本发明涉及一种高分子合成技术领域，特别是涉及一种适用于极限高温环境的补胎液及其制备方法。
背景技术：
现阶段使用的轮胎绝大多数是充气的真空胎，被路面上的钉子或坚硬物扎破后，会造成急性泄气，轻者抛锚，重者有可能导致翻车，造成车毁人亡的重大事故。传统的补胎剂要经卸轮、扒胎、补胎等一系列工序，手续繁杂，费力费时，尤其是在野外和高速行车时，不具备补胎条件，轮胎被刺后根本就无法继续行驶。
为了解决上述问题，有人发明了补胎胶水，多数采用聚醋酸乙烯乳液或聚乙烯醇溶液，配以淀粉、纤维素和无机填料等，密封成分较单一，流动性、稳定性、抗氧化性和胶粘性不能满足要求。如中国专利90109738.1，采用天然和合成胶黏剂为基料，添加了各种补强剂、防老剂等，很好的提高了补胎液密封性和耐老化性能，但是采用纤维束和无机填料作补强材料，会在轮胎内壁逐渐凝固，磨损轮胎。有些补胎液可能含有酸性物质，如申请号为91104114.1的专利，用生胶片、香蕉水、汽油、青石粉、熟石灰和硫酸制成的补胎剂，虽然补胎效果很好，但是由于含有硫酸，对内胎或气门嘴等有很强的腐蚀作用，而且低温下不适合使用。采用有机填料，能减少对轮胎的摩擦损害，如中国专利96108493.6采用对轮胎无害的天然橡胶颗粒补强，能和轮胎达到永久的愈合。但是天然橡胶使用时需要在甲苯中浸泡，使其膨胀软化，轮胎在吸收胶粒释放的甲苯后会变脆，容易开裂，况且甲苯是危险品，很容易爆炸。
为了同时解决充气的问题，有人发明了轮胎修补气雾剂，它能够很方便的使砸破变瘪的轮胎迅速的补好，同时达到充气性能，不需要扒胎等工序，直接由抛射剂将补胎液沿着气门嘴充轮胎剂转动几圈即可。
cn106010366a公开了一种耐高低温补胎液及其制备方法，但是该补胎液考虑的应用范围在低温零下40℃至高温70℃之间，而在沙漠地区，白天地表温度可达70℃～80℃，汽车行驶的条件已经超过传统补胎液的应用范围，故有必要研究一种适用于极限高温环境的补胎液。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种适用于极限高温环境的补胎液，该产品可以在70℃以上的高温条件下正常工作，达到即时补胎的效果。
一种适用于极限高温环境的补胎液，包括以下重量百分比的主要成分：
天然橡胶乳液8-15％
乙二醇10-25％
抗氧化剂8-12％
表面活性剂3-8％
成膜助剂0.1-0.5％
分散剂余量。
所述的天然橡胶乳液的固含量为54-56％。
所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
所述的抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂。
优选的，所述的分散剂为潍坊大东化工分散剂5040。
优选的，所述的成膜助剂为二氧化硅表面包裹碳酸钙复合材料。
优选的，所述的二氧化硅表面包裹碳酸钙复合材料中，二氧化硅直径(球型等效直径)：caco3颗粒直径为(12-50)：1。
一种适用于极限高温环境的补胎液的制备方法，包括以下步骤：
a、将天然橡胶乳液倒入搅拌器中，在120-150rpm的搅拌速度下，搅拌20-30min；
b、调节搅拌速度至200-250rpm，加入表面活性剂和抗氧化剂，继续搅拌15-20min；
c、加入分散剂，继续搅拌60-90min；
d、调节搅拌速度至350-400rpm，加入乙二醇，继续搅拌45-60min；
e、调节搅拌速度，通入氮气，缓慢加入成膜助剂并继续搅拌15-30min，密封灌装即可。
优选的，所述的二氧化硅表面包裹碳酸钙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
a、采用湿法超细研磨方法对作为包核物的二氧化硅颗粒进行细化，将粒径控制在80-200nm，得到浆液1；
b、对作为包膜物的纳米碳酸钙颗粒进行分散，得到浆液2；
c、将浆液1和浆液2按比例混合后，并进行搅拌均化，得到混合浆料；
d、采用超细水力分级机对混合浆料进行分级，实现未包裹的二氧化硅颗粒和纳米碳酸钙颗粒分离出来；
e、将分级机底流产物，经过压滤、干燥得到二氧化硅表面包裹碳酸钙复合材料。
