輪胎抗扎防爆膠及其製備方法

2023-06-20 18:58:41

專利名稱：輪胎抗扎防爆膠及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種充氣輪胎自動補胎用的密封膠，是一種有機化工產品。
自從英國人鄧錄普1888年發明充氣輪胎以來，給世人帶來了快捷舒適的同時，也帶來了使人們煩惱的一系列問題車輪在行駛中會被地面上的釘子或尖物扎破，造成急劇洩氣或慢撒氣，如若長距離高速行駛，會使輪胎內積聚的溫度越來越高、壓力越來越大，一旦被扎破，壓縮空氣從扎眼處外溢時，易使輪胎發生爆破的事故。輕者使車輪半路拋錨，重者會發生翻車撞車事故，甚至發生車毀人亡的惡性事件。
因此，使輪胎在車行駛中一旦被扎破洩氣時，能自動地將扎眼補好，保證車輛繼續安全運行就成為人們美好的願望。在人們孜孜不倦地追求這個美好願望的同時，一代接一代的新產品問世，一代又一代的產品遭淘汰，原因各有不同。有的產品沉澱結團影響車輛的動平衡，有的產品腐蝕輪胎，有的產品不能在嚴寒條件下使用，有的產品因易揮發而失效等等。例如，一種叫「堵漏靈」的產品，初始效果還可以，兩月後失效。查其原因，輪胎內已無這種產品揮發貽盡。除了以上缺點外，自動補胎劑最大的問題是持久性差，原因就是只能堵塞扎眼，而不能在扎眼內形成一個三維整體結構，一旦遇到特殊情況，堵塞物會擠出而失效。
自動補胎有兩個技術問題，一是扎眼時當即補得住，不能使輪胎漏氣；二是補得牢，使輪胎扎眼補住，長期不漏氣。只有這兩個技術指標實現了，這個產品才能算是可信賴的產品。縱觀歷史一代一代產品被淘汰，原因不是出在當時「補得住」上，而是出在長期「補得牢」上。當時效果還可以，就是持久性差，即使是號稱美國NO.1號「優超駛」輪胎超級自動補漏劑也沒有解決這個技術問題。
本發明的目的是提供一種既補得住，又補得牢的輪胎抗扎防爆膠及這種膠的製造方法。
本發明主要是由膠粘劑，硫化劑，穩定劑，補強劑，增稠劑和水等組成。膠粘劑是本發明的主體，是橡膠生產過程中的膠乳。本發明中的穩定劑是調解PH值的，可以說是調解酸鹼度試劑。穩定劑在本發明中的量，是使最終合成物PH值為8～10。除穩定劑外，本發明其它各組成物含量按重量百分比為膠 乳 20％～60％；硫化劑 0.35％～16％；補強劑 3.5％～33％；增稠劑 0.4％～2％；水 5％～60％。
由於穩定劑是用來調解PH值，如果使用強鹼性物質，其重量百分比為0.1％～0.3％。
本發明所用的膠乳可以是天然膠乳，各種合成膠乳和各種人工膠乳。
為了實現本發明的目的，組成物中的膠乳要經過硫化過程，因此，本發明使用了硫化劑。本發明所用的硫化劑，一個具體實例是由硫磺、氧化鋅和硫化促進劑組成，三種物質重量百分比為硫磺28.6％～43.8％；氧化鋅 37.5％～57.1％；硫化促進劑 14.3％～18.7％。
本發明中的補強劑是堵輪胎扎眼用的固體物質，由20目以下橡膠粉、100目以下木粉和炭黑組成。橡膠粉可以是天然橡膠粉，各種合成橡膠粉，各種廢橡膠粉。補強劑中的三種物質按重量百分比分別是橡膠粉 31％～57.1％；木粉24％～28.6％；炭黑14.3％～45％。
由上述補強劑組成的本發明，可以堵6mm的扎眼到幾微米的細孔。
