本发明涉及橡胶材料
技术领域：
，具体涉及一种汽车轮胎用橡胶复合材料的制备方法。
背景技术：
：轮胎是在各种车辆或机械上装配的接地滚动的圆环形弹性橡胶制品。通常安装在金属轮辋上，能支承车身，缓冲外界冲击，实现与路面的接触并保证车辆的行驶性能。轮胎常在复杂和苛刻的条件下使用，它在行驶时承受着各种变形、负荷、力以及高低温作用，因此必须具有较高的承载性能、牵引性能、缓冲性能。同时，还要求具备高耐磨性和耐屈挠性，以及低的滚动阻力与生热性。天然橡胶为线性的天然高分子化合物，化学成分主要是顺-1,4-聚异戊二烯，其中含有大量的不饱和双键，在加工、使用或贮存过程中，当受到热、光、臭氧氧化或金属离子的催化作用时，容易进行自动催化反应、分子断链或过度交联，从而表面会逐渐发生变色、喷霜、发粘、变硬发脆、裂纹等现象，同时其力学性能也会出现明显下降，甚至丧失使用价值，再加上其作为有机高分子材料，阻燃性不是很理想，现有的天然橡胶复合材料在轮胎上使用时往往存在耐老化性欠佳、耐磨性、抗冲击性不是很理想的缺陷，从而限制了天然橡胶轮胎材料的应用。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明提供一种汽车轮胎用橡胶复合材料的制备方法，该方法采用将石墨、铝矾土、聚丙烯纤维球磨；将芳纶短纤维、二苯基甲烷二异氰酸酯浸没于酸液中超声处理、分离得到离心沉积物，将离心沉积物洗涤后转移至高压搅拌反应釜中，加入植物油搅拌反应得到高压搅拌反应物；将磷酸三氯丙酯、聚酯树脂加入到蒸馏水中搅拌均匀形成混合液，随后升温并加入三甲基硅氧烷经静置保温处理得到保温处理混合液；最后将上述产物混合后密炼塑化，再将得到的混合密炼胶与异戊橡胶、聚氨酯橡胶共同混炼、硫化成型、干燥，得成品橡胶复合材料。制备而成的橡胶复合材料，其耐磨性能优异、拉伸性能好，在汽车轮胎制造上具有良好的应用前景。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种汽车轮胎用橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将石墨6-8份、铝矾土3-5份、聚丙烯纤维3-5份投入行星式球磨机中进行球磨处理，得到球磨粉末；（2）将芳纶短纤维22-24份、二苯基甲烷二异氰酸酯16-20份浸没于浓度为0.1mol/l的hcl溶液中进行超声处理，随后将超声处理混合液用氢氧化钠溶液中和至中性，再经高速离心分离出离心沉积物，将离心沉积物用蒸馏水洗涤2-4次并转移至高压搅拌反应釜中，加入植物油5-9份，设定高压搅拌反应釜的压力为15mpa、温度为150℃，在250-260转/分钟的速率下搅拌反应30分钟，得到高压搅拌反应物；（3）将磷酸三氯丙酯15-25份、聚酯树脂16-18份加入到60-80倍质量的蒸馏水中按照80-100转/分钟的速率搅拌均匀形成混合液，将混合液温度缓慢升高至80-90℃，加入三甲基硅氧烷6-8份，静置保温处理30分钟，得到保温处理混合液；（4）将步骤（1）-（3）得到的球磨粉末、高压搅拌反应物和保温处理混合液转移至加压式密炼机中，设定加压式密炼机的温度为80-90℃，密炼塑化10-15分钟，随后加入防老剂1-3份、硫化剂1-3份继续密炼塑化6-8分钟，出胶后得到混合密炼胶；（5）将步骤（4）得到的混合密炼胶与异戊橡胶55-65份、聚氨酯橡胶50-60份共同投入开炼机中，设定开炼机的辊距为3mm，开炼机温度为50-60℃，混炼时间为18-20分钟，薄通2-3次后冷却得到终混合胶；（6）将步骤（5）得到的终混合胶置于平板硫化机上硫化成型，随后将硫化产物在120℃下鼓风干燥80-100分钟，经冷却至室温后，得到成品橡胶复合材料。