本發(fā)明涉及一種淺色抗靜電實心輪胎及其制備方法，屬于橡膠。

背景技術(shù)：

1、在工業(yè)自動化與現(xiàn)代化生產(chǎn)體系中，實心輪胎作為關(guān)鍵部件，扮演著舉足輕重的角色，尤其是在電子、醫(yī)藥、食品等對靜電敏感行業(yè)。靜電，雖看似微不足道，卻能引發(fā)生產(chǎn)安全問題，影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至在特定環(huán)境下成為安全隱患。因此，研發(fā)與應(yīng)用抗靜電實心輪胎，不僅能夠有效防止靜電積聚，保障生產(chǎn)安全，還能提升產(chǎn)品品質(zhì)，滿足行業(yè)對高效、安全的生產(chǎn)環(huán)境的需求。特別是在無塵車間、精密儀器運輸、電子組裝線等場景，抗靜電實心輪胎的重要性不言而喻，它能夠確保設(shè)備平穩(wěn)運行，減少因靜電導(dǎo)致的故障與損耗，為現(xiàn)代化生產(chǎn)提供堅實的技術(shù)支撐。

2、然而，實心抗靜電輪胎在實現(xiàn)其靜電防護功能的同時，也面臨著一系列技術(shù)挑戰(zhàn)。首先，傳統(tǒng)的抗靜電實心輪胎，為了提升導(dǎo)電性，往往會添加大量的導(dǎo)電填料，如炭黑、金屬纖維等，這雖能提高輪胎的抗靜電性能，但同時導(dǎo)致了輪胎的耐磨性顯著下降，縮短了輪胎的使用壽命，增加了企業(yè)的維護成本。其次，多數(shù)抗靜電輪胎的深色外觀，限制了其在對輪胎顏色有特定要求場合的應(yīng)用，如無塵車間等，淺色輪胎不僅美觀，還便于檢測異物。再者，抗靜電輪胎在極端環(huán)境條件下的性能穩(wěn)定性不足，溫度和濕度的變化會直接影響到輪胎的抗靜電效果，降低了其在不同環(huán)境下的適應(yīng)性。這些技術(shù)問題構(gòu)成了實心輪胎抗靜電性能提升的主要瓶頸。

3、為克服上述技術(shù)障礙，行業(yè)與科研人員積極探索，提出了多種提升抗靜電性能的技術(shù)手段。其中，材料改性是最為常見的方法，通過在橡膠基體中加入特定的導(dǎo)電填料，雖能提高輪胎的導(dǎo)電性，但往往難以解決導(dǎo)電性與耐磨性之間的矛盾。表面涂覆技術(shù)，即在輪胎表面涂覆一層導(dǎo)電層，如導(dǎo)電碳、金屬氧化物，能有效降低輪胎的表面電阻，保持輪胎的原有性能，但成本較高，且在使用過程中易磨損，導(dǎo)致抗靜電效果隨時間逐漸衰減。近年來，復(fù)合材料的應(yīng)用成為研究熱點，通過將改性碳納米管等新型材料與橡膠基體復(fù)合，不僅提高了輪胎的導(dǎo)電性，還能保持輪胎的淺色、高耐磨性，但制備工藝復(fù)雜，成本較高，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。

4、綜上所述，實心抗靜電輪胎在提升抗靜電性能的同時，需解決耐磨性、顏色、成本等問題，行業(yè)正積極探索更為全面、經(jīng)濟、高效的解決手段，以滿足日益增長的工業(yè)需求，推動實心輪胎技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新與進步。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中抗靜電輪胎存在的缺陷，本發(fā)明的第一個目的是在于提供一種淺色抗靜電實心輪胎，通過配方中引入了特定的抗靜電改性劑，該抗靜電改性劑具有大量的3-己基噻吩單元，可通過π電子體系形成了連續(xù)的導(dǎo)電路徑，能夠有效傳輸和導(dǎo)出產(chǎn)生的靜電荷，并且通過硫化反應(yīng)使基礎(chǔ)橡膠形成了連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，顯著增強了輪胎的抗靜電性能，可以有效減少導(dǎo)電碳、石墨烯和碳納米管等的使用，以達到抗靜電且淺色的目的。

