/min、温度25℃、相对湿度50％。
回弹率测试为将胶条弯曲后，测试1min后回弹率。
试样：实施例1-5制备的轮胎自修复胶条，对照例1为实施例5中的橡胶改成天然橡胶，其余不变，对照例2为实施例5中的橡胶为仅为溴化丁基橡胶，对照例3实施例5中的填料仅为炭黑。将所制备的胶条经硫化剂硫化处理后进行实验，实验数据如下表6。
表6性能测试
天然橡胶的透气性是溴化丁基橡胶的5-10倍，但从对照例1和对照例2可以看出，本发明提供的制备方案有效弥补了天然橡胶透气性高的问题，将实施例1与实施例2进行比较，可以看出当橡胶中天然橡胶占83％与50％的时候，透气性差别进一步缩小。通过增加树脂含量以及改变填料比例以及改变热塑性弹性体的方式，从实施例5可以看出，本发明制备的胶条即使橡胶中天然橡胶占比83％，仍具有相当低的透气性。将实施例3与实施例4比较可以看出当填料中纳米碳酸钙:高岭土:炭黑为5:3:1，无论从透气性还是机械性能都更优。将实施例4与实施例5比较，可以发现当热塑性弹性体为EVA和SEBS，且两者重量比为7:1时，效果更好。
将实施例5制备的轮胎自修复胶条安装于轮胎气密层内侧，用钉子将轮胎扎一孔眼，然后拔出，隔一段时间进行压力测定，其中以未扎钉子的轮胎作为对照，结果如下表7。
表7轮胎压力
从表7可以看出，安装本发明制备的轮胎自修复胶条，即使遇到刺穿轮胎也基本不漏气。
