一種石墨烯導(dǎo)靜電輪胎的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種石墨稀與膠質(zhì)復(fù)合改性的石墨稀導(dǎo)靜電輪胎的制備方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]靜電的產(chǎn)生與存在是一種客觀的自然現(xiàn)象，存在于物體和人體上。汽車(chē)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及行駛加劇了電荷的聚集，其電位可高達(dá)幾千乃至幾十萬(wàn)伏，不僅能干擾汽車(chē)內(nèi)電子設(shè)備失穩(wěn)、燒毀電器元件，對(duì)司乘人員的身體也會(huì)造成傷害，對(duì)裝有心臟起博器的患者會(huì)引起心率突升或驟停，更嚴(yán)重的是能造成車(chē)輛特別是易燃易爆物品運(yùn)輸車(chē)輛發(fā)生爆燃，造成災(zāi)難性后果。目前所采用的汽車(chē)防靜電技術(shù)和設(shè)備，都不能保證可靠不間斷地消除車(chē)體靜電，如拖曳式防靜電帶或防靜電鐵鏈，由于磨損或脫落都會(huì)造成導(dǎo)靜電中斷，而且，金屬材料的防靜電帶和鐵鏈與地面摩擦?xí)a(chǎn)生火花，存在引燃車(chē)載易燃易爆物品的隱患。石墨烯是已知導(dǎo)電性最好的二維晶體材料，室溫下導(dǎo)電率是銅的1.7X106倍，電子運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)到光速的1/300，石墨烯還具有比表面積大、機(jī)械強(qiáng)度高、柔性好和熱傳導(dǎo)率突出等特點(diǎn)，經(jīng)綜合測(cè)試，石墨烯是與膠質(zhì)復(fù)合改性實(shí)現(xiàn)其導(dǎo)電性的最好材料。
[0003]目前，尚未見(jiàn)有將石墨烯與膠質(zhì)復(fù)合改性的導(dǎo)靜電輪胎的公開(kāi)使用及文獻(xiàn)報(bào)道。因此，尋求一種新型材料與通用輪胎胎面及胎側(cè)膠質(zhì)復(fù)合，使輪胎具有導(dǎo)電性，從而獲得導(dǎo)靜電輪胎。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)提供一種新型的石墨烯導(dǎo)靜電輪胎的制備方法，以通用輪胎制造原料為基礎(chǔ)，通過(guò)優(yōu)化輪胎胎面及胎側(cè)面基料配比，添加石墨烯復(fù)合改性，使復(fù)合膠質(zhì)輪胎胎面及胎側(cè)面導(dǎo)電率達(dá)到滿足導(dǎo)靜電的預(yù)期值，將具有導(dǎo)靜電特性的輪胎胎面及胎側(cè)面膠料，按輪胎制造工藝與氣密層、緩沖層等各功能層高溫模壓粘合成型，再進(jìn)行硫化等后續(xù)工藝處理，即獲得石墨烯導(dǎo)靜電輪胎，具有導(dǎo)靜電功能的輪胎與汽車(chē)金屬輪轂的輪圈嵌合連接，通過(guò)輪胎胎面接地導(dǎo)出車(chē)體靜電。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明在通用輪胎胎面及胎側(cè)面膠按重量份配方基本不變的前提下，按所選用石墨烯導(dǎo)電率和比表面積的不同，添加0.1-20重量份的石墨烯，為保證石墨烯導(dǎo)靜電輪胎的尺寸、重量及動(dòng)力性與通用輪胎一致、各項(xiàng)功能指標(biāo)不降低，對(duì)硬質(zhì)炭黑等配比進(jìn)行優(yōu)化，使添加石墨烯改性后的復(fù)合膠質(zhì)輪胎胎面及胎側(cè)面在室溫下導(dǎo)電率不小于10 sS/m，滿足導(dǎo)靜電要求，其具體制備過(guò)程為:
[0006](I)塑/混煉:采用現(xiàn)有技術(shù)分別在現(xiàn)有胎冠膠、胎面基部膠和胎側(cè)膠按重量組份添加0.1-20重量份的石墨烯，在密煉機(jī)里進(jìn)行加工，分別生產(chǎn)出胎冠膠、胎面基部膠和胎側(cè)膠，胎冠膠和胎面基部膠組成胎面膠；
[0007](2)壓延和壓出:將步驟⑴得到的胎冠膠、胎面基部膠和胎側(cè)膠分別由輥筒擠出壓出機(jī)擠出后，再通過(guò)輥筒擠出壓出機(jī)的口型板出片，獲得半成品膠部件胎面和胎側(cè)；
[0008](3)成型:將胎面和胎側(cè)在成型機(jī)上組裝成生胎；
[0009](4)硫化:將生胎裝到硫化機(jī)上，硫化為成品石墨烯導(dǎo)靜電輪胎。
[0010]本發(fā)明所選用石墨烯的，所選石墨烯的導(dǎo)電率為100_105S/m，比表面積為300-2630m2/g。
[0011]本發(fā)明所述胎冠膠的制備過(guò)程為:先分別取25-35重量份順丁橡膠(BR)和60_80重量份丁苯橡膠(SBR)與1-5重量份防老化劑在45-50°C條件下塑煉15_20min得到塑煉后的膠料；再采用兩段混煉工藝對(duì)塑煉后的膠料進(jìn)行混煉得到胎冠膠料，混煉時(shí)，先在
