專(zhuān)利名稱(chēng)：一種輪胎氣密層復(fù)合材料及其制備方法
一種輪胎氣密層復(fù)合材料及其制備方法本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種輪胎氣密層專(zhuān)用復(fù)合材料，特別是涉及一種采用交替多層的方式制備輪胎氣密層復(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)橡膠輪胎的需求越來(lái)越大。由于真空胎在安全性、可靠性上都較普通輪胎更勝一籌，而且還具有重量輕、散熱好的特點(diǎn)，綜合費(fèi)用也低些，因此獲得越來(lái)越多人的認(rèn)可。真空胎，其胎體內(nèi)層有氣密性良好的橡膠層，利用輪胎內(nèi)壁和胎圈的氣密層保證輪胎與輪輞間良好的氣密性，從而代替了傳統(tǒng)內(nèi)胎的作用，外胎兼起內(nèi)胎的作用。輪胎氣密層的主要功能是防止氣體泄漏。由于丁基橡膠(IIR)的透氣系數(shù)小，具有良好的空氣和濕氣密性，與胎體膠料有良好的粘合性、耐屈撓疲勞性和耐久性等，因此輪胎氣密層中最常用的生膠是鹵化丁基橡膠。自從溴化丁基橡膠問(wèn)世以來(lái)，輪胎氣密層膠料的組成及其形式都未發(fā)生大的變化。雖然丁基橡膠具有氣密性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也很明顯，比如價(jià)格昂貴，流動(dòng)性差，粘結(jié)性不好，而且丁基橡膠的鹵化工藝也非常復(fù)雜。隨著輪胎其他構(gòu)件性能的改進(jìn)，對(duì)氣密層的要求也越來(lái)越高。例如，一些輪胎需要在低溫條件下使用，那么需要?dú)饷軐幽z料采用高配比的丁基橡膠等的膠料，而在低溫條件下采用高配比丁基橡膠等玻璃化溫度高的氣密層膠料，則氣密層容易產(chǎn)生龜裂。如果能找到一種價(jià)格便宜且阻隔性能優(yōu)于丁基橡膠的復(fù)合材料，取代丁基橡膠作為輪胎的氣密層材料，就可以改善輪胎的一些性能。比如提高氣密性可以改善輪胎的保壓性，改善胎體簾布層的壓力；減小氣密層厚度可以減輕輪胎重量并降低輪胎行駛。目前雖然有普利司通和?？松梨诘裙鹃_(kāi)發(fā)出新的輪胎氣密層，但都沒(méi)從根本上改變鹵化丁基橡膠的使用狀況，無(wú)法降低成本。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有輪胎氣密層復(fù)合材料存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種輪胎氣密層復(fù)合材料，這種氣密層復(fù)合材料不僅可滿足輪胎對(duì)氣密層氣密性和力學(xué)性能的要求，而且具有成本低，生產(chǎn)效率高，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種輪胎氣密層復(fù)合材料，其呈現(xiàn)由聚乙烯醇(PVOH)和橡膠組成的交替多層結(jié)構(gòu)，PVOH為阻隔層，橡膠為基層，總層數(shù)與各層的厚度根據(jù)氣密層的氣密性能與機(jī)械性能來(lái)確定。交替方式可以是PVOH與橡膠平面尺寸相同的連續(xù)層交替，或者是PVOH斷開(kāi)層間交錯(cuò)相疊而橡膠為連續(xù)層的交疊，PVOH層主要用來(lái)保證復(fù)合材料的氣密性，而橡膠層主要用來(lái)保證復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度，橡膠層可用各種機(jī)械性能良好、價(jià)格低廉的膠料，例如天然橡膠NR、丁苯橡膠、乙丙橡膠等，從成本最低上考慮，優(yōu)先采用天然橡膠NR。在工作狀態(tài)時(shí)，PVOH和橡膠的力學(xué)狀態(tài)不同，為不影響復(fù)合材料的機(jī)械性能，PVOH層較橡膠層薄。復(fù)合材料的上下表層均為橡膠層，橡膠層厚度大于PVOH層厚度，結(jié)構(gòu)形式為橡膠/PVOH/橡膠...橡膠/PVOH/橡膠，一是避免由于PVOH層的親水性而影響復(fù)合材料的阻隔性能，二是不影響輪胎氣密層與輪胎其他部分的連接。本發(fā)明一種輪胎氣密層復(fù)合材料，阻隔層PVOH可以采用尼龍(PA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVOH)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或丁基橡膠等阻隔材料替代，對(duì)于阻隔性能要求不十分嚴(yán)格的情況下，這種替代可以降低成本。