[發明專利]一種聚氨酯無空氣輪胎及其制造方法與應用

無效

• 申請號: 201110354957.2
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN103101399A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 鄒明清;易玉華;歐陽倫煒;謝雷
• 申請（專利權）人: 桂林悍馬百適輪胎科技有限公司
• 主分類號: B60C7/00
• 分類號: B60C7/00;B29C39/10;B29C39/22;B29C70/58;C08L75/04;C08G18/66;C08G18/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本發明屬于輪胎制造領域，具體涉及一種聚氨酯無空氣輪胎及其制造方法與應用。

背景技術

聚氨酯是一種綜合性能優異的材料，具有獨特的綜合性能：很寬的硬度、強度和模量范圍，高伸長率，寬的使用溫度范圍，并且還有很好的耐油、耐低溫、耐臭氧老化等特性，及首屈一指的耐磨性，俗稱“耐磨橡膠”，其耐磨性是天然橡膠的2-10倍，并且成型工藝和設備簡單，是一種比較理想的輪胎胎面材料。目前聚氨酯輪胎主要有兩大類型，一是聚氨酯胎面/橡膠胎體復合結構輪胎，這種復合輪胎的制備包括橡膠胎體的制備、胎體的表面處理以及復合輪胎澆注三個主要步驟，工藝過程較復雜；另一種是聚氨酯實心輪胎，將聚氨酯直接澆注在金屬輪輞上，實心輪胎制造工藝簡單，但輪胎行駛中下沉量小，緩沖減震性能較差，噪音大、對車輛也有一定的損傷。

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種能適應各種負荷條件并且使用壽命長的聚氨酯無空氣輪胎。

本發明的另一目的在于提供上述聚氨酯無空氣輪胎的制造方法，該制造方法工藝簡單、容易工業化。

本發明的再一目的在于提供上述聚氨酯無空氣輪胎的用途。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種聚氨酯無空氣輪胎，是由起支撐和傳遞力作用的金屬輪輞和直接澆注粘合在金屬輪輞上的聚氨酯層所組成；

所述的金屬輪輞由鋼圈、加強板和安裝板組成，無空氣輪胎通過安裝板上的安裝孔裝配到車輛上。

所述聚氨酯層的厚度200～500mm，為同規格橡膠輪胎總斷面厚度的30～150％；

所述的聚氨酯層設計成鏤空結構，以增加輪胎使用時的下沉量，起到緩沖和散熱的作用，鏤空部份的體積為聚氨酯胎面總體積的20-80％；

鏤空結構單元在排列上可對稱排列，也可無規排列，可通透聚氨酯層，也可不通透；

鏤空結構單元可以是各種形狀，包括：圓柱形、橢圓形、圓錐形、弧形、菱形以及其它各種形狀的三角形、四邊形等，或上述各形狀混合組成的其它形狀。

上述聚氨酯無空氣輪胎的制造方法，包括以下步驟：

(1)金屬輪輞的表面處理：將金屬輪輞表面進行噴砂、除油脫脂處理，清理干凈后均勻噴涂或刷涂膠粘劑，20-30℃停放0.5-1小時，烘干，即可用于澆注；

(2)聚氨酯預聚體的制備：將100重量份的低聚物多元醇加熱至110-130℃，抽真空至余壓小于500Pa，保溫2小時，然后降溫至60-90℃，加入20-200重量份的異氰酸酯，升溫至73-97℃反應2小時；再將反應混合物進行短程蒸餾至混合物中游離異氰酸酯單體的百分含量低于0.5％，得到聚氨酯預聚體；

所得到的聚氨酯與金屬粘結強度高、承載能力強、內生熱小、力學性能高、耐曲撓、耐切割；

(3)備料：將步驟(2)制備的聚氨酯預聚體移至澆注機A罐中，加熱至60-90℃，抽真空至余壓小于500Pa，脫泡15-30分鐘，將擴鏈劑移至澆注機B罐中，按擴鏈系數0.85-0.95調整聚氨酯預聚體與擴鏈劑的比例；

(4)澆注：將步驟(1)的金屬輪輞放在預熱的輪胎模具中，開動澆注機進行澆注，澆注完后保溫30-300分鐘，出模，烘干，即制得成品聚氨酯無空氣輪胎；

步驟(1)所述烘干是在100℃下烘焙0.5-1小時；

步驟(2)所述異氰酸酯是脂環族、芳脂族或芳香族的異氰酸酯；優選平均官能度為2的芳香族異氰酸酯；特別優選二苯基甲烷二異氰酸酯、聚合MDI、甲苯二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯或3，3′-二甲基-4，4′-聯苯二異氰酸酯中的一種；

步驟(2)所述低聚物多元醇是分子量500-8000的羥基封端的化合物；優選分子量為500-4000的、平均官能度為2的低聚物多元醇；特別優選分子量為1000-2000的聚四氫呋喃二醇、聚己內酯二醇或聚酯二醇中的一種以上；

步驟(2)中，合成體系還可以添加納米填料，即將納米填料先與低聚物多元醇混合再加熱，以增強聚氨酯的耐磨、耐撕裂、抗刺扎性能，減少聚氨酯材料的熱膨脹系數；所述納米填料為碳酸鈣、蒙脫土、白炭黑或硅微粉中的一種，添加量為合成體系總質量的0.5-10％；

步驟(3)所述的擴鏈劑為醇類擴鏈劑或胺類擴鏈劑；

所述的醇類擴鏈劑為1，4-丁二醇、氫醌-雙(β-羥乙基)醚、Vibracure?A250或Caytur-31(美國科聚亞公司)中的一種；

所述的胺類擴鏈劑為3，5-二甲硫基甲苯二胺或3，3′二氯-4，4′-二氨基二苯甲烷；