35-55°C條件下對(duì)塑煉后的膠料混煉3-5min，然后加入40-59.9重量份硬質(zhì)炭黑、10-12重量份操作油、1-5重量份氧化鋅、1-5重量份硬脂酸、1-3重量份微晶蠟、0.6-0.8重量份防焦劑混煉均勻，最后加入0.1-20重量份石墨烯、1-1.5重量份促進(jìn)劑和1.5-2重量份硫化劑，在80-85°C條件下進(jìn)行二次混煉5-8min得到胎冠膠。
[0012]本發(fā)明所述胎面基部膠的制備過(guò)程為:分別取40-50重量份順丁橡膠(BR)和50-60重量份丁苯橡膠(SBR)與1-5重量份防老化劑在45_50°C條件下塑煉15_20min得到塑煉后的膠料；再采用兩段混煉工藝對(duì)塑煉后的膠料進(jìn)行混煉得到胎面基部膠，混煉時(shí)，先在35-55°C條件下對(duì)塑煉后的膠料混煉3-5min，然后加入45-64.9重量份硬質(zhì)炭黑、10-12重量份操作油、1-5重量份氧化鋅、1-3重量份硬脂酸、0.5-0.9重量份防焦劑混煉均勻，最后加入0.1-20重量份石墨烯、1-1.5重量份促進(jìn)劑和1.5-2重量份硫化劑，在80_85°C條件下進(jìn)行二次混煉5-8min得到胎面基部膠。
[0013]本發(fā)明所述胎側(cè)膠的制備過(guò)程為:分別取20-40重量份順丁橡膠(BR)和60_80重量份丁苯橡膠(SBR)與1-5重量份防老化劑在45-50°C條件下塑煉15_20min得到塑煉后的膠料，再采用兩段混煉工藝對(duì)塑煉后的膠料進(jìn)行混煉得到胎側(cè)膠，混煉時(shí)，先在35-55°C條件下對(duì)塑煉后的膠料混煉3-5min，然后加入35-54.9重量份硬質(zhì)炭黑、10-15重量份操作油、1-5重量份氧化鋅、1-3重量份硬脂酸、1-3重量份微晶錯(cuò)、0.5-0.7重量份防焦劑混煉均勻，最后加入0.1-20重量份石墨烯、1-1.3重量份促進(jìn)劑和1-1.5重量份硫化劑，在80-85°C條件下進(jìn)行二次混煉5-8min得到胎側(cè)膠。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有防靜電技術(shù)和設(shè)備相比，具有不增加額外車(chē)載設(shè)備、無(wú)安全隱患、可全時(shí)段連續(xù)可靠導(dǎo)出車(chē)體靜電的特點(diǎn)，采用本技術(shù)能夠制造各類(lèi)別(型號(hào))的石墨烯導(dǎo)靜電輪胎，可以廣泛應(yīng)用于各型汽車(chē)、電力車(chē)、電子設(shè)備專(zhuān)用車(chē)，特別是對(duì)易燃易爆物品運(yùn)輸車(chē)杜絕靜電危害具有不可替代的優(yōu)勢(shì)；其工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，便于推廣應(yīng)用，適用于各種類(lèi)型輪胎，原生產(chǎn)設(shè)備無(wú)需技術(shù)改造，改性后的輪胎整體外形、尺寸、重量及動(dòng)力性不變，同時(shí)可提高輪胎耐磨性、導(dǎo)熱性和抗老化性。
【附圖說(shuō)明】
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[0015]圖1為本發(fā)明的制備方法工藝流程示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中的不同含量石墨烯導(dǎo)靜電輪胎導(dǎo)電率曲線，曲線1、2和3分別為石墨烯添加量分別為0.1重量份、0.5重量份和I重量份的導(dǎo)電率曲線。
[0017]圖3為本發(fā)明所述石墨烯導(dǎo)靜電輪胎的導(dǎo)靜電機(jī)理示意圖，包括輪轂1、輪圈2、嵌合處3、胎側(cè)面4、胎面5和地面6。【具體實(shí)施方式】:
[0018]下面結(jié)合附圖并通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例1:
[0020]本發(fā)明在中型載重胎胎面膠和胎側(cè)膠的基礎(chǔ)上制備石墨烯導(dǎo)靜電輪胎，其具體制備過(guò)程包括以下步驟:
[0021](I)、塑/混煉:胎面膠由胎冠膠和胎面基部膠兩部分組成，先分別取30重量份順丁橡膠(BR)和70重量份丁苯橡膠(SBR)與3重量份防老化劑在45-50°C條件下塑煉15-20min得到塑煉后的膠料；再采用兩段混煉工藝對(duì)塑煉后的膠料進(jìn)行混煉得到胎冠膠料，混煉時(shí)，先在35-55°C條件下對(duì)塑煉后的膠料混煉3-5min，然后加入40-59.9重量份硬質(zhì)炭黑、1