碳管母料及其在轮胎胎面的应用-尊龙凯时官方app下载

文档序号:10504064阅读:548来源:国知局
碳管母料及其在轮胎胎面的应用
【专利摘要】本发明涉及碳管母料及其在轮胎胎面的应用,所述碳管母料通过以下步骤制备获得:先将碳纳米管加到聚合物熔体中搅拌成碳纳米管浆料,然后通过料泵注入带有线接触双陶瓷磨盘的研磨装置中研磨,两个陶瓷磨盘转向相反,使碳纳米管均匀分散到所述聚合物中,在机械摩擦力和聚合物熔体内的层间剪切力作用下将碳纳米管截断,除去所述聚合物,得到短碳纳米管;将橡胶母料、炭黑、所述短碳纳米管混合到一起,在密炼机里进行密炼加工,获得碳管母料。本发明提供的碳管母料适用于轮胎胎面,不仅降低轮胎的生产成本,而且提高了轮胎的耐磨性能。
【专利说明】
碳管母料及其在轮胎胎面的应用
技术领域
[0001] 本发明属于轮胎胎面改性技术领域,具体涉及一种碳管母料及其在轮胎胎面中的 应用。
【背景技术】
[0002] 碳纳米管具有优异的力学性能、导电、导热性能,因而被认为是聚合物基复合材料 理想的力学强化和功能改性材料,采用碳纳米管制成的复合材料表现出良好强度、弹性和 抗疲劳性,碳纳米管也开始逐渐用于橡胶轮胎、塑料等工业中。
[0003] 但是,碳纳米管呈纳米纤维状,自身极易团聚和缠结,且碳纳米管表面为规整的石 墨晶片结构,表面惰性大,与聚合物基体亲和性差,导致碳纳米管在橡胶基质中的分散性 差,而且成本也高,这些限制了碳纳米管在轮胎胎面中的规模化应用。
[0004] 因此,对于碳纳米管在轮胎胎面中的应用方法存在进一步的优化需求,这也是该
技术领域内的研究热点和重点之一,更是本发明得以完成的动力和出发点所在。