进一步的，所述步骤（1）中球磨机的球料比为15:1，球磨机转速为200-220转/分钟，球磨时间为8-10小时。进一步的，所述步骤（2）中超声处理的频率为12-16khz，超声处理的功率为180-200w，超声处理的时间为50-60分钟。进一步的，所述步骤（4）中的防老剂选自n-(1,3-二甲基丁基)-n’-苯基对苯二胺、4,4’-硫代双（6-叔丁基-3-甲基苯酚）、n,n-二丁基二硫代氨基甲酸镍中的任意一种。进一步的，所述步骤（4）中的硫化剂选自甲苯二异氰酸酯二聚体、四硫化二吗啡啉、双叔丁基过氧异丙基苯中的任意一种。进一步的，所述步骤（6）中平板硫化机的硫化温度为135-145℃，硫化压力为7-9mpa，硫化时间为35-45分钟。本发明与现有技术相比，其有益效果为：（1）本发明的汽车轮胎用橡胶复合材料的制备方法采用将石墨、铝矾土、聚丙烯纤维球磨；将芳纶短纤维、二苯基甲烷二异氰酸酯浸没于酸液中超声处理、分离得到离心沉积物，将离心沉积物洗涤后转移至高压搅拌反应釜中，加入植物油搅拌反应得到高压搅拌反应物；将磷酸三氯丙酯、聚酯树脂加入到蒸馏水中搅拌均匀形成混合液，随后升温并加入三甲基硅氧烷经静置保温处理得到保温处理混合液；最后将上述产物混合后密炼塑化，再将得到的混合密炼胶与异戊橡胶、聚氨酯橡胶共同混炼、硫化成型、干燥，得成品橡胶复合材料。制备而成的橡胶复合材料，其耐磨性能优异、拉伸性能好，在汽车轮胎制造上具有良好的应用前景。（2）本发明采用了芳纶短纤维、二苯基甲烷二异氰酸酯、磷酸三氯丙酯、聚酯树脂等原料参与制备汽车轮胎用橡胶复合材料，对橡胶复合材料进行了有效的性能提升，虽然这些材料并非首次应用于橡胶复合材料中，但按照一定配比量组合后，辅以相应的处理方式，给最后制备得到的橡胶复合材料带来了使用性能上的大幅度提高，这在以往的研究中是不曾报道过的，对于实现本发明的技术效果起到了决定性的作用。具体实施方式下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。实施例1（1）将石墨6份、铝矾土3份、聚丙烯纤维3份投入行星式球磨机中进行球磨处理，球磨机的球料比为15:1，球磨机转速为200转/分钟，球磨时间为8小时，得到球磨粉末；（2）将芳纶短纤维22份、二苯基甲烷二异氰酸酯16份浸没于浓度为0.1mol/l的hcl溶液中进行超声处理，超声处理的频率为12khz，超声处理的功率为180w，超声处理的时间为50分钟，随后将超声处理混合液用氢氧化钠溶液中和至中性，再经高速离心分离出离心沉积物，将离心沉积物用蒸馏水洗涤2次并转移至高压搅拌反应釜中，加入植物油5份，设定高压搅拌反应釜的压力为15mpa、温度为150℃，在250转/分钟的速率下搅拌反应30分钟，得到高压搅拌反应物；（3）将磷酸三氯丙酯15份、聚酯树脂16份加入到60倍质量的蒸馏水中按照80转/分钟的速率搅拌均匀形成混合液，将混合液温度缓慢升高至80℃，加