本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體的涉及一種高性能汽車輪胎用復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
：：隨著人們對汽車安全、舒適、節(jié)能的要求逐年提高，相應(yīng)的輪胎要求具有優(yōu)異的抗?jié)窕阅?、耐磨性能和低滾動阻力特性，這三大性能相互影響、相互制約。對其中的一項或兩項進(jìn)行改進(jìn)時，往往會引起第三項性能的損失，這被稱為“魔鬼三角”。輪胎的滾動阻力與胎面膠的滯后損失有很好的相關(guān)性，滾動中的輪胎要求具有較低的滯后性，使輪胎在滾動時生熱量較小，以延長輪胎的使用壽命和防止輪胎在運行中發(fā)生爆胎。濕路面防滑性能由于包括滑動過程在內(nèi)的動態(tài)應(yīng)變的高頻性質(zhì)所致，故低溫下的動態(tài)滯后損失成為重要因素。填充膠料的耐磨性主要受聚合物填充劑的相互作用影響。降低輪胎的滾動阻力，又不損害抗?jié)窕?，求得二者之間的平衡，是高性能輪胎設(shè)計的重點。聚異丁烯早1873年即為前蘇聯(lián)的uBt-levor等所發(fā)現(xiàn)，1930年德國I.G.Farben公司制得橡膠狀產(chǎn)品，但所得產(chǎn)品系飽和性物質(zhì)，不能加入硫黃硫化，因此難以在橡膠工業(yè)上應(yīng)用。1937年美國R.M.Thomas和W.J.Sparks發(fā)現(xiàn)異丁烯與少量異戊二烯共聚合，得到可以硫化的橡膠共聚物，于1939年中試裝置生產(chǎn)，1940年稱丁基橡膠，丁基橡膠具有氣密性好即氣體透過性低和耐熱老化、對化學(xué)品的穩(wěn)定性好，能吸收能量等特性，而主要用于創(chuàng)造輪的內(nèi)胎。但其硫化速度慢，且彈性、強(qiáng)度較低，粘著性較差，而且與其它通用橡膠的相容性不好。為克服丁基橡膠的這些不足，進(jìn)行了鹵化丁基橡膠的研究開發(fā)。但是研究的鹵化丁基橡膠的粘彈性較差，由于丁基橡膠和鹵化丁基橡膠的粘彈性不理想而帶來的加工困難，具有低的未硫化膠強(qiáng)度和低的抗蠕變性，近年又研制開發(fā)了星形支化丁基橡膠，大大地改進(jìn)了丁基橡膠的加工性。同時為改進(jìn)輪胎部件的耐老化，耐臭氧和耐屈撓性，特別是胎側(cè)膠料的要求，最近又開發(fā)出新的異丁烯共聚物，它不僅保持丁基橡膠的基本性能又給予完全的耐臭氧性，是前景很好的新型共聚物。技術(shù)實現(xiàn)要素：：本發(fā)明的目的是提供一種高性能汽車輪胎用復(fù)合材料的制備方法，該方法制得的復(fù)合材料加工性能好，氣密性好，沖擊回彈性優(yōu)異，熱穩(wěn)定性好，抗老化性能優(yōu)異。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種高性能汽車輪胎用復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)在-60～-100℃下，以氯甲烷作為溶劑，以異丁烯作為第一單體，以苯乙烯衍生物作為第二單體，采用主引發(fā)劑、共引發(fā)劑陳化絡(luò)合為引發(fā)體系，并加入醇類或醇胺類為第三組分，在單體進(jìn)料時，隨聚合單體加入到反應(yīng)器中，通過陽離子淤漿共聚合制備聚異丁烯基無規(guī)共聚物；(2)取10-20份步驟(1)制得的聚異丁烯基無規(guī)共聚物和8-17份丁苯橡膠加入到密煉機(jī)中混煉，排膠，膠片冷卻至室溫，然后將冷卻后的膠片加入到開煉機(jī)中，繼續(xù)加入1-3份納米纖維素晶須、0.1-0.5份碳納米管，1-2份碳纖維，0.05-0.15份2-乙基-4-甲基咪唑，0.5-1份環(huán)烷油，0.1-0.5份氫化松香樹脂，0.3-0.7份抗氧化劑1010，開煉，下片，得到高性能汽車輪胎用復(fù)合材料。