穩定劑是穩定膠乳而加入的，使膠乳呈弱鹼性。穩定膠乳可以通過調節PH值來實現，改變PH值最直接的辦法是加入鹼性物質，因此，穩定劑實際上是一種鹼或鹼性物，如NaOH、KOH或NaHCO3等。
增稠劑是為提高本發明的濃度而加入的，由於本發明中有補強劑，如橡膠粉、木粉、炭黑等固體物，在濃度偏低時，會產生沉澱，產生的沉澱會影響車輛的動平衡和補胎的持久性。通過增稠，使各種固體物質均勻地懸浮在膠液中。能夠使膠液中的固體物懸浮的增稠物質有羧甲基纖維素，甲基纖維素，酪素，明膠，骨膠等。
本發明中的水是用來分散膠乳和硫化膠乳，使兩者處於懸浮狀態。硫化膠乳處於懸浮狀態時，分子之間不產生交聯，不能增大分子團。硫化膠乳的外觀與普通膠乳或未硫化膠乳沒有多大區別。它是硫化的橡膠粒子在水介質中的膠態懸浮體，但脫水後粒子能互相粘著而生成連續的膠膜。沒有脫水前，始終處於分散狀態，橡膠粒子的布朗運動與普通膠乳中的相似，速度略快。硫化膠乳的穩定度與製造它的原膠乳的穩定度相同。
從上述配方中，不難看出本發明的特點就在於用硫化膠乳作為膠粘劑，以不同粒度的橡膠粉、木粉、炭黑做為補強劑。它的工作原理就是當輪胎在行進中被扎破以後壓縮空氣從扎眼中急劇外溢之始就將各種補強劑、和膠粘劑一起帶入扎眼中，將扎眼在瞬間補好，不再漏氣。擠入扎眼中各種補強劑和膠粘劑混合擠壓在一起，這時作為膠粘劑的硫化膠乳脫水(液)後開始交聯，由線性大分子交聯成立體網狀的彈性橡膠體，緊緊地與扎眼粘連在一起，永久性地將扎眼補牢。這不但保證被扎眼時輪胎不漏氣，而且長期保證輪胎不漏氣。
本發明的膠乳，由於水的存在，在脫水前處於分散狀態。經硫化後成為硫化膠乳，仍保持分散懸浮態。一旦輪胎出現孔洞，硫化膠乳立即進入孔洞，並隨之脫水。硫化膠乳脫水後，開始交聯，形成立體網狀的彈性橡膠體。網狀的彈性橡膠體內，存在尺寸不同的空間，或者說孔。由於加入了補強劑，補強劑中的大顆粒物，如橡膠粉，進入大孔中，並同孔周圍的硫化膠乳結合，使大孔堵住，網狀空間消失。對於網狀空間的中孔，由木粉填充，小孔由炭黑和小分子尺度的膠乳填充。由於有上述各物的存在和過程發生，在輪胎的扎眼內形成緻密的不透氣膠膜，而且能長期保持。
為了使本發明適應各種溫度環境，本發明使用了抗凍劑。它可以是乙二醇，1、2丙二醇，甘油，二甘醇等等。上述物質與水混合後，可以大大降低水的冰點，而膠乳就是「水包油」型的乳化液，所以上述抗凍劑與膠乳中的水混合，就可以降低硫化膠乳的冰點，使整個膠液在零度直到零下60℃時均能保持穩定，從而保證在低溫下抗扎防爆效能正常發揮。
本發明可以加入緩蝕劑。加入緩蝕劑的目的是防止本發明對輪輞產生腐蝕。加入本發明的緩蝕劑可以是硼砂，亞硝酸鹽，鉻酸鹽，鉬酸鹽，鎢酸鹽等。
為使膠粉、木粉、炭黑等順利加入膠乳中，本發明使用了溼潤劑，它可以是十二烷基硫酸鈉，洗衣粉、肥皂等。用溼潤劑溼潤的補強劑會很好地與膠乳混合。上述溼潤劑同時也是膠乳的穩定劑。
本發明使用膨潤士，它即是增稠劑也是一種補強劑，作為增稠劑它可以吸收大於本身10倍的水，使自己膨脹增加膠乳的粘度。作為補強劑，它是200目的細粒子土，可以堵塞200目以下的佃眼，提高本產品的補強性。
本發明使用的羧甲基纖維素既是增稠劑，也是穩定劑。
