本发明属于轮胎
技术领域：
，尤其涉及一种具有荧光效果的免充气轮胎配方及其制备方法。
背景技术：
：目前，随着车辆行驶环境的日益复杂，行驶速度的不断提高，对车辆轮胎提出了更多的要求。其中，免充气轮胎具有永不漏气、永不爆胎、更加安全、承载能力更强等优点，正受到越来越多的关注。目前已有多家轮胎厂商发布了他们的免充气轮胎，比如米其林公司推出的“tweel”、普利司通的“airfreeconcept”等。此外，具有荧光效果的轮胎可以使车辆在黑暗环境中行驶或停放时的安全性得到加强，一般需要向其配方中加入具有荧光作用的荧光材料，荧光材料通常选自稀土元素激活的碱土铝酸盐、硅酸盐等，是一种环保、节能的蓄光型自发光材料。发明专利cn101465090b公开了一种彩色夜光轮胎商标及其制造方法，主要运用于传统的橡胶轮胎，该专利包括彩色夜光弹性胶料制作、商标成型和商标贴合等三个步骤，其中彩色夜光弹性体胶料以聚醚多元醇、多异氰酸酯、交联剂、防老剂合成的透明聚氨酯弹性体基胶和长余辉发光材料、偶联剂等为原料制备而得，虽然对车辆在夜间行驶的运动美感和行驶安全性都有所提高，但其制备原料配方种类繁多，制备工艺复杂；在应用前还需要进行商标贴合，而且橡胶和聚氨酯之间的粘合性较差，在轮胎运行过程中容易脱落，这不仅增加了工艺步骤，而且该步骤的稳定性难以保证，难以实现大规模工业化应用。因此，通过简单易行的制备方法获得具有荧光效果的免充气轮胎具有十分重要的价值。技术实现要素：为了解决现有轮胎漏气、爆胎等问题，并且进一步提高轮胎的个性化、美观性和安全性，特别是车辆在黑暗环境中行驶或者停放的安全性，本发明提供了一种具有荧光效果的免充气轮胎配方及其制备方法。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种具有荧光效果的免充气轮胎配方，按照重量份数计，由以下原材料组成：a组分：聚醚多元醇100份、异氰酸酯75-78份；b组分：扩链剂7-9.8份、聚醚多元醇0-35.6份以及催化剂，所述催化剂的重量占a组分与b组分总重量的0.03-0.1％；c组分；长效荧光材料1份、有机液体介质5份以及偶联剂，所述偶联剂的重量占c组分总重量的0.5％-1％。作为优选，所述a组分中聚醚多元醇100份、异氰酸酯78份；所述b组分中扩链剂7.5份、聚醚多元醇25.8份，催化剂的重量占a组分与b组分总重量的0.05％；所述c组分中偶联剂的重量占c组分总重量的1％。作为优选，所述a组分中聚醚多元醇为分子量为1000的聚四亚甲基醚二醇，异氰酸酯为二苯甲烷二异氰酸酯。作为优选，所述b组分中扩链剂为1,4-丁二醇，催化剂为有机锡类或胺类。作为优选，所述催化剂为t-12或三亚乙基二胺。作为优选，所述c组分中长效荧光材料为稀土元素激活的碱土铝酸盐、硅酸盐；有机液体介质为增塑剂，优选为邻苯二甲酸二辛酯；偶联剂为硅烷偶联剂。一种具有荧光效果的免充气轮胎配方制备得到的具有荧光效果的免充气轮胎。一种具有荧光效果的免充气轮胎的制备方法，包括以下步骤：a组分制备：称取一定量的聚醚多元醇加入到反应釜中，在100-120℃下抽真空2-3h，直至聚醚多元醇中水分含量小于0.05％；然后降温至40-50℃，干燥氮气保护下加入异氰酸酯，剧烈搅拌约30min，当温度平稳后，在80-85℃反应2-3h，得到a组分，干燥氮气保护下待用；b组分制备：称取扩链剂和聚醚多元醇混合，加入催化剂，得到b组分，干燥氮气保护下待用；c组分制备：对荧光材料和有机液体介质进行除水处理，然后称取材料加入到高速混合机中，并添加偶联剂，使长效荧光材料均匀分散到有机液体介质中制备成悬浮液，得到c组分，待用；轮胎制备：分别将上述制备的a组分和b组分导入浇注机上具有加热和搅拌功能的料罐中，将c组分导入具有搅拌功能的填料罐中；将a组分和b组分加热到75-80℃，并抽真空除泡；根据反应物料的比例设定计量泵转速；计量完成后，安装混合头，将混合头转速设置为4000rpm，将混合头吐出的混合料浇注到预热过的模具中，然后将模具在100-120℃的烘箱中固化1-2h，开模；然后将轮胎再放到100-120℃的烘箱中硫化16-24h，再在室温下放置5-10天即可。作为优选，所述轮胎制备步骤中，a组分与b组分的混合重量比为a：b＝100:(9.8-35)；所需长效荧光材料占总重量的比例为3％-8％。作为优选，所述轮胎制备步骤中，a组分与b组分的混合重量比为a：b＝100：33.3；所需长效荧光材料占总重量的比例为5％。作为优选，所述a组分制备中，称取一定量的聚醚多元醇加入到反应釜中，在110℃下抽真空2-3h，直至聚醚多元醇中水分含量小于0.05％；然后降温至45℃，干燥氮气保护下加入异氰酸酯，剧烈搅拌约30min，当温度平稳后，在80℃反应2h，得到a组分，干燥氮气保护下待用；所述b组分制备中，扩链剂和聚醚多元醇的水分含量均小于0.05％；所述轮胎制备步骤中，a组分与b组分的加热温度为80℃，模具在烘箱中的固化温度为110℃，固化时间为2h，开模后在100℃下硫化16h，在室温下放置时间为7天。本发明中免充气轮胎可只加入一种长效荧光材料，使其只发一种光；也可加入多种光色不同的混合长效荧光材料，使其发彩色光。当该免充气轮胎具有不同结构时，可在不同结构中加入可发不同光色的长效荧光材料，使其不同的结构发不同的光。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：1、该免充气轮胎配方通过合理的原料选择，科学的配伍，在配方中添加长效荧光材料后，在实现轮胎荧光的同时，其本身的各项性能指标影响很小。2、使用该配方制备的免充气轮胎因为具有荧光效果，可为在黑暗环境中行驶或停放的车辆起到警示作用，减少交通事故，使轮胎安全性进一步提高，同时因其荧光效果也提高了轮胎的个性化和美观性。3、本发明免充气轮胎的制备方法中，荧光材料采用两次混合分散的方式添加到免充气轮胎的配方中，这种两次分散的方式使其在基体中分散的更加均匀，避免团聚的发生，使得材料的物理性能得到改善。4、使用该配方制备的免充气轮胎与传统橡胶轮胎比，具有永不爆胎、不漏气、耐磨、环保、安全等优点。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供了一种具有荧光效果的免充气轮胎配方，按照重量份数计由以下原材料组成：a组分：聚醚多元醇100份、异氰酸酯75-78份；b组分：扩链剂7-9.8份、聚醚多元醇0-35.6份以及催化剂，所述催化剂的重量占a组分与b组分总重量的0.03-0.1％；c组分；长效荧光材料1份、有机液体介质5份以及偶联剂，所述偶联剂的重量占c组分总重量的0.5％-1％。本领域技术人员可以理解的是，为了能够获得预期的产物，上述各组分比例所限定的范围内，本领域技术人员可根据实际情况进行调整。例如，a组分中的异氰酸酯还可以为76、77份或其范围内的任意点值；b组分中的扩链剂还可以为8、9份或其范围内的任意点值，聚醚多元醇还可以为5、10、15、20、25、30、35或其范围内的任意点值，催化剂的重量占a组分与b组分总重量还可以为0.04％、0.05％、0.06％、0,。07％、0.08％、0.09％；c组分中偶联剂的重量占c组分总重量还可以为0.06％、0.07％、0.08％、0.09％。可以理解的是，对于上述组分配比范围的限定，对于其临界取值，还可以在上述界定端点值附近略微浮动。上述实施例中原料选择合理，配伍科学，在配方中添加长效荧光材料后，在实现轮胎荧光的同时，其本身的各项性能指标影响很小。在a组分中，通过控制聚醚多元醇和异氰酸酯的比例，以控制nco％在9.8±0.3％，有利于获得最优的物理机械性以及操作稳定性。在b组分中，加入催化剂，使催化剂事先与扩链剂充分混合，有利于提升催化效果。c组分中有机液体介质与长效荧光材料的比例为5：1，可以使长效荧光材料在有机液体介质中充分均匀分散，避免制备过程中团聚现象的发生，而且在整个制备过程中采用了多次高速分散的方式，使长效荧光材料在聚氨酯材料中的分散效果更好，进一步改善了聚氨酯材料的性能。