一种自行车外胎专用橡胶复合材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及自行车外胎技术领域，具体为一种自行车外胎专用橡胶复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.橡胶是一种有弹性的聚合物，可以从一些植物的树汁中取得，也可以是人造的。按照制成方式的不同，橡胶可以分为合成橡胶和天然橡胶两类。其有相当多的应用及产品，例如轮胎、垫圈等，其中由橡胶制作而成的自行车外胎，需要在使用的过程中承受整个车身和驾驶者的重量，直接与路面进行接触，是自行车上一个易磨损的零部件，因此用于自行车外胎的橡胶需要具有特殊的性质，提高自行车外胎的使用性能，而现有的用于自行车外胎橡胶，在外胎的使用过程中，容易造成外胎局部磨损，严重时引发外胎断裂，降低了外胎的使用寿命。
3.所以我们提出了一种自行车外胎专用橡胶复合材料及其制备方法，以便于解决上述中提出的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种自行车外胎专用橡胶复合材料及其制备方法，以解决上述背景技术提出的目前市场上现有的用于自行车外胎橡胶，在外胎的使用过程中，容易造成外胎局部磨损，严重时引发外胎断裂，降低了外胎的使用寿命的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自行车外胎专用橡胶复合材料，有以下重量份的原料组成：丁二烯35
‑
49份、苯乙烯15
‑
21份、叔
‑
十二碳硫醇0.1
‑
0.5份、去离子水60
‑
100份、脱氧剂0.02
‑
0.04份、乳化剂2
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6份、引发剂0.1
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0.5份、终止剂0.1
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0.5份、炭黑15
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25份、防老剂1
‑
3份、分散剂1
‑
4份、耐磨剂1
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5份、氧化锌2
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8份、芳烃油2
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6份、塑化剂7
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15份、碳纤维2
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5份、陶土3
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8份、聚碳酸酯5
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12份、氯化钠5
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15份、稀硫酸2
‑
10份、硫磺1
‑
3份。
6.一种自行车外胎专用橡胶复合材料其制备方法，包括以下步骤：
7.(1)橡胶原材料的混合：使用计量泵将叔
‑
