一种密封胶组合物的制作方法

1.本发明涉及一种密封胶组合物。


背景技术：

2.轮胎有时会被道路上的硬物穿刺，导致轮胎的不平稳的滚动，而这种情况可能会引起交通事故，并对司机产生物理伤害。为了避免这种情况的发生，一种液体密封胶被研发出来。作为一种临时应急的手段，这种液体密封胶可被用来补胎，使汽车可以继续行驶到修理站。
3.现在市场上存在各种配方的液体密封胶。大多数的配方包含有天然乳胶。例如，公开号为us6344499b1的发明专利公开了一种轮胎密封胶，该密封胶包括55-60wt％的脱除蛋白质的天然乳胶。公开号为us6992119b2的发明专利公开了一种包含有30-60wt％天然乳胶的轮胎密封胶。公开号为us6864305b2的发明专利指出：为了达到密封的目的，该轮胎密封胶中具有多种增粘剂，如芳香萜烯树脂或酚醛树脂等。同时，公开号为us8148448b2的发明专利揭示了：20-40wt％的veva共聚物树脂可作为增粘剂。公开号为us20120277364a1的发明专利公开了：人造乳胶也可作为增粘剂。
4.由于液体密封胶可能在较宽的温度范围内被使用，因此，大多数液体密封胶包含有防冻剂。而防冻剂的选择对液体密封胶是否能具有较低粘度起着关键作用。在公开号为us6344499b1和公开号为us6864305b2的专利中，乙二醇或丙二醇被使用作为防冻剂。然而，乙二醇是有毒的。因此，乙二醇不是较佳选择。在公开号为us7388041b2和公开号为us8183309b2的专利中，甘油、1,3-丙二醇以及其他防冻剂被分别公开。为了进一步地降低粘度，公开号为us7388041b2的专利揭示了通过掺加醋酸钾，使少量的甘油具有与单独掺加足量甘油相同的防冻效果。
5.进一步地，为了提高密封性能，固体组分也被掺加在液体密封胶中。例如，在公开号为us7868061b2的专利公开的密封胶配方中，掺加有2.5-10wt％的纤维材料，而乳胶组分被减少到1-10wt％。在公开号为us7589135b2的专利中，密封胶包含有人造短纤维和橡胶。
6.除了密封性能外，液体密封胶的稳定性同样重要，特别是在具有天然乳胶的密封胶中。表面活性剂被掺加以提高液体密封胶的稳定性。一般地，阴离子表面活性剂在密封胶中可以起到优越的稳定作用，然而，阴离子表面活性剂又会使密封胶具有较高粘度，尤其是在较低的温度下。因此，公开号为us8242196b2专利中提到密封胶中首选使用非离子表面活性剂。公开号为us8470909b2的专利中公开了一种用于提高密封胶稳定性的包含有阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的组合物。
7.尽管很多种密封胶产品被研发出来，但大多数密封胶包含较大质量百分比的固体组分(一般在15wt％以上)，而这会引起密封胶使用后的环境污染问题或清洁问题。其他的密封胶产品要么不稳定，要么在较宽的温度范围内密封轮胎的效果不好。如使用诸如乙二醇等有毒组分的密封胶又不能让人合意，同时，固体颗粒和纤维有会使密封胶存在沉降问题。


技术实现要素：

8.本发明针对现有的密封胶密封效果不好，稳定性不佳的问题，提供了一种密封胶组合物。
9.本发明就该技术问题提供的技术方案如下：
10.本发明提供了一种密封胶组合物，该密封胶组合物包括乳液、纳米多孔微粒、表面活性剂、防冻剂、润湿剂以及水。
11.本发明上述的密封胶组合物中，所述纳米多孔微粒包括沸石、二氧化硅气凝胶、介孔二氧化硅、碳气凝胶、介孔碳、活性炭、空心微珠、硅藻土、多孔性金属有机配位聚合物中的一种或多种。
12.本发明上述的密封胶组合物中，所述纳米多孔微粒占所述密封胶组合物的质量百分比为0.01-5％。
13.本发明上述的密封胶组合物中，所述防冻剂占所述密封胶组合物的质量百分比为40-90％。
14.本发明上述的密封胶组合物中，所述防冻剂包括丙二醇、甘油、二甘醇、以及1,3-丙二醇中的一种或多种。
15.本发明上述的密封胶组合物中，所述乳液占所述密封胶组合物的质量百分比为2-20％。
16.本发明上述的密封胶组合物中，所述表面活性剂占所述密封胶组合物的质量百分比为0.1-2.5％。
17.本发明上述的密封胶组合物中，所述润湿剂占该密封胶组合物的质量百分比为0.01-5％。
