一种采用石墨烯材料的高性能轮胎的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及橡胶技术领域的一种胎面、下层和三角胶采用石墨烯橡胶复合材料的 尚性能轮胎。
【背景技术】
[0002] 轮胎是汽车最重要的部件之一，高速行驶的轮胎内部产生大量的热，胎面、胎肩和 三角胶是轮胎生热易损坏的部件，高的行驶温度对轮胎的耐磨性和耐久性，苛刻的路况对 胎面胶的抗撕裂、抗刺扎、防崩花掉块性能提出了更高的要求。针对以上应力集中导致温度 升高的部件，设计胎面胶、下层胶和三角胶采用含石墨烯橡胶复合材料的高性能轮胎。
【发明内容】
[0003] 为降低轮胎胎面磨耗量、防止静电、降低行驶温度、提高轮胎使用寿命和安全性， 设计一种采用含石墨烯橡胶复合材料的高性能轮胎。本发明提供一种采用石墨烯材料的高 性能轮胎，以重量配比计，胎面的材料包括80-100份的生胶，40-60份的炭黑，10-20份的白 炭黑，0-2份的硬脂酸，3-5份的硅烷偶联剂，10-30份的石墨烯橡胶复合材料，1. 5-3. 5份的 防老剂，1-2份的防护蜡，1-2份的硫黄，4-6份的纳米氧化锌，1-2份的促进剂，0-0. 3份的防 焦剂，所述的石墨烯橡胶复合材料的组分包括橡胶胶乳和石墨烯。
[0004] 以重量配比计，轮胎的基部胶包括70-95份的生胶，30-50份的炭黑，5-20份的白 炭黑，3-6份的纳米氧化锌，10-30份的石墨烯橡胶复合材料，1-3份的硬脂酸，2-4份的液体 硅烷偶联剂，3-7份的加工助剂，2-5份的防老剂，1. 5-4份的不溶性硫黄，1-3份的促进剂 NS，〇-〇. 5份的防焦剂CTP。
[0005] 以重量配比计，轮胎的三角胶包括80-100份的生胶，30-60份的炭黑，10-30份的 石墨烯橡胶复合材料，0-10份的芳烃油，2-5份的纳米氧化锌，2-5份的硬脂酸，2-6份的防 老剂，2-5份的不溶性硫黄，0-3份的促进剂NS，0-0. 3份的防焦剂CTP。
[0006] 所述石墨烯橡胶复合材料以重量配比计包括85-95份的橡胶胶乳，5-15份的石墨 稀。
[0007] 采用石墨烯材料的高性能轮胎的制备方法，包括石墨烯橡胶复合材料的制备步 骤：采用有机溶剂将石墨烯粉体进行分散，再将稳定分散的石墨烯分散液加入到橡胶胶乳 中进行超声分散和搅拌，除去溶剂并对胶乳的凝固和干燥，制成一定含量的石墨烯橡胶复 合材料；预分散混炼步骤：胶料采用多段混炼，一段混炼依次加入天然胶、石墨烯橡胶复合 材料、1/2炭黑，提栓、排胶，二段混炼先预分散母胶、剩余炭黑、白炭黑、其它助剂（除硫化 剂和促进剂），然后依次提栓、排胶，三段返炼补充混炼，终炼采用密炼机混炼，由下辅机带 1-3台开炼机进行补充混炼；低拉伸胎面膨胀挤出步骤，在复合挤出机上压出胎面胶料，形 成半成品，采用小口型低压出速度，胎面挤出后自然膨胀，低拉伸挤出。
[0008] 本发明的有益效果是：本发明的轮胎为高性能轮胎，其胎面、基部和三角胶添加石 墨烯橡胶复合材料，具有高耐磨性、高导热性、高抗撕裂、高抗刺扎和防止崩花掉块，降低轮 胎的彳丁驶温度，提尚轮胎使用寿命和安全性。其胎面具有尚耐磨性、尚导热性、尚抗撕裂、尚 抗刺扎、防止崩花掉块，其下层和三角胶具有低生热、高导热等优点。
【具体实施方式】
[0009] 涉及的发明点为：一种采用含石墨烯橡胶复合材料的高性能轮胎。轮胎为多种物 质的组合物，胎面胶、基部胶和三角胶性能对轮胎性能的体现起关键性作用，相对的配方和 工艺成为技术关键点，下面对轮胎关键技术点的配方和工艺进行详细描述。
[0010] 1、组分或配方：以重量配比计
[0011] 石墨烯橡胶复合材料配方
[0012] 橡胶胶乳85-95
[0013] 石墨燔5-15
[0014] 胎面配方
[0015] 生脸 80-100 炭出 40-60 Π炭黑 10-20 硬脂酸 0-2 桂烷偶联剂 3z5
[0016] 石墨燔橡胶复合材
[0017] fi1()--3() 防老剂 1.5-3.5 防护蜡 i-2 硫黄 1-2 纳米氧化锌 4-6 促进剂 i-2 防焦剂 ()- 〇. 3
[0018] 基部胶配方
[0019]
[0020]
[0021] 三角胶配方
[0022]
[0023] 2、加工工艺或方法
[0024] 2. 1石墨烯橡胶复合材料，基于橡胶载体的超声乳液分散技术：
[0025] 采用有机溶剂将石墨烯粉体进行分散，再将稳定分散的石墨烯分散液加入到橡胶 胶乳中进行超声分散和搅拌，除去溶剂并对胶乳的凝固和干燥，制成一定含量的石墨烯橡 胶复合材料。
[0026] 2. 2预分散混炼技术：
[0027] 胶料采用多段混炼。一段混炼：天然胶、石墨烯橡胶复合材料一1/2炭黑一提栓一 排胶，目的是天然胶、部分炭黑和石墨烯橡胶复合材料提前进行预分散，提高炭黑和石墨烯 在橡胶基体中的分散。二段混炼：预分散母胶、剩余炭黑、白炭黑、其它助剂（除硫化剂和促 进剂）一提栓一排胶；目的是配合及与橡胶的进一步混合反应，胶料的硬度与比重增加，在 保证胶料混炼充分的同时需保证胶料混炼温度不能过高。三段进行返炼补充混炼；进一步 提高炭黑、配合剂和石墨烯在橡胶中的分散；终炼采用密炼机混炼，下辅机带1-3台开炼机 进行补充混炼。
[0028] 2. 3低拉伸胎面膨胀挤出技术：
[0029] 在复合挤出机上对胎面胶料进行了半成品压出，采用小口型低压出速度，胎面挤 出后自然膨胀，低拉伸挤出，降低石墨烯材料在胶料的预取向，挤出半成品表面光滑无气 泡，尺寸稳定、断面致密性较好。在成型使用过程中的接头工艺黏性比较好，成品胎坯在硫 化前的存放过程中没有出现接头开裂现象，硫化后轮胎外观质量正常。
【主权项】
1. 一种采用石墨烯材料的高性能轮胎，以重量配比计，胎面的材料包括80-100份的生 胶，40-60份的炭黑，10-20份的白炭黑，0-2份的硬脂酸，3-5份的硅烷偶联剂，10-30份的石 墨稀橡胶复合材料，1. 5-3. 5份的防老剂，1-2份的防护錯，1-2份的硫黄，4-6份的纳米氧化 锌，1-2份的促进剂，0_0. 3份的防焦剂，所述的石墨烯橡胶复合材料的组分包括橡胶胶乳 和石墨烯。2. 如权利要求1所述的采用石墨烯材料的高性能轮胎，其特征在于，以重量配比计，轮 胎的基部胶包括70-95份的生胶，30-50份的炭黑，5-20份的白炭黑，3-6份的纳米氧化锌， 10-30份的石墨烯橡胶复合材料，1-3份的硬脂酸，2-4份的液体硅烷偶联剂，3-7份的加工 助剂，2-5份的防老剂，1. 5-4份的不溶性硫黄，1-3份的促进剂NS，0-0. 5份的防焦剂CTP。3. 如权利要求1所述的采用石墨烯材料的高性能轮胎，其特征在于，以重量配比计，轮 胎的三角胶包括80-100份的生胶，30-60份的炭黑，10-30份的石墨烯橡胶复合材料，0-10 份的芳烃油，2-5份的纳米氧化锌，2-5份的硬脂酸，2-6份的防老剂，2-5份的不溶性硫黄， 0-3份的促进剂NS，0-0. 3份的防焦剂CTP。4. 如权利要求1至3任一所述的采用石墨稀材料的高性能轮胎，其特征在于，所述石墨 烯橡胶复合材料以重量配比计包括85-95份的橡胶胶乳，5-15份的石墨烯。5. 采用石墨烯材料的高性能轮胎的制备方法，包括石墨烯橡胶复合材料的制备步骤： 采用有机溶剂将石墨烯粉体进行分散，再将稳定分散的石墨烯分散液加入到橡胶胶乳中 进行超声分散和搅拌，除去溶剂并对胶乳的凝固和干燥，制成一定含量的石墨烯橡胶复合 材料；预分散混炼步骤：胶料采用多段混炼，一段混炼依次加入天然胶、石墨烯橡胶复合材 料、1/2炭黑，提栓、排胶，二段混炼先预分散母胶、剩余炭黑、白炭黑、其它助剂(除硫化剂和 促进剂)，然后依次提栓、排胶，三段返炼补充混炼，终炼采用密炼机混炼，由下辅机带1-3台 开炼机进行补充混炼；低拉伸胎面膨胀挤出步骤，在复合挤出机上压出胎面胶料，形成半成 品，采用小口型低压出速度，胎面挤出后自然膨胀，低拉伸挤出。
【专利摘要】本发明涉及一种采用石墨烯材料的高性能轮胎，以重量配比计，胎面的材料包括80-100份的生胶，40-60份的炭黑，10-20白炭黑，0-2硬脂酸，3-5硅烷偶联剂，10-30石墨烯橡胶复合材料，1.5-3.5防老剂，1-2防护蜡，1-2硫黄，4-6纳米氧化锌，1-2促进剂，0-0.3防焦剂,所述的石墨烯橡胶复合材料的组分包括橡胶胶乳和石墨烯。其胎面具有高耐磨性、高导热性、高抗撕裂、高抗刺扎、防止崩花掉块，其下层和三角胶具有低生热、高导热等优点。
【IPC分类】C08K3/22, C08K3/36, C08K5/09, C08K13/02, C08L21/00, C08K3/04, B60C1/00
【公开号】CN105348604
【申请号】CN201510809016
【发明人】柴永森, 李勇, 管清军, 刘甲雪
【申请人】青岛双星轮胎工业有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月20日