2、本發(fā)明的第二個目的是在于提供一種淺色抗靜電實心輪胎的制備方法，該方法該制備方法通過分步混煉策略，先確保關(guān)鍵抗靜電組分均勻分散，后加入填充劑混煉，簡化了工藝流程，避免了高能耗的連續(xù)混煉，降低了生產(chǎn)成本。同時，分步加入硫化促進劑的煉膠技術(shù)，有效控制了硫化過程，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，整體工藝簡單高效，利于大規(guī)模生產(chǎn)，具有顯著的經(jīng)濟優(yōu)勢。

3、為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種淺色抗靜電實心輪胎，由以下重量份數(shù)的原料制成：丁腈橡膠40～75份、碳納米管1.5～4.0份、抗靜電改性劑3～10份、防老劑1.5～2.5份、樹脂4.0～6.0份、增塑劑4.5～5.5份、氧化鋅4.0～5.0份、硫化促進劑1.2～1.8份、白炭黑35～45份、硅烷偶聯(lián)劑2.5～3.5份、聚乙二醇1.5～2.5份、穩(wěn)定劑1.5～2.5份；所述抗靜電改性劑是由聚(3-己基噻吩-2,5-二基)-羥基與羧基丁腈橡膠酯化反應(yīng)得到。

4、本發(fā)明提供的一種淺色抗靜電實心輪胎，其創(chuàng)新點在于抗靜電劑與碳納米管的協(xié)同作用機制，確保了輪胎具有卓越的電導(dǎo)率和抗靜電性能，主要體現(xiàn)于通過抗靜電劑中噻吩環(huán)單元構(gòu)建的擴展共軛體系，每個環(huán)上的π電子系統(tǒng)與丁腈橡膠經(jīng)酯化反應(yīng)形成化學(xué)鍵，再結(jié)合硫化過程，可將導(dǎo)電結(jié)構(gòu)引用硫化后的三維結(jié)構(gòu)中，在輪胎內(nèi)部構(gòu)建了連續(xù)穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，此網(wǎng)絡(luò)與高導(dǎo)電性碳納米管交織，共同構(gòu)建了高效的導(dǎo)電路徑，使得靜電能迅速導(dǎo)除，有效防止了靜電積聚，這一機制不僅顯著提升了輪胎的抗靜電效果，還保持了輪胎的淺色外觀，抗靜電劑與丁腈橡膠的化學(xué)結(jié)合，增強了輪胎的物理性能，如耐磨性和耐油性，而碳納米管的加入進一步優(yōu)化了導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，提高了抗靜電性能的穩(wěn)定性和可靠性，此外配方中丁腈橡膠作為主要成分，賦予了輪胎良好的彈性和機械強度，碳納米管與抗靜電劑協(xié)同提升了輪胎的導(dǎo)電性，白炭黑和硅烷偶聯(lián)劑增強了輪胎的物理性能和耐磨性，聚乙二醇和穩(wěn)定劑保證了輪胎的加工性能和穩(wěn)定性，綜合各成分的協(xié)同作用，該輪胎實現(xiàn)了優(yōu)異的抗靜電性能，同時保持了良好的物理性能和淺色外觀，滿足了特定工業(yè)和環(huán)境需求，具有顯著的技術(shù)和市場優(yōu)勢，整體配方和制備方法確保了輪胎性能的均衡和優(yōu)異。

5、作為一種優(yōu)選的方案，所述防老劑為4010na，rd和6ppd中的至少一種；所述樹脂為古馬隆樹脂，萜烯樹脂和松香樹脂中的一種；所述增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯，對苯二甲酸二辛酯和聚異丁烯中的一種；所述硫化促進劑為二硫化四甲基秋蘭姆，二硫化二苯胍和n-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的一種；所述穩(wěn)定劑為硬脂酸鋅、二硬脂酸二丁基錫和三苯基膦中的一種。

6、作為一種優(yōu)選的方案，所述聚(3-己基噻吩-2,5-二基)-羥基的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：

7、

8、其中n取值為30～150。

9、作為一種優(yōu)選的方案，所述酯化反應(yīng)的條件為：溫度為45～80℃，時間為6～18。

10、作為一種優(yōu)選的方案，所述聚(3-己基噻吩-2,5-二基)-羥基與羧基丁腈橡膠的質(zhì)量比為0.6～1.5:1。通過控制該質(zhì)量比進而控制聚(3-己基噻吩-2,5-二基)在輪胎中的量，從而使輪胎在機械性能和抗靜電性能的平衡。

11、本發(fā)明還提供了一種淺色抗靜電實心輪胎的制備方法，該方法是按重量份數(shù)配比，將丁腈橡膠，碳納米管，抗靜電改性劑，防老劑，樹脂，增塑劑混合進行第一次混煉再加入氧化鋅，白炭黑，硅烷偶聯(lián)劑，聚乙二醇，穩(wěn)定劑進行第二次混煉均勻，得到膠料，再加入硫化促進劑進行煉膠制成半成品輪胎胎胚，最后放入模具中進行硫化處理。

12、本發(fā)明制備方法采用分步混煉，先期混煉丁腈橡膠、抗靜電劑與碳納米管構(gòu)建初步導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，同時可以混合分散均勻，后續(xù)加入白炭黑等增強機械性能，最后硫化促進劑確保硫化高效，實現(xiàn)輪胎淺色、優(yōu)異抗靜電與物理性能的平衡，加工流程優(yōu)化，能耗降低，生產(chǎn)效率提升，創(chuàng)新材料與工藝結(jié)合，滿足工業(yè)與環(huán)境高標準需求。

13、作為一種優(yōu)選的方案，所述第一次混煉的條件為：溫度為100～125℃，時間為20～35min。

14、作為一種優(yōu)選的方案，所述第二次混煉的條件為：溫度為80～100℃，時間為10～25min。

15、作為一種優(yōu)選的方案，所述煉膠的溫度為60～95℃。

16、作為一種優(yōu)選的方案，所述硫化處理的條件為：溫度為135～155℃，壓力為9～11kg/cm2，時間為40～65min。

17、相對現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案帶來的創(chuàng)新性和有益技術(shù)效果：

18、1)本發(fā)明通過精細設(shè)計將具有共軛π健的導(dǎo)電高分子引入丁腈橡膠中并與碳納米管復(fù)配，再進行硫化反應(yīng)構(gòu)建了連續(xù)穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，得到的抗靜電輪胎電阻低，可有效導(dǎo)出靜電荷，保障了輪胎在各種環(huán)境下的電荷平衡，提升了安全性能。

19、2)本發(fā)明通過兩步混煉工藝，確保了碳納米管、抗靜電改性劑等關(guān)鍵成分在丁腈橡膠基體中的均勻分散。這不僅增強了輪胎的機械強度與彈性，還通過精確控制樹脂、增塑劑的種類與比例，進一步提升了輪胎的耐久性與適應(yīng)性，同時，控制硫化工藝，使抗靜電改性劑與碳納米管有效分布在三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，以達到抗靜電和機械性能的平衡。

20、3)本發(fā)明提供的淺色抗靜電實心輪胎，性能卓越，安全性能高，獨特的抗靜電改性劑顯著提升電荷分散效率，有效防止靜電積聚。通過合理的配方制備的輪胎輪胎展現(xiàn)出拉伸強度高，承載能力出眾，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。扯斷伸長率優(yōu)異，形變至斷裂前，能顯著拉伸，提高安全性與耐用性。邵a硬度適中，確保耐磨同時，具備良好地面附著力和減震效果。