本發明涉及復合材料領域，具體的涉及一種高性能汽車輪胎用復合材料的制備方法。
背景技術：
：：隨著人們對汽車安全、舒適、節能的要求逐年提高，相應的輪胎要求具有優異的抗濕滑性能、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行改進時，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生爆胎。濕路面防滑性能由于包括滑動過程在內的動態應變的高頻性質所致，故低溫下的動態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，又不損害抗濕滑性，求得二者之間的平衡，是高性能輪胎設計的重點。聚異丁烯早1873年即為前蘇聯的uBt-levor等所發現，1930年德國I.G.Farben公司制得橡膠狀產品，但所得產品系飽和性物質，不能加入硫黃硫化，因此難以在橡膠工業上應用。1937年美國R.M.Thomas和W.J.Sparks發現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，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、對化學品的穩定性好，能吸收能量等特性，而主要用于創造輪的內胎。但其硫化速度慢，且彈性、強度較低，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，進行了鹵化丁基橡膠的研究開發。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度和低的抗蠕變性，近年又研制開發了星形支化丁基橡膠，大大地改進了丁基橡膠的加工性。同時為改進輪胎部件的耐老化，耐臭氧和耐屈撓性，特別是胎側膠料的要求，最近又開發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。技術實現要素：：本發明的目的是提供一種高性能汽車輪胎用復合材料的制備方法，該方法制得的復合材料加工性能好，氣密性好，沖擊回彈性優異，熱穩定性好，抗老化性能優異。為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種高性能汽車輪胎用復合材料的制備方法，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，采用主引發劑、共引發劑陳化絡合為引發體系，并加入醇類或醇胺類為第三組分，在單體進料時，隨聚合單體加入到反應器中，通過陽離子淤漿共聚合制備聚異丁烯基無規共聚物；(2)取10-20份步驟(1)制得的聚異丁烯基無規共聚物和8-17份丁苯橡膠加入到密煉機中混煉，排膠，膠片冷卻至室溫，然后將冷卻后的膠片加入到開煉機中，繼續加入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合材料。作為上述技術方案的優選，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。作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述陳化時間為5-30min。作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述主引發劑為水、HCl、二環己基碳二亞胺、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。作為上述技術方案的優選，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。作為上述技術方案的優選，步驟(1)反應體系中，異丁烯和苯乙烯衍生物的總質量濃度為10-45wt％，異丁烯、苯乙烯衍生物的質量比為(0.5-2.5)：1。作為上述技術方案的優選，步驟(1)反應體系中，醇類或醇胺類的濃度為1×10-2～1×10-6mol/L。作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，醇類或醇胺類與共引發劑的摩爾比為(6-18)：1，主引發劑與共引發劑的摩爾比為1：(3-12)。作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述共聚合反應的時間為40-90小時。作為上述技術方案的優選，步驟(2)中，所述碳納米管的直徑為20-50nm，長度為1-5μm。與現有技術相比，本發明具有以下優點：本發明通過合理控制聚異丁烯基無規共聚物的合成條件，使得制得的聚異丁烯基無規共聚物具有很好的熱穩定性，且本發明在聚異丁烯無規共聚物中加入適量的碳納米管、納米纖維素晶須、碳纖維進行協同改性，使得制得的復合材料力學性能優異，耐磨耐老化性能好。具體實施方式：為了更好的理解本發明，下面通過實施例對本發明進一步說明，實施例只用于解釋本發明，不會對本發明構成任何的限定。實施例1一種高性能汽車輪胎用復合材料的制備方法，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、三氯化鋁陳化絡合5min制得引發體系，并加入乙醇或一乙醇胺為第三組分，在單體進料時，隨聚合單體加入到反應器中，通過陽離子淤漿共聚合40小時制備聚異丁烯基無規共聚物；其中，反應體系中，異丁烯和對甲基苯乙烯的總質量濃度為10wt％，異丁烯、對甲基苯乙烯作的質量比為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共聚物和8份丁苯橡膠加入到密煉機中混煉，排膠，膠片冷卻至室溫，然后將冷卻后的膠片加入到開煉機中，繼續加入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合材料。實施例2一種高性能汽車輪胎用復合材料的制備方法，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、烷基氯化鋁陳化絡合30min制得引發體系，并加入正丙醇或二乙醇胺為第三組分，在單體進料時，隨聚合單體加入到反應器中，通過陽離子淤漿共聚合90小時制備聚異丁烯基無規共聚物；其中，反應體系中，異丁烯和間甲基苯乙烯的總質量濃度為45wt％，異丁烯、間甲基苯乙烯的質量比為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共聚物和17份丁苯橡膠加入到密煉機中混煉，排膠，膠片冷卻至室溫，然后將冷卻后的膠片加入到開煉機中，繼續加入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合材料。