一种密封剂组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种密封剂，特别是一种应用于修补轮胎上的穿孔的密封剂组合物，还涉及制备所述密封剂组合物的方法。
【背景技术】
[0002]行驶道路上坚硬的物体，比如钉子、石头等偶尔会刺破轮胎，空气由穿孔泄漏而导致轮胎变扁，这容易造成交通事故，给驾驶员带来伤害。在轮胎运转过程中，液态轮胎密封剂可用来暂时密封穿孔，它为驾驶员提供了一种临时的紧急补救措施，让驾驶员能在轮胎刺破后继续行程及寻求帮助，这对在高速公路上行驶的车辆来说尤为重要。
[0003]一般而言，液体轮胎密封剂由密封材料、增粘剂和包含防冻剂的溶剂组成。常用的密封材料包括胶乳、丁基橡胶和各种微粒物质。增粘剂是用于增加粘着性的化学品，常用于轮胎密封剂的增粘剂是树脂化合物。防冻剂，例如乙二醇和丙二醇，可用来降低轮胎密封剂的凝固点，从而防止密封剂在低温操作环境下凝固。
[0004]在过去的几十年中，人们发明了各种各样的液态轮胎密封剂。早期阶段，如相关专利包含但不限于欧洲专利N0.1382654A1、美国专利N0.6992119B2及N0.0142420A1中所述，为实现密封目的，最常见的密封剂是由丁基橡胶和/或胶乳组成。这些成分的缺点有稳定性不足即保质期较短、存在气味问题且使用后很难被清理干净。
[0005]美国专利N0.4337322和N0.4588758中公开了进一步改进后的轮胎密封剂，使用了石棉纤维、乙二醇和洗漆剂作为开阀型(valve-open)密封剂中的主要成分。但众所周知的是石棉纤维致癌，而乙二醇也因具有毒性会危害到环境。
[0006]考虑到环境因素，美国专利N0.5059636中公开了一种基于非石油材料的轮胎密封剂，该配方中使用了硫化胶粉、小麦粉、钙盐等成分。但这种密封剂的缺点是在使用前需要先将轮胎上的阀芯移除，即开阀型密封剂。
[0007]同时一种基于“原木堵塞(log-jam)”机理的密封剂开始受到关注，“原木堵塞”机理即当液体轮胎内外压力差的作用下，流经穿孔处时，液体介质中的微粒在穿孔处累积并进而导致穿孔被封堵。美国专利N0.5772747和N0.5856376中公开了基于这一机理的密封齐U，但均属于开阀型密封剂。
[0008]在美国专利N0.6013697公开的配方中，主要使用了膨润土和云母，这些微粒物质填充穿孔空隙并形成堵塞物以防止进一步的气体泄漏。该密封剂为直通型(valve-through)密封剂，即在使用前无需移除轮胎阀芯，使用更为便捷的同时环保无害，并且它还具有快速密封性能。但粘土片(clay platelet)的沉淀和絮凝是该密封剂的主要问题。
[0009]另外一些基于原木堵塞机理的密封剂，相关专利包含但不限于美国专利2002/0077391Α1、2007/0129464Α1、2007/0203260、国际专利 W
[0010]2008/022402、PCT/AU2008/001499，在密封剂配方上做了很多创新。这类轮胎密封剂具有无臭、保质期长和使用后易于清理的优点，但它的密封性能相对较差。
[0011]除了原木堵塞原理，另一种类型的密封剂是基于粘性的胶乳悬浮液。胶乳悬浮液是一种高粘度的流体，它可以牢固的粘附在穿孔壁上并最终封锁气体泄漏通道。但是，基于胶乳的密封剂的缺点包括使用后很难清理、不确定的粘连性质、对眼睛皮肤有刺激性及使用了挥发性的有机化合物等。
【发明内容】
[0012]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种环保无害、沉淀较少、储存期长、能快速密封并在使用后易于清理的直通型轮胎密封剂组合物。
[0013]与此相应，本发明另一个要解决的技术问题是提供一种环保无害、沉淀较少、储存期长、能快速密封并在使用后易于清理的直通型轮胎密封剂的制备方法。
[0014]就该密封剂组合物而言，本发明解决上述问题的技术方案是:一种基于原木堵塞和粘胶堵塞(viscous gel clogging)组合机理的新型增强型轮胎密封剂组合物。所述密封剂组合物包含重量百分比为80-95%的液态载体、重量百分比为0.1-10%的由水溶聚合物衍生所得的凝胶材料、重量百分比为1-10%的胶乳、重量百分比为0.1-5%的作为填充料的刚性颗粒和重量百分比为0.1-5%的表面活性剂。
