一种高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎的制作方法

1.本发明涉及聚氨酯技术领域，具体涉及一种高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎。


背景技术：

2.轮胎在汽车部件中占有十分重要的地位，传统的橡胶轮胎存在许多缺陷，如使用寿命短，耐磨性差，抗老化性能差，承载力差，尤其是负重轮胎，因负重能力有限，经常导致爆胎现象的发生。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，能够提高聚氨酯轮胎的耐磨性、抗老化性。本发明采用的技术方案是：
4.一种高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，其中：所述高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎包括a组分和b组分，所述a组分和b组分的质量比为1:0.8
‑
1.2，按重量份计，所述a组分包括以下组分：
5.多元醇60
‑
90份；
6.扩链剂6
‑
12份；
7.交联剂3
‑
5份；
8.发泡剂1
‑
1.5份；
9.催化剂2
‑
4份；
10.所述b组分包括以下组分：
11.异氰酸酯15
‑
20份；
12.四氢呋喃氧化丙烯共聚二醇3
‑
5份；
13.稳定剂0.8
‑
1.2份；
14.所述多元醇的分子量为2200
‑
2800，由卤代苯二甲酸与一缩二乙二醇缩合得到，羟值为360
‑
400mgkoh/g。
15.优选的是，所述的高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，其中：所述扩链剂包括40％
‑
55％二乙氨基乙醇和45％
‑
60％二乙基甲苯二胺；所述交联剂包括60％
‑
80％乙烯
‑
丙烯酸羟乙酯共聚物和20％
‑
40％二乙烯基苯。
16.优选的是，所述的高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，其中：所述发泡剂包括80％
‑
90％碳酸氢钠和10％
‑
20％抗坏血酸。发泡剂均具有较高的表面活性，能有效降低液体的表面张力，并在液膜表面双电子层排列而包围空气，形成气泡，再由单个气泡组成泡沫，本发明优选的发泡剂为碳酸氢钠和抗坏血酸协同作为发泡剂，在发泡的同时保证泡沫的稳定性能。
17.优选的是，所述的高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，其中：所述催化剂为30％
‑
40％二丁基二月桂酸锡、10％
‑
20％二甲基乙醇胺和40％
‑
60％n,n
’‑
二甲基吡啶。催化剂加速聚氨酯反应进行，本发明中将二丁基二月桂酸锡、二甲基乙醇胺和n,n
’‑
二甲基吡啶协同作为催化剂，使得聚氨酯催化性能达到最佳。
18.优选的是，所述的高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，其中：所述稳定剂包括15％
‑
20％柠檬酸、55％
‑
60％2，6
‑
三级丁基
‑4‑
甲基苯酚和20％
‑
30％硫酸铵。
19.柠檬酸、2，6
‑
三级丁基
‑4‑
甲基苯酚和硫酸铵作为稳定剂，与多元醇和异氰酸酯的良好的相容性以及与多元醇的偶联作用，使聚氨酯树脂在加工中塑化均匀，塑化温度低，聚氨酯轮胎的耐冲击性能较好。
20.优选的是，所述的高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，其中：所述a组分还包括六氟丙烯
‑
乙烯
‑
四氟乙烯共聚物6
‑
8份。
21.优选的是，所述的高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，其中：所述六氟丙烯
‑
乙烯
‑
四氟乙烯共聚物中，六氟丙烯含量为6
‑
8wt％，乙烯含量为18
‑
20wt％，其余为四氟乙烯。本案对乙烯
‑
四氟乙烯共聚物进行了改性，在乙烯
‑
四氟乙烯共聚物中引入六氟丙烯分子，以在不影响其耐磨性能的前提下，提高其耐候能力，可以明显改善聚氨酯内部的韧性，从而提高其长期处于恶劣环境下的强度。
22.优选的是，所述的高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，其中：所述a组分还包括gd4‑
m
ce
m
