碳管母料及其在輪胎胎面的應用
【專利摘要】本發明涉及碳管母料及其在輪胎胎面的應用，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，兩個陶瓷磨盤轉向相反，使碳納米管均勻分散到所述聚合物中,在機械摩擦力和聚合物熔體內的層間剪切力作用下將碳納米管截斷,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，在密煉機里進行密煉加工，獲得碳管母料。本發明提供的碳管母料適用于輪胎胎面，不僅降低輪胎的生產成本，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用
技術領域
[0001] 本發明屬于輪胎胎面改性技術領域，具體涉及一種碳管母料及其在輪胎胎面中的 應用。
【背景技術】
[0002] 碳納米管具有優異的力學性能、導電、導熱性能，因而被認為是聚合物基復合材料 理想的力學強化和功能改性材料，采用碳納米管制成的復合材料表現出良好強度、彈性和 抗疲勞性，碳納米管也開始逐漸用于橡膠輪胎、塑料等工業中。
[0003] 但是，碳納米管呈納米纖維狀，自身極易團聚和纏結，且碳納米管表面為規整的石 墨晶片結構，表面惰性大，與聚合物基體親和性差，導致碳納米管在橡膠基質中的分散性 差，而且成本也高，這些限制了碳納米管在輪胎胎面中的規模化應用。
[0004] 因此，對于碳納米管在輪胎胎面中的應用方法存在進一步的優化需求，這也是該
技術領域內的研究熱點和重點之一，更是本發明得以完成的動力和出發點所在。
【發明內容】
[0005] 為了克服現有技術存在的上述技術問題，本發明人在進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用，不僅提高了輪胎的性能，而且也降 低了輪胎的生產成本。
[0006] 第一方面，本發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，兩個陶瓷磨盤轉向相反，速度控制在4500~ 5000rpm，使碳納米管均勻分散到所述聚合物中，在機械摩擦力和聚合物熔體內的層間剪切 力作用下將碳納米管截斷，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，在密煉機里進 行密煉加工，獲得碳管母料。
[0009] 優選的，步驟一中，兩個陶瓷磨盤的速度4500~5000rpm這一范圍包括了歸屬于其 中的任何具體點值，例如4500rpm、4600rpm、4700rpm、4800rpm、4900rpm、5000rpm，最優選 4800rpm，也包括了這些具體點值中的任何兩個點值所構成的范圍，較優選4600~4900rpm。
[0010] 優選的，步驟一中，所述聚合物為橡膠。
[0011] 第二方面，本發明還涉及一種上述碳管母料在輪胎胎面的應用，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、硫化促進劑混合到一起，在密煉 機里進行混煉加工，獲得胎面膠膠料，然后將混煉后的胎面膠膠料投入壓出機并經過模具 成型，獲得輪胎輪胎胎面部件。
[0012] 與現有技術相比，本發明的有益效果如下:本發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中的分散性差的問題，研制出了高性能、高強度的碳 管母料橡膠復合材料，同時將碳管母料復合材料應用于綠色節能輪胎的胎面膠應用中，碳 管母料復合材料降低了輪胎滾動阻力及改善制動距離(對比以往的炭黑輪胎可實現節油 5%)，并且有很好抗靜電性能，同時輪胎生產成本降低了 8%，耐磨提高了 30%，實現了碳納 米管在輪胎胎面膠中的應用，可作為生產高性能節能耐磨輪胎胎面的新材料，在輪胎制造 上應用時具有工藝簡便、生產效率高、無需更換現有成型設備的優點，有利于高性能節能耐 磨輪胎胎面生產方法在國內輪胎企業中的推廣。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發明中的碳納米管分散的示意圖。
[0014] 圖2是本發明中的碳管母料的制備及在輪胎胎面應用的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術 人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術 人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明 的保護范圍。
[0016] 實施例1-4碳管母料的制備及其在輪胎胎面中的應用
[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 陶瓷磨盤轉向相反，速度控制在4800rpm，使碳納米管均勻分散到聚合物中，在機械摩擦力 和聚合物熔體內的層間剪切力作用下將碳納米管截斷，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，在密煉機里進行密煉加工，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、硫化促進劑混合 到一起，在密煉機里進行混煉加工，獲得胎面膠膠料，然后將混煉后的胎面膠膠料投入壓出 機并經過模具成型，獲得輪胎輪胎胎面部件，工藝流程圖如圖2所示。
[0020] 表1實施例1-4采用的原料配方(重量份g)
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[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 伸強度和撕裂強度都有提高，滾動阻力降低;輪胎高速性能優于沒有添加短碳納米管的參 比輪胎，通過對添加短碳納米管胎面膠傳熱系數測試，在60度及80度的狀況下傳熱系數提 高25%。在道路測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] 以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述 特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影 響本發明的實質內容。
【主權項】
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，兩個陶瓷磨盤轉向相反，速度控制在4500~ 5000rpm，使碳納米管均勻分散到所述聚合物中，在機械摩擦力和聚合物熔體內的層間剪切 力作用下將碳納米管截斷，除去所述聚合物，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，在密煉機里進行密 煉加工，獲得碳管母料。2. 如權利要求1所述的碳管母料，其特征在于，步驟一中，兩個陶瓷磨盤的速度控制在 4800rpm〇3. 如權利要求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. 權利要求1-3任一項所述碳管母料在輪胎胎面的應用，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、硫化促進劑混合到一起，在密 煉機里進行混煉加工，獲得胎面膠膠料，然后將混煉后的胎面膠膠料投入壓出機并經過模 具成型，獲得輪胎胎面部件。
【文檔編號】B60C1/00GK105860133SQ201610464126
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】徐俊士, 謝青
【申請人】上海綠韌新材料有限公司