[0015]为扩大液态密封剂使用的工作温度范围，所述液态载体包括水和防冻剂；所述防冻剂包括乙二醇、丙二醇和甘油中的至少一种:乙二醇在所述密封剂组合物中所占的重量百分比为5-70%，丙二醇在所述密封剂组合物中所占的重量百分比为5-70%，甘油在所述密封剂组合物中所占的重量百分比为5-60%。
[0016]所述水溶聚合物包括天然衍生水溶聚合物和\或人工合成水溶聚合物，作为填充料的刚性颗粒在所述密封剂组合物中所占的重量百分比优选为1_3%，颗粒大小在0.05-320 μ m的范围内，所述刚性颗粒在穿孔处形成堵塞，由水溶聚合物衍生所得的凝胶材料通过填充穿孔处空隙增强了密封性，胶乳的添加进一步提高了密封剂的密封性能。所述胶乳包含纯天然胶乳、合成胶乳和改进的天然胶乳中的至少一种。为提高胶乳成分的稳定性以及液态密封剂在轮胎内的润湿性和展开性，需要添加至少一种适合的表面活性剂。
[0017]根据相应的功能需要，所述密封剂还包含重量百分比为0.1-1%的添加剂，所述添加剂包括消泡剂、防蚀剂、防腐剂、着色剂和香味剂中的至少一种。另外，所述密封剂还包含重量百分比为0.05-3%的膨润土以减少沉淀。
[0018]所述密封剂组合物的粘度范围是19.3 - 5000mPas，PH值范围在8-10之间，密封功能有效的温度范围在_40°C至80°C之间。
[0019]就该密封剂的制备方法而言，本发明解决上述技术方案是:相对于100重量份的所述密封剂组合物，其制备方法包含以下步骤:
[0020]a.在80-95重量份的液态载体中，将0.1-10重量份的水溶聚合物转化为衍生凝胶材料；
[0021]b.在步骤a所得的凝胶悬浮液中添加0.1-5重量份的刚性颗粒和1_10重量份的胶乳并充分混合；
[0022]c.在步骤b所得的组合物中添加0.1-5重量份的表面活性剂。
[0023]所述水溶聚合物选用壳聚糖时，相对于100重量份的所述密封剂组合物，将所述水溶聚合物转化为衍生凝胶材料的方法包括以下步骤:
[0024]a.在10-60重量份的水中加入0.1-10重量份的壳聚糖；
[0025]b.向a中所得的溶液中加入适量的酸，将溶液PH值调至0-5范围内；
[0026]c.壳聚糖完全溶解后，加入适量的碱，将溶液PH值调高至8-10范围内，即可得到所述衍生凝胶材料。
[0027]本发明中的密封剂组合物的有益效果在于:该密封剂环保、安全无毒并能高效即时的密封轮胎穿孔；而其所能密封的穿孔大小是由密封剂固态成分中颗粒的大小和数量来决定的，它能密封由直径6.35mm甚至更大的穿刺形成的穿孔。它是一种直通型密封剂，在注入前无需移除阀芯，使用十分便捷。所述密封剂在_40°C至80°C之间能很好地发挥功效。所述密封效果能持续12至48小时或更长，这取决于确切的密封剂组合物；同时在使用过后，用水能很容易地清理所应用的密封剂。
【具体实施方式】
[0028]为了使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0029]在本发明的提出的技术方案中，用于修补轮胎上的穿孔的密封剂组合物是一种基于原木堵塞和粘胶堵塞(viscous gel clogging)组合机理的新型增强型轮胎密封剂组合物。所述密封剂组合物包含重量百分比为80-95%的液态载体、重量百分比为0.1-10%的由水溶聚合物衍生所得的凝胶材料、重量百分比为1-10%的胶乳、重量百分比为0.1-5%的作为填充料的刚性颗粒和重量百分比为0.1-5%的表面活性剂。
[0030]要制得100重量份的所述密封剂组合物，具体的制备方法包含以下步骤:
[0031]a.在80-95重量份的液态载体中，将0.1_10重量份的水溶聚合物转化为衍生凝胶材料；
[0032]b.在所得凝胶悬浮液中添加0.1-5重量份的刚性颗粒和1-10重量份的胶乳并充分混合；
[0033]c.在b中所得的组合物中添加0.1-5重量份的表面活性剂和0.1-1重量份的添加剂并充分混合。
[0034]优选的:1.在10-60重量份的水中，将0.1-10重量份的水溶聚合物转化为衍生凝胶材料；
[0035]2.在步骤I所得凝胶悬浮液中添加防冻剂、0.1-5重量份的刚性颗粒以及1-10重量份的胶乳并充分混合；
[0036]3.在步骤2所得的组合物中添加0.1-5重量份的表面活性剂和0.1_1重量份的添加剂并充分混合。
[0037]所述水溶聚合物可以是天然衍生的水溶聚合物，比如壳聚糖、海藻酸钠和丝胶等，也可以是人工合成