目前动态硫化合金内衬啊

动态硫化合金内衬

一种基于尼龙的动态硫化合金（DVA）和Exxpro特种弹性体的新型的热塑性弹性体已经被制备出来。它提供了优良的抗渗透性，同时具有优秀的挠性和韧性，可以用于轮胎内衬层。Exxpro特种弹性体是溴化共聚物（异丁烯和对甲基苯乙烯的溴化共聚物）,根据ASTM术语，也叫做BIMSM。

高度抗渗性尼龙与某种最具抗渗性的橡胶裂纹构成后相结合，可以产生一种商业化的热塑性弹性体，相对于基于100单位卤化丁基橡胶的内衬化合物来说，其渗透性低了5倍到10倍。

尼龙动态硫化合金和Exxpro特种弹性体是一种优势互补的产物：

● 尼龙提供了极高的抗渗性，良好的低温性能，可以当作热塑性塑料来处理；

● Exxpro提供高抗渗性，优良的低温性能，在高挤出温度下不容易降解，具有弹性；

● 尼龙/Exxpro提供了反应界面增容，良好的橡胶分散体,优良的韧性和抗疲劳性；

● 动态硫化提供了稳定的形态，较高的橡胶负荷度（更软和有弹性）。

这种新材料具有高抗渗性，是软的，显半弹性，表现为热塑性，耐油，并且其可用温度范围很广。

依靠尼龙和BIMSM之间的反应增容作用，来抑制分散凝结，在BIMSM-DVA衬层里可以得到非常好的BIMSM橡胶分散体。尼龙的增塑作用和BIMSM的动态硫化性控制着BIMSM-DVA衬板的相位连续性。由于其高橡胶含量以及很好的橡胶分散度，在橡胶分散体，到尼龙反结晶之间形成了薄薄一层尼龙带（见图1）。

图1、尼龙DVA和BIMSM

因此，在BIMSM-DVA内衬里，可以从尼龙交叉结晶，尼龙-橡胶封接界面以及高橡胶含量中，获得良好的韧性，可扩展性和抗疲劳性。

把BIMSM混合在尼龙里面的能力是通过相位连续性指标来判定的。在尼龙和BIMSM的橡胶共混物里，遵循了保罗（Paul）和巴洛（Barlow）相转化规则，即：

Φ1 /Φ2 = η1 /η2

其中Φ是体积分数，η是粘度系数。下标1和2分别代表了尼龙和BIMSM。考虑到从BIMSM中得到的强大的剪切变稀特征，这是异丁由中材科技膜材料公司承当的国家科技支持计划课题“玻璃纤维/高份子复合高性能滤料制备关键技术与示范利用”烯聚合物的典型特征，而尼龙显示的特性则是较弱的剪切变稀或者是伪牛顿性。在两者的混合处，较高的剪切率条件下，尼龙的粘度系数比BIMSM的高得多。尼龙的塑化是希望提高BIMSM可以获得的尼龙含量的最大值，但是尼龙的抗渗透性能却被折中了。在BIMSM-DVA内衬中，一种相对不稳定的BBSA增塑剂（正丁苯磺酰胺）被用于DVA混配和动态硫化的制备，并且可以在随后的轮胎硫化中去除。因此，可以在高橡胶含量情况下从BIMSM-DVA内衬中得到良好的BIMSM橡胶分散体，从而满足内衬对灵活性、韧性、高温性的要求，却不牺牲尼龙的抗渗透性。

由于在热塑性基体里具备良好的橡胶分散性，BIMSM-DVA内衬与传统的主要基于卤化橡胶热塑性内衬材料有着显著地不规定顺时针扭矩值为正同。制备BIMSM-DVA使用的是双轧挤出机，并对其设计了专门的混合参数，以最大限度地减少破裂。然后在吹膜操作中与胶粘层进行共挤，以提供圆柱形轮胎内衬薄层，而不需要进行剪接。胶粘层大概20～30微米厚，并且能够给基于天然橡胶的胎体胶，提供足够的粘性和硫化粘接。

具备BIMSM-DVA内衬的轮胎制备出来后，显示出了通过内衬重量的减轻改善了轮胎的性能。由于在制备这些含有BIMSM-DVA内衬的轮胎时，使用的是相对温和的硫化过程，BBSA增塑剂并没有完全被消除。相对于总的BIMSM-DVA重量，残留的BBSA增塑剂比重大约为1%到2%，BIMSM-DVA内衬在经过硫化之后的透气性是100%的卤化丁基内衬材料的17%。需要指出的是，如果BBSA增塑剂被完全去除，BIMSM-DVA内衬的透气性可以达到100%的卤化丁基内衬材料的10%。

实验

BIMSM-DVA内衬颗粒的典型特性为，其颜色是黄色或者橙色，源于尼龙稳定剂；其密度为1.016g/cm3。物理特性（未硫化）如下：硬度（durometer A）为86，100%模量为6.5Mpa,延伸率为390%，捶击脆性为-40℃，以及抗疲劳强度在-35℃以及40%应变状态下，大约为350,000转。在180℃下硫化10分钟之后，捶击脆性降到-44℃，原因是N-丁苯磺酰胺（BBSA）得以移除。

典型的吹塑薄膜是浅黄色的，其含有粘胶剂的胶粘白色边缘。物理特性（未硫化）如下：硬度（A）是79，100%模量为7.6Mpa,抗拉强度为23Mpa以及延伸率为400%（图2）。在180℃下模拟轮胎硫化10分钟之后，100%模量达到10.8兆帕，抗拉强度为23Mpa以及延伸率为400%。其脆性温度（落镖冲击实验）小于-40℃。在125℃下，烘箱老化72小时后，这些特性没有什么变化。