本發(fā)明一種輪胎氣密層復(fù)合材料，PVOH層材料中可以添加乳膠或相容橡膠，該相容橡膠與基層橡膠相容，最優(yōu)化的形式是相容橡膠采用與基層相同的橡膠，這樣可以增加層間的粘接性，防止層間產(chǎn)生分離現(xiàn)象。本發(fā)明一種輪胎氣密層復(fù)合材料的制備方法，其制備方法如下(1)制備PVOH溶液按照PVOH溶于水的溶解方法，配置一定濃度的PVOH水溶液；(2)制備橡膠膠片采用現(xiàn)有方法對(duì)添加有各種填料(炭黑、硫磺等)的橡膠進(jìn)行混煉，得到物性均一的、具有一定厚度的混煉膠片；(3)混煉膠片涂覆PVOH溶液利用涂覆機(jī)或其它具有涂覆功能的設(shè)備，混煉膠片上單面涂覆PVOH溶液，待PVOH涂層中的水分蒸干后，將膠片對(duì)折并將其壓成一定厚度的單層阻隔薄片，壓制設(shè)備可選用壓延機(jī)或平板壓機(jī)；(4)形成交替多層結(jié)構(gòu)將單層阻隔薄片進(jìn)行多次折疊并壓薄，最終得到具有層狀結(jié)構(gòu)的交替多層片材，結(jié)構(gòu)形式為橡膠/PVOH/橡膠...橡膠/PVOH/橡膠，根據(jù)阻隔性能要求確定交替多層片材的層數(shù)；(5)將交替多層片材進(jìn)行裁剪，并放置到硫化機(jī)中進(jìn)行硫化，得到輪胎氣密層復(fù)合材料。本發(fā)明一種輪胎氣密層復(fù)合材料的制備方法，制備PVOH溶液時(shí)加入乳膠或相容橡膠，使得到的PVOH溶液與基材橡膠的相容性提高，增加阻隔層與橡膠層的粘結(jié)強(qiáng)度。本發(fā)明一種輪胎氣密層復(fù)合材料的制備方法，PVOH溶液可用尼龍(PA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVOH)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或丁基橡膠的熔融物替代，或用尼龍(PA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVOH)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或丁基橡膠與相容溶劑的混合物替代，使可選擇的阻隔材料的范圍更寬。本發(fā)明一種輪胎氣密層復(fù)合材料的制備方法，輪胎氣密層復(fù)合材料包含層數(shù)的多少可以通過(guò)折疊次數(shù)來(lái)控制，折疊次數(shù)越多，復(fù)合材料層數(shù)越多。本發(fā)明一種輪胎氣密層復(fù)合材料的制備方法，單層阻隔薄片或交替多層結(jié)構(gòu)片材的制備可選擇平板壓機(jī)或壓延機(jī)。本發(fā)明一種輪胎氣密層復(fù)合材料的制備方法，PVOH層的厚度可以通過(guò)涂覆工藝控制，輪胎氣密層復(fù)合材料總厚度可以通過(guò)硫化工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明一種輪胎氣密層復(fù)合材料的制備方法，可以采用將單層阻隔薄片裁剪成面積相同的η片(η根據(jù)復(fù)合材料的層數(shù)確定)，再將η片片材疊放在一起，利用壓機(jī)等設(shè)備將其壓制成一定厚度的交替多層片材，從而得到具有層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料片材；在疊放單層阻隔薄片時(shí)，片與片之間也可涂覆一層PVOH溶液，待水分風(fēng)干或烘干后再疊放與壓制。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明氣密層通過(guò)將NR層與PVOH層進(jìn)行交替復(fù)合，無(wú)需傳統(tǒng)丁基橡膠的鹵化工藝，簡(jiǎn)化了輪胎氣密層的成型工藝，可實(shí)施性強(qiáng)，制造成本低。2、本發(fā)明氣密層具有交替多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，由于混煉膠有很好的力學(xué)性能，PVOH有很好的阻隔性，因此在滿足力學(xué)性能的同時(shí)也提高了阻隔性能。


圖1是本發(fā)明輪胎氣密層在輪胎中的應(yīng)用示意圖。圖2是本發(fā)明輪胎氣密層的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-輪胎氣密層，2-NR層，3-PV0H層