十二碳硫醇和苯乙烯进行混合溶解，再与丁二烯溶液混合，加入乳化剂、去离子水和脱氧剂，再次混合均匀后，将混合溶液放入至冷却器内，冷却至10℃，加入引发剂混合均匀，制成聚合原液。
8.(2)橡胶的聚合：将步骤(1)中的聚合原液放入至聚合釜中，发生聚合反应，聚合达到规定转化率后，加入终止剂，制成乳胶液。
9.(3)原材料的回收：将步骤(2)中的乳胶液加入至闪蒸器中回收丁二烯，再将乳胶液加入至汽提塔中回收苯乙烯。
10.(4)胶粒的制作：将步骤(3)中脱出苯乙烯的乳胶液放入絮凝器内，加入氯化钠溶液，使乳胶液形成浆状物，再加入稀硫酸溶液，混合均匀后放入至胶粒化槽内，进行搅拌，制成胶粒。
11.(5)胶粒的干燥：将步骤(4)中的胶粒使用振动筛进行过滤，在使用清水进行清洗，将湿胶粒放入至干燥箱中进行干燥，制成胶粒成品。
12.(6)橡胶的改性：将步骤(5)中的胶粒成品加入至密炼机中加热，加入炭黑、防老剂、分散剂、耐磨剂、氧化锌、芳烃油、塑化剂、碳纤维、陶土和聚碳酸酯混合均匀，冷却制成胶片。
13.(7)胶片的硫化：将步骤(6)中的胶片加入硫化机，加入硫磺进行混合，最终制成橡胶复合材料。
14.优选的，所述步骤(1)中的引发剂包括过氧化物、还原剂和螯合剂，其质量比例为6:5:1。
15.优选的，所述步骤(2)中的聚合的反应温度为5
‑
7℃，反应时间8
‑
10h，反应压力0.25mpa，转化率为60
±
2％，终止剂为亚硝酸钠和多硫化钠的混合物。
16.优选的，所述步骤(3)中闪蒸器的温度为20
‑
30℃，压力为0.02
‑
0.04mpa，汽提塔的塔顶温度为40
‑
60℃。
17.优选的，所述步骤(4)中的氯化钠溶液浓度为24
‑
26％，稀硫酸溶液浓度为4
‑
6％，絮凝器的处理温度为45
‑
55℃。
18.优选的，所述步骤(5)中清洗温度为50
‑
55℃，干燥箱采用履带式干燥箱，干燥温度为70
‑
80℃。
19.优选的，所述步骤(6)中硫化机的反应温度为140
‑
165℃，反应时间为8
‑
10min。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该自行车外胎专用橡胶复合材料及其制备方法，设置有聚碳酸酯和碳纤维等新型材料，可以和橡胶分子紧密贴合，增加橡胶原材料的物理性能，提高其结构强度，直接提高自行车外胎的耐磨性能，防止外胎在使用过程中发生磨损，增加使用寿命，且设置有原材料的回收，有利于对乳液中丁二烯和苯乙烯的回收再次利用，提高原材料的利用率，降低资源的浪费，降低伸长成本。
具体实施方式
21.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。
22.实施例一
23.一种自行车外胎专用橡胶复合材料，有以下重量份的原料组成：丁二烯35份、苯乙烯15份、叔
‑
十二碳硫醇0.1份、去离子水60份、脱氧剂0.02份、乳化剂2份、引发剂0.1份、终止剂0.1份、炭黑15份、防老剂1份、分散剂1份、耐磨剂1份、氧化锌2份、芳烃油2份、塑化剂7份、碳纤维2份、陶土3份、聚碳酸酯5份、氯化钠5份、稀硫酸2份、硫磺1份。
24.一种自行车外胎专用橡胶复合材料其制备方法，包括以下步骤：
25.(1)橡胶原材料的混合：使用计量泵将叔
‑
十二碳硫醇和苯乙烯进行混合溶解，再与丁二烯溶液混合，加入乳化剂、去离子水和脱氧剂，再次混合均匀后，将混合溶液放入至冷却器内，冷却至10℃，加入引发剂混合均匀，制成聚合原液。
26.(2)橡胶的聚合：将步骤(1)中的聚合原液放入至聚合釜中，发生聚合反应，聚合的
反应温度为5℃，反应时间8h，反应压力0.25mpa，聚合达到规定转化率60
±
2％后，加入亚硝酸钠和多硫化钠的混合物，制成乳胶液。