图2、延伸率

BIMSM-DVA内衬膜的透气性大概是100单位溴丁基化合物（未硫化）样品的60%，该测试是在60℃下使用氧气渗透仪（MOCON Ox-TRAN系统）完成的（图3）。

图3、DVA膜渗透性

硫化之后，渗透率变为100单位的溴丁基化合物（未硫化）的10%，因为增塑剂被完全去除。在老化之后，渗透率依然保持在溴丁基化合物的10%水平上。

在与天然橡胶胎体敷层化合物对比测试得出，含有黏附层的BIMSM-DVA内衬膜，1．实验结束拥有250kPa的Tel-Tak值。未硫化的强度松弛少于10秒，压力下降25%，和约十分钟，压力下降75%。硫化的黏附（T剥离试验）与天然橡胶敷层化合物的黏附力相比，撕裂强度大4N/mm以及最大负荷大200牛。叠层的德马提奥（Demattia）弯曲疲劳强度与胎体化合物相比多了100万转，测试是在室温下进行的。

轮胎成型完全是通过滑动吹塑薄膜圆筒，在轮胎成型滚筒上侧边粘接（图4）。然后添加胎体或轮胎胶质，两者缝合在一起。接下来的步骤和一般的轮胎成型工艺一样。

图4、轮胎成型

本次测试所用的轮胎是195/65R15 95V型轮胎，采用夏季胎面设计（图5）。

图5、轮胎内衬特性

用来作对比的车胎具有100单位的溴丁基，硫化厚度为1.0mm。BIMSM-DVA内衬轮胎含有170微米的内衬以及30微米的粘结剂。使用BIMSM-DVA内衬带来的轮胎减重为0.55千克（大约为5.5%）。厚度分布和100单位卤化丁基对照轮胎非常相似，并且在胎肩处减薄最显著，同样在胎冠处与侧壁和胎边区相比也有减薄。

结果

将这些轮胎分别放在常温和65℃条件下，来测量气压损失率，一般通过每月损耗百分比来表示（图6）。

图6、膨胀压力每月损耗率%

数据显示，在常温条件下，BIMSM-DVA内衬轮胎拥有与卤化丁基轮胎一样的气压损失率。即便其厚度显著地变小了。在65℃下，BIMSM-DVA内衬的损失率与卤化丁基参照物相比有所改善。

胎体内压，即中侧壁帘线表层的内部累积压力的测试，表明BIMSM-DVA显著降低了累积压力。

滚动阻力测试使用的是SAE J1269测试法，实验结果表明BIMSM-DVA在较高的负荷下略占优势。

这些轮胎接下来做了改进版本的新的FMVSS 139测试。第一项是高速测试。这项测试是在38℃的环境温度下，85％的负荷，220千帕的充气膨胀以及测试速度为140，150和160公里/小时条件下进行的，每个轮胎的测试时间为30分钟。我们改进了测试，让其继续运行在160公里/小时下，直到轮胎报废。测试结果显示，卤化丁基对照轮胎的轮带边缘在333.5和320.3小时的时候失效了。而BIMSM-DVA内衬轮胎的轮带边缘则是在647.7和554.6小时候的时候报废的。

FMVSS 139耐久性测试同样需要实施改进来运行轮胎直到其报废。这项测试是在38℃的环境温度下，180千帕的充气膨胀，测试速度为120公里/小时，和分别转数也大概在1400转每分钟为85％，90%以及100%的负荷的条件下进行的，测试时间分别为4个小时，6个小时和24小时。我们改进了测试，运行了最后一个负荷，直到轮胎报废。

结果表明，卤化丁基对照轮胎在358.5小时和418.2小时的时候，其胎圈区域失效。而BIMSM-DVA内衬轮胎在689.6小时，519.6小时和610.4小时的时候，由于轮带边缘分离而失效。

FMVSS 139低膨胀压力测试一样被采用。这项测试使用的是完成了耐久测试的轮胎，然后在38℃下，施加100%的最但是手里的试样有大有小大负荷，速度为120公里/小时，140kPa的充气膨胀，时间为90分钟。我们改进了测试来运行轮胎，使其报废。结果显示卤化丁基内衬在191.9和283.3小时的时候，其胎圈区域失效。

BIMSM-DVA内衬轮胎运行了365小时和357小时。两种轮胎的胎层都翘起，分离了，以及他们的轮带边缘也分离了。

除了这样的车轮测试，BIMSM-DVA内衬轮胎同样进行了低温性能测试。轮胎被拿到加拿大测试，测试期间，那里的平均气温低达-18℃。较高的温度可以达到-10℃，更低的温度低至-32℃。轮胎的里程范围为3417公里到19271公里。

用于测试的轮胎都是雪型胎面。共有25个尺寸为195/65R15和19个尺寸为215/70R15的轮胎用于测试。信号收集以落后行回归和拟合分析没有任何迹象表明轮胎有裂纹。

总结

根据政府以及公众购买的需求，增加轮胎性能和安全性，急需一种新的具有低渗透性的内衬材料。尼龙DVA内衬和BIMSM显示其能够：在减小厚度的情况下保持了同样的膨胀压力；改善了胎内压力；改进的高速性能，耐久性以及低膨胀轮胎性能；良好的低温性能和降低了滚动阻力以及减少燃油损耗。