具體實(shí)施例方式如圖1，2所示，本發(fā)明輪胎氣密層1具有交替層結(jié)構(gòu)，其呈現(xiàn)由聚乙烯醇(PVOH)和天然橡膠(NR)組成的交替多層結(jié)構(gòu)，總層數(shù)與各層的厚度根據(jù)氣密層的氣密性能與機(jī)械性能來(lái)確定。PVOH層3主要用來(lái)保證復(fù)合材料的氣密性，而NR層2主要用來(lái)保證復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度，NR層2亦可用其它機(jī)械性能良好、價(jià)格低廉的膠料來(lái)代替。在工作狀態(tài)時(shí)，PVOH和NR的力學(xué)狀態(tài)不同，為不影響復(fù)合材料的機(jī)械性能，PVOH層3較NR層2薄。復(fù)合材料的上下表層均為NR層2，一是避免由于PVOH層3的親水性而影響復(fù)合材料的阻隔性能，二是不影響輪胎氣密層1與輪胎其他部分的連接。本發(fā)明一種輪胎氣密層復(fù)合材料的制備方法，其制備方法如下(1)制備PVOH溶液按照PVOH溶于水的溶解方法，配置一定濃度的PVOH水溶液；(2)制備N(xiāo)R膠片采用現(xiàn)有方法對(duì)添加有各種填料(炭黑、硫磺等)的NR進(jìn)行混煉，得到物性均一的、具有一定厚度的混煉膠片；(3) NR膠片涂覆PVOH溶液利用涂覆機(jī)或其它具有涂覆功能的設(shè)備，在步驟(2)得到的膠片上單面涂覆PVOH溶液，待PVOH涂層中的水分蒸干后，將膠片對(duì)折并利用壓延機(jī)或平板壓機(jī)將其壓成一定厚度的單層阻隔薄片；(4)形成交替多層結(jié)構(gòu)多次重復(fù)步驟(3)，最終得到具有層狀結(jié)構(gòu)的交替多層片材，結(jié)構(gòu)形式為NR/PVOH/NR. . . NR/PV0H/NR,重復(fù)次數(shù)根據(jù)復(fù)合材料的層數(shù)確定；(5)將步驟(4)得到的交替多層片材進(jìn)行裁剪，并放置到硫化機(jī)中進(jìn)行硫化，得到輪胎氣密層復(fù)合材料。本發(fā)明一種輪胎氣密層復(fù)合材料的制備方法，輪胎氣密層1復(fù)合材料包含層數(shù)的多少可以通過(guò)折疊次數(shù)來(lái)控制，折疊次數(shù)越多，復(fù)合材料層數(shù)越多。本發(fā)明一種輪胎氣密層復(fù)合材料的制備方法，NR/PVOH/NR. . . NR/PV0H/NR結(jié)構(gòu)形式的復(fù)合材料片材的制備，既可用平板壓機(jī)又可用壓延機(jī)。本發(fā)明一種輪胎氣密層復(fù)合材料的制備方法，PVOH層3的厚度可以通過(guò)涂覆工藝控制，輪胎氣密層1復(fù)合材料總厚度可以通過(guò)硫化工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明一種輪胎氣密層復(fù)合材料的制備方法，步驟(4)也可以利用將步驟(3)得到的片材裁剪成面積相同的η片(η根據(jù)復(fù)合材料的層數(shù)確定)，將η片片材疊放在一起，利用壓機(jī)等設(shè)備將其壓制成一定厚度的薄片，從而得到具有層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料片材；在疊放各層時(shí)，層與層之間也可涂覆一層PVOH溶液，待水分風(fēng)干后再疊放與壓制。
權(quán)利要求
1.一種輪胎氣密層復(fù)合材料，其特征在于由阻隔層聚乙烯醇PVOH和基層橡膠組成的交替多層結(jié)構(gòu)，橡膠層厚度大于PVOH層厚度，結(jié)構(gòu)形式為橡膠/PVOH/橡膠…橡膠/PVOH/橡膠，上下表層均為橡膠層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪胎氣密層復(fù)合材料，其特征在于阻隔層PVOH采用尼龍(PA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVOH)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或丁基橡膠替代。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪胎氣密層復(fù)合材料，其特征在于PV0H層材料中可以添加乳膠或相容橡膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種輪胎氣密層復(fù)合材料，其特征在于所述相容橡膠與基層橡膠相容或相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪胎氣密層復(fù)合材料，其特征在于基層橡膠采用天然橡膠、丁苯橡膠或乙丙橡膠。