27.(3)原材料的回收：将步骤(2)中的乳胶液加入至闪蒸器中回收丁二烯，闪蒸器的温度为20℃，压力为0.02mpa，再将乳胶液加入至汽提塔中回收苯乙烯，汽提塔的塔顶温度为40℃。
28.(4)胶粒的制作：将步骤(3)中脱出苯乙烯的乳胶液放入絮凝器内，絮凝器的处理温度为45℃，加入浓度为24％氯化钠溶液，使乳胶液形成浆状物，再加入浓度为4％稀硫酸溶液，混合均匀后放入至胶粒化槽内，进行搅拌，制成胶粒。
29.(5)胶粒的干燥：将步骤(4)中的胶粒使用振动筛进行过滤，在使用温度为50℃清水进行清洗，将湿胶粒放入至履带式干燥箱中进行干燥，干燥温度为70℃，制成胶粒成品。
30.(6)橡胶的改性：将步骤(5)中的胶粒成品加入至密炼机中加热，加入炭黑、防老剂、分散剂、耐磨剂、氧化锌、芳烃油、塑化剂、碳纤维、陶土和聚碳酸酯混合均匀，冷却制成胶片。
31.(7)胶片的硫化：将步骤(6)中的胶片加入硫化机，加入硫磺进行混合，反应温度为140℃，反应时间为8min，最终制成橡胶复合材料。
32.实施例二
33.一种自行车外胎专用橡胶复合材料，有以下重量份的原料组成：丁二烯49份、苯乙烯21份、叔
‑
十二碳硫醇0.5份、去离子水100份、脱氧剂0.04份、乳化剂6份、引发剂0.5份、终止剂0.5份、炭黑25份、防老剂3份、分散剂4份、耐磨剂5份、氧化锌8份、芳烃油6份、塑化剂15份、碳纤维5份、陶土8份、聚碳酸酯12份、氯化钠15份、稀硫酸10份、硫磺3份。
34.一种自行车外胎专用橡胶复合材料其制备方法，包括以下步骤：
35.(1)橡胶原材料的混合：使用计量泵将叔
‑
十二碳硫醇和苯乙烯进行混合溶解，再与丁二烯溶液混合，加入乳化剂、去离子水和脱氧剂，再次混合均匀后，将混合溶液放入至冷却器内，冷却至10℃，加入引发剂混合均匀，制成聚合原液。
36.(2)橡胶的聚合：将步骤(1)中的聚合原液放入至聚合釜中，发生聚合反应，聚合的反应温度为7℃，反应时间10h，反应压力0.25mpa，聚合达到规定转化率60
±
2％后，加入亚硝酸钠和多硫化钠的混合物，制成乳胶液。
37.(3)原材料的回收：将步骤(2)中的乳胶液加入至闪蒸器中回收丁二烯，闪蒸器的温度为30℃，压力为0.04mpa，再将乳胶液加入至汽提塔中回收苯乙烯，汽提塔的塔顶温度为60℃。
38.(4)胶粒的制作：将步骤(3)中脱出苯乙烯的乳胶液放入絮凝器内，絮凝器的处理温度为55℃，加入浓度为26％氯化钠溶液，使乳胶液形成浆状物，再加入浓度为6％稀硫酸溶液，混合均匀后放入至胶粒化槽内，进行搅拌，制成胶粒。
39.(5)胶粒的干燥：将步骤(4)中的胶粒使用振动筛进行过滤，在使用温度为55℃清水进行清洗，将湿胶粒放入至履带式干燥箱中进行干燥，干燥温度为80℃，制成胶粒成品。
40.(6)橡胶的改性：将步骤(5)中的胶粒成品加入至密炼机中加热，加入炭黑、防老剂、分散剂、耐磨剂、氧化锌、芳烃油、塑化剂、碳纤维、陶土和聚碳酸酯混合均匀，冷却制成胶片。
41.(7)胶片的硫化：将步骤(6)中的胶片加入硫化机，加入硫磺进行混合，反应温度为
165℃，反应时间为10min，最终制成橡胶复合材料。
42.实施例三
43.一种自行车外胎专用橡胶复合材料，有以下重量份的原料组成：丁二烯40份、苯乙烯18份、叔
‑
十二碳硫醇0.3份、去离子水0.8份、脱氧剂0.03份、乳化剂4份、引发剂0.3份、终止剂0.3份、炭黑20份、防老剂2份、分散剂3份、耐磨剂3份、氧化锌5份、芳烃油4份、塑化剂11份、碳纤维4份、陶土5份、聚碳酸酯8份、氯化钠10份、稀硫酸6份、硫磺2份。
44.一种自行车外胎专用橡胶复合材料其制备方法，包括以下步骤：
45.(1)橡胶原材料的混合：使用计量泵将叔
‑
十二碳硫醇和苯乙烯进行混合溶解，再与丁二烯溶液混合，加入乳化剂、去离子水和脱氧剂，再次混合均匀后，将混合溶液放入至冷却器内，冷却至10℃，加入引发剂混合均匀，制成聚合原液。