18.本发明上述的密封胶组合物中，所述密封胶组合物还包括防冻添加剂；该防冻添加剂包括无机盐和有机盐中的一种或多种。
19.本发明上述的密封胶组合物中，所述密封胶组合物还包括辅助添加剂；该辅助添加剂包括防腐蚀剂、杀虫剂、ph调节剂、消泡剂、防腐剂、着色剂以及气味剂中的一种或多种。
20.本发明的密封胶组合物对轮胎的刺孔有较好的密封效果，使用方便，不易变质，保质期长，具有较好的市场前景。
具体实施方式
21.本发明公开了一种用于修补轮胎的密封胶组合物，该密封胶组合物包括乳液，以及用于达到密封目的的固体颗粒和纤维。当密封胶组合物流经轮胎上的刺孔时，轮胎内部和环境间的压差会产生一个较大的剪切力，在该剪切力的作用下，乳液形成固体橡胶，这样，轮胎上的刺孔被密封。
22.具体地，本发明中，该密封胶组合物包括乳液、纳米多孔微粒、表面活性剂、防冻剂、润湿剂以及水。进一步地，该密封胶组合物还包括防冻添加剂。
23.进一步地，本发明中，乳液可以是天然乳液，也可以是合成乳液。当乳液为天然乳液时，该天然乳液优选为不含有如多余蛋白质、脂类、矿物质、无机离子等杂质的天然乳液，这种天然乳液可通过购买获得。天然橡胶的质量取决于其来源。乳液还可以是合成乳液如
丁腈橡胶、sbr等。本发明中，乳液占密封胶组合物的质量百分比为2-20％，优选为6-11％。
24.进一步地，在本发明中，纳米多孔微粒可以是呈颗粒状、纤维状或其他形状。而由于纳米多孔微粒的多孔结构，纳米多孔微粒具有较小的密度，这样，掺加有纳米多孔微粒的密封胶组合物发生沉降的几率被减小。并且，由于纳米多孔微粒较小的密度，少量(重量)的纳米多孔微粒能有效的提高密封胶组合物对轮胎刺孔的密封效果。这样，掺有纳米多孔微粒的密封胶组合物具有比普通的密封胶组合物更加有市场前景。
25.具体地，本发明中，在密封胶组合物中，少量的纳米多孔微粒有可能会沉淀或沉降，但通过轻微的振动密封胶组合物，沉淀或沉降的纳米多孔微粒仍然会被分散。纳米多孔微粒可以包括沸石、二氧化硅气凝胶(白炭黑)、介孔二氧化硅、碳气凝胶、介孔碳、活性炭、空心微珠、硅藻土、多孔性金属有机配位聚合物中的一种或多种。进一步地，本发明中，纳米多孔微粒还可以和壳聚糖凝胶颗粒一起掺加到密封胶组合物中。其中，壳聚糖凝胶颗粒被掺加到密封胶组合物中的这一方案被公开号为us20120118199a1的专利所揭示。
26.本发明中，纳米多孔微粒的气孔尺寸至少为0.5nm，优选地，大于2nm，纳米多孔微粒的孔隙率处于0.1-0.95之间。同时，纳米多孔微粒可以是以颗粒、纤维或其他形式存在。该纳米多孔微粒的微粒尺寸在100μm以下；同时，在采用氮吸附法来测定该纳米多孔微粒的比表面积时，该纳米多孔微粒的比表面积应当在100m2/g以上。纳米多孔微粒占密封胶组合物的质量百分比为0.01-5％，优选为0.1-1％。
27.进一步地，本发明中，密封胶组合物还包括水，用来提高乳液和纳米多孔微粒的悬浮性。本发明中，水占密封胶组合物的质量百分比为0.01-42％。
28.本发明中，密封胶组合物还包括至少一种防冻剂(如二元醇)，防冻剂用于扩宽该密封胶组合物的使用温度范围。防冻剂可以采用丙二醇、甘油、二甘醇、1,3-丙二醇等。本发明中，防冻剂占密封胶组合物的质量百分比为40-90％。当密封胶组合物包括两种或两种以上防冻剂时，多种防冻剂之间的比例不受限制。
29.进一步地，密封胶组合物还可以包括占该密封胶组合物的质量百分比为0.01-10％的防冻添加剂，该防冻添加剂包括无机盐和有机盐(如醋酸钾)中的一种或多种，以此提高密封胶组合物的防冻效果。本发明中，该密封胶组合物的使用温度范围在-40℃-80℃之间。
30.进一步地，密封胶组合物还包括至少一种表面活性剂，这里表面活性剂用于改善乳胶组分的稳定性，从而延长该密封胶组合物的保质期。这里，表面活性剂可直接掺加入该密封胶组合物中，也可与乳液一起掺加入该密封胶组合物中。
31.表面活性剂包括阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。其中，非离子表面活性剂可以是聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯链烯基醚、聚氧乙烯烷基胺、双月桂酸三乙醇胺酯中任意一种。阴离子表面活性剂可以是sds(十二烷基磺酸钠)，sds虽然会使密封胶组合物的粘性增大，但可有效地使密封胶组合物中的乳液稳定。