si2o
102‑
7份，所述gd4‑
m
ce
m
si2o
10
中2.2≤m≤2.4。gd4‑
m
ce
m
si2o
10
则具有优异的抗老化、耐候性能和耐磨性能；m的范围将决定所得聚氨酯轮胎的性能好坏，因此m的数值也应被限制。
23.优选的是，所述的高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，其中：所述gd4‑
m
ce
m
si2o
10
的粒径为40
‑
60nm。gd4‑
m
ce
m
si2o
10
的粒径应被限制，其范围优选为40
‑
60nm，若粒径小于40nm，则由于该颗粒度过小，易导致它在高分子粘稠体系中无法很好地被分散开，形成局部团聚，从而使得最终获得的聚氨酯的均匀度下降；若粒径大于60nm，则由于颗粒度较大，其自重较重，这使得它在粘稠的聚合物体系中易沉积于底部，从而使得实际分散于体系中的纳米颗粒数量降低，影响了聚氨酯的耐候、耐磨、和抗老化等性能。
24.优选的是，所述的高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，其中：所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯的一种。
25.本发明的优点：本发明的高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，柠檬酸、2，6
‑
三级丁基
‑4‑
甲基苯酚和硫酸铵作为稳定剂，与多元醇和异氰酸酯的良好的相容性以及与多元醇的偶联作用，使聚氨酯树脂在加工中塑化均匀，塑化温度低，聚氨酯轮胎的耐冲击性能较好，通过加入六氟丙烯
‑
乙烯
‑
四氟乙烯共聚物提高其耐候能力，可以明显改善聚氨酯内部的韧性，从而提高其长期处于恶劣环境下的强度，通过加入gd4‑
m
ce
m
si2o
10
提高聚氨酯的抗老化、耐候性能和耐磨性能。
具体实施方式
26.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
27.实施例1
28.一种高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，其中：所述高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎包括a组分和b组分，所述a组分和b组分的质量比为1:0.8，按重量份计，所述a组分包括以下组分：
29.多元醇60份；扩链剂6份；交联剂3份；发泡剂1份；催化剂2份；六氟丙烯
‑
乙烯
‑
四氟乙烯共聚物6份，六氟丙烯
‑
乙烯
‑
四氟乙烯共聚物中，六氟丙烯含量为6wt％，乙烯含量为18wt％，其余为四氟乙烯，gd4‑
m
ce
m
si2o
10
2份，所述gd4‑
m
ce
m
si2o
10
中m＝2.2，gd4‑
m
ce
m
si2o
10
的粒径为40
‑
60nm，所述多元醇的分子量为2200，由卤代苯二甲酸与一缩二乙二醇缩合得到，
羟值为360mgkoh/g；扩链剂包括40％二乙氨基乙醇和60％二乙基甲苯二胺；所述交联剂包括60％乙烯
‑
丙烯酸羟乙酯共聚物和40％二乙烯基苯；发泡剂包括80％碳酸氢钠和20％抗坏血酸；催化剂为30％二丁基二月桂酸锡、20％二甲基乙醇胺和50％n,n
’‑
二甲基吡啶。
30.所述b组分包括以下组分：异氰酸酯15份；四氢呋喃氧化丙烯共聚二醇3份；稳定剂0.8份；异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，稳定剂包括15％柠檬酸、55％2，6
‑
三级丁基
‑4‑
甲基苯酚和30％硫酸铵。
31.实施例2
32.一种高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，其中：所述高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎包括a组分和b组分，所述a组分和b组分的质量比为1:1，按重量份计，所述a组分包括以下组分：
33.多元醇70份；扩链剂10份；交联剂4份；发泡剂1.2份；催化剂3份；gd4‑
m
ce
m
si2o
10
6份，gd4‑
m
ce
m
si2o
10
中m＝2.3；gd4‑
m
ce
m
si2o
10
的粒径为40
‑
60nm，六氟丙烯
‑
乙烯
‑
四氟乙烯共聚物7份，六氟丙烯
‑
乙烯
‑
四氟乙烯共聚物中，六氟丙烯含量为7wt％，乙烯含量为19wt％，其余为四氟乙烯，多元醇的分子量为2700，由卤代苯二甲酸与一缩二乙二醇缩合得到，羟值为370mgkoh/g；扩链剂包括45％二乙氨基乙醇和55％二乙基甲苯二胺；交联剂包括70％乙烯
‑
丙烯酸羟乙酯共聚物和30％二乙烯基苯；发泡剂包括85％碳酸氢钠和15％抗坏血酸；催化剂为35％二丁基二月桂酸锡、15％二甲基乙醇胺和50％n,n
’‑
二甲基吡啶。
34.所述b组分包括以下组分：
35.异氰酸酯18份；四氢呋喃氧化丙烯共聚二醇4份稳定剂1.0份，异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，稳定剂包括18％柠檬酸、58％2，6
‑
三级丁基
‑4‑
甲基苯酚和24％硫酸铵。
36.实施例3
37.一种高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，其中：所述高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎包括a组分和b组分，所述a组分和b组分的质量比为1:1.2，按重量份计，所述a组分包括以下组分：
38.多元醇90份；扩链剂12份；交联剂5份；发泡剂1.5份；催化剂4份；六氟丙烯
‑
乙烯
‑
四氟乙烯共聚物8份，六氟丙烯
‑
乙烯
‑
四氟乙烯共聚物中，六氟丙烯含量为8wt％，乙烯含量为20wt％，其余为四氟乙烯，gd4‑
m
ce
m
si2o
10
7份，所述gd4‑
m
ce
m
si2o
10
中m＝2.4，gd4‑
m
ce
m
si2o
10
的粒径为60nm，所述多元醇的分子量为2800，由卤代苯二甲酸与一缩二乙二醇缩合得到，羟值为400mgkoh/g；扩链剂包括55％二乙氨基乙醇和45％二乙基甲苯二胺；所述交联剂包括80％乙烯
‑
丙烯酸羟乙酯共聚物和20％二乙烯基苯；发泡剂包括90％碳酸氢钠和10％抗坏血酸；催化剂为40％二丁基二月桂酸锡、20％二甲基乙醇胺和40％n,n
’‑
二甲基吡啶。
39.所述b组分包括以下组分：
40.异氰酸酯20份；四氢呋喃氧化丙烯共聚二醇5份；稳定剂1.2份，稳定剂包括20％柠檬酸、60％2，6
‑
三级丁基
‑4‑
甲基苯酚和20％硫酸铵，异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯。
41.对比例1
42.一种高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，其中：所述高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎包括a组分和b组分，所述a组分和b组分的质量比为1:0.8，按重量份计，所述a组分包括以下组分：
43.多元醇60份；扩链剂6份；交联剂3份；发泡剂1份；催化剂2份；六氟丙烯
‑
乙烯
‑
四氟乙烯共聚物6份，六氟丙烯
‑
乙烯
‑
四氟乙烯共聚物中，六氟丙烯含量为6wt％，乙烯含量为18wt％，其余为四氟乙烯，gd4‑
m
ce
m
si2o
10
2份，所述gd4‑
m
ce
m
si2o
10
中m＝2.2，gd4‑
m
ce
m
si2o
10
的
粒径为40
‑
60nm，所述多元醇的分子量为2200，由卤代苯二甲酸与一缩二乙二醇缩合得到，羟值为360mgkoh/g；扩链剂包括40％二乙氨基乙醇和60％二乙基甲苯二胺；所述交联剂为二乙烯基苯；发泡剂包括80％碳酸氢钠和20％抗坏血酸；催化剂为30％二丁基二月桂酸锡、20％二甲基乙醇胺和50％n,n
’‑
二甲基吡啶。
44.所述b组分包括以下组分：
45.异氰酸酯15份；四氢呋喃氧化丙烯共聚二醇3份；稳定剂0.8份，异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，稳定剂包括15％柠檬酸、55％2，6
‑
三级丁基
‑4‑
甲基苯酚和30％硫酸铵。
46.对比例2
47.一种高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，其中：所述高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎包括a组分和b组分，所述a组分和b组分的质量比为1:0.8，按重量份计，所述a组分包括以下组分：
48.多元醇60份；扩链剂6份；交联剂3份；发泡剂1份；催化剂2份；六氟丙烯
‑
乙烯
‑