入三甲基硅氧烷6份，静置保温处理30分钟，得到保温处理混合液；（4）将步骤（1）-（3）得到的球磨粉末、高压搅拌反应物和保温处理混合液转移至加压式密炼机中，设定加压式密炼机的温度为80℃，密炼塑化10分钟，随后加入n-(1,3-二甲基丁基)-n’-苯基对苯二胺1份、甲苯二异氰酸酯二聚体1份继续密炼塑化6分钟，出胶后得到混合密炼胶；（5）将步骤（4）得到的混合密炼胶与异戊橡胶55份、聚氨酯橡胶50份共同投入开炼机中，设定开炼机的辊距为3mm，开炼机温度为50℃，混炼时间为18分钟，薄通2-3次后冷却得到终混合胶；（6）将步骤（5）得到的终混合胶置于平板硫化机上硫化成型，平板硫化机的硫化温度为135℃，硫化压力为7mpa，硫化时间为35分钟，随后将硫化产物在120℃下鼓风干燥80分钟，经冷却至室温后，得到成品橡胶复合材料。制得的橡胶复合材料的性能测试结果如表1所示。实施例2（1）将石墨7份、铝矾土4份、聚丙烯纤维4份投入行星式球磨机中进行球磨处理，球磨机的球料比为15:1，球磨机转速为210转/分钟，球磨时间为9小时，得到球磨粉末；（2）将芳纶短纤维23份、二苯基甲烷二异氰酸酯18份浸没于浓度为0.1mol/l的hcl溶液中进行超声处理，超声处理的频率为14khz，超声处理的功率为190w，超声处理的时间为55分钟，随后将超声处理混合液用氢氧化钠溶液中和至中性，再经高速离心分离出离心沉积物，将离心沉积物用蒸馏水洗涤3次并转移至高压搅拌反应釜中，加入植物油7份，设定高压搅拌反应釜的压力为15mpa、温度为150℃，在255转/分钟的速率下搅拌反应30分钟，得到高压搅拌反应物；（3）将磷酸三氯丙酯20份、聚酯树脂17份加入到70倍质量的蒸馏水中按照90转/分钟的速率搅拌均匀形成混合液，将混合液温度缓慢升高至85℃，加入三甲基硅氧烷7份，静置保温处理30分钟，得到保温处理混合液；（4）将步骤（1）-（3）得到的球磨粉末、高压搅拌反应物和保温处理混合液转移至加压式密炼机中，设定加压式密炼机的温度为85℃，密炼塑化12分钟，随后加入4,4’-硫代双（6-叔丁基-3-甲基苯酚）2份、四硫化二吗啡啉2份继续密炼塑化7分钟，出胶后得到混合密炼胶；（5）将步骤（4）得到的混合密炼胶与异戊橡胶60份、聚氨酯橡胶55份共同投入开炼机中，设定开炼机的辊距为3mm，开炼机温度为55℃，混炼时间为19分钟，薄通2-3次后冷却得到终混合胶；（6）将步骤（5）得到的终混合胶置于平板硫化机上硫化成型，平板硫化机的硫化温度为140℃，硫化压力为8mpa，硫化时间为40分钟，随后将硫化产物在120℃下鼓风干燥90分钟，经冷却至室温后，得到成品橡胶复合材料。制得的橡胶复合材料的性能测试结果如表1所示。实施例3（1）将石墨8份、铝矾土5份、聚丙烯纤维5份投入行星式球磨机中进行球磨处理，球磨机的球料比为15:1，球磨机转速为220转/分钟，球磨时间为10小时，得到球磨粉末；（2）将芳纶短纤维24份、二苯基甲烷二异氰酸酯20份浸没于浓度为0.1mol/l的hcl溶液中进行超声处理，超声处理的频率为16khz，超声处理的功率为200w，超声处理的时间为60分钟，随后将超声处理混合液用氢氧化钠溶液中和至中性，再经高速离心分离出离心沉积物，将离心沉积物用蒸馏水洗涤4次并转移至高压搅拌反应釜中，加入植物油9份，设定高压搅拌反应釜的压力为15mpa、温度为150℃，在260转/分钟的速率下搅拌反应30分钟，得到高压搅拌反应物；（3）将磷酸三氯丙酯25份、聚酯树脂18份加入到80倍质量的蒸馏水中按照100转/分钟的速率搅拌均匀形成混合液，将混合液温度缓慢升高至90℃，加入三甲基硅氧烷8份，静置保温处理30分钟，得到保温处理混合液；（4）将步骤（1）-（3）得到的球磨粉末、高压搅拌反应物和保温处理混合液转移至加压式密炼机中，设定加压式密炼机的温度为90℃，密炼塑化15分钟，随后加入n,n-二丁基二硫代氨基甲酸镍3份、双叔丁基过氧异丙基苯3份继续密炼塑化8分钟，出胶后得到混合密炼胶；（5）将步骤（4）得到的混合密炼胶与异戊橡胶65份、聚氨酯橡胶60份共同投入开炼机中，设定开炼机的辊距为3mm，开炼机温度为60℃，混炼时间为20分钟，薄通3次后冷却得到终混合胶；（6）将步骤（5）得到的终混合胶置于平板硫化机上硫化成型，平板硫化机的硫化温度为145℃，硫化压力为9mpa，硫化时间为45分钟，随后将硫化产物在120℃下鼓风干燥100分钟，经冷却至室温后，得到成品橡胶复合材料。制得的橡胶复合材料的性能测试结果如表1所示。对比例1（1）将石墨7份、铝矾土4份、聚丙烯纤维4份投入行星式球磨机中进行球磨处理，球磨机的球料比为15:1，球磨机转速为210转/分钟，球磨时间为9小时，得到球磨粉末；（2）将二苯基甲烷二异氰酸酯18份浸没于浓度为0.1mol/l的hcl溶液中进行超声处理，超声处理的频率为14khz，超声处理的功率为190w，超声处理的时间为55分钟，随后将超声处理混合液用氢氧化钠溶液中和至中性，再经高速离心分离出离心沉积物，将离心沉积物用蒸馏水洗涤3次并转移至高压搅拌反应釜中，加入植物油7份，设定高压搅拌反应釜的压力为15mpa、温度为150℃，在255转/分钟的速率下搅拌反应30分钟，得到高压搅拌反应物；（3）将磷酸三氯丙酯20份、聚酯树脂17份加入到70倍质量的蒸馏水中按照90转/分钟的速率搅拌均匀形成混合液，将混合液温度缓慢升高至85℃，加入三甲基硅氧烷7份，静置保温处理30分钟，得到保温处理混合液；（4）将步骤（1）-（3）得到的球磨粉末、高压搅拌反应物和保温处理混合液转移至加压式密炼机中，设定加压式密炼机的温度为85℃，密炼塑化12分钟，随后加入4,4’-硫代双（6-叔丁基-3-甲基苯酚）2份、四硫化二吗啡啉2份继续密炼塑化7分钟，出胶后得到混合密炼胶；（5）将步骤（4）得到的混合密炼胶与异戊橡胶60份、聚氨酯橡胶55份共同投入开炼机中，设定开炼机的辊距为3mm，开炼机温度为55℃，混炼时间为19分钟，薄通2-3次后冷却得到终混合胶；（6）将步骤（5）得到的终混合胶置于平板硫化机上硫化成型，平板硫化机的硫化温度为140℃，硫化压力为8mpa，硫化时间为40分钟，随后将硫化产物在120℃下鼓风干燥90分钟，经冷却至室温后，得到成品橡胶复合材料。制得的橡胶复合材料的性能测试结果如表1所示。对比例2（1）将石墨7份、铝矾土4份、聚丙烯纤维4份投入行星式球磨机中进行球磨处理，球磨机的球料比为15:1，球磨机转速为210转/分钟，球磨时间为9小时，得到球磨粉末；（2）将芳纶短纤维23份浸没于浓度为0.1mol/l的hcl溶液中进行超声处理，超声处理的频率为14khz，超声处理的功率为190w，超声处理的时间为55分钟，随后将超声处理混合液用氢氧化钠溶液中和至中性，再经高速离心分离出离心沉积物，将离心沉积物用蒸馏水洗涤3次并转移至高压搅拌反应釜中，加入植物油7份，设定高压搅拌反应釜的压力为15mpa、温度为150℃，在255转/分钟的速率下搅拌反应30分钟，得到高压搅拌反应物；（3）将磷酸三氯丙酯20份、聚酯树脂17份加入到70倍质量的蒸馏水中按照90转/分钟的速率搅拌均匀形成混合液，将混合液温度缓慢升高至85℃，加入三甲基硅氧烷7份，静置保温处理30分钟，得到保温处理混合液；（4）将步骤（1）-（3）得到的球磨粉末、高压搅拌反应物和保温处理混合液转移至加压式密炼机中，设定加压式密炼机的温度为85℃，密炼塑化12分钟，随后加入4,4’-硫代双（6-叔丁基-3-甲基苯酚）2份、四硫化二吗啡啉2份继续密炼塑化7分钟，出胶后得到混合密炼胶；（5）将步骤（4）得到的混合密炼胶与异戊橡胶60份、聚氨酯橡胶55份共同投入开炼机中，设定开炼机的辊距为3mm，开炼机温度为55℃，混炼时间为19分钟，薄通2-3次后冷却得到终混合胶；（6）将步骤（5）得到的终混合胶置于平板硫化机上硫化成型，平板硫化机的硫化温度为140℃，硫化压力为8mpa，硫化时间为40分钟，随后将硫化产物在120℃下鼓风干燥90分钟，经冷却至室温后，得到成品橡胶复合材料。制得的橡胶复合材料的性能测试结果如表1所示。对比例3（1）将石墨7份、铝矾土4份、聚丙烯纤维4份投入行星式球磨机中进行球磨处理，球磨机的球料比为15:1，球磨机转速为210转/分钟，球磨时间为9小时，得到球磨粉末；（2）将芳纶短纤维23份、二苯基甲烷二异氰酸酯18份浸没于浓度为0.1mol/l的hcl溶液中进行超声处理，超声处理的频率为14khz，超声处理的功率为190w，超声处理的时间为55分钟，随后将超声处理混合液用氢氧化钠溶液中和至中性，再经高速离心分离出离心沉积物，将离心沉积物用蒸馏水洗涤3次并转移至高压搅拌反应釜中，加入植物油7份，设定高压搅拌反应釜的压力为15mpa、温度为150℃，在255转/分钟的速率下搅拌反应30分钟，得到高压搅拌反应物；（3）将聚酯树脂17份加入到70倍质量的蒸馏水中按照90转/分钟的速率搅拌均匀形成混合液，将混合液温度缓慢升高至85℃，加入三甲基硅氧烷7份，静置保温处理30分钟，得到保温处理混合液；（4）将步骤（1）-（3）得到的球磨粉末、高压搅拌反应物和保温处理混合液转移至加压式密炼机中，设定加压式密炼机的温度为85℃，密炼塑化12分钟，随后加入4,4’-硫代双（6-叔丁基-3-甲基苯酚）2份、四硫化二吗啡啉2份继续密炼塑化7分钟，出胶后得到混合密炼胶；（5）将步骤（4）得到的混合密炼胶与异戊橡胶60份、聚氨酯橡胶55份共同投入开炼机中，设定开炼机的辊距为3mm，开炼机温度为55℃，混炼时间为19分钟，薄通2-3次后冷却得到终混合胶；（6）将步骤（5）得到的终混合胶置于平板硫化机上硫化成型，平板硫化机的硫化温度为140℃，硫化压力为8mpa，硫化时间为40分钟，随后将硫化产物在120℃下鼓风干燥90分钟，经冷却至室温后，得到成品橡胶复合材料。制得的橡胶复合材料的性能测试结果如表1所示。对比例4（1）将石墨7份、铝矾土4份、聚丙烯纤维4份投入行星式球磨机中进行球磨处理，球磨机的球料比为15:1，球磨机转速为210转/分钟，球磨时间为9小时，得到球磨粉末；（2）将芳纶短纤维23份、二苯基甲烷二异氰酸酯18份浸没于浓度为0.1mol/l的hcl溶液中进行超声处理，超声处理的频率为14khz，超声处理的功率为190w，超声处理的时间为55分钟，随后将超声处理混合液用氢氧化钠溶液中和至中性，再经高速离心分离出离心沉积物，将离心沉积物用蒸馏水洗涤3次并转移至高压搅拌反应釜中，加入植物油7份，设定高压搅拌反应釜的压力为15mpa、温度为150℃，在255转/分钟的速率下搅拌反应30分钟，得到高压搅拌反应物；（3）将磷酸三氯丙酯20份加入到70倍质量的蒸馏水中按照90转/分钟的速率搅拌均匀形成混合液，将混合液温度缓慢升高至85℃，加入三甲基硅氧烷7份，静置保温处理30分钟，得到保温处理混合液；（4）将步骤（1）-（3）得到的球磨粉末、高压搅拌反应物和保温处理混合液转移至加压式密炼机中，设定加压式密炼机的温度为85℃，密炼塑化12分钟，随后加入4,4’-硫代双（6-叔丁基-3-甲基苯酚）2份、四硫化二吗啡啉2份继续密炼塑化7分钟，出胶后得到混合密炼胶；（5）将步骤（4）得到的混合密炼胶与异戊橡胶60份、聚氨酯橡胶55份共同投入开炼机中，设定开炼机的辊距为3mm，开炼机温度为55℃，混炼时间为19分钟，薄通2-3次后冷却得到终混合胶；（6）将步骤（5）得到的终混合胶置于平板硫化机上硫化成型，平板硫化机的硫化温度为140℃，硫化压力为8mpa，硫化时间为40分钟，随后将硫化产物在120℃下鼓风干燥90分钟，经冷却至室温后，得到成品橡胶复合材料。制得的橡胶复合材料的性能测试结果如表1所示。将实施例1-3和对比例1-4的制得的橡胶复合材料分别按照gb/t1689-2014测定其耐磨性能，按照gb/t528测定其拉伸性能。表1磨耗体积（cm3）拉伸强度（mpa）断裂伸长率（%）实施例10.28924.1483实施例20.28524.6492实施例30.28824.4489对比例10.31720.2463对比例20.32219.3457对比例30.30819.5442对比例40.30119.8450本发明的汽车轮胎用橡胶复合材料的制备方法采用将石墨、铝矾土、聚丙烯纤维球磨；将芳纶短纤维、二苯基甲烷二异氰酸酯浸没于酸液中超声处理、分离得到离心沉积物，将离心沉积物洗涤后转移至高压搅拌反应釜中，加入植物油搅拌反应得到高压搅拌反应物；将磷酸三氯丙酯、聚酯树脂加入到蒸馏水中搅拌均匀形成混合液，随后升温并加入三甲基硅氧烷经静置保温处理得到保温处理混合液；最后将上述产物混合后密炼塑化，再将得到的混合密炼胶与异戊橡胶、聚氨酯橡胶共同混炼、硫化成型、干燥，得成品橡胶复合材料。制备而成的橡胶复合材料，其耐磨性能优异、拉伸性能好，在汽车轮胎制造上具有良好的应用前景。并且，本发明采用了芳纶短纤维、二苯基甲烷二异氰酸酯、磷酸三氯丙酯、聚酯树脂等原料参与制备汽车轮胎用橡胶复合材料，对橡胶复合材料进行了有效的性能提升，虽然这些材料并非首次应用于橡胶复合材料中，但按照一定配比量组合后，辅以相应的处理方式，给最后制备得到的橡胶复合材料带来了使用性能上的大幅度提高，这在以往的研究中是不曾报道过的，对于实现本发明的技术效果起到了决定性的作用。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12