32.密封胶组合物可以根据密封胶组合物中乳液的种类和含量的选择包括由多种表面活性剂混合而成复合表面活性剂。其中，该复合表面活性剂可以由多种非离子表面活性剂混合而成，也可以是非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂混合而成，还可以使多种阴离子表面活性剂混合而成。
33.本发明中，表面活性剂占密封胶组合物的质量百分比为0.1-2.5％。
34.进一步地，密封胶组合物还包括润湿剂(如醇、酯或醚)，以此增强密封胶组合物的润湿性、粘性以及流动性。润湿剂可被用来减小密封胶组合物的表面张力，以便该密封胶组合物可以更容易地扩散到轮胎端面区域。这样，密封胶组合物可以有效地密封轮胎上处于轮胎胎面区域外的刺孔。
35.本发明中，润湿剂可以采用乙醇、正丙醇、异丙醇、丁酸乙酯、丁二酸二甲酯或其他化学物质等。这些润湿剂具有较低的表面张力，添加到密封胶组合物中时可以有效地降低该密封胶组合物的表面张力。本发明中，密封胶组合物包括占该密封胶组合物的质量百分比为0.01-5％的润湿剂。很明显地，润湿剂可以有效地降低密封胶组合物的接触角。同时，润湿剂还可对密封胶组合物起到防冻和稳定作用。
36.另外，该密封胶组合物还可以包括辅助添加剂；该辅助添加剂包括防腐蚀剂、杀虫剂、ph调节剂、消泡剂、防腐剂、着色剂以及气味剂中的一种或多种。
37.辅助添加剂用于增加密封胶组合物相应的功能。如在密封胶组合物中掺加防腐剂可以保存该密封胶组合物中可生物降解的成分，从而达到将该密封胶组合物的保质期延长到5年或5年以上。在密封胶组合物中掺加防腐蚀剂可以防止轮胎内部生锈。着色剂可以对密封胶组合物染色。气味剂可以使密封胶组合物的气味不刺鼻。着色剂和气味剂不会对密封胶组合物的密封效果产生不良的影响。消泡剂可以选择性地掺加到密封胶组合物中，以避免密封胶组合物起泡。ph调节剂用于调节密封胶组合物的ph值。当密封胶组合物的ph值高于8时，该密封胶组合物中的乳液更稳定。这里，辅助添加剂的总掺加量占密封胶组合物的质量百分比为0.01-1％。
38.本发明的密封胶组合物对轮胎上由小于8mm长的钉子造成的刺孔的有着显著的密封效果，该密封胶组合物可以保持对轮胎上的刺孔密封12-48小时。
39.本发明中，密封胶组合物的粘度在18-800mpas的范围内，并随温度的变化而变化。密封胶组合物的ph值被调节的大于8。优选地，密封胶组合物的ph值处于8-11之间。当密封胶组合物的ph值处于8-11之间时，密封胶组合物中的乳液更为稳定。进一步地，当纳米多孔微粒取代具有高密度的固体颗粒时，在24h内，密封胶组合物不会发生明显的沉降。在掺加有表面活性剂和防腐剂时，密封胶组合物可以保持其功能5年以上。在使用该密封胶组合物时，密封胶组合物通过软管在高压空气下被注射入轮胎中。其中，注射压力优选为2.5-10bar，可以移除或不移除阀芯。此外，密封胶组合物可以扩散到轮胎端面区域。这样，密封胶组合物可以有效地密封轮胎上处于轮胎胎面区域外的刺孔。
40.为了对测试密封胶组合物对轮胎的密封性能，使用一个长度不超过8mm的钉子在轮胎上戳一个刺孔。再将该轮胎安装于车辆上，然后将密封胶组合物注射到该轮胎中。然后驾驶该安装有该轮胎的车辆行驶小于20km的距离。其中，该车辆每行驶2-5km时，通过测量轮胎内部压力来检查该轮胎的气体泄漏情况。通过上述方法可以记录密封胶组合物对轮胎上刺孔的密封情况。若压力减少量小于0.2bar时，则表明密封胶组合物成功的将轮胎上的刺孔密封，即该密封胶组合物的密封效果良好。在将该具有刺孔的轮胎从车辆上拆下来后，将该轮胎上的刺孔保持朝向上的稳定状态，经过24h或48h后，再次测量该轮胎的压降，以此确认该轮胎的密封性能。
41.通过静态老化试验和热动态试验测试密封胶组合物的保质期。在静态老化试验中，密封胶组合物被放置在一个温度在70℃或70℃以上的烘箱中，并放置超过40天，然后按
上述方法测试该密封胶组合物对轮胎的密封效果。
42.下面本发明示出了密封胶组合物的十二个具体实施例。
43.实施例1
44.密封胶组合物包括17.39wt％的水、55wt％的甘油、20wt％的天然乳液、5wt％的乙醇、1wt％的非离子表面活性剂、1.5wt％的阴离子表面活性剂、0.01wt％的二氧化硅气凝胶、0.1wt％的辅助添加剂。
45.实施例2
46.密封胶组合物包括32.01wt％的水、40wt％的甘油、5wt％的醋酸钾、5wt％的无机盐、10wt％的天然乳液、2.5wt％的乙醇、1wt％的非离子表面活性剂、0.5wt％的阴离子表面活性剂、1wt％的介孔二氧化硅、0.5wt％的二氧化硅气凝胶、1.99wt％的活性炭、0.5wt％的辅助添加剂。
47.实施例3
48.密封胶组合物包括33.15wt％的水、50wt％的甘油、14wt％的合成乳液、2.2wt％的乙醇、0.35wt％的非离子表面活性剂、0.2wt％的空心微珠、0.1wt％的辅助添加剂。
49.实施例4
50.密封胶组合物包括38.3wt％的水、48wt％的甘油、10wt％的合成乳液、2.5wt％的乙醇、0.7wt％的非离子表面活性剂、0.2wt％的阴离子表面活性剂、0.2wt％的二氧化硅气凝胶、0.1wt％的辅助添加剂。
51.实施例5
52.密封胶组合物包括38.2wt％的水、48wt％的1,3-丙二醇、10wt％的合成乳液、2.5wt％的乙醇、0.7wt％的非离子表面活性剂、0.3wt％的阴离子表面活性剂、0.2wt％的介孔碳、0.1wt％的辅助添加剂。
53.实施例6
54.密封胶组合物包括38.35wt％的水、48wt％的丙二醇、10wt％的合成乳液、2.5wt％的异丙醇、0.7wt％的非离子表面活性剂、0.3wt％的阴离子表面活性剂、0.05wt％的二氧化硅气凝胶、0.1wt％的辅助添加剂。
55.实施例7
56.密封胶组合物包括14.7wt％的水、70wt％的甘油、5wt％的无机盐、5wt％的天然乳液、2wt％的非离子表面活性剂、2wt％的二氧化硅气凝胶、1wt％的沸石、0.3wt％的辅助添加剂。
57.实施例8
58.密封胶组合物包括2.8wt％的水、90wt％的丙二醇、2wt％的合成乳液、0.1wt％的阴离子表面活性剂、2wt％的二氧化硅气凝胶、3wt％的碳气凝胶、0.1wt％的辅助添加剂。
59.实施例9
60.密封胶组合物包括40.3wt％的水、45wt％的丙二醇、2wt％醋酸钾、8wt％的合成乳液、2.5wt％的异丙醇、1wt％的非离子表面活性剂、0.6wt％的阴离子表面活性剂、0.2wt％介孔二氧化硅、0.1wt％的二氧化硅气凝胶、0.1wt％的碳气凝胶、0.1wt％的空心微珠、0.1wt％的辅助添加剂。
61.实施例10
62.密封胶组合物包括34.3wt％的水、48wt％的丙二醇、2wt％醋酸钾、10wt％的合成乳液、1wt％的异丙醇、2wt％的正丙醇、0.7wt％的非离子表面活性剂、0.5wt％的阴离子表面活性剂、0.2wt％的介孔二氧化硅、0.2wt％的活性炭、0.1wt％的空心微珠、1wt％的辅助添加剂。
63.实施例11
64.密封胶组合物包括28.6wt％的水、54wt％的甘油、10wt％的合成乳液、5wt％的醚、1wt％的非离子表面活性剂、0.1wt％的阴离子表面活性剂、0.2wt％的活性炭、0.1wt％的空心微珠、1wt％的辅助添加剂。
65.实施例12
66.密封胶组合物包括28.6wt％的水、54wt％的甘油、10wt％的合成乳液、5wt％的酯、1wt％的非离子表面活性剂、0.1wt％的阴离子表面活性剂、0.2wt％的活性炭、0.1wt％的空心微珠、1wt％的辅助添加剂。
67.下表示出了本发明上述12个实施例的试验结果。
[0068][0069]
本发明中，密封胶组合物的粘度在18-800mpas之间；该密封胶组合物的ph值在8-11之间；该密封胶组合物的使用温度范围为-40℃—80℃之间。该密封胶组合物可以有效地将轮胎刺孔密封24h；在该密封胶组合物被应用于密封轮胎刺孔后，可以很容易地被水冲走。
[0070]
综上，本发明的密封胶组合物对轮胎的刺孔有较好的密封效果，使用方便，不易变质，保质期长，具有较好的市场前景。
[0071]
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，
而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。