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，所述醇類為乙醇、正丙醇、異丙醇、異丁醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、環(huán)戊醇中的一種，所述醇胺類為一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺中的一種。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，所述陳化時間為5-30min。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，所述主引發(fā)劑為水、HCl、二環(huán)己基碳二亞胺、2-氯-2,4,4-三甲基戊烷中的一種；所述共引發(fā)劑為三氯化鋁、烷基氯化鋁、四氯化鈦中的一種。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，所述苯乙烯衍生物為對甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、對乙基苯乙烯、間乙基苯乙烯、對丙基苯乙烯、間丙基苯乙烯、異丙基苯乙烯、對叔丁基苯乙烯中的一種。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)反應(yīng)體系中，異丁烯和苯乙烯衍生物的總質(zhì)量濃度為10-45wt％，異丁烯、苯乙烯衍生物的質(zhì)量比為(0.5-2.5)：1。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)反應(yīng)體系中，醇類或醇胺類的濃度為1×10-2～1×10-6mol/L。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，醇類或醇胺類與共引發(fā)劑的摩爾比為(6-18)：1，主引發(fā)劑與共引發(fā)劑的摩爾比為1：(3-12)。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，所述共聚合反應(yīng)的時間為40-90小時。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，所述碳納米管的直徑為20-50nm，長度為1-5μm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：本發(fā)明通過合理控制聚異丁烯基無規(guī)共聚物的合成條件，使得制得的聚異丁烯基無規(guī)共聚物具有很好的熱穩(wěn)定性，且本發(fā)明在聚異丁烯無規(guī)共聚物中加入適量的碳納米管、納米纖維素晶須、碳纖維進(jìn)行協(xié)同改性，使得制得的復(fù)合材料力學(xué)性能優(yōu)異，耐磨耐老化性能好。具體實施方式：為了更好的理解本發(fā)明，下面通過實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，實施例只用于解釋本發(fā)明，不會對本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。