6.權(quán)利要求1所述的一種輪胎氣密層復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，制備方法如下首先，制備PVOH溶液配置PVOH水溶液；其次，制備混煉膠片采用現(xiàn)有方法對(duì)添加有各種填料(炭黑、硫磺等)的橡膠進(jìn)行混煉，得到物性均一的、具有一定厚度的混煉膠片；第三步，混煉膠片涂覆PVOH溶液利用涂覆機(jī)或其它具有涂覆功能的設(shè)備，混煉膠片上單面涂覆PVOH溶液，待PVOH涂層中的水分蒸干后，將膠片對(duì)折并將其壓成一定厚度的單層阻隔薄片；第四步，形成交替多層結(jié)構(gòu)將單層阻隔薄片進(jìn)行多次折疊并壓薄，最終得到具有層狀結(jié)構(gòu)的交替多層片材，結(jié)構(gòu)形式為橡膠/PVOH/橡膠…橡膠/PVOH/橡膠，根據(jù)阻隔性能要求確定交替多層片材的層數(shù)；第五步，將交替多層片材進(jìn)行裁剪，并放置到硫化機(jī)中進(jìn)行硫化，得到輪胎氣密層復(fù)合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種輪胎氣密層復(fù)合材料的制備方法，其特征在于PV0H溶液采用尼龍(PA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVOH)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或丁基橡膠的熔融物替代，或采用尼龍(PA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVOH)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或丁基橡膠與相容溶劑的混合物替代。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種輪胎氣密層復(fù)合材料的制備方法，其特征在于單層阻隔薄片或交替多層結(jié)構(gòu)片材的制備可選擇平板壓機(jī)或壓延機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種輪胎氣密層復(fù)合材料的制備方法，其特征在于采用將單層阻隔薄片裁剪成面積相同的η片，再將η片片材疊放在一起，利用壓機(jī)等設(shè)備將其壓制成一定厚度的交替多層片材，從而得到具有層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料片材。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種輪胎氣密層復(fù)合材料的制備方法，其特征在于在疊放單層阻隔薄片時(shí)，片與片之間也可涂覆一層PVOH溶液，待水分風(fēng)干或烘干后再疊放與壓制。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種輪胎氣密層復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料由阻隔層聚乙烯醇PVOH和基層橡膠組成的交替多層結(jié)構(gòu)，橡膠層厚度大于PVOH層厚度，結(jié)構(gòu)形式為橡膠/PVOH/橡膠…橡膠/PVOH/橡膠，上下表層均為橡膠層；其制備方法為先制備PVOH溶液和混煉膠片，將混煉膠片單面涂覆PVOH溶液，待PVOH涂層中的水分蒸干后，將膠片對(duì)折并將其壓成一定厚度的單層阻隔薄片，將單層阻隔薄片進(jìn)行多次折疊并壓薄，最終得到具有層狀結(jié)構(gòu)的交替多層片材，將交替多層片材進(jìn)行裁剪，并放置到硫化機(jī)中進(jìn)行硫化，得到輪胎氣密層復(fù)合材料。本發(fā)明氣密層具有交替多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，由于混煉膠有很好的力學(xué)性能，PVOH有很好的阻隔性，因此在滿足力學(xué)性能的同時(shí)也提高了阻隔性能。
文檔編號(hào)B29C35/00GK102390142SQ201110192350
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者丁玉梅, 楊衛(wèi)民, 焦志偉, 謝鵬程, 鐘雁 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)