[发明专利]一种含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面及制备方法

说明书

本发明公开了一种含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面，包括以下重量份原料：基体橡胶，白炭黑，炭黑，改性氧化石墨烯，促进剂，硫化剂，防老剂，助剂，硬脂酸，氧化锌，芳烃油，防臭氧蜡，增粘剂；本发明将改性石墨烯溶液作为工程翻新轮胎胎面增强体材料，通过改性石墨烯增强胎面的配方设计、制备工艺设计、试样制备、增强性能测试，使其在胎面橡胶基体中更好地分散，从而发挥石墨烯对胎面橡胶基体最大的增强效果和载荷转移效应，有效提高了工程翻新轮胎胎面的抗崩花掉块、耐磨、耐刺扎等性能，尤其是含氧化石墨烯的胎面层与旧胎体层的界面粘结力进一步增强，有效降低了工程翻新轮胎胎面与胎体脱层的失效问题。

技术领域

本发明涉及轮胎翻新技术领域，尤其涉及一种含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面及制备方法。

背景技术

近年来，矿山开采、建筑施工等行业发展迅速，促使工程车辆轮胎的使用量与日俱增，由于其通常在土、石方等露天矿采区作业，承载大、频繁起动及制动多、受尖锐石块等冲击力大，导致工程轮胎的使用寿命相对较短，会由此产生较大量的废旧轮胎，因此，将废旧工程轮胎进行二次翻新再利用，可进一步延伸工程轮胎的使用寿命，有利于节约橡胶资源和促进绿色环保，“黑色污染”将会有效转化为“黑色能源”。石墨烯是迄今为止发现的强度最大、韧性最好、透光率最高、导电性能最好、最坚硬且最轻、最薄的材料，被称为“新材料之王”，未添加任何增强体的普通工程翻新轮胎在使用过程中经常会出现崩花掉块、不耐磨、脱层，甚至被压爆、撞爆等失效形式，导致运输企业频繁更换轮胎大大增加其经济负担。因此，为了有效提高工程翻新轮胎的使用寿命，采用增强体增强胎面性能技术研究已经是当务之急，所以石墨烯/橡胶复合强化是近年来的研究热点问题，其在轮胎领域的应用目前尚处于研究探索阶段。

目前，国内外关于石墨烯在轮胎上的应用研究较少，米其林、固特异、普利司通等国外大品牌轮胎企业还未见石墨烯轮胎市场化产品，而我国在2014年就已经开始了石墨烯在橡胶及轮胎领域的应用研究，殷小波开展了石墨烯对载重轮胎胎面胶性能的影响研究；张钊开展了氧化石墨烯改性丁腈橡胶的研究；张旭敏开展了氧化石墨烯在橡胶中的应用研究；四川大学在石墨烯橡胶纳米复合材料领域成功制备了含均匀分散石墨烯和石墨烯隔离网络的橡胶纳米复合材料；因此，国内多家轮胎企业开始重视石墨烯轮胎方面的研究，山东玲珑轮胎股份有限公司与北京化工大学合作开展石墨烯轮胎研究、青岛双星集团建立了全国首个石墨烯轮胎实验室等。

但是，石墨烯在橡胶中的有效分散问题是制约石墨烯基橡胶复合材料快速发展的另一技术瓶颈，由于石墨烯具有很强的分子间范德华力和分子内部π-π共轭吸引力，其很难以单层或少层的形式分散胎面橡胶基体中，如果不能实现石墨烯在橡胶中的有效均匀分散，石墨烯材料的巨大优势将无法体现。

因此，为了有效解决上述问题，本发明提供了一种含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面及制备方法，通过改性的方法使石墨烯表面功能化，以使其在胎面橡胶基体中更好地分散，从而发挥石墨烯对胎面橡胶基体最大的增强效果和载荷转移效应。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面及制备方法，本发明将改性石墨烯溶液作为工程翻新轮胎胎面增强体材料，通过改性石墨烯增强胎面的配方设计、制备工艺设计、试样制备、增强性能测试，使其在胎面橡胶基体中更好地分散，从而发挥石墨烯对胎面橡胶基体最大的增强效果和载荷转移效应。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含氧化石墨烯的工程翻新轮胎胎面，包括以下重量份原料：基体橡胶80-120份，白炭黑4-7份，炭黑30-40份，改性氧化石墨烯3.5-18.9份，促进剂1-3份，硫化剂1-3份，防老剂2-4份，助剂1-2份，硬脂酸1-3份，氧化锌3-5份，芳烃油1-3份，防臭氧蜡0.4-0.6份，增粘剂2-4份。

优选地，包括以下重量份原料：基体橡胶100份，白炭黑5份，炭黑35份，改性氧化石墨烯12.7份，促进剂2份，硫化剂2份，防老剂3份，助剂1.6份，硬脂酸3份，氧化锌4份，芳烃油2份，防臭氧蜡0.5份，增粘剂3份。