在一优选实施例中，所述a组分中聚醚多元醇100份、异氰酸酯78份；所述b组分中扩链剂7.5份、聚醚多元醇25.8份，催化剂的重量占a组分与b组分总重量的0.05％；所述c组分中偶联剂的重量占c组分总重量的1％。催化剂起促进反应进行的作用，其用量太低使反应速度太慢，效率低，且交联度低，所得轮胎质量差，用量太大则会使反应速度太快，反应过程难以控制，影响配方的整体稳定性；偶联剂可以改善聚氨酯材料和荧光材料之间相容性的问题，在二者之间起到“桥梁”的作用。当所述配方组分选取上述重量份数时，在轮胎制备过程中反应快速均匀且充分，轮胎各项性能最佳。在一可选实施例中，所述a组分中聚醚多元醇为分子量为1000的聚四亚甲基醚二醇，异氰酸酯为二苯甲烷二异氰酸酯。聚四亚甲基醚二醇有多种分子量的产品，其分子量可以为1000、2000或3000，本发明选用分子量为1000的聚四亚甲基醚二醇是因为聚醚多元醇耐水解性优于聚酯多元醇，分子量低，硬度以及整体物理性能较优。异氰酸酯种类繁多，选用二苯甲烷二异氰酸酯的原因是反应易于操作，反应预聚体稳定性好，且危害性较小，最终物理机械性能优异。上述a组分中选取的两种原料作为轮胎配方中的主要组分，还具有成本低，适于大规模工业化生产的优势。在一可选实施例中，所述b组分中扩链剂为1,4-丁二醇，因为1,4-丁二醇通常作为二苯甲烷二异氰酸酯型预聚体的扩链剂，且合成的材料透明性好，成本低，而其他种类扩链剂(如moca等)常带有颜色，使合成的材料呈黄色，影响荧光效果。催化剂为有机锡类或胺类，优选为t-12或三亚乙基二胺，这两种催化剂对于异氰酸酯型聚氨酯的合成作用效果较好，而且对人体的危害性低，符合环保要求。在一可选实施例中，所述c组分中长效荧光材料为稀土元素激活的碱土铝酸盐、硅酸盐；有机液体介质为增塑剂，优选为邻苯二甲酸二辛酯；偶联剂为硅烷偶联剂。所选长效荧光材料在光亮处短时间吸收光后，可以缓慢的以荧光的方式释放出来，可长时间持续发光几个小时至十几个小时；也可以在行驶过程中由于摩擦产生热量，从而通过热激发，使该荧光材料长时间持续发光。选择邻苯二甲酸二辛酯作为有机液体介质是因为荧光材料在该介质中能够更好的分散，且该有机介质不与聚氨酯材料的其他原料发生化学反应，可获得性能稳定的材料。此外，该免充气轮胎配方可只加入一种长效荧光材料，使其只发一种光；也可加入多种光色不同的混合长效荧光材料，使其发彩色光。当免充气轮胎具有不同结构时，可在不同结构中加入可发不同光色的长效荧光材料，使其不同的结构发不同的光。本发明实施例的另一方面提供了一种具有荧光效果的免充气轮胎配方制备得到的具有荧光效果的免充气轮胎。该免充气轮胎可用于卡客车、乘用车、电动车等车辆中。使用该配方制备的免充气轮胎因为具有荧光效果，可为在黑暗环境中行驶或停放的车辆起到警示作用，减少交通事故，使轮胎安全性进一步提高，同时，因其荧光效果也提高了轮胎的个性化和美观性。此外，使用该配方制备的免充气轮胎与传统橡胶轮胎比，具有永不爆胎、不漏气、耐磨、环保、安全等优点。本发明实施例的再一方面保护了一种具有荧光效果的免充气轮胎的制备方法。在一可选实施例中，包括以下步骤：包括以下步骤s1：a组分制备称取一定量的聚醚多元醇加入到反应釜中，在100-120℃下抽真空2-3h，直至聚醚多元醇中水分含量小于0.05％；然后降温至40-50℃，干燥氮气保护下加入异氰酸酯，剧烈搅拌约30min，当温度平稳后，在80-85℃反应2-3h，得到a组分，干燥氮气保护下待用。加入异氰酸酯前降温至40-50℃是为了易于控制反应，如果低于这个温度，添加的异氰酸酯有可能会发生凝固，而如果温度较高，有可能会因加入异氰酸酯量太大造成反应特别剧烈，放热较多，导致温度突然高于85℃，造成大量副反应的发生；加入异氰酸酯剧烈搅拌约30分钟，是为了使温度平稳，利于后续反应平稳进行。