本发明所述的适用于极限高温环境的补胎液，适用于漏气的真空胎，一般胎面被扎孔径6mm是该补胎液的修复极限(这是非常大的钉子或螺丝，一般情况下，极少碰到)，在使用时，将补胎液罐体一端与压缩机气管相连接，另一端与轮胎的气嘴相连接，启动压缩机后，气体先将罐体中的补胎液顶入轮胎(压缩机的气压流量为35l/分钟；在70℃以上的极限高温下25-28s时间内可以完成)，然后继续将气体补充到轮胎中，直到轮胎压力达到规定的压力，然后将补胎液罐体与轮胎的气嘴断开连接，启动汽车，以40-80km/h的速度运行汽车，在15km以内可以将漏气的轮胎补好。
在70℃以上的高温条件下，天然橡胶乳液极其容易发生粘结；cn106010366a公开的耐高低温补胎液无法满足用压缩机直接将补胎液输入轮胎的要求，主要原因在于，轮胎的气嘴中有气门芯，而气门芯的内部结构中有弹簧，当天然橡胶乳液在气体的压力下，通过气门芯时，会容易在弹簧上粘结，从而将气门芯堵死，无法正常将补胎液全部输入轮胎内或者影响后续的给轮胎增压的过程。
如果在补胎液中加入大量的稳定剂(分散剂)，可以保证补胎液可以安全的通过气门芯，但是这对补胎液的补胎效果影响很大，尤其是在低温下，天然橡胶乳液的成膜效果本来就较差，再加入大量的稳定剂，对其成膜效果影响更大。
沙漠地球，昼夜的温差特别大，白天的地表温度达到70℃以上，而夜晚的温度可能达到零下20℃以下，防冻剂是必须加入的原料；故为了保证补胎效果，本发明提供了一种方案：一方面显著降低天然乳胶的含量，比例降低至15％以下，同时加大分散剂的含量，这样可以保证补胎液通过气门芯时，乳胶不容易粘结在弹簧上，为了解决加大分散剂的含量成膜能力差的问题，本发明中加入了成膜助剂，成膜助剂的主要成分为纳米级的二氧化硅，但是直接加入纳米级的二氧化硅后在70℃高温下，通过气门芯时同样会导致乳胶粘结在弹簧上；故需要将二氧化硅进行包覆处理，本发明中采用碳酸钙包覆，不但成本低，而且在充入轮胎以40-80km/h的速度运行汽车时，在高速分散作用下很快就可以破坏包覆结构，达到协助成膜的效果。
由于在极限高温下，补胎液在3-5年的储存过程中极容易被氧化，导致乳胶凝结，补胎液失效，故本发明同时还采取了在制备补胎液的最后步骤中通入氮气，排出空气，防止空气中的氧气成分对溶胶进行氧化。
经过大量的实验发现，本发明选用的分散剂潍坊大东化工分散剂5040不但成本较陶氏、巴斯夫等国外品牌样品低30-50％，而且防凝结效果也比它们好，故本发明优选为潍坊大东化工分散剂5040。
综上所述：本发明的适用于极限高温环境的补胎液，主要原料为天然乳胶乳液、乙二醇、抗氧化剂、表面活性剂、成膜助剂和分散剂。其中相比于传统配方，显著降低了天然乳胶乳液的含量，加大了分散剂的含量，从而降低了天然橡胶乳液通过气门芯时容易在弹簧上粘结的风险，同时加入纳米二氧化硅作为成膜助剂，可以显著提高补胎气密性，缩短补胎时间；将纳米二氧化硅进行包覆处理后进一步降低了补胎液中天然橡胶乳液通过气门芯时容易在弹簧上粘结的风险；故本发明的补胎液是一种能适用于极限高温环境，同时兼顾低温环境的新型补胎液，其高温补胎性能优越。
具体实施方式
实施例1：
一种适用于极限高温环境的补胎液，包括以下重量百分比的主要成分：
天然橡胶乳液12％
乙二醇22％
抗氧化剂10％
表面活性剂5％
成膜助剂0.3％
分散剂余量。
所述的天然橡胶乳液的固含量为54-56％。
所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
所述的抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂。
所述的分散剂为潍坊大东化工分散剂5040。
所述的成膜助剂为二氧化硅表面包裹碳酸钙复合材料。
所述的二氧化硅表面包裹碳酸钙复合材料中，二氧化硅直径(球型等效直径)：caco3颗粒直径约为(12-50)：1。
实施例2：
一种适用于极限高温环境的补胎液，包括以下重量百分比的主要成分：
天然橡胶乳液8％
乙二醇25％
抗氧化剂8％
表面活性剂8％
成膜助剂0.1％
分散剂余量。
所述的天然橡胶乳液的固含量为54-56％。
所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
所述的抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂。