實施例1一種高性能汽車輪胎用復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)在-60℃下，以氯甲烷作為溶劑，以異丁烯作為第一單體，以對甲基苯乙烯作為第二單體，采用水、三氯化鋁陳化絡(luò)合5min制得引發(fā)體系，并加入乙醇或一乙醇胺為第三組分，在單體進(jìn)料時，隨聚合單體加入到反應(yīng)器中，通過陽離子淤漿共聚合40小時制備聚異丁烯基無規(guī)共聚物；其中，反應(yīng)體系中，異丁烯和對甲基苯乙烯的總質(zhì)量濃度為10wt％，異丁烯、對甲基苯乙烯作的質(zhì)量比為0.5：1；乙醇或一乙醇胺的濃度為1×10-2mol/L；乙醇或一乙醇胺與三氯化鋁的摩爾比為6：1，水與三氯化鋁的摩爾比為1：3；(2)取10份步驟(1)制得的聚異丁烯基無規(guī)共聚物和8份丁苯橡膠加入到密煉機(jī)中混煉，排膠，膠片冷卻至室溫，然后將冷卻后的膠片加入到開煉機(jī)中，繼續(xù)加入1份納米纖維素晶須、0.1份碳納米管，1份碳纖維，0.05份2-乙基-4-甲基咪唑，0.5份環(huán)烷油，0.1份氫化松香樹脂，0.3份抗氧化劑1010，開煉，下片，得到高性能汽車輪胎用復(fù)合材料。實施例2一種高性能汽車輪胎用復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)在-100℃下，以氯甲烷作為溶劑，以異丁烯作為第一單體，以間甲基苯乙烯作為第二單體，采用HCl、烷基氯化鋁陳化絡(luò)合30min制得引發(fā)體系，并加入正丙醇或二乙醇胺為第三組分，在單體進(jìn)料時，隨聚合單體加入到反應(yīng)器中，通過陽離子淤漿共聚合90小時制備聚異丁烯基無規(guī)共聚物；其中，反應(yīng)體系中，異丁烯和間甲基苯乙烯的總質(zhì)量濃度為45wt％，異丁烯、間甲基苯乙烯的質(zhì)量比為2.5：1；正丙醇或二乙醇胺的濃度為1×10-6mol/L；正丙醇或二乙醇胺與烷基氯化鋁的摩爾比為18：1，HCl與烷基氯化鋁的摩爾比為1：12；(2)取20份步驟(1)制得的聚異丁烯基無規(guī)共聚物和17份丁苯橡膠加入到密煉機(jī)中混煉，排膠，膠片冷卻至室溫，然后將冷卻后的膠片加入到開煉機(jī)中，繼續(xù)加入3份納米纖維素晶須、0.5份碳納米管，2份碳纖維，0.15份2-乙基-4-甲基咪唑，1份環(huán)烷油，0.5份氫化松香樹脂，0.7份抗氧化劑1010，開煉，下片，得到高性能汽車輪胎用復(fù)合材料。實施例3一種高性能汽車輪胎用復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)在-70℃下，以氯甲烷作為溶劑，以異丁烯作為第一單體，以對乙基苯乙烯作為第二單體，采用二環(huán)己基碳二亞胺、四氯化鈦陳化絡(luò)合10min制得引發(fā)體系，并加入異丁醇或三乙醇胺為第三組分，在單體進(jìn)料時，隨聚合單體加入到反應(yīng)器中，通過陽離子淤漿共聚合50小時制備聚異丁烯基無規(guī)共聚物；其中，反應(yīng)體系中，異丁烯和對乙基苯乙烯的總質(zhì)量濃度為20wt％，異丁烯、對乙基苯乙烯的質(zhì)量比為1：1；異丁醇或三乙醇胺的濃度為1×10-3mol/L；異丁醇或三乙醇胺與四氯化鈦的摩爾比為8：1，二環(huán)己基碳二亞胺與四氯化鈦的摩爾比為1：5；(2)取12份步驟(1)制得的聚異丁烯基無規(guī)共聚物和10份丁苯橡膠加入到密煉機(jī)中混煉，排膠，膠片冷卻至室溫，然后將冷卻后的膠片加入到開煉機(jī)中，繼續(xù)加入1.5份納米纖維素晶須、0.2份碳納米管，1.2份碳纖維，0.07份2-乙基-4-甲基咪唑，0.6份環(huán)烷油，0.2份氫化松香樹脂，0.4份抗氧化劑1010，開煉，下片，得到高性能汽車輪胎用復(fù)合材料。實施例4一種高性能汽車輪胎用復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)在-80℃下，以氯甲烷作為溶劑，以異丁烯作為第一單體，以對丙基苯乙烯作為第二單體，采用2-氯-2,4,4-三甲基戊烷、三氯化鋁陳化絡(luò)合15min制得引發(fā)體系，并加入仲丁醇或一乙醇胺為第三組分，在單體進(jìn)料時，隨聚合單體加入到反應(yīng)器中，通過陽離子淤漿共聚合60小時制備聚異丁烯基無規(guī)共聚物；其中，反應(yīng)體系中，異丁烯和對丙基苯乙烯的總質(zhì)量濃度為20wt％，異丁烯、對丙基苯乙烯的質(zhì)量比為1.4：1；仲丁醇或一乙醇胺的濃度為1×10-4mol/L；仲丁醇或一乙醇胺與三氯化鋁的摩爾比為10：1，2-氯-2,4,4-三甲基戊烷與三氯化鋁的摩爾比為1：7；(2)取14份步驟(1)制得的聚異丁烯基無規(guī)共聚物和12份丁苯橡膠加入到密煉機(jī)中混煉，排膠，膠片冷卻至室溫，然后將冷卻后的膠片加入到開煉機(jī)中，繼續(xù)加入2份納米纖維素晶須、0.3份碳納米管，1.4份碳纖維，0.08份2-乙基-4-甲基咪唑，0.7份環(huán)烷油，0.3份氫化松香樹脂，0.5份抗氧化劑1010，開煉，下片，得到高性能汽車輪胎用復(fù)合材料。實施例5一種高性能汽車輪胎用復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)在-90℃下，以氯甲烷作為溶劑，以異丁烯作為第一單體，以異丙基苯乙烯作為第二單體，采用HCl、烷基氯化鋁陳化絡(luò)合18min制得引發(fā)體系，并加入叔丁醇或二乙醇胺為第三組分，在單體進(jìn)料時，隨聚合單體加入到反應(yīng)器中，通過陽離子淤漿共聚合60小時制備聚異丁烯基無規(guī)共聚物；其中，反應(yīng)體系中，異丁烯和異丙基苯乙烯的總質(zhì)量濃度為25wt％，異丁烯、異丙基苯乙烯的質(zhì)量比為1.6：1；叔丁醇或二乙醇胺的濃度為1×10-5mol/L；叔丁醇或二乙醇胺與烷基氯化鋁的摩爾比為12：1，HCl與烷基氯化鋁的摩爾比為1：8；(2)取16份步驟(1)制得的聚異丁烯基無規(guī)共聚物和14份丁苯橡膠加入到密煉機(jī)中混煉，排膠，膠片冷卻至室溫，然后將冷卻后的膠片加入到開煉機(jī)中，繼續(xù)加入2.3份納米纖維素晶須、0.35份碳納米管，1.5份碳纖維，0.1份2-乙基-4-甲基咪唑，0.75份環(huán)烷油，0.35份氫化松香樹脂，0.6份抗氧化劑1010，開煉，下片，得到高性能汽車輪胎用復(fù)合材料。實施例6一種高性能汽車輪胎用復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)在-80℃下，以氯甲烷作為溶劑，以異丁烯作為第一單體，以對叔丁基苯乙烯作為第二單體，采用二環(huán)己基碳二亞胺、四氯化鈦陳化絡(luò)合24min制得引發(fā)體系，并加入環(huán)戊醇或三乙醇胺為第三組分，在單體進(jìn)料時，隨聚合單體加入到反應(yīng)器中，通過陽離子淤漿共聚合70小時制備聚異丁烯基無規(guī)共聚物；其中，反應(yīng)體系中，異丁烯和對叔丁基苯乙烯的總質(zhì)量濃度為35wt％，異丁烯、對叔丁基苯乙烯的質(zhì)量比為2.0：1；環(huán)戊醇或三乙醇胺的濃度為1×10-4mol/L；環(huán)戊醇或三乙醇胺與四氯化鈦的摩爾比為14：1，二環(huán)己基碳二亞胺與四氯化鈦的摩爾比為1：9；(2)取18份步驟(1)制得的聚異丁烯基無規(guī)共聚物和15份丁苯橡膠加入到密煉機(jī)中混煉，排膠，膠片冷卻至室溫，然后將冷卻后的膠片加入到開煉機(jī)中，繼續(xù)加入2.6份納米纖維素晶須、0.4份碳納米管，1.7份碳纖維，0.12份2-乙基-4-甲基咪唑，0.8份環(huán)烷油，0.4份氫化松香樹脂，0.65份抗氧化劑1010，開煉，下片，得到高性能汽車輪胎用復(fù)合材料。