四氟乙烯共聚物6份，六氟丙烯
‑
乙烯
‑
四氟乙烯共聚物中，六氟丙烯含量为6wt％，乙烯含量为18wt％，其余为四氟乙烯，gd4‑
m
ce
m
si2o
10
2份，所述gd4‑
m
ce
m
si2o
10
中m＝2.2，gd4‑
m
ce
m
si2o
10
的粒径为40
‑
60nm，所述多元醇的分子量为2200，由卤代苯二甲酸与一缩二乙二醇缩合得到，羟值为360mgkoh/g；扩链剂包括40％二乙氨基乙醇和60％二乙基甲苯二胺；所述交联剂包括60％乙烯
‑
丙烯酸羟乙酯共聚物和40％二乙烯基苯；发泡剂包括80％碳酸氢钠和20％抗坏血酸；催化剂为30％二丁基二月桂酸锡、20％二甲基乙醇胺和50％n,n
’‑
二甲基吡啶。所述b组分包括以下组分：
49.异氰酸酯15份；四氢呋喃氧化丙烯共聚二醇3份；稳定剂0.8份；异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，稳定剂包括70％2，6
‑
三级丁基
‑4‑
甲基苯酚和30％硫酸铵。
50.对比例3
51.一种高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，其中：所述高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎包括a组分和b组分，所述a组分和b组分的质量比为1:1，按重量份计，所述a组分包括以下组分：
52.多元醇70份；扩链剂10份；交联剂4份；发泡剂1.2份；催化剂3份；gd4‑
m
ce
m
si2o
10
6份，所述gd4‑
m
ce
m
si2o
10
中m＝2.3；gd4‑
m
ce
m
si2o
10
的粒径为40
‑
60nm，所述多元醇的分子量为2700，由卤代苯二甲酸与一缩二乙二醇缩合得到，羟值为370mgkoh/g；扩链剂包括45％二乙氨基乙醇和55％二乙基甲苯二胺；所述交联剂包括70％乙烯
‑
丙烯酸羟乙酯共聚物和30％二乙烯基苯；发泡剂包括85％碳酸氢钠和15％抗坏血酸；催化剂为35％二丁基二月桂酸锡、15％二甲基乙醇胺和50％n,n
’‑
二甲基吡啶。
53.所述b组分包括以下组分：
54.异氰酸酯18份；四氢呋喃氧化丙烯共聚二醇4份；稳定剂1.0份；异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，稳定剂包括18％柠檬酸、58％2，6
‑
三级丁基
‑4‑
甲基苯酚和24％硫酸铵。
55.对比例4
56.一种高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎，其中：所述高耐磨、抗老化的聚氨酯轮胎包括a组分和b组分，所述a组分和b组分的质量比为1:1.2，按重量份计，所述a组分包括以下组分：
57.多元醇90份；扩链剂12份；交联剂5份；发泡剂1.5份；催化剂4份；所述多元醇的分子量为2800，由卤代苯二甲酸与一缩二乙二醇缩合得到，羟值为400mgkoh/g；六氟丙烯
‑
乙烯
‑
四氟乙烯共聚物8份，六氟丙烯
‑
乙烯
‑
四氟乙烯共聚物中，六氟丙烯含量为8wt％，乙烯含量为20wt％，其余为四氟乙烯，扩链剂包括55％二乙氨基乙醇和45％二乙基甲苯二胺；所
述交联剂包括80％乙烯
‑
丙烯酸羟乙酯共聚物和20％二乙烯基苯；发泡剂包括90％碳酸氢钠和10％抗坏血酸；催化剂为40％二丁基二月桂酸锡、20％二甲基乙醇胺和40％n,n
’‑
二甲基吡啶。
58.所述b组分包括以下组分：
59.异氰酸酯20份；四氢呋喃氧化丙烯共聚二醇5份；稳定剂1.2份；异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯，稳定剂包括20％柠檬酸、60％2，6
‑
三级丁基
‑4‑
甲基苯酚和20％硫酸铵。
60.下面列出实施例和对比例的性能测试结果如表1：
61.表1
[0062][0063][0064]
从表1可知，对比例1没有加入乙烯
‑
丙烯酸羟乙酯共聚物，聚氨酯轮胎的强度、硬度和耐磨性能较低；对比例2没有添加柠檬酸，降低聚氨酯的强度和抗老化性能，对凹陷硬度也有影响；对比例3没有添加六氟丙烯
‑
乙烯
‑
四氟乙烯共聚物，对强力硬度和耐磨性能都有影响；对比例4没有加入gd4‑
m
ce
m
si2o
10
，对强力、硬度、磨损性能和抗老化性能都有影响。
[0065]
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。