所述的分散剂为潍坊大东化工分散剂5040。
所述的成膜助剂为二氧化硅表面包裹碳酸钙复合材料。
所述的二氧化硅表面包裹碳酸钙复合材料中，二氧化硅直径(球型等效直径)：caco3颗粒直径约为(12-50)：1。
实施例3：
一种适用于极限高温环境的补胎液，包括以下重量百分比的主要成分：
天然橡胶乳液15％
乙二醇10％
抗氧化剂12％
表面活性剂3％
成膜助剂0.5％
分散剂余量。
所述的天然橡胶乳液的固含量为54-56％。
所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
所述的抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂。
所述的分散剂为潍坊大东化工分散剂5040。
所述的成膜助剂为二氧化硅表面包裹碳酸钙复合材料。
所述的二氧化硅表面包裹碳酸钙复合材料中，二氧化硅直径(球型等效直径)：caco3颗粒直径约为(12-50)：1。
实施例1-3的适用于极限高温环境的补胎液的制备方法，包括以下步骤：
a、将天然橡胶乳液倒入搅拌器中，在120-150rpm的搅拌速度下，搅拌20-30min；
b、调节搅拌速度至200-250rpm，加入表面活性剂和抗氧化剂，继续搅拌15-20min；
c、加入分散剂，继续搅拌60-90min；
d、调节搅拌速度至350-400rpm，加入乙二醇，继续搅拌45-60min；
e、调节搅拌速度，通入氮气，缓慢加入成膜助剂并继续搅拌15-30min，密封灌装即可。
所述的二氧化硅表面包裹碳酸钙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
a、采用湿法超细研磨方法对作为包核物的二氧化硅颗粒进行细化，将粒径控制在80-200nm，得到浆液1；
b、对作为包膜物的纳米碳酸钙颗粒进行分散，得到浆液2；
c、将浆液1和浆液2按比例混合后，并进行搅拌均化，得到混合浆料；
d、采用超细水力分级机对混合浆料进行分级，实现未包裹的二氧化硅颗粒和纳米碳酸钙颗粒分离出来；
e、将分级机底流产物，经过压滤、干燥得到二氧化硅表面包裹碳酸钙复合材料。
将实施例1-3的样品应用于实际操作，将7座的乘用车的轮胎用直径6mm的钉子扎一个孔，拔出钉子，等到胎压为0时，将补胎液罐体一端与压缩机气管相连接，另一端与轮胎的气嘴相连接，启动压缩机(压缩机的气压流量为35l/分钟)后，气体先将罐体中的补胎液顶入轮胎，然后继续将气体补充到轮胎中，直到轮胎压力达到40psi，然后将补胎液罐体与轮胎的气嘴断开连接，启动汽车，以40-60km/h的速度运行汽车，在3min以后用肥皂水检测孔是否漏气，每隔2min检测一次，直到不漏气。
所述的低温为补胎液的罐体和轮胎在零下40℃条件下冷冻12h以上，取出后，在零下20℃以下的室外条件下进行测试；高温为补胎液的罐体和轮胎在80℃条件下加热12h以上，取出后，在70-80℃的沙漠条件下进行测试；老化试验是将补胎液罐体放在70℃条件下的烘箱内老化3个月后取出，在常温下保存24h后测试。
具体检测数据如下：
表1：
由测试数据可以知道，本发明的补胎液在常温、零下40℃及70℃的极限条件下仍可以达到非常好的补胎效果。
实验中，使用韩泰、邓禄普、米其林等7种不同品牌的轮胎(包括专用防滑胎)，补胎效果差别不大。
以下为对比实施例，对本发明中的各原料进行进一步分析。
对比实施例1
将本发明实施例1中的成膜助剂去除，其余制备条件不变。
对比实施例2
将本发明实施例1中的成膜助剂二氧化硅表面包裹碳酸钙复合材料替换为纳米级二氧化硅，其余制备条件不变。
对比实施例3
将本发明实施例1的制备过程中不通入氮气，其余制备条件不变。
对比实施例4
将本发明实施例1的制备过程中的氮气替换为氨气，其余制备条件不变。
将对比实施例1-4的样品进行测试，并和实施例1的测试数据进行对比(所有数据均为测试5次的平均数据)，测试结果如下：
表2：
由以上对比实施例可以知道，1、不使用成膜助剂的情况下，补胎的效果和补胎所需的时间都会受到较大影响；2、直接使用纳米级二氧化硅作为成膜助剂，补胎液非常容易堵塞气门芯；3、加入氮气比加入氨气的效果好很多。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。