實施例7一種高性能汽車輪胎用復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)在-80℃下，以氯甲烷作為溶劑，以異丁烯作為第一單體，以間丙基苯乙烯作為第二單體，采用2-氯-2,4,4-三甲基戊烷、三氯化鋁陳化絡(luò)合25min制得引發(fā)體系，并加入正戊醇或N,N-二甲基乙醇胺為第三組分，在單體進(jìn)料時，隨聚合單體加入到反應(yīng)器中，通過陽離子淤漿共聚合80小時制備聚異丁烯基無規(guī)共聚物；其中，反應(yīng)體系中，異丁烯和間丙基苯乙烯的總質(zhì)量濃度為42wt％，異丁烯、間丙基苯乙烯的質(zhì)量比為2.2：1；正戊醇或N,N-二甲基乙醇胺的濃度為1×10-5mol/L；正戊醇或N,N-二甲基乙醇胺與三氯化鋁的摩爾比為16：1，2-氯-2,4,4-三甲基戊烷與三氯化鋁的摩爾比為1：11；(2)取19份步驟(1)制得的聚異丁烯基無規(guī)共聚物和16份丁苯橡膠加入到密煉機(jī)中混煉，排膠，膠片冷卻至室溫，然后將冷卻后的膠片加入到開煉機(jī)中，繼續(xù)加入2.8份納米纖維素晶須、0.45份碳納米管，1.9份碳纖維，0.14份2-乙基-4-甲基咪唑，0.9份環(huán)烷油，0.45份氫化松香樹脂，0.7份抗氧化劑1010，開煉，下片，得到高性能汽車輪胎用復(fù)合材料。對比例1一種高性能汽車輪胎用復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)在-80℃下，以氯甲烷作為溶劑，以異丁烯作為第一單體，以間丙基苯乙烯作為第二單體，采用2-氯-2,4,4-三甲基戊烷、三氯化鋁陳化絡(luò)合25min制得引發(fā)體系，并加入正戊醇或N,N-二甲基乙醇胺為第三組分，在單體進(jìn)料時，隨聚合單體加入到反應(yīng)器中，通過陽離子淤漿共聚合80小時制備聚異丁烯基無規(guī)共聚物；其中，反應(yīng)體系中，異丁烯和間丙基苯乙烯的總質(zhì)量濃度為42wt％，異丁烯、間丙基苯乙烯的質(zhì)量比為2.2：1；正戊醇或N,N-二甲基乙醇胺的濃度為1×10-5mol/L；正戊醇或N,N-二甲基乙醇胺與三氯化鋁的摩爾比為16：1，2-氯-2,4,4-三甲基戊烷與三氯化鋁的摩爾比為1：11；(2)取19份步驟(1)制得的聚異丁烯基無規(guī)共聚物和16份丁苯橡膠加入到密煉機(jī)中混煉，排膠，膠片冷卻至室溫，然后將冷卻后的膠片加入到開煉機(jī)中，繼續(xù)加入2.8份納米纖維素晶須、1.9份碳纖維，0.14份2-乙基-4-甲基咪唑，0.9份環(huán)烷油，0.45份氫化松香樹脂，0.7份抗氧化劑1010，開煉，下片，得到高性能汽車輪胎用復(fù)合材料。下面對上述制得的復(fù)合材料進(jìn)行性能測試：1、力學(xué)性能拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度的測定均按照GB/T528-2009、GB/T529-2008測定；測試結(jié)果如下表所示：表1拉伸強(qiáng)度，MPa撕裂強(qiáng)度，N/mm實施例122.2585.01實施例221.0883.88實施例322.1585.06實施例423.2084.99實施例521.6085.16實施例623.0983.85實施例721.1981.99對比例115.7763.45從上述表格來看，本發(fā)明制得的復(fù)合材料力學(xué)性能優(yōu)異，添加碳納米管的復(fù)合材料與不添加碳納米管的復(fù)合材料相比，力學(xué)性能更好。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修改，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3