高強度汽車輪胎及其製備方法與流程

2023-05-12 08:07:26

技術領域：
本發明涉及汽車輪胎，具體地，涉及一種高強度汽車輪胎及其製備方法。
背景技術：
：汽車輪胎是汽車的重要部件之一，其主要作用為：通過和汽車懸架共同來緩和汽車行駛時所受到的衝擊，保證汽車有良好的乘座舒適性和行駛平順性；保證車輪和路面有良好的附著性，提高汽車的牽引性、制動性和通過性；承受著汽車的重量。由此，輪胎在汽車上所起的重要作用越來越受到人們的重視。橡膠輪胎的出現是汽車進一步發展的先決條件。提到橡膠，人們自然會想到橡膠之父查爾斯·古德伊爾。1834年，他受焦炭煉鋼的啟發，開始進行軟橡膠硬化的試驗。經過無數次失敗後，在一個偶然的機會，發現了硫化橡膠受熱時不發粘而且彈性好，於是硬化橡膠誕生了，橡膠輪胎製造業從此也應運而生。雖然，目前的橡膠輪胎能夠滿足大部分汽車的需求，但是在高溫的夏天，汽車輪胎極易老化，並且極易變形進而使得輪胎的性能急劇下降，從而極大地降低了汽車的行駛性能。技術實現要素：本發明的目的是提供一種高強度汽車輪胎及其製備方法，通過該方法製得的汽車輪胎具有優異的耐高溫、抗老化和力學性能；同時，該製備方法原料易得，工序簡單。為了實現上述目的，本發明提供了一種高強度汽車輪胎的製備方法，包括：1）將青竹去皮、粉碎，接著在保護氣的存在下進行煅燒以製得竹炭；2）將二氧化鈦、碳酸鋇、碳酸鋰和竹炭置於保護氣的存在下進行焙燒以製得改性偏鈦酸鋇；3）將二硫化四乙基秋蘭姆、澱粉、石竹烯、甲基纖維素和水進行糊化處理以製得改性硫化劑；4）將順丁橡膠、乙烯-丙烯共聚物、聚乙醇甲醚、季戊四醇三丙烯酸酯、甘油、納米碳酸鈣、二甲基二乙氧基矽烷、硫化鋅、過氧化二異丙苯和硫磺進行初次混煉，接著加入改性偏鈦酸鋇與改性硫化劑進行二次混煉，最後進行成型、冷卻以製得高強度汽車輪胎。本發明還提供了一種高強度汽車輪胎的製備方法，該高強度汽車輪胎通過上述的製備方法製備而得。在上述技術方案中，本發明通過各步驟和各原料的協同作用，使得製得的汽車輪胎具有優異的耐高溫、抗老化和力學性能；同時，該製備方法原料易得，工序簡單。本發明的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。具體實施方式以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。本發明提供了一種高強度汽車輪胎的製備方法，包括：1）將青竹去皮、粉碎，接著在保護氣的存在下進行煅燒以製得竹炭；2）將二氧化鈦、碳酸鋇、碳酸鋰和竹炭置於保護氣的存在下進行焙燒以製得改性偏鈦酸鋇；3）將二硫化四乙基秋蘭姆、澱粉、石竹烯、甲基纖維素和水進行糊化處理以製得改性硫化劑；4）將順丁橡膠、乙烯-丙烯共聚物、聚乙醇甲醚、季戊四醇三丙烯酸酯、甘油、納米碳酸鈣、二甲基二乙氧基矽烷、硫化鋅、過氧化二異丙苯和硫磺進行初次混煉，接著加入改性偏鈦酸鋇與改性硫化劑進行二次混煉，最後進行成型、冷卻以製得高強度汽車輪胎。在上述方法的步驟1）中，煅燒的具體條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的汽車輪胎具有更優異的耐高溫、抗老化和力學性能；優選地，在步驟1）中，煅燒至少滿足以下條件：煅燒溫度為520-540℃，煅燒時間為4-6h。在上述方法的步驟2）中，各物料的用量可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的汽車輪胎具有更優異的耐高溫、抗老化和力學性能；優選地，在步驟2）中，相對於1摩爾量的二氧化鈦，碳酸鋇的用量為0.7-0.9摩爾量，碳酸鋰的用量為0.1-0.3摩爾量，竹炭的用量為0.5-0.7摩爾量。