專利名稱：氯醚橡膠與聚氯乙烯共混制備的車胎氣密材料及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種車胎氣密材料，具體是以一種采用氯醚橡膠與聚氯乙烯共混生產的用于制備自行車內胎或汽車輪胎氣密層的氣體密封材料及該密封材料的生產方法。
背景技術：
現有的車輛(含自行車和所有機動車)內胎和一些大型機動車的輪胎氣密層所使用的材料有天然橡膠和丁基橡膠。天然膠內胎是第一代產品，其價格比較便宜，但其最大的缺陷是氣密性差，特別是用作機動車使用時，因機動車的高速、重載，天然膠內胎還體現出不耐熱老化而使用壽命短的缺陷。丁基膠因氣透性僅為天然橡膠的十分之一，而且因分子主鏈上沒有雙鍵的高不飽和性，耐熱老化性能特別好，所以首先在機動車內胎中開始使用丁基膠，自行車主要是高檔自行車也緊隨著使用丁基內胎。丁基膠的硫化速度非常慢，而且目前丁基膠我國還不能生產，全部依靠從國外進口，所以丁基內胎的價格就非常之高，限制了其使用范圍。氯醚橡膠因其獨特的分子結構，有較好的耐油性、耐熱性和導電性，所以主要應用在以上三個方面。但是在耐油和耐熱方面的性價比方面都競爭不過丁腈橡膠和丙烯酸酯橡膠，所以國內雖然能生產氯醚橡膠，而實際使用量一直非常少，主要利用其導電性能用于復印機的橡膠配件上。但是氯醚橡膠還有另外一個不為人們所關注的非常優(yōu)異的特性，即氣密性，均聚性氯醚橡膠的氣透性只有丁基橡膠的三分之一，是所有橡膠中氣密性最高的。但是氯醚橡膠是一種特種橡膠，在實行中使用量少，所以其價格特別高。從成本因素的考慮，用氯醚橡膠生產內胎因價格高，并不被市場所接受，如何降低成本是氯醚橡膠生產內胎的關鍵難題。聚氯乙烯與聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯為四大通用塑料，而且又是所有塑料中價格最便宜的，僅為0.65萬/噸。橡膠與塑料并用以提高橡膠的某方面性能，同時又降低成本已經是很普遍的事。如丁腈橡膠與聚氯乙烯的并用后，其耐臭氧性，耐磨性，耐甲醇汽油等方面都有極大地提高，這方面的運用已很廣泛。丁腈橡膠與聚氯乙烯能很好的并用主要是兩者同為極性物質，而且有非常接近的溶解度參數。丁腈橡膠與聚氯乙烯的共混已經是很普遍的事了，氯醚橡膠與丁腈橡膠的共混也有不少報道。如果能將聚氯乙烯與氯醚橡膠共混在一起，便可以結合兩者的優(yōu)點，在得到氣密性較高的材料同時也可以降低成本。羅寧等提出“大量研究表明，PVC與丁腈-40.丁腈-26是相容的”，(《動態(tài)硫化聚氯乙烯/橡膠共混型》高分子材料科學與工程1990年第2期99頁)。張隱西等給出聚氯乙烯，丁腈-40，丁腈-26的溶解度參數分別為9.6，9.9，9.3 (《動態(tài)硫化PVC/橡膠共混型熱塑性彈性體(III)PVC/NBR — 18共混物的力學性能》特種橡膠制品1990年第4期13頁。此文為1989年4月11-14日在日本京都召開的聚合物加工學會第5屆年會交流論文)。劉承美等給出氯醚橡膠的溶解度參數為9.35 (《天然橡膠一氯醇橡膠相容性的研究》彈性體1994年第4期20頁)。由此可以確定，氯醚橡膠與聚氯乙烯相容性良好，是可以共混的，但在目前并未出現氯醚橡膠與聚氯乙烯共混 相關報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明根據現有技術的不足，提供一種由氯醚橡膠與聚氯乙烯共混制備的車胎氣體密封材料及方法。該發(fā)明的以氯醚橡膠和聚氯乙烯為主要材料，按照比例增加穩(wěn)定劑，硫化劑，補強劑，填充劑，增塑劑，防老劑，加工助劑，得到一種比目前丁基橡膠氣密性更好，而且價格更便宜的車胎氣密材料，該氣密材料可以用來制作自行車和機動車的內胎或是用來作為機動車輪胎的氣密層。所述一種氯醚橡膠與聚氯乙烯共混制備的車胎氣密材料，其特征在于該氣密材料的組分和質量份數如下:
均聚型氯醚橡膠60 - 70
聚氯乙烯30-40
硬脂酸鈣穩(wěn)定劑0.6-0.8
硫醇銻穩(wěn)定劑0.15-0 2
硫化劑TCY0 8-1.5
N550 炭黑10-30
碳酸鈣10-30
增塑劑DOP25-45
防老劑MB0.5-0.8
輕質氧化鎂5-1U
加工助劑ACR3-5其中:硫化劑TCY是三聚硫氰酸或2.4.6-三巰基-1.3.5三嗪，防老劑MB是2_巰基苯并咪唑，增塑劑DOP是鄰苯二甲酸二辛脂，加工助劑ACR是丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯的共聚物。一種制備以上所述的車胎氣密材料的方法，其特征在于具體步驟為:(I)準備以下質量份數的物質原料:60-70份的均聚型氯醚橡膠，30-40份的聚氯乙烯，0.6-0.8份穩(wěn)定劑硬脂酸鈣，0.15-0.2份穩(wěn)定劑硫醇銻，10-30份N550炭黑，10-30份碳酸鈣，0.5-0.8份防老劑MB，5-10份輕質氧化鎂，3_5份加工助劑ACR，其中加工助劑ACR
是丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯的共聚物；(2)將30-40份的聚氯乙烯用混合攪拌機將其攪拌加溫至100±5°C，然后逐步加入質量份數為25-45的增塑劑D0P，在加入增塑劑DOP時，保持物料溫度在100±5°C，將加入了增塑劑DOP的聚氯乙烯和質量份數為 60-70的均聚型氯醚橡膠投入到溫度為165±5°C的密煉機中共混；(3)然后向步驟(2)中共混后的物料中加入以下質量份數的物質繼續(xù)共混:
0.6-0.8份穩(wěn)定劑硬脂酸鈣、0.15-0.2份穩(wěn)定劑硫醇銻、10-30份N550炭黑、10-30份碳酸鈣、0.5-0.8份防老劑MB、5-10份輕質氧化鎂、3_5份加工助劑ACR，在共混過程中溫度都保持在165±5°C，將共混好的膠料在室溫下停放一天后，在溫度75-100°C的條件下加入硫化劑TCY，混勻后再在室溫下停放一至兩天，在模型溫度然后升溫到170±5°C硫化600 ±20秒便可得到車胎氣密材料。本發(fā)明中的混合攪拌機為高速混合攪拌機，是普通煉膠行業(yè)的高速混合機(有時也稱高速攪拌機)，該機器是以控制攪拌物料的速度來達到控制物料溫度的，即初期攪拌時，因物料溫度低，攪拌的速度很高，當物料的溫度越接近所設定的溫度時，攪拌的速度也就越慢。密煉機是現有橡膠行業(yè)的常用煉膠設備，選用常規(guī)的橡膠密煉機都可以。本發(fā)明所述的硫化劑TCY (三聚硫氰酸)廣泛用于聚丙烯，橡膠等高聚物的熱穩(wěn)定齊U，氯化丙烯酸乙酯乙烯聚合物，丙烯酸橡膠等聚合物的硫化劑，適用于丙烯酸酯橡膠ACM，氯醚橡膠C0.ECO和氯丁橡膠CR，也可用于橡塑共混材料，硫化速度快，焦燒安全，可縮短硫化時間，無須二段硫化，制成的硫化膠耐油、耐熱耐變壓的顯著硫化膠機械性能好特點。可用于氯醇橡膠和氯丁橡膠，也可用做丁晴膠和PVC并用膠的共硫化交聯(lián)劑。從材料的共硫化分析，氯醚橡膠與聚氯乙烯不但相容性良好，可以共混，兩者均能用硫化劑TCY共硫化，在相關論文(《TCY硫化體系對均聚氯醚橡膠性能的影響》特種橡膠制品2007年4期，《聚氯乙烯塑料的耐熱改性》聚氯乙烯2004年第I期)，分別論述到用硫化劑TCY硫化氯醚橡膠和聚氯乙烯。以丁基橡膠為例，其成本比較如下:丁基橡膠的市場價格是2.9萬元/噸，氯醚橡膠3.5萬元/噸，聚氯乙烯0.67萬元/噸，采用70份氯醚橡膠摻用30份聚氯乙烯的成本為3.5*0.7+0.67*0.3 = 2.45+0.20 = 2.65萬元/噸，混合后的成本比丁基橡膠的價格還要低，氯醚橡膠與聚氯乙烯共混大幅度降低了生產成本，使此種共混材料生產的內胎價格能為市場所接受，克服了單獨使用氯醚橡膠成本高的缺陷。而且氯醚橡膠的氣密性是丁基橡膠的3倍(《橡膠配合加工技術講座》橡膠工業(yè)1999年46卷438頁，《氯醚橡膠加工技術》橡膠譯從1997年I期61-62頁)。70份氯醚橡膠摻用30份聚氯乙烯的共混體的氣密性仍然比丁基橡膠還要好。本發(fā)明的有益效果:1.將氯醚橡膠用于了制備車輪內胎或氣密層上，增加了氯醚橡膠的使用范圍，也合理應用了氯醚橡膠高氣密性的特點，增加了內胎或氣密層的氣密效果；2.以現代高分子橡塑共混理論為基礎，高比例摻用價格低廉且與氯醚橡膠相容性較好的聚氯乙烯，大大降低生產成本，在價格上使氯醚橡膠材料生產的內胎能為市場所接受，其成本比丁基內胎低，而氣密性比丁基內胎要高，其性價比有極大的競爭優(yōu)勢；3.本發(fā)明以硫化劑TCY為氯醚橡膠與聚氯乙烯共混的硫化劑，該硫化劑可以同時硫化氯醚橡膠與聚氯乙烯， 使兩者可以更好的共混形成一體。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
所述一種氯醚橡膠與聚氯乙烯共混制備的車胎氣密材料，其特征在于該氣密材料的組分和質量份數如下:
均聚型氯醚橡膠60-70
聚氯乙烯30-40
硬脂酸鈣穩(wěn)定劑0.6-0.8
硫醇銻穩(wěn)定劑0.15-0.2
硫化劑TCYO 8-1.5
N550 炭黑10-30
碳酸鈣10-30
增塑劑DOP25-45
防老劑腿0.5-0.8
輕質氧化鎂5-10
加工助劑ACR3-5其中:硫化劑TCY是三聚硫氰酸或2.4.6-三巰基-1.3.5三嗪，防老劑MB是2_巰基苯并咪唑，增塑劑DOP是鄰苯二甲酸二辛脂，加工助劑ACR是丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯的共聚物。實施例一:一種氯醚橡膠與聚氯乙烯共混制備的車胎氣密材料的制備方法，具體步驟如下:(I)準備以下質量份數的物質原料:60份均聚型氯醚橡膠、40份聚氯乙烯、0.8份硬脂酸鈣穩(wěn)定劑、0.2份硫醇銻穩(wěn)定劑、0.8份三聚硫氰酸、10份N550炭黑、30份碳酸鈣、45份鄰苯二甲酸二辛脂、0.5份防老劑MB、10份氧化鎂、5份加工助劑ACR ;其中加工助劑ACR是丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯的共聚物；(2)將步驟(I)中準備的40份聚氯乙烯用高速混合攪拌機將其攪拌加溫至100 ±50C，然后逐步加入45份增塑劑DOP (鄰苯二甲酸二辛脂)，在加入增塑劑DOP時，保持物料溫度在100 ± 5°C，將加入了增塑劑DOP的聚氯乙烯和質量份數為60份均聚型氯醚橡膠投入到溫度為165±5°C的密煉機中共混180±20秒；(3)然后向步驟(2)中共混后的物料中加入以下質量份數的物質繼續(xù)共混:0.8份穩(wěn)定劑硬脂酸鈣、0.2份穩(wěn)定劑硫醇銻、10份N550炭黑、30份碳酸鈣、0.5份防老劑MB、10份輕質氧化鎂、5份加工助劑ACR，在共混過程中溫度都保持在165±5°C，將共混好的膠料在室溫下停放一天后，在溫度75-100°C的條件下加入0.8份三聚硫氰酸，混勻后再在室溫下停放一至兩天，在溫度為170±5°C的模具中硫化600±20秒便可得到氯醚橡膠與聚氯乙烯共混制備的車胎氣密材料。實施例二一種氯醚橡膠與聚氯乙烯共混制備的車胎氣密材料的制備方法，具體步驟如下:(1)準備以下質量份數的物質原料:65份均聚型氯醚橡膠、35份聚氯乙烯、0.7份硬脂酸鈣穩(wěn)定劑、0.18份硫醇銻穩(wěn)定劑、1.0份2.4.6-三巰基-1.3.5三嗪、20份N550炭黑、20份碳酸鈣、38份鄰苯二甲酸二辛脂、0.65份防老劑MB、8份氧化鎂、4份加工助劑ACR ；其中加工助劑ACR是丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯的共聚物；(2)將步驟(I)中準備的35份聚氯乙烯用高速混合攪拌機將其攪拌加溫至100±5°C，然后逐步加入38份增塑劑DOP (鄰苯二甲酸二辛脂)，在加入增塑劑DOP時，保持物料溫度在100±5°C，將加入了增塑劑DOP的聚氯乙烯和質量份數為65份均聚型氯醚橡膠投入到溫度為165±5°C的密煉機中共混180±20秒。