【发明内容】

[0005] 为了克服现有技术存在的上述技术问题,本发明人在进行了大量的深入研究之 后,从而提供了一种碳管母料及其在轮胎胎面中的应用,不仅提高了轮胎的性能,而且也降 低了轮胎的生产成本。
[0006] 第一方面,本发明涉及一种碳管母料,通过以下步骤制备:
[0007] 步骤一,先将碳纳米管加到聚合物熔体中搅拌成碳纳米管浆料,然后通过料栗注 入带有线接触双陶瓷磨盘的研磨装置中研磨,两个陶瓷磨盘转向相反,速度控制在4500~ 5000rpm,使碳纳米管均匀分散到所述聚合物中,在机械摩擦力和聚合物熔体内的层间剪切 力作用下将碳纳米管截断,除去所述聚合物,得到长度为50nm~5μπι的短碳纳米管;
[0008] 步骤二,将橡胶母料、炭黑、步骤一获得的短碳纳米管混合到一起,在密炼机里进 行密炼加工,获得碳管母料。
[0009] 优选的,步骤一中,两个陶瓷磨盘的速度4500~5000rpm这一范围包括了归属于其 中的任何具体点值,例如4500rpm、4600rpm、4700rpm、4800rpm、4900rpm、5000rpm,最优选 4800rpm,也包括了这些具体点值中的任何两个点值所构成的范围,较优选4600~4900rpm。
[0010] 优选的,步骤一中,所述聚合物为橡胶。
[0011] 第二方面,本发明还涉及一种上述碳管母料在轮胎胎面的应用,包括以下步骤:把 所述碳管母料、天然橡胶、顺丁橡胶、硫化胶粉、zno、硫磺、硫化促进剂混合到一起,在密炼 机里进行混炼加工,获得胎面胶胶料,然后将混炼后的胎面胶胶料投入压出机并经过模具 成型,获得轮胎轮胎胎面部件。
[0012] 与现有技术相比,本发明的有益效果如下:本发明通过改善碳纳米管加工工艺方 法,成功地解决了碳纳米管在橡胶基质中的分散性差的问题,研制出了高性能、高强度的碳 管母料橡胶复合材料,同时将碳管母料复合材料应用于绿色节能轮胎的胎面胶应用中,碳 管母料复合材料降低了轮胎滚动阻力及改善制动距离(对比以往的炭黑轮胎可实现节油 5%),并且有很好抗静电性能,同时轮胎生产成本降低了 8%,耐磨提高了 30%,实现了碳纳 米管在轮胎胎面胶中的应用,可作为生产高性能节能耐磨轮胎胎面的新材料,在轮胎制造 上应用时具有工艺简便、生产效率高、无需更换现有成型设备的优点,有利于高性能节能耐 磨轮胎胎面生产方法在国内轮胎企业中的推广。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明中的碳纳米管分散的示意图。
[0014] 图2是本发明中的碳管母料的制备及在轮胎胎面应用的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术 人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0016] 实施例1-4碳管母料的制备及其在轮胎胎面中的应用
[0017] 步骤一,碳纳米管的分散(如图1所示):先将所述碳纳米管加到橡胶聚合物熔体中 搅拌成碳纳米管浆料,然后通过料栗注入带有线接触双陶瓷磨盘的研磨装置中研磨,两个 陶瓷磨盘转向相反,速度控制在4800rpm,使碳纳米管均匀分散到聚合物中,在机械摩擦力 和聚合物熔体内的层间剪切力作用下将碳纳米管截断,除去聚合物,得到长度为50nm~5μπι 的短碳纳米管;
[0018] 步骤二,将橡胶母料(成分为橡胶)、炭黑(采用裂解炭黑)、步骤一获得的短碳纳米 管混合到一起,在密炼机里进行密炼加工,获得碳管母料;
[0019] 步骤三,把碳管母料、天然橡胶、顺丁橡胶、硫化胶粉、zno、硫磺、硫化促进剂混合 到一起,在密炼机里进行混炼加工,获得胎面胶胶料,然后将混炼后的胎面胶胶料投入压出 机并经过模具成型,获得轮胎轮胎胎面部件,工艺流程图如图2所示。
[0020] 表1实施例1-4采用的原料配方(重量份g)
衣2头施例1-4犾侍的牝脂脂囬部忏的?生酡测试结朱
[0024] 添加短碳纳米管后,混炼胶的加工性能有了明显改善,硫化胶的硬度、回弹率、拉 伸强度和撕裂强度都有提高,滚动阻力降低;轮胎高速性能优于没有添加短碳纳米管的参 比轮胎,通过对添加短碳纳米管胎面胶传热系数测试,在60度及80度的状况下传热系数提 高25%。在道路测试中胎冠表面温度和花纹沟底部温度降低,轮胎耐磨提高30%,延长了轮 胎的使用寿命,而且成本也比普通配方降低了 8%左右。
[0025] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述 特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影 响本发明的实质内容。
【主权项】
1. 一种碳管母料,其特征在于,通过以下步骤制备获得: 步骤一,先将碳纳米管加到聚合物熔体中搅拌成碳纳米管浆料,然后通过料栗注入带 有线接触双陶瓷磨盘的研磨装置中研磨,两个陶瓷磨盘转向相反,速度控制在4500~ 5000rpm,使碳纳米管均匀分散到所述聚合物中,在机械摩擦力和聚合物熔体内的层间剪切 力作用下将碳纳米管截断,除去所述聚合物,得到长度为50nm~5μπι的短碳纳米管; 步骤二,将橡胶母料、炭黑、步骤一获得的短碳纳米管混合到一起,在密炼机里进行密 炼加工,获得碳管母料。2. 如权利要求1所述的碳管母料,其特征在于,步骤一中,两个陶瓷磨盘的速度控制在 4800rpm〇3. 如权利要求1所述的碳管母料,其特征在于,步骤一中,所述聚合物为橡胶。4. 权利要求1-3任一项所述碳管母料在轮胎胎面的应用,其特征在于,包括以下步骤: 将所述碳管母料、天然橡胶、顺丁橡胶、硫化胶粉、zno、硫磺、硫化促进剂混合到一起,在密 炼机里进行混炼加工,获得胎面胶胶料,然后将混炼后的胎面胶胶料投入压出机并经过模 具成型,获得轮胎胎面部件。
【文档编号】b60c1/00gk105860133sq201610464126
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】徐俊士, 谢青
【申请人】上海绿韧新材料有限公司
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