一种碳纳米管自修复聚合胶及其制备方法与流程

1.本发明涉及轮胎自修复领域，具体涉及一种碳纳米管自修复聚合胶及其制备方法。


背景技术：

2.碳纳米管属于纳米材料，可以看做是石墨烯片层卷曲而成，石墨烯是平面传热，碳纳米管具有垂直传热。
3.汽车作为现代使用最多的交通工具，每年发生大量的因轮胎磨损和刺穿引发的爆胎等交通事故。现有轮胎使用的自修复热熔聚合胶(轮胎高分子记忆胶)，该聚合胶喷涂于汽车轮胎内壁表面，形成不小于3.5mm厚的均匀涂层，可起到防漏、防扎和防弹的作用，可用于军事车辆或民用车辆，具有原料组分便于采购、成本可控，在工作温度范围内，产品的弹性、抗拉性、自补密封性效果好等优点。
4.但是，所有这类自修复聚合胶，具有一个共同的缺点，就是由于封堵在轮胎内壁表面，导致轮胎外部热量传导到轮胎内部的路径受阻。在轮胎长时间高度运行或是紧急制动的时候往往会产生大量的热量，这些热量因橡胶材料的低导热物性和聚合胶隔热的双重作用而聚集在轮胎内难以与外界交换,这也会导致轮胎的加速氧化,缩短轮胎的使用寿命，间接增加了行车安全风险。