s2：b组分制备称取扩链剂和聚醚多元醇混合，加入催化剂，得到b组分，干燥氮气保护下待用。将催化剂加入扩链剂和聚醚多元醇中，该组分粘度低，有利于催化剂充分分散至体系中，利于后续催化反应进行。s3：c组分制备对荧光材料和有机液体介质进行除水处理，然后称取材料加入到高速混合机中，并添加偶联剂，使长效荧光材料均匀分散到有机液体介质中制备成悬浮液，得到c组分，待用。首先将长效荧光材料均匀分散到有机液体介质中，由于有机液体介质流动性好，便于荧光材料进行初步分散，从而在后续混合中使其在聚氨酯中分散更加均匀。上述步骤(s1-s3)属于原料预处理阶段，可以理解的是，本领域技术人员可根据实际情况，灵活调整s1-s3的操作顺序，上述步骤的调整并不影响整体技术方案的实施。s4：轮胎制备分别将上述制备的a组分和b组分导入浇注机上具有加热和搅拌功能的料罐中，将c组分导入具有搅拌功能的填料罐中；将a组分和b组分加热到75-80℃，并抽真空除泡；根据反应物料的比例设定计量泵转速；计量完成后，安装混合头，将混合头转速设置为4000rpm，将混合头吐出的混合料浇注到预热过的模具中，然后将模具在100-120℃的烘箱中固化1-2h，开模；然后将轮胎再放到100-120℃的烘箱中硫化16-24h，再在室温下放置5-10天即可。该过程中a组分中的过量的异氰酸酯基团与b组分中的羟基反应，最终生成氨基甲酸酯基团，同时由于基团之间的相互作用，也会发生交联。而偶联剂的加入，可以改善聚氨酯材料和荧光材料之间的相容性，在二者之间起到“桥梁”的作用。荧光材料又一次采用了高速分散，整个过程一共采用了两次高速分散的方式，这样使分散更加均匀，分散效果更好。在一可选实施例中，所述轮胎制备步骤中，a组分与b组分的混合重量比为a：b＝100:(9.8-35)；所需长效荧光材料占总重量的比例为3％-8％。本领域技术人员可以理解的是，为了能够获得预期的产物，上述各组分比例所限定的范围内，本领域技术人员可根据实际情况进行调整。例如，a组分与b组分的比例还可以为100:15、100:20、100:25、100:30或其范围内的任意点值；所需纯长效荧光材料的量还可以为总重量的4％、5％、6％、7％。可以理解的是，对于上述组分配比范围的限定，对于其临界取值，还可以在上述界定端点值附近略微浮动。在一优选实施例中，所述轮胎制备步骤中，a组分与b组分的混合重量比为a：b＝100：33.3；所需长效荧光材料占总重量的比例为5％。在该比例下，所制备的轮胎具有最佳的物理机械性能。在一可选实施例中，所述a组分制备中，称取一定量的聚醚多元醇加入到反应釜中，在110℃下抽真空2-3h，直至聚醚多元醇中水分含量小于0.05％；然后降温至45℃，干燥氮气保护下加入异氰酸酯，剧烈搅拌约30min，当温度平稳后，在80℃反应2h，得到a组分，干燥氮气保护下待用。该反应是多元醇中的羟基基团和多异氰酸酯中的异氰酸酯基团发生反应，生成氨基甲酸酯基团。其中，异氰酸酯基团是过量的，以便发生下一步反应。对于异氰酸酯型聚氨酯合成，一般采用半预聚体法，这样可以降低预聚体的粘度，便于操作。所述b组分制备中，扩链剂和聚醚多元醇的水分含量均小于0.05％。如果水分含量过高，会使水和异氰酸酯发生副反应，导致聚氨酯发泡并产生大量脲基，影响最终产物的性能，而且容易造成化学计量不准，反应难以控制。所述轮胎制备步骤中，a组分与b组分的加热温度为80℃，模具在烘箱中的固化温度为110℃，固化时间为2h，开模后在100℃下硫化16h，在室温下放置时间为7天。为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的具有荧光效果的轮胎配方及其制备方法，下面将结合具体实施例进行描述。实施例1：配方：a组分：聚醚多元醇(分子量为1000的聚四亚甲基醚二醇)100份、异氰酸酯(二苯甲烷二异氰酸酯)75份；b组分：扩链剂(1,4-丁二醇)9.8份、催化剂(t-12)0.03％；c组分：长效荧光材料(碱土铝酸盐)1份、有机液体介质(邻苯二甲酸二辛酯)5份、偶联剂(硅烷偶联剂si-75)0.5％。制备方法：a组分制备称取一定量的聚醚多元醇加入到反应釜中，在110℃下抽真空2-3h，直至聚醚多元醇中水分含量小于0.05％；然后降温至45℃，干燥氮气保护下加入异氰酸酯，剧烈搅拌约30min，当温度平稳后，在80℃反应2h，得到a组分，干燥氮气保护下待用。b组分制备称取适量的扩链剂和聚醚多元醇混合，加入催化剂，得到b组分，干燥氮气保护下待用。c组分制备对荧光材料和有机液体介质进行除水处理，然后称取适量的材料加入到高速混合机中，并添加偶联剂，使长效荧光材料均匀分散到有机液体介质中制备成悬浮液，得到c组分，待用。轮胎制备分别将上述制备的a组分和b组分导入浇注机上具有加热和搅拌功能的料罐中，将c组分导入具有搅拌功能的填料罐中。将a组分和b组分加热到80℃，并抽真空除泡；根据反应混合比(a：b＝100:9.8)设定a组分和b组分计量泵的转速，同时按照重量的5％计算出所需纯长效荧光材料的量，然后根据荧光材料在c组分中的比例，设定其计量泵转速。计量完成后，安装混合头，将混合头转速设置为4000rpm，将混合头吐出的混合料浇注到预热过的模具中，然后将模具在110℃的烘箱中固化2h，开模。然后将轮胎再放到100℃的烘箱中硫化16h，再在室温下放置7天即可。实施例2配方：a组分：聚醚多元醇(分子量为1000的聚四亚甲基醚二醇)100份、异氰酸酯(二苯甲烷二异氰酸酯)78份；b组分：扩链剂(1,4-丁二醇)8.5份、聚醚多元醇(分子量为1000的聚四亚甲基醚二醇)15.6份、催化剂(三亚乙基二胺)0.05％；c组分：长效荧光材料(碱土硅酸盐)1份、有机液体介质(邻苯二甲酸二辛酯)5份、偶联剂(硅烷偶联剂si-75)0.8％。制备方法：与实施例1工艺过程和条件相同，但是此时a:b＝100:25。实施例3配方：a组分：聚醚多元醇(分子量为1000的聚四亚甲基醚二醇)100份、异氰酸酯(二苯甲烷二异氰酸酯)78份；b组分：扩链剂(1,4-丁二醇)7.5份、聚醚多元醇(分子量为1000的聚四亚甲基醚二醇)25.8份、催化剂(t-12)0.05％；c组分：长效荧光材料(碱土铝酸盐)1份、有机液体介质(邻苯二甲酸二辛酯)5份、偶联剂(硅烷偶联剂si-75)1％。制备方法：与实施例1工艺过程和条件相同，但是此时a:b＝100:33.3。空白例配方：a组分：聚醚多元醇100份、异氰酸酯78份；b组分：扩链剂7.5份、聚醚多元醇25.8份、催化剂0.05％。制备方法：与实施例3工艺过程和条件相同，但是此时只需去除c组分的制备和添加过程即可。对上述制备的橡胶进行性能测试，结果如表1所示：表1胶料物理机械性能项目实施例1实施例2实施例3对比例比重1.111.1121.111.10邵氏硬度/度94.689.185.584.225％定伸应力/mpa6.314.323.864.0350％定伸应力/mpa8.635.725.235.38100％定伸应力/mpa10.197.296.897.10300％定伸应力/mpa17.8015.8215.4615.70拉伸强度/mpa35.4531.3630.5828.41扯断伸长率/％380.13387.58424.63401.16扯断永久变形/％168812撕裂强度/kn*m-184.578.277.2375.61din磨耗指数(ari)202230227277回弹性/％5860.461.862从表1可以看出，该免充气轮胎配方中添加长效荧光材料后，其主要的各项性能指标影响很小。在最佳的配方比例条件下，与不加入长效荧光材料产品相比(实施例3与对比例)，在表征轮胎舒适度的邵氏硬度以及其他各项性能指标均十分接近。由此可见，本申请所述免充气轮胎配方制备的免充气轮胎不仅具有荧光效果，提高了安全性、个性化和美观性，而且轮胎的各项物理机械性能变化很小，能够满足各类车辆对轮胎的使用需求。当前第1页12