(3)然后向步驟(2)中共混后的物料中加入以下質量份數的物質繼續(xù)共混:0.7份硬脂酸鈣穩(wěn)定劑、0.18份硫醇銻穩(wěn)定劑、20份N550炭黑、20份碳酸鈣、0.65份防老劑MB、8份氧化鎂和4份加工助劑ACR，在共混過程中溫度都保持在165±5°C，將共混好的膠料在室溫下停放一天后，在溫度75-100°C的條件下加入1.0份2.4.6-三巰基-1.3.5三嗪，混勻后再在室溫下停放一至兩天，在溫度為170±5°C的模具中硫化600±20秒便得到氯醚橡膠與聚氯乙烯共混制備的車胎氣密材料。實施例三一種氯醚橡膠與聚氯乙烯共混制備的車胎氣密材料的制備方法，具體步驟如下:(1)首先將準備以下質量份數的物質原料:70份均聚型氯醚橡膠、30份聚氯乙烯、
0.6份硬脂酸鈣穩(wěn)定劑、0.15份硫醇銻穩(wěn)定劑、1.5份三聚硫氰酸、30份N550炭黑、10份碳酸鈣、25份鄰苯二甲酸二辛脂、0.8份防老劑MB、5份氧化鎂、3份加工助劑ACR ;其中加工助劑ACR是丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯的共聚物；(2)將步驟(1)中準備的30份聚氯乙烯用高速混合攪拌機將其攪拌加溫至100±5°C，然后逐步加入25份增塑劑DOP (鄰苯二甲酸二辛脂)，在加入增塑劑DOP時，保持物料溫度在100±5°C，將加入了增塑劑DOP的聚氯乙烯和質量份數為70份均聚型氯醚橡膠投入到溫度為165±5°C的密煉機中共混180±20秒；(3)然后向步驟(2)中共混后的物料中加入以下質量份數的物質繼續(xù)共混:0.6份硬脂酸鈣穩(wěn)定劑、0.15硫醇銻穩(wěn)定劑、30份N550炭黑、10份碳酸鈣、0.8份防老劑MB、5份氧化鎂、3份加工助劑ACR，在共混過程中溫度都保持在165±5°C，將共混好的膠料在室溫下停放一天后，在溫度75-100°C的條件下加入1.5份三聚硫氰酸，混勻后再在室溫下停放一至兩天，在模型溫度為170±5°C的條件下硫化600±20秒便可得到氯醚橡膠與聚氯乙烯共混制備的車胎氣密材料。將以上三個實施例中得到的車胎氣密材料按照以下標準測試:硬度按《GB/T 531.2-2009硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗方法第2部分:便攜式橡膠國際硬度計法》標準測試；拉伸強度按《GB/T 528-2009硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定》標準測試；
扯斷伸長率按《GB/T 528-2009硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定》標準測試；撕裂強度按《GB/T 529-2008硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度的測定(褲形、直角形和新月形試樣)》標準測試。其測試結果如下: 硬度邵氏A ≥58 拉伸強度MPa≥12 扯斷伸長率 ％≥450 撕裂強度KN/m≥44參照《GB/T1703-2008力車內胎》，((GB7036.1-2009充氣輪胎內胎第I部分:汽車輪胎內胎》，《GB7036.2-2007充氣輪胎內胎_第2部分_摩托車輪胎內胎》三個標準，基本達到標準要求(只有其中拉伸強度一項，稍低于《GB7036.1-2009充氣輪胎內胎第I部分:汽車輪胎內胎》中對天然橡膠所要求的14.7MPa，而高于對丁基橡膠所要求的8.4MPa ;以上三個標準的內胎材料，均指明A類為天然橡膠和B類為丁基橡膠)。從以上測試結果可以看出實施例1-3中得到的氣密材料物理機械性能均符合國家標準，可以用來制備車輛(含自行車和所有機動車)內胎和一些大型機動車的輪胎氣密層。