實施例3一種高性能汽車輪胎用復合材料的制備方法，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，采用二環己基碳二亞胺、四氯化鈦陳化絡合10min制得引發體系，并加入異丁醇或三乙醇胺為第三組分，在單體進料時，隨聚合單體加入到反應器中，通過陽離子淤漿共聚合50小時制備聚異丁烯基無規共聚物；其中，反應體系中，異丁烯和對乙基苯乙烯的總質量濃度為20wt％，異丁烯、對乙基苯乙烯的質量比為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共聚物和10份丁苯橡膠加入到密煉機中混煉，排膠，膠片冷卻至室溫，然后將冷卻后的膠片加入到開煉機中，繼續加入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合材料。實施例4一種高性能汽車輪胎用復合材料的制備方法，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、三氯化鋁陳化絡合15min制得引發體系，并加入仲丁醇或一乙醇胺為第三組分，在單體進料時，隨聚合單體加入到反應器中，通過陽離子淤漿共聚合60小時制備聚異丁烯基無規共聚物；其中，反應體系中，異丁烯和對丙基苯乙烯的總質量濃度為20wt％，異丁烯、對丙基苯乙烯的質量比為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共聚物和12份丁苯橡膠加入到密煉機中混煉，排膠，膠片冷卻至室溫，然后將冷卻后的膠片加入到開煉機中，繼續加入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合材料。實施例5一種高性能汽車輪胎用復合材料的制備方法，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、烷基氯化鋁陳化絡合18min制得引發體系，并加入叔丁醇或二乙醇胺為第三組分，在單體進料時，隨聚合單體加入到反應器中，通過陽離子淤漿共聚合60小時制備聚異丁烯基無規共聚物；其中，反應體系中，異丁烯和異丙基苯乙烯的總質量濃度為25wt％，異丁烯、異丙基苯乙烯的質量比為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共聚物和14份丁苯橡膠加入到密煉機中混煉，排膠，膠片冷卻至室溫，然后將冷卻后的膠片加入到開煉機中，繼續加入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合材料。實施例6一種高性能汽車輪胎用復合材料的制備方法，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，采用二環己基碳二亞胺、四氯化鈦陳化絡合24min制得引發體系，并加入環戊醇或三乙醇胺為第三組分，在單體進料時，隨聚合單體加入到反應器中，通過陽離子淤漿共聚合70小時制備聚異丁烯基無規共聚物；其中，反應體系中，異丁烯和對叔丁基苯乙烯的總質量濃度為35wt％，異丁烯、對叔丁基苯乙烯的質量比為2.0：1；環戊醇或三乙醇胺的濃度為1×10-4mol/L；環戊醇或三乙醇胺與四氯化鈦的摩爾比為14：1，二環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共聚物和15份丁苯橡膠加入到密煉機中混煉，排膠，膠片冷卻至室溫，然后將冷卻后的膠片加入到開煉機中，繼續加入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合材料。實施例7一種高性能汽車輪胎用復合材料的制備方法，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、三氯化鋁陳化絡合25min制得引發體系，并加入正戊醇或N,N-二甲基乙醇胺為第三組分，在單體進料時，隨聚合單體加入到反應器中，通過陽離子淤漿共聚合80小時制備聚異丁烯基無規共聚物；其中，反應體系中，異丁烯和間丙基苯乙烯的總質量濃度為42wt％，異丁烯、間丙基苯乙烯的質量比為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共聚物和16份丁苯橡膠加入到密煉機中混煉，排膠，膠片冷卻至室溫，然后將冷卻后的膠片加入到開煉機中，繼續加入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合材料。對比例1一種高性能汽車輪胎用復合材料的制備方法，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、三氯化鋁陳化絡合25min制得引發體系，并加入正戊醇或N,N-二甲基乙醇胺為第三組分，在單體進料時，隨聚合單體加入到反應器中，通過陽離子淤漿共聚合80小時制備聚異丁烯基無規共聚物；其中，反應體系中，異丁烯和間丙基苯乙烯的總質量濃度為42wt％，異丁烯、間丙基苯乙烯的質量比為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共聚物和16份丁苯橡膠加入到密煉機中混煉，排膠，膠片冷卻至室溫，然后將冷卻后的膠片加入到開煉機中，繼續加入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合材料。下面對上述制得的復合材料進行性能測試：1、力學性能拉伸強度、撕裂強度的測定均按照GB/T528-2009、GB/T529-2008測定；測試結果如下表所示：表1拉伸強度，MPa撕裂強度，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，本發明制得的復合材料力學性能優異，添加碳納米管的復合材料與不添加碳納米管的復合材料相比，力學性能更好。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質，對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修改，均屬于本發明技術方案的范圍內。當前第1頁1 2 3