在上述方法的步驟2）中，焙燒的條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的汽車輪胎具有更優異的耐高溫、抗老化和力學性能；優選地，在步驟2）中，焙燒至少滿足以下條件：焙燒溫度為1200-1250℃，焙燒時間為7-9h。在上述方法的步驟3）中，各物料的用量可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的汽車輪胎具有更優異的耐高溫、抗老化和力學性能；優選地，在步驟3）中，相對於100重量份的二硫化四乙基秋蘭姆，澱粉的用量為32-38重量份，石竹烯的用量為4-7重量份，甲基纖維素的用量為1-3重量份，水的用量為200-300重量份。在上述方法的步驟3）中，糊化處理的條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的汽車輪胎具有更優異的耐高溫、抗老化和力學性能；優選地，在步驟3）中，糊化處理至少滿足以下條件：處理溫度為40-50℃，處理時間為12-15h。在上述方法的步驟4）中，各物料的用量可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的汽車輪胎具有更優異的耐高溫、抗老化和力學性能；優選地，在步驟4）中，相對於100重量份的順丁橡膠，乙烯-丙烯共聚物的用量為21-35重量份，聚乙醇甲醚的用量為31-46重量份，季戊四醇三丙烯酸酯的用量為56-73重量份，甘油的用量為41-48重量份，納米碳酸鈣的用量為19-30重量份，二甲基二乙氧基矽烷的用量為17-28重量份，硫化鋅的用量為11-21重量份，過氧化二異丙苯的用量為1-4重量份，硫磺的用量為9-15重量份，改性偏鈦酸鋇的用量為25-34重量份，改性硫化劑的用量為17-24重量份。在上述方法的步驟4）中，初次混煉和二次混煉的具體條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的汽車輪胎具有更優異的耐高溫、抗老化和力學性能；優選地，在步驟4）中，初次混煉至少滿足以下條件：混煉溫度為215-220℃，混煉時間為5-7h；二次混煉至少滿足以下條件：混煉溫度為205-210℃，混煉時間為2-4h。在上述方法的步驟4）中，高分子原料的分子量可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的汽車輪胎具有更優異的耐高溫、抗老化和力學性能；優選地，在步驟4）中，順丁橡膠的重均分子量為2萬-5萬，聚乙醇甲醚的重均分子量為2000-4000。在上述方法的步驟4）中，納米碳酸鈣的粒徑可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的汽車輪胎具有更優異的耐高溫、抗老化和力學性能；優選地，納米碳酸鈣的粒徑為20-40nm。本發明還提供了一種高強度汽車輪胎的製備方法，該高強度汽車輪胎通過上述的製備方法製備而得。以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。實施例11）將青竹去皮、粉碎，接著在保護氣（氮氣）的存在下於530℃下煅燒5h製得竹炭；2）將二氧化鈦、碳酸鋇、碳酸鋰和竹炭按照1：0.8：0.2：0.6的摩爾比置於保護氣（氮氣）的存在下進行焙燒（焙燒溫度為1230℃，焙燒時間為8h）以製得改性偏鈦酸鋇；3）將二硫化四乙基秋蘭姆、澱粉、石竹烯、甲基纖維素和水按照100：36：5：2：250的重量比於45℃進行糊化處理14h以製得改性硫化劑；4）將順丁橡膠（重均分子量為4萬）、乙烯-丙烯共聚物、聚乙醇甲醚（重均分子量為3000）、季戊四醇三丙烯酸酯、甘油、納米碳酸鈣（粒徑為30nm）、二甲基二乙氧基矽烷、硫化鋅、過氧化二異丙苯和硫磺按照100：29：40：63：45：22：3：12的重量比於218℃下初次混煉6h，接著加入改性偏鈦酸鋇與改性硫化劑（順丁橡膠、改性偏鈦酸鋇與改性硫化劑的重量比為100：30：20）於208℃下二次混煉3h，最後進行成型、冷卻以製得高強度汽車輪胎A1。