碳管母料及其在輪胎胎面的應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明涉及碳管母料及其在輪胎胎面的應(yīng)用，所述碳管母料通過以下步驟制備獲得：先將碳納米管加到聚合物熔體中攪拌成碳納米管漿料,然后通過料泵注入帶有線接觸雙陶瓷磨盤的研磨裝置中研磨，兩個(gè)陶瓷磨盤轉(zhuǎn)向相反，使碳納米管均勻分散到所述聚合物中,在機(jī)械摩擦力和聚合物熔體內(nèi)的層間剪切力作用下將碳納米管截?cái)?除去所述聚合物，得到短碳納米管；將橡膠母料、炭黑、所述短碳納米管混合到一起，在密煉機(jī)里進(jìn)行密煉加工，獲得碳管母料。本發(fā)明提供的碳管母料適用于輪胎胎面，不僅降低輪胎的生產(chǎn)成本，而且提高了輪胎的耐磨性能。
【專利說明】
碳管母料及其在輪胎胎面的應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于輪胎胎面改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳管母料及其在輪胎胎面中的 應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳納米管具有優(yōu)異的力學(xué)性能、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，因而被認(rèn)為是聚合物基復(fù)合材料 理想的力學(xué)強(qiáng)化和功能改性材料，采用碳納米管制成的復(fù)合材料表現(xiàn)出良好強(qiáng)度、彈性和 抗疲勞性，碳納米管也開始逐漸用于橡膠輪胎、塑料等工業(yè)中。
[0003] 但是，碳納米管呈納米纖維狀，自身極易團(tuán)聚和纏結(jié)，且碳納米管表面為規(guī)整的石 墨晶片結(jié)構(gòu)，表面惰性大，與聚合物基體親和性差，導(dǎo)致碳納米管在橡膠基質(zhì)中的分散性 差，而且成本也高，這些限制了碳納米管在輪胎胎面中的規(guī)模化應(yīng)用。
[0004] 因此，對(duì)于碳納米管在輪胎胎面中的應(yīng)用方法存在進(jìn)一步的優(yōu)化需求，這也是該
技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)之一，更是本發(fā)明得以完成的動(dòng)力和出發(fā)點(diǎn)所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明人在進(jìn)行了大量的深入研究之 后，從而提供了一種碳管母料及其在輪胎胎面中的應(yīng)用，不僅提高了輪胎的性能，而且也降 低了輪胎的生產(chǎn)成本。
[0006] 第一方面，本發(fā)明涉及一種碳管母料，通過以下步驟制備：
[0007] 步驟一，先將碳納米管加到聚合物熔體中攪拌成碳納米管漿料，然后通過料栗注 入帶有線接觸雙陶瓷磨盤的研磨裝置中研磨，兩個(gè)陶瓷磨盤轉(zhuǎn)向相反，速度控制在4500~ 5000rpm，使碳納米管均勻分散到所述聚合物中，在機(jī)械摩擦力和聚合物熔體內(nèi)的層間剪切 力作用下將碳納米管截?cái)?，除去所述聚合物，得到長度為50nm~5μπι的短碳納米管；
[0008] 步驟二，將橡膠母料、炭黑、步驟一獲得的短碳納米管混合到一起，在密煉機(jī)里進(jìn) 行密煉加工，獲得碳管母料。
[0009] 優(yōu)選的，步驟一中，兩個(gè)陶瓷磨盤的速度4500~5000rpm這一范圍包括了歸屬于其 中的任何具體點(diǎn)值，例如4500rpm、4600rpm、4700rpm、4800rpm、4900rpm、5000rpm，最優(yōu)選 4800rpm，也包括了這些具體點(diǎn)值中的任何兩個(gè)點(diǎn)值所構(gòu)成的范圍，較優(yōu)選4600~4900rpm。
[0010] 優(yōu)選的，步驟一中，所述聚合物為橡膠。
[0011] 第二方面，本發(fā)明還涉及一種上述碳管母料在輪胎胎面的應(yīng)用，包括以下步驟:把 所述碳管母料、天然橡膠、順丁橡膠、硫化膠粉、ZnO、硫磺、硫化促進(jìn)劑混合到一起，在密煉 機(jī)里進(jìn)行混煉加工，獲得胎面膠膠料，然后將混煉后的胎面膠膠料投入壓出機(jī)并經(jīng)過模具 成型，獲得輪胎輪胎胎面部件。