本發明製備是在攪拌釜中進行的，工藝流程如下1、將一定量的膠乳投入攪拌釜中，如果需要防凍劑，則加入防凍劑。對防凍劑為乙二醇，加入二分之一重的乙二醇；2、配製穩定劑。如需緩蝕劑，則同穩定劑一併配製。對於穩定劑是氫氧化鈉，緩蝕劑是硼砂和亞硝酸鈉時，將氫氧化鈉、硼砂、亞硝酸鈉溶解在8倍的水中；3、將配好的穩定劑或穩定劑和緩蝕劑的混合液倒入攪拌釜中；4、將補強劑中的中小顆粒固體物加入攪拌釜中攪拌，攪拌時間為20～60分鐘；5、將硫化劑和增稠劑一併徐徐投入攪拌釜中，在攪拌釜中攪拌10～30分鐘；6、將攪拌釜中的混合物硫化。在30～60分鐘內加熱到70℃，在70℃下保持30～60分鐘，然後於投到攪拌釜中；7、如果加入防凍劑，可將過程中剩餘的防凍劑投入攪拌釜中；8、將補強劑中的大顆粒固體物充分混合，如需溼潤劑，將溶有十二烷基硫酸鈉的同等重量的水溶液與其混合翻動，直到全部溼潤為止，並投到攪拌釜中；9、將膨潤土和剩餘水混合投入攪拌釜中，攪拌1小時左右。停放24小時後，即可裝瓶。
本發明是以硫化膠乳為膠粘劑，以橡膠粉、木粉和炭黑為補強劑，再加入其它助劑和水混配而成的，不言而喻，它與輪胎橡膠是同質的，對輪胎橡膠和輪輞無任何副作用。將膠乳事先硫化成硫化膠乳而製成的輪胎抗扎防爆膠，不但能把扎眼堵住，而且在扎眼中由於擠壓脫水而使硫化膠乳粒子產生交聯，由線狀大分子而變成三維立體結構的彈性橡膠體，牢牢補在扎眼中，長期有效。
本發明實施例如下一、配方膠乳羧基丁苯膠乳 20～60％；抗凍劑 乙二醇 0～60％；溼潤劑 十二烷基硫酸鈉 0.01～0.1％；穩定劑 氫氧化鈉 0.1～0.3％；緩蝕劑 硼砂 0.1～4％；亞硝酸鈉 0.1～3％；補強劑 木粉 1～8％；橡膠粉 2～10％；炭 黑 5～15％；硫化劑 氧化鋅 0.2～6％；硫磺 0.1～7％；硫化促進劑 0.05～3％；增稠劑 羧甲基纖維素 0.4～2％；增稠劑和補強劑 膨潤土 0.1～8％。
水 5～60％；二、製備1、將羧基丁苯膠乳投入攪拌釜中，加入二分之一重量的乙二醇；2、將氫氧化鈉、硼砂、亞硝酸鈉溶解在8倍的水中，倒入攪拌釜中；3、將炭黑在攪拌中加入釜中，攪拌40分鐘；4、在攪拌中將硫磺、氧化鋅、硫化促進劑、羧甲基纖維素、徐徐投入釜中攪拌20分鐘；5、將釜中混合物硫化，在30-60分鐘內加熱到70℃，在70℃下保持30到60分鐘，再投到釜中；6、將剩餘的乙二醇全部投入釜中；7、將橡膠粉和木粉混合，將溶有十二烷基硫酸鈉和同等重量的水與其混合翻動，直到全部溼潤為止，並投到攪拌釜中；8、將膨潤土和剩餘的水混合投到釜中，攪拌1小時左右。停放24小時後即可裝瓶。
權利要求
1.一種輪胎抗扎防爆膠，其特徵是由膠乳，硫化劑，穩定劑，補強劑，增稠劑和水組成，膠乳，硫化劑，補強劑，增稠劑和水的含量按重量百分比為膠乳 20～60％硫化劑 0.35～16％補強劑 3.5～33％增稠劑 0.4～2％水 5～60％穩定劑的含量，是使組合物的PH值為8～10。
2.根據權利要求1所述的輪胎抗扎防爆膠，其特徵是膠乳是天然膠乳，各種合成膠乳或各種人工膠乳；硫化劑是由硫磺，氧化鋅和硫化促進劑組成，三種物質重量百分含量為硫磺 28.6～43.8％氧化鋅 37.5～57.1％硫化促進劑 14.3～18.7％；補強劑是由橡膠粉、木粉、炭黑組成，木粉和炭黑的顆粒大小為100目以下，橡膠粉顆粒大小為20目以下，可以是天然橡膠粉、各種合成橡膠粉或各種廢橡膠粉；增稠劑是羧甲基纖維素，甲基纖維素，酪素，明酸或骨膠。