技术实现要素：

5.鉴于目前自修复聚合胶存在的上述不足，本发明提供一种碳纳米管自修复聚合胶及制备方法，本发明公开的一种碳纳米管自修复聚合胶在轮胎运动中被钉子等穿破时，能够实现自动将破洞修复、修复后不漏气和正常行驶以及延长轮胎的实际使用寿命的效果。
6.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种碳纳米管自修复聚合胶的制备方法，包括以下步骤：将碳纳米管加到溶剂油中，按第一速度进行超声搅拌，得到初步分散液；将初步分散液加入高粘接树脂中，按第二速度进行搅拌，得到分散液；在分散液中加入丁基橡胶和丁苯橡胶，加热融化丁基橡胶和丁苯橡胶且按照第三速度进行搅拌，获得碳纳米管自修复聚合胶；其中，第一速度>第二速度>第三速度。
8.依照本发明的一个方面，所述溶剂油为非极性溶剂油。
9.依照本发明的一个方面，所述溶剂油由石蜡油和环烷油组成。
10.依照本发明的一个方面，将碳纳米管加到溶剂油后，所述按第一速度进行超声搅拌的时间为15-25min，所述超声搅拌中的超声处理的超声功率为1000-2000w，所述第一速度为1000-3000r/min。
11.依照本发明的一个方面，将初步分散液加入高粘接树脂中后，所述按第二速度进行搅拌的时间为8-12min，所述第二速度为100-600r/min。
12.依照本发明的一个方面，在分散液中加入丁基橡胶和丁苯橡胶，加热融化丁基橡
胶和丁苯橡胶并按第三速度进行搅拌，所述第三速度搅拌的时间为25-35min，所述第三速度为5-20r/min。
13.依照本发明的一个方面，所述加热融化丁基橡胶和丁苯橡胶的温度为180℃。
14.依照本发明的一个方面，所述加热融化过程需完全融化丁基橡胶和丁苯橡胶。
15.一种碳纳米管自修复聚合胶的制备方法制备的碳纳米管自修复聚合胶，所述碳纳米管自修复聚合胶包括如下成分：所述碳纳米管为5％～14％，所述石蜡油为2％～6％，所述环烷油为1％-8％，所述高粘接树脂为4％～17％，所述丁基橡胶为5％～30％，所述丁苯橡胶为1％～25％。
16.本发明实施的优点：本发明公开的一种碳纳米管自修复聚合胶及制备方法，针对传统轮胎自修复热熔聚合胶隔热导致轮胎热传导不畅的问题，通过三个不同速度的搅拌操作，将碳纳米管均匀分布在材料中，通过在聚合胶内部渗入碳纳米管材料，利用碳纳米管材料的高导热系数的和垂直传热的特点，将轮胎高速运转或紧急制动过程中产生的大量热量，快速传导到散热空间，降低此类情况下轮胎的温度集聚，从而在保证轮胎防扎防爆性能，不影响甚至延长轮胎的实际使用寿命，提高行车安全。涂有传统轮胎自修复热熔胶的轮胎实际寿命为3～5年，行驶里程不超过6万公里，涂有本发明的碳纳米管自修复聚合胶的轮胎的可提高其寿命至少1～2年。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例，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。
18.一种碳纳米管自修复聚合胶的制备方法，包括以下步骤：
19.将5～14％的碳纳米管加入到2～6％的石蜡油和1～8％环烷油的溶剂油中，并置于超声波搅拌机同时进行功率为1000-2000w的超声处理和转速为1000-3000r/min的第一速度搅拌15-25min，得到初步分散液；
20.将上述初步分散液加入4～17％的高粘接树脂中，按转速100-600r/min的第二速度搅拌8-12min，得到分散液；
21.在上述分散液中加入5～30％的丁基橡胶和1～25％的丁苯橡胶，180℃加热融化丁基橡胶和丁苯橡胶，待丁基橡胶和丁苯橡胶完全融化，按照5-20r/min的第三速度搅拌25-35min，获得碳纳米管自修复聚合胶。
22.上述制备方法得到的碳纳米管自修复聚合胶涂在轮胎上，相较于涂传统轮胎自修复热熔胶的轮胎，本制备方法制得的碳纳米管自修复聚合胶可延长轮胎的寿命1～2年。
23.实施例1
24.将5g碳纳米管加入到2g的石蜡油和8g环烷油的溶剂油中，并置于超声波搅拌机同时进行功率为1000-2000w的超声处理和转速为2000r/min的第一速度搅拌15min，得到初步分散液；
25.将上述初步分散液加入17g的高粘接树脂中，按转速600r/min的第二速度搅拌8min，得到分散液；
26.在上述分散液中加入5g的丁基橡胶和20g的丁苯橡胶，180℃加热融化丁基橡胶和丁苯橡胶，待丁基橡胶和丁苯橡胶完全融化，按5r/min的第三速度搅拌35min，获得碳纳米管自修复聚合胶。
27.实施例2
28.将10g碳纳米管加入到5g的石蜡油和5g环烷油的溶剂油中，并置于超声波搅拌机同时进行功率为1000-2000w的超声处理和转速为2500r/min的第一速度搅拌25min，得到初步分散液；
29.将上述初步分散液加入5g的高粘接树脂中，按转速200r/min的第二速度搅拌11min，得到分散液；
30.在上述分散液中加入10g的丁基橡胶和15g的丁苯橡胶，180℃加热融化丁基橡胶和丁苯橡胶，待丁基橡胶和丁苯橡胶完全融化，按8r/min的第三速度搅拌30min，获得碳纳米管自修复聚合胶。
31.实施例3
32.将14g碳纳米管加入到6g的石蜡油和2g环烷油中，并置于超声波搅拌机同时进行功率为1000-2000w的超声处理和转速为1500r/min的第一速度搅拌25min，得到初步分散液；
33.将上述初步分散液加入4g的高粘接树脂中，按转速100r/min的第二速度搅拌12min，得到分散液；
34.在上述分散液中加入15g的丁基橡胶和25g的丁苯橡胶，180℃加热融化丁基橡胶和丁苯橡胶，待丁基橡胶和丁苯橡胶完全融化，按20r/min的第三速度搅拌25min，获得碳纳米管自修复聚合胶。
35.实施例4
36.将6g碳纳米管加入到6g的石蜡油和3g环烷油中，并置于超声波搅拌机同时进行功率为1000-2000w的超声处理和转速为1000r/min的第一速度搅拌20min，得到初步分散液；
37.将上述初步分散液加入10g的高粘接树脂中，按转速300r/min的第二速度搅拌10min，得到分散液；
38.在上述分散液中加入25g的丁基橡胶和1g的丁苯橡胶，180℃加热融化丁基橡胶和丁苯橡胶，待丁基橡胶和丁苯橡胶完全融化，按10r/min的第三速度搅拌30min，获得碳纳米管自修复聚合胶。
39.实施例5
40.将12g碳纳米管加入到5g的石蜡油和4g环烷油中，并置于超声波搅拌机同时进行功率为1000-2000w的超声处理和转速为3000r/min的第一速度搅拌20min，得到初步分散液；
41.将上述初步分散液加入14g的高粘接树脂中，按转速400r/min的第二速度搅拌9min，得到分散液；
42.在上述分散液中加入30g的丁基橡胶和10g的丁苯橡胶，180℃加热融化丁基橡胶和丁苯橡胶，待丁基橡胶和丁苯橡胶完全融化，按10r/min的第三速度搅拌35min，获得碳纳米管自修复聚合胶。
43.本发明实施的优点：本发明公开的一种碳纳米管自修复聚合胶及制备方法，针对
传统轮胎自修复热熔聚合胶隔热导致轮胎热传导不畅的问题，通过三个不同速度的搅拌操作，将碳纳米管均匀分布在材料中，通过在聚合胶内部渗入碳纳米管材料，利用碳纳米管材料的高导热系数的和垂直传热的特点，将轮胎高速运转或紧急制动过程中产生的大量热量，快速传导到散热空间，降低此类情况下轮胎的温度集聚，从而在保证轮胎防扎防爆性能，不影响甚至延长轮胎的实际使用寿命，提高行车安全。涂有传统轮胎自修复热熔胶的轮胎实际寿命为3～5年，行驶里程不超过6万公里，涂有本发明的碳纳米管自修复聚合胶的轮胎的可提高其寿命至少1～2年。
44.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。