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明通過改善碳納米管加工工藝方 法，成功地解決了碳納米管在橡膠基質(zhì)中的分散性差的問題，研制出了高性能、高強(qiáng)度的碳 管母料橡膠復(fù)合材料，同時(shí)將碳管母料復(fù)合材料應(yīng)用于綠色節(jié)能輪胎的胎面膠應(yīng)用中，碳 管母料復(fù)合材料降低了輪胎滾動(dòng)阻力及改善制動(dòng)距離(對(duì)比以往的炭黑輪胎可實(shí)現(xiàn)節(jié)油 5%)，并且有很好抗靜電性能，同時(shí)輪胎生產(chǎn)成本降低了 8%，耐磨提高了 30%，實(shí)現(xiàn)了碳納 米管在輪胎胎面膠中的應(yīng)用，可作為生產(chǎn)高性能節(jié)能耐磨輪胎胎面的新材料，在輪胎制造 上應(yīng)用時(shí)具有工藝簡(jiǎn)便、生產(chǎn)效率高、無需更換現(xiàn)有成型設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，有利于高性能節(jié)能耐 磨輪胎胎面生產(chǎn)方法在國內(nèi)輪胎企業(yè)中的推廣。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明中的碳納米管分散的示意圖。
[0014] 圖2是本發(fā)明中的碳管母料的制備及在輪胎胎面應(yīng)用的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
[0016] 實(shí)施例1-4碳管母料的制備及其在輪胎胎面中的應(yīng)用
[0017] 步驟一，碳納米管的分散(如圖1所示）：先將所述碳納米管加到橡膠聚合物熔體中 攪拌成碳納米管漿料，然后通過料栗注入帶有線接觸雙陶瓷磨盤的研磨裝置中研磨，兩個(gè) 陶瓷磨盤轉(zhuǎn)向相反，速度控制在4800rpm，使碳納米管均勻分散到聚合物中，在機(jī)械摩擦力 和聚合物熔體內(nèi)的層間剪切力作用下將碳納米管截?cái)?，除去聚合物，得到長度為50nm~5μπι 的短碳納米管；
[0018] 步驟二，將橡膠母料(成分為橡膠）、炭黑(采用裂解炭黑）、步驟一獲得的短碳納米 管混合到一起，在密煉機(jī)里進(jìn)行密煉加工，獲得碳管母料；
[0019] 步驟三，把碳管母料、天然橡膠、順丁橡膠、硫化膠粉、ZnO、硫磺、硫化促進(jìn)劑混合 到一起，在密煉機(jī)里進(jìn)行混煉加工，獲得胎面膠膠料，然后將混煉后的胎面膠膠料投入壓出 機(jī)并經(jīng)過模具成型，獲得輪胎輪胎胎面部件，工藝流程圖如圖2所示。
[0020] 表1實(shí)施例1-4采用的原料配方(重量份g)
衣2頭施例1-4犾侍的牝脂脂囬部懺的?生酡測(cè)試結(jié)朱
[0024] 添加短碳納米管后，混煉膠的加工性能有了明顯改善，硫化膠的硬度、回彈率、拉 伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度都有提高，滾動(dòng)阻力降低;輪胎高速性能優(yōu)于沒有添加短碳納米管的參 比輪胎，通過對(duì)添加短碳納米管胎面膠傳熱系數(shù)測(cè)試，在60度及80度的狀況下傳熱系數(shù)提 高25%。在道路測(cè)試中胎冠表面溫度和花紋溝底部溫度降低，輪胎耐磨提高30%，延長了輪 胎的使用壽命，而且成本也比普通配方降低了 8%左右。
[0025] 以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影 響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碳管母料，其特征在于，通過以下步驟制備獲得： 步驟一，先將碳納米管加到聚合物熔體中攪拌成碳納米管漿料，然后通過料栗注入帶 有線接觸雙陶瓷磨盤的研磨裝置中研磨，兩個(gè)陶瓷磨盤轉(zhuǎn)向相反，速度控制在4500~ 5000rpm，使碳納米管均勻分散到所述聚合物中，在機(jī)械摩擦力和聚合物熔體內(nèi)的層間剪切 力作用下將碳納米管截?cái)啵ニ鼍酆衔?，得到長度為50nm~5μπι的短碳納米管； 步驟二，將橡膠母料、炭黑、步驟一獲得的短碳納米管混合到一起，在密煉機(jī)里進(jìn)行密 煉加工，獲得碳管母料。2. 如權(quán)利要求1所述的碳管母料，其特征在于，步驟一中，兩個(gè)陶瓷磨盤的速度控制在 4800rpm〇3. 如權(quán)利要求1所述的碳管母料，其特征在于，步驟一中，所述聚合物為橡膠。4. 權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述碳管母料在輪胎胎面的應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟： 將所述碳管母料、天然橡膠、順丁橡膠、硫化膠粉、ZnO、硫磺、硫化促進(jìn)劑混合到一起，在密 煉機(jī)里進(jìn)行混煉加工，獲得胎面膠膠料，然后將混煉后的胎面膠膠料投入壓出機(jī)并經(jīng)過模 具成型，獲得輪胎胎面部件。
【文檔編號(hào)】B60C1/00GK105860133SQ201610464126
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】徐俊士, 謝青
【申請(qǐng)人】上海綠韌新材料有限公司