46.(2)橡胶的聚合：将步骤(1)中的聚合原液放入至聚合釜中，发生聚合反应，聚合的反应温度为6℃，反应时间9h，反应压力0.25mpa，聚合达到规定转化率60
±
2％后，加入亚硝酸钠和多硫化钠的混合物，制成乳胶液。
47.(3)原材料的回收：将步骤(2)中的乳胶液加入至闪蒸器中回收丁二烯，闪蒸器的温度为25℃，压力为0.03mpa，再将乳胶液加入至汽提塔中回收苯乙烯，汽提塔的塔顶温度为50℃。
48.(4)胶粒的制作：将步骤(3)中脱出苯乙烯的乳胶液放入絮凝器内，絮凝器的处理温度为50℃，加入浓度为25％氯化钠溶液，使乳胶液形成浆状物，再加入浓度为5％稀硫酸溶液，混合均匀后放入至胶粒化槽内，进行搅拌，制成胶粒。
49.(5)胶粒的干燥：将步骤(4)中的胶粒使用振动筛进行过滤，在使用温度为52℃清水进行清洗，将湿胶粒放入至履带式干燥箱中进行干燥，干燥温度为75℃，制成胶粒成品。
50.(6)橡胶的改性：将步骤(5)中的胶粒成品加入至密炼机中加热，加入炭黑、防老剂、分散剂、耐磨剂、氧化锌、芳烃油、塑化剂、碳纤维、陶土和聚碳酸酯混合均匀，冷却制成胶片。
51.(7)胶片的硫化：将步骤(6)中的胶片加入硫化机，加入硫磺进行混合，反应温度为150℃，反应时间为9min，最终制成橡胶复合材料。
52.实施例四
53.一种自行车外胎专用橡胶复合材料，有以下重量份的原料组成：丁二烯42份、苯乙烯19份、叔
‑
十二碳硫醇0.4份、去离子水90份、脱氧剂0.04份、乳化剂6份、引发剂0.5份、终止剂0.5份、炭黑25份、防老剂3份、分散剂4份、耐磨剂4份、氧化锌8份、芳烃油5份、塑化剂12份、碳纤维5份、陶土8份、聚碳酸酯11份、氯化钠10份、稀硫酸8份、硫磺3份。
54.一种自行车外胎专用橡胶复合材料其制备方法，包括以下步骤：
55.(1)橡胶原材料的混合：使用计量泵将叔
‑
十二碳硫醇和苯乙烯进行混合溶解，再与丁二烯溶液混合，加入乳化剂、去离子水和脱氧剂，再次混合均匀后，将混合溶液放入至冷却器内，冷却至10℃，加入引发剂混合均匀，制成聚合原液。
56.(2)橡胶的聚合：将步骤(1)中的聚合原液放入至聚合釜中，发生聚合反应，聚合的反应温度为7℃，反应时间10h，反应压力0.25mpa，聚合达到规定转化率60
±
2％后，加入亚硝酸钠和多硫化钠的混合物，制成乳胶液。
57.(3)原材料的回收：将步骤(2)中的乳胶液加入至闪蒸器中回收丁二烯，闪蒸器的
温度为28℃，压力为0.04mpa，再将乳胶液加入至汽提塔中回收苯乙烯，汽提塔的塔顶温度为55℃。
58.(4)胶粒的制作：将步骤(3)中脱出苯乙烯的乳胶液放入絮凝器内，絮凝器的处理温度为53℃，加入浓度为26％氯化钠溶液，使乳胶液形成浆状物，再加入浓度为6％稀硫酸溶液，混合均匀后放入至胶粒化槽内，进行搅拌，制成胶粒。
59.(5)胶粒的干燥：将步骤(4)中的胶粒使用振动筛进行过滤，在使用温度为55℃清水进行清洗，将湿胶粒放入至履带式干燥箱中进行干燥，干燥温度为79℃，制成胶粒成品。
60.(6)橡胶的改性：将步骤(5)中的胶粒成品加入至密炼机中加热，加入炭黑、防老剂、分散剂、耐磨剂、氧化锌、芳烃油、塑化剂、碳纤维、陶土和聚碳酸酯混合均匀，冷却制成胶片。
61.(7)胶片的硫化：将步骤(6)中的胶片加入硫化机，加入硫磺进行混合，反应温度为165℃，反应时间为10min，最终制成橡胶复合材料。
62.且本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
63.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。