[发明专利]一种轮胎气密层复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于高分子复合材料领域，涉及一种轮胎气密层专用复合材料，特别是涉及一种采用交替多层的方式制备轮胎气密层复合材料的方法。 

背景技术

随着我国汽车工业的飞速发展，对橡胶轮胎的需求越来越大。由于真空胎在安全性、可靠性上都较普通轮胎更胜一筹，而且还具有重量轻、散热好的特点，综合费用也低些，因此获得越来越多人的认可。真空胎，其胎体内层有气密性良好的橡胶层，利用轮胎内壁和胎圈的气密层保证轮胎与轮辋间良好的气密性，从而代替了传统内胎的作用，外胎兼起内胎的作用。 

轮胎气密层的主要功能是防止气体泄漏。由于丁基橡胶(IIR)的透气系数小，具有良好的空气和湿气密性，与胎体胶料有良好的粘合性、耐屈挠疲劳性和耐久性等，因此轮胎气密层中最常用的生胶是卤化丁基橡胶。自从溴化丁基橡胶问世以来，轮胎气密层胶料的组成及其形式都未发生大的变化。虽然丁基橡胶具有气密性好等诸多优点，但缺点也很明显，比如价格昂贵，流动性差，粘结性不好，而且丁基橡胶的卤化工艺也非常复杂。随着轮胎其他构件性能的改进，对气密层的要求也越来越高。例如，一些轮胎需要在低温条件下使用，那么需要气密层胶料采用高配比的丁基橡胶等的胶料，而在低温条件下采用高配比丁基橡胶等玻璃化温度高的气密层胶料，则气密层容易产生龟裂。 

如果能找到一种价格便宜且阻隔性能优于丁基橡胶的复合材料，取代丁基橡胶作为轮胎的气密层材料，就可以改善轮胎的一些性能。比如：提高气密性可以改善轮胎的保压性，改善胎体帘布层的压力；减小气密层厚度可以减轻轮胎重量并降低轮胎行驶。目前虽然有普利司通和埃克森美孚等公司开发出新的轮胎气密层，但都没从根本上改变卤化丁基橡胶的使用状况，无法降低成本。 

发明内容

针对现有轮胎气密层复合材料存在的缺点，本发明提出一种轮胎气密层复合材料，这种气密层复合材料不仅可满足轮胎对气密层气密性和力学性能的要求，而且具有成本低，生产效率高，能耗低等优点。 

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种轮胎气密层复合材料，其呈现由聚乙烯醇(PVOH)和橡胶组成的交替多层结构，PVOH为阻隔层，橡胶为基层，总层数与各层的厚度根据气密层的气密性能与机械性能来确定。交替方式可以是PVOH与橡胶平面尺寸相同的连续层交替，或者是PVOH断开层间交错相叠而橡胶为连续层的交叠，PVOH层主要用来保证复合材料的气密性，而橡胶层主要用来保证复合材料的机械强度，橡胶层可用各种机 械性能良好、价格低廉的胶料，例如天然橡胶NR、丁苯橡胶、乙丙橡胶等，从成本最低上考虑，优先采用天然橡胶NR。在工作状态时，PVOH和橡胶的力学状态不同，为不影响复合材料的机械性能，PVOH层较橡胶层薄。复合材料的上下表层均为橡胶层，橡胶层厚度大于PVOH层厚度，结构形式为橡胶/PVOH/橡胶...橡胶/PVOH/橡胶，一是避免由于PVOH层的亲水性而影响复合材料的阻隔性能，二是不影响轮胎气密层与轮胎其他部分的连接。 

本发明一种轮胎气密层复合材料，阻隔层PVOH可以采用尼龙(PA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVOH)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或丁基橡胶等阻隔材料替代，对于阻隔性能要求不十分严格的情况下，这种替代可以降低成本。 

本发明一种轮胎气密层复合材料，PVOH层材料中可以添加乳胶或相容橡胶，该相容橡胶与基层橡胶相容，最优化的形式是相容橡胶采用与基层相同的橡胶，这样可以增加层间的粘接性，防止层间产生分离现象。 

本发明一种轮胎气密层复合材料的制备方法，其制备方法如下： 

(1)制备PVOH溶液：按照PVOH溶于水的溶解方法，配置一定浓度的PVOH水溶液； 

(2)制备橡胶胶片：采用现有方法对添加有各种填料(炭黑、硫磺等)的橡胶进行混炼，得到物性均一的、具有一定厚度的混炼胶片； 

(3)混炼胶片涂覆PVOH溶液：利用涂覆机或其它具有涂覆功能的设备，混炼胶片上单面涂覆PVOH溶液，待PVOH涂层中的水分蒸干后，将胶片对折并将其压成一定厚度的单层阻隔薄片，压制设备可选用压延机或平板压机； 

(4)形成交替多层结构：将单层阻隔薄片进行多次折叠并压薄，最终得到具有层状结构的交替多层片材，结构形式为橡胶/PVOH/橡胶...橡胶/PVOH/橡胶，根据阻隔性能要求确定交替多层片材的层数； 

(5)将交替多层片材进行裁剪，并放置到硫化机中进行硫化，得到轮胎气密层复合材料。