權利要求
1.一種氯醚橡膠與聚氯乙烯共混制備的車胎氣密材料，其特征在于該氣密材料的組分和質量份數如下: 均聚型氯醚橡膠60-70 聚氯乙烯30-40 硬脂酸鈣穩(wěn)定劑0.6-0.8 硫醇銻穩(wěn)定劑0.15-0.2 硫化劑TCYO 8-1.5 N550 炭黑10-30 碳酸鈣10 - 30 增塑劑DOP25-45防老劑MB0.5-0.8 輕質氧化鎂5-10 加工助劑ACR3-5 其中:硫化劑TCY是三聚硫氰酸或2.4.6 一三巰基一 1.3.5三嗪，防老劑MB是2 —巰基苯并咪唑，增塑劑DOP是鄰苯二甲酸二辛脂，加工助劑ACR是丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯的共聚物。
2.一種制備權利要求1中所述的車胎氣密材料的方法，其特征在于具體步驟為: (1)準備以下質量份數的物質原料:60-70份的均聚型氯醚橡膠，30-40份的聚氯乙烯，·0.6-0.8份穩(wěn)定劑硬脂酸鈣，0.15-0.2份穩(wěn)定劑硫醇銻，10-30份N550炭黑，10-30份碳酸鈣，0.5-0.8份防老劑MB，5-10份輕質氧化鎂，3-5份加工助劑ACR，其中加工助劑ACR是丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯的共聚物； (2)將30-40份的聚氯乙烯用混合攪拌機將其攪拌加溫至100±5°C，然后逐步加入質量份數為25-45的增塑劑D0P，在加入增塑劑DOP時，保持物料溫度在100±5°C，將加入了增塑劑DOP的聚氯乙烯和質量份數為60-70的均聚型氯醚橡膠同時投入到溫度為165±5°C的密煉機中共混180±20秒； (3)然后向步驟(2)中共混后的物料中加入以下質量份數的物質繼續(xù)共混:0.6-0.8份穩(wěn)定劑硬脂酸鈣、0.15-0.2份穩(wěn)定劑硫醇銻、10-30份N550炭黑、10-30份碳酸鈣、·0.5-0.8份防老劑MB、5-10份輕質氧化鎂、3_5份加工助劑ACR，在共混過程中溫度都保持在165±5°C，將共混好的膠料在室溫下停放一天后，在溫度75-100°C的條件下加入硫化劑TCY，混勻后再在室溫下停放一至兩天，然后在溫度170±5°C的條件下硫化600±20秒便可得到車胎氣密材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氯醚橡膠與聚氯乙烯共混制備的車胎氣密材料及方法。所述氣密材料是將30-40份的聚氯乙烯用高速混合攪拌機攪拌加溫至100±5℃，然后加入質量份數為25-45的增塑劑DOP，將加入了增塑劑DOP的聚氯乙烯和質量份數為60-70的均聚型氯醚橡膠投入到溫度為165±5℃的密煉機中共混，再加入0.6-0.8份硬脂酸鈣、0.15-0.2份硫醇銻、10-30份N550炭黑、10-30份碳酸鈣、0.5-0.8份防老劑MB、5-10份輕質氧化鎂、3-5份加工助劑ACR，在165±5℃共混后停放一天，然后在溫度75-100℃的條件下加入硫化劑TCY，混勻后停放一至兩天再通過硫化得到。本發(fā)明在降低成本的情況下，還可以保證良好的氣密性。
文檔編號C08L71/03GK103146173SQ20131006520
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權日2013年2月28日
發(fā)明者譚賢志 申請人:譚賢志