3.根據權利要求2所述的輪胎抗扎防爆膠其特徵是所述補強劑的橡膠粉、木粉、炭黑的重量百分含量為橡膠粉31～57.1％木粉 24～28.6％炭黑 14.3～45％。
4.根據權利要求2所述的輪胎抗扎防爆膠，其特徵是還包括防凍劑，所述防凍劑為乙二醇，1、2丙二醇，甘油或二甘醇。
5.根據權利要求2所述的輪胎抗扎防爆膠，其特徵是還包括緩蝕劑，所述的緩蝕劑為硼砂，亞硝酸鹽，鉻酸鹽，鉬酸鹽或鎢酸鹽。
6.根據權利要求2所述的輪胎抗扎防爆膠，其特徵是還包括溼潤劑，所述的溼潤劑為十二烷基硫酸納，洗衣粉或肥皂。
7.根據權利要求2所述的輪胎抗扎防爆膠，其特徵是還包括膨潤土，膨潤土既是增稠劑，也是補強劑，其顆粒的大小為200以下。
8.根據權利要求2所述的輪胎抗扎防爆膠，其特徵是還包括防凍劑，緩蝕劑，溼潤劑和膨溼土；防凍劑為乙二醇，1、2丙二醇，甘油或二甘醇；緩蝕劑為硼砂，亞硝酸鹽，鉻酸鹽，鉬酸鹽或鎢酸鹽；溼潤劑為十二烷基硫酸鈉，洗衣粉或肥皂；膨潤土顆粒大小為200以下。
9.根據權利要求2所述的輪胎抗扎防爆膠，其特徵是各種組分重量百分含量為膠乳 羧基丁苯膠乳 20～60％；抗凍劑乙二醇 0～60％；溼潤劑十二烷基硫酸鈉 0.01～0.1％；穩定劑 氫氧化鈉 0.1～0.3％；緩蝕劑 硼砂 0.1～4％；亞硝酸鈉 0.1～3％；補強劑 木粉 1～8％；橡膠粉 2～10％；炭黑 0.5～15％；硫化劑 氧化鋅 0.2～6％；硫磺 0.1～7％；增稠劑 羧甲基纖維素 0.4～2％；硫化促進劑 0.05～3％；水 5～60％；
10.輪胎抗扎防爆膠的製備方法，其特徵是在攪拌釜中進行，製備過程如下(1)將一定量的膠乳投入到攪拌釜中，如需防凍劑，則加入防凍劑；(2)配製穩定劑，如需緩蝕劑，則兩者一起配製；(3)將配製的穩定劑或穩定劑和緩蝕劑的混合液倒入攪拌釜中；(4)將補強劑中的中小顆粒加入攪拌釜中攪拌，攪拌時間為20～60分鐘；(5)將硫化劑和增稠劑一併徐徐投入攪拌釜中，在攪拌釜中攪拌10～30分鐘；(6)將攪拌釜中的混合物硫化，在30～60分鐘內加熱到70℃，並保持30～60分鐘，然後再投到攪拌釜中；(7)將補強劑中的大顆粒充分混合，如需溼潤劑，則加入溼潤劑直到全部溼潤為止，並投到攪拌釜中；(8)將剩餘水投入攪拌釜中，攪拌1小時，然後停放24小時。
全文摘要
本發明涉及一種充氣輪胎自動補胎用的密封膠及製備方法。主要由膠粘劑,硫化劑,穩定劑,補強劑,增稠劑和水組成。所用的膠粘劑為膠乳,是本發明的主體。另外,本發明還可以加入其它助劑,如緩蝕劑、防凍劑、溼潤劑和膨潤土、羧甲基纖維素等,以增加功效和輔助作用。本發明製備是在攪拌釜中進行,硫化過程是在70℃溫度下發生的。本發明具有不易揮發、不腐蝕輪輞、有效期長和補漏堅固等特點。
文檔編號C09K3/12GK1369533SQ0111747
公開日2002年9月18日 申請日期2001年4月25日 優先權日2001年4月25日
發明者孔繁清 申請人:孔繁清