實施例21）將青竹去皮、粉碎，接著在保護氣（氦氣）的存在下於520℃下煅燒4h製得竹炭；2）將二氧化鈦、碳酸鋇、碳酸鋰和竹炭按照1：0.7：0.1：0.5的摩爾比置於保護氣（氦氣）的存在下進行焙燒（焙燒溫度為1200℃，焙燒時間為7h）以製得改性偏鈦酸鋇；3）將二硫化四乙基秋蘭姆、澱粉、石竹烯、甲基纖維素和水按照100：32：4：1：200的重量比於40℃進行糊化處理12h以製得改性硫化劑；4）將順丁橡膠（重均分子量為2萬）、乙烯-丙烯共聚物、聚乙醇甲醚（重均分子量為2000）、季戊四醇三丙烯酸酯、甘油、納米碳酸鈣（粒徑為20nm）、二甲基二乙氧基矽烷、硫化鋅、過氧化二異丙苯和硫磺按照100：21：31：56：41：19：1：9的重量比於215℃下初次混煉5-7h，接著加入改性偏鈦酸鋇與改性硫化劑（順丁橡膠、改性偏鈦酸鋇與改性硫化劑的重量比為100：25：17）於205℃下二次混煉2h，最後進行成型、冷卻以製得高強度汽車輪胎A2。實施例31）將青竹去皮、粉碎，接著在保護氣（氮氣、氦氣、氬氣）的存在下於540℃下煅燒6h製得竹炭；2）將二氧化鈦、碳酸鋇、碳酸鋰和竹炭按照1：0.9：0.3：0.7的摩爾比置於保護氣（氬氣）的存在下進行焙燒（焙燒溫度為1250℃，焙燒時間為9h）以製得改性偏鈦酸鋇；3）將二硫化四乙基秋蘭姆、澱粉、石竹烯、甲基纖維素和水按照100：38：7：3：300的重量比於50℃進行糊化處理15h以製得改性硫化劑；4）將順丁橡膠（重均分子量為5萬）、乙烯-丙烯共聚物、聚乙醇甲醚（重均分子量為4000）、季戊四醇三丙烯酸酯、甘油、納米碳酸鈣（粒徑為40nm）、二甲基二乙氧基矽烷、硫化鋅、過氧化二異丙苯和硫磺按照100：35：46：73：48：30：4：15的重量比於220℃下初次混煉7h，接著加入改性偏鈦酸鋇與改性硫化劑（順丁橡膠、改性偏鈦酸鋇與改性硫化劑的重量比為100：34：24）於210℃下二次混煉4h，最後進行成型、冷卻以製得高強度汽車輪胎A3。對比例1按照實施例1的方法進行製得汽車輪胎B1，不同的是，步驟2）中未使用碳酸鋰。對比例2按照實施例1的方法進行製得汽車輪胎B2，不同的是，步驟2）中未使用竹炭。對比例3按照實施例1的方法進行製得汽車輪胎B3，不同的是，步驟3）中未使用石竹烯。對比例4按照實施例1的方法進行製得汽車輪胎B4，不同的是，步驟3）中未使用甲基纖維素。對比例5按照實施例1的方法進行製得汽車輪胎B5，不同的是，步驟4）中未使用改性偏鈦酸鋇。對比例6按照實施例1的方法進行製得汽車輪胎B6，不同的是，步驟4）中未使用改性硫化劑。對比例7按照實施例1的方法進行製得汽車輪胎B7，不同的是，步驟4）中未進行二次混煉。檢測例11）在25℃下，檢測上述汽車輪胎的拉伸強度（σt1/MPa）和斷裂伸長率（δ1/%）；2）接著，將上述汽車輪胎置於250℃下熱空氣老化200h，接著檢測拉伸強度（σt2/MPa）和斷裂伸長率（δ2/%），具體結果見表1。表1σt1/MPaσt2/MPaδ1/%δ2/%A124.520.1340301A224.620.3341310A324.421.0339302B116.59.6278221B215.88.7265219B317.27.9270223B415.28.2261225B511.36.1220201B611.75.9214202B710.24.3201189通過上述實施例、對比例和檢測例可知，本發明提供的汽車輪胎具有優異的耐高溫、抗老化和力學性能。以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp