一种防穿刺内胎材料及其制备方法与流程
本发明涉及高分子材料领域，具体为一种防穿刺内胎材料及其制备方法。
背景技术：
1、轮胎是汽车、拖拉机和工程车辆的主要部件之一，其功能是支撑车辆重量，传递牵引力，转向力和制动力，吸引道路不平所产生的震动，一般来说轮胎由外胎，内胎和垫带三部分组成，其中内胎为装在外胎与轮辆之间的环形胶筒，充入空气后可使轮胎获得弹性和载荷能力。
2、内胎是带有气门嘴的环形胶管，用于保持轮胎的充气压力，也是汽车载荷的主要承担者，所以内胎经常处于伸张、屈挠形变和温度变化大的条件下，而且又常受到扯、拉、刺扎作用，极易损坏，因此本文介绍了一种具有耐老化能力的防穿刺内胎材料。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种防穿刺内胎材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
2、一种防穿刺内胎材料，所述防穿刺内胎材料是将天然橡胶、改性芳纶纤维、端氨基聚硅氧烷反应再经n-(三氟甲硫基)邻苯二甲酰亚胺混合溶液改性制得；
3、所述端氨基聚硅氧烷是将3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷先与水杨醛反应再与1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷和二甲氧基二甲基硅烷反应制得；
4、所述改性芳纶纤维是将芳纶乳液与自修复凝胶同轴静电纺丝，再与改性纳米二氧化硅反应制得；
5、所述芳纶乳液是将二氨混合物与对苯二甲酰氯反应制得；
6、所述自修复凝胶是将泊洛沙姆、三乙胺、丙烯酰氯和二氯甲烷反应再在其中将聚酯单体聚合制得。
7、一种防穿刺内胎材料的制备方法，所述防穿刺内胎材料的制备方法主要包括以下制备步骤：
8、（1）将3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、水杨醛和乙醇按质量比1：1：10~12混合均匀，在24~26℃，25~35r/min下反应5~7h，在55~65℃下真空干燥4~6h，制得抗老化硅氧烷；将1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷、抗老化硅氧烷、二甲氧基二甲基硅烷、去离子水和质量分数为36~38%的盐酸溶液按质量比14~16：50~70：100~110：300~500：1~3混合，在200~300r/min下，搅拌25~35min，升温至50~60℃，继续搅拌2.5~3.5h，加入二甲氧基二甲基硅烷质量0.03~0.05倍的碳酸钠，继续搅拌20~30min，在80~100℃下干燥20~24h，制得端氨基聚硅氧烷；
9、（2）在氮气保护下，将泊洛沙姆、三乙胺、丙烯酰氯和二氯甲烷按摩尔比1：10~11：10~11：26~28混合，在200~300r/min下搅拌23~25h，过滤取滤液，将滤液在36~38℃下干燥1~2h，浸没在甲基叔丁基醚中，静置10~20min，过滤，真空干燥23~25h，制得聚醚f127二丙烯酸酯；在-4~0℃下，将f127二丙烯酸酯、去离子水、聚酯单体、二硫酸钾和四甲基乙二胺按摩尔比0.005~0.007：1100~1200：95~105：0.4~0.45：0.7~0.8混合，在200~300r/min下搅拌15~25min，升温至室温，在真空条件下静置22~26h，制得自修复凝胶；
10、（3）将甲基二甲氧基硅烷和n,n`-二(3-氨基丙基)-2-丁烯-1,4-二胺按摩尔比1：1混合，加入甲基二甲氧基硅烷质量0.03~0.05倍的催化剂，在60~70℃下反应4~6h，制得改性硅氧烷；
11、（4）在氮气保护下，将氯化钙和n-甲基吡咯烷酮按质量比1：51~52混合均匀，在70~90℃，200~300r/min下搅拌20~30min，冷却至室温，加入二氨混合物，继续搅拌10~20min，加入二氨混合物氨基摩尔量0.45~0.5倍的对苯二甲酰氯和n-甲基吡咯烷酮体积0.04~0.06倍的吡啶，在-6~-4℃，1100~1300r/min下搅拌15~25min，升温至室温，继续搅拌25~35min，制得芳纶乳液；以芳纶乳液为壳溶液，以自修复凝胶为芯溶液，进行同轴静电纺丝，静置6~8h，自然冷却至室温，制得预改性芳纶纤维；将改性纳米二氧化硅、改性芳纶纤维和异丙醇按质量比1：6~8：16~18混合均匀，在85~95℃，200~300r/min搅拌反应5~7h，离心分离取固体，用去离子水洗涤3~5次，在90~100℃下干燥2~4h制得改性芳纶纤维；
12、（5）在氩气保护下，将天然橡胶、改性芳纶纤维、端氨基聚硅氧烷和乙醇按质量比9~11：3~5：1~2：20~30混合，在45~55℃，300~400r/min下搅拌3~5h，在60~70℃下真空干燥11~13h，硫化，制得改性橡胶；将改性橡胶浸没在n-(三氟甲硫基)邻苯二甲酰亚胺混合溶液中，在氮气保护下，放置在密闭的光反应器中，用40w，波长为370nm的紫色led灯照射反应48~50h，取出，浸没在去离子水中超声10~20min，在-10~-1℃，真空条件下干燥22~24h，制得防穿刺内胎。
13、作为优化，步骤（2）所述聚酯单体是将甲基丙烯酸甲酯、4-乙烯基苯硼酸和3-丁烯-1,2-二醇按摩尔比4~6：1：1混合均匀，配制而成。
14、作为优化，步骤（3）所述催化剂是将氯铂酸和异丙醇按质量比1：75~82混合均匀，配制而成。
15、作为优化，步骤（4）所述改性纳米二氧化硅是将纳米二氧化硅、3-氨基丙基三甲氧基硅烷和异丙醇按质量比1：1：6~8混合均匀，在85~95℃，200~300r/min搅拌反应5~7h，离心分离取固体，用去离子水洗涤3~5次，在90~100℃下干燥2~4h制得。
16、作为优化，步骤（4）所述二氨混合物是将间苯二胺、对苯二胺和改性硅氧烷按摩尔比0.5~0.6：1：0.1~0.2混合均匀，配制而成。
17、作为优化，步骤（4）所述壳溶液的液体流量为0.9~1.1ml/h。
18、作为优化，步骤（4）所述芯溶液的液体流量为0.2~0.3ml/h。
19、作为优化，步骤（5）所述硫化是在平板硫化机进行的，参数为：上下加热板尺寸为30cm×30cm，压机上压板温度范围0~300℃，下板温度范围0~300℃，压机压力范围0~40mpa。
20、作为优化，步骤（5）所述n-(三氟甲硫基)邻苯二甲酰亚胺混合溶液是将n-(三氟甲硫基)邻苯二甲酰亚胺、乙腈和二苯甲酮按质量比7~8：0.5~1：49~53混合均匀，配置而成。
21、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
22、本发明在制备防穿刺内胎材料时，将3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷先与水杨醛反应再与1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷和二甲氧基二甲基硅烷反应制得端氨基聚硅氧烷；将泊洛沙姆、三乙胺、丙烯酰氯和二氯甲烷反应再在其中将聚酯单体聚合制得自修复凝胶；将二氨混合物与对苯二甲酰氯反应制得芳纶乳液；将芳纶乳液与自修复凝胶同轴静电纺丝，再与改性纳米二氧化硅反应制得改性芳纶纤维；将天然橡胶、改性芳纶纤维、端氨基聚硅氧烷反应再经n-(三氟甲硫基)邻苯二甲酰亚胺混合溶液改性制得防穿刺内胎材料。
23、首先，将3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷先与水杨醛反应再与1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷和二甲氧基二甲基硅烷反应制得端氨基聚硅氧烷；3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷先与水杨醛反应能生成抗老化的结构，延长内胎使用寿命，且硅氧链在燃烧时，分子中硅氧键会转为硅碳键，与生成的炭化物一起形成复合型炭层，此复合炭层具有阻隔热量、隔绝氧气、防止熔滴的优点，将高分子材料封闭起来，阻止可燃性气体向外扩散，提高材料的阻燃能力，运用氨基封端可以在后续与天然橡胶上的双键反应，增强结合效果。
24、其次，将泊洛沙姆、三乙胺、丙烯酰氯和二氯甲烷反应再在其中将聚酯单体聚合制得自修复凝胶；将二氨混合物与对苯二甲酰氯反应制得芳纶乳液；将芳纶乳液与自修复凝胶同轴静电纺丝，再与改性纳米二氧化硅反应制得改性芳纶纤维；将天然橡胶、改性芳纶纤维、端氨基聚硅氧烷反应再经n-(三氟甲硫基)邻苯二甲酰亚胺混合溶液改性制得防穿刺内胎材料，芳纶乳液与自修复凝胶同轴静电纺丝可以制得具有优异效果的防穿刺材料，增强内胎防穿刺能力，且芳纶纤维可以在吸热后分解产生不燃性气体，一方面可以稀释空气中的氧和聚合物受热分解产生的可燃物的浓度，另一方面分解产生的氮的氧化物可以捕捉自由基，从而使材料具有阻燃能力；二氧化硅可以增强内胎的耐磨能力，且二氧化硅表面富含氨基，可以与天然橡胶具有更好的结合效果，利用氟改性，含氟聚合物的表面张力极低，稳定性很高可以进一步增强内胎的耐久性能。
技术特征：
1.一种防穿刺内胎材料，其特征在于，所述防穿刺内胎材料是将天然橡胶、改性芳纶纤维、端氨基聚硅氧烷反应再经n-(三氟甲硫基)邻苯二甲酰亚胺混合溶液改性制得；
2.一种防穿刺内胎材料的制备方法，其特征在于，所述防穿刺内胎材料的制备方法主要包括以下制备步骤：
3.根据权利要求2所述的一种防穿刺内胎材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述聚酯单体是将甲基丙烯酸甲酯、4-乙烯基苯硼酸和3-丁烯-1,2-二醇按摩尔比4~6：1：1混合均匀，配制而成。
4.根据权利要求2所述的一种防穿刺内胎材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述催化剂是将氯铂酸和异丙醇按质量比1：75~82混合均匀，配制而成。
5.根据权利要求2所述的一种防穿刺内胎材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述改性纳米二氧化硅是将纳米二氧化硅、3-氨基丙基三甲氧基硅烷和异丙醇按质量比1：1：6~8混合均匀，在85~95℃，200~300r/min搅拌反应5~7h，离心分离取固体，用去离子水洗涤3~5次，在90~100℃下干燥2~4h制得。
6.根据权利要求2所述的一种防穿刺内胎材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述二氨混合物是将间苯二胺、对苯二胺和改性硅氧烷按摩尔比0.5~0.6：1：0.1~0.2混合均匀，配制而成。
7.根据权利要求2所述的一种防穿刺内胎材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述壳溶液的液体流量为0.9~1.1ml/h。
8.根据权利要求2所述的一种防穿刺内胎材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述芯溶液的液体流量为0.2~0.3ml/h。
9.根据权利要求2所述的一种防穿刺内胎材料的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述硫化是在平板硫化机进行的，参数为：上下加热板尺寸为30cm×30cm，压机上压板温度范围0~300℃，下板温度范围0~300℃，压机压力范围0~40mpa。
10.根据权利要求2所述的一种防穿刺内胎材料的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述n-(三氟甲硫基)邻苯二甲酰亚胺混合溶液是将n-(三氟甲硫基)邻苯二甲酰亚胺、乙腈和二苯甲酮按质量比7~8：0.5~1：49~53混合均匀，配置而成。
技术总结
本发明公开了一种防穿刺内胎材料及其制备方法，涉及高分子材料领域。本发明在制备防穿刺内胎材料时，将3‑氨丙基甲基二甲氧基硅烷先与水杨醛反应再与1,3‑双(3‑氨基丙基)四甲基二硅氧烷和二甲氧基二甲基硅烷反应制得端氨基聚硅氧烷；将泊洛沙姆、三乙胺、丙烯酰氯和二氯甲烷反应再在其中将聚酯单体聚合制得自修复凝胶；将二氨混合物与对苯二甲酰氯反应制得芳纶乳液；将芳纶乳液与自修复凝胶同轴静电纺丝，再与改性纳米二氧化硅反应制得改性芳纶纤维；将天然橡胶、改性芳纶纤维、端氨基聚硅氧烷反应再经N‑(三氟甲硫基)邻苯二甲酰亚胺混合溶液改性制得防穿刺内胎材料。本发明制备的防穿刺内胎材料具有耐磨、抗老化、阻燃和防穿刺的效果。
技术研发人员：武国强,武林,郝纯涛,彭世明
受保护的技术使用者：南通顺驰橡胶制品有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5