CN103286872A - 一种纳米氧化锌与橡胶复合的减震橡胶材料的混炼工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纳米氧化锌与橡胶复合的减震橡胶材料的混炼工艺，将天然橡胶和顺丁橡胶按质量份数在开炼机中塑炼一定时间、薄通多次后，直至混合胶料的门尼粘度ML_{(1+4)，100℃}在40～60范围内，采用多段混炼法来获得分散性能良好的混炼工艺，最后开炼机上加入硫化剂和促进剂。本方案阐述的混炼工艺，制备出的减震橡胶材料的门尼粘度低、耐热、耐久性以及耐疲劳性能良好。

Description

一种纳米氧化锌与橡胶复合的减震橡胶材料的混炼工艺

技术领域

本发明涉及橡胶类复合材料的制备技术领域，具体涉及一种纳米氧化锌与橡胶复合的耐热、耐久性良好的减震橡胶材料的混炼工艺，该工艺制备的减震橡胶材料的门尼粘度低、耐热、耐久性以及耐疲劳性能良好。

背景技术

由现代工业的飞速发展而引起的振动和噪声，其危害性问题越来越突出。所以解决振动与噪声的相关技术是各国目前面临的重大难题。橡胶材料因在缓冲和减轻震动方面具有显著特点，所以被广泛应用于减震方面。随着汽车工业的发展，使得减震材料的开发朝着以下两个两个方向发展：(1)提高高分子材料的力学性能和耐热老化性，从而延长减震制品的使用寿命；(2)开发高阻尼的新型弹性体材料，提高减震橡胶制品的动态性能。

目前，市场上减震制品所用的材料也从橡胶使用单一化向橡-塑复合、橡-橡复合、有机-无机复合等复合材料方向发展，并且有其它新型高分子材料也应用到减震器的研究中。

在国外，日本、美国和德国对减震橡胶材料的主要研究方向为：(1)采用橡-橡复合技术；(2)利用新的聚合物改性橡胶材料制备成新型减震材料；(3)通过新型助剂改性NR；(4)积极采用纳米技术，通过纳米材料与橡胶材料制备纳米级复合高分子减震材料，这也是目前减震材料研究的热点。

在国内，目前进行纳米级复合高分子减震材料研究的研究院所及高校非常的少。纳米材料因其粒子细、比表面积大、活性高，使得纳米材料与高分子材料大分子之间的接枝作用，不但可以显著提高高分子材料的综合性能，尤其是可提高其热稳定性、光稳定性和化学稳定性，从而达到提高高分子材料的使用性能，延长材料的使用寿命的目的。但同时纳米氧化锌也由于粒径小，颗粒表面能高，处于热力学非稳定状态，极易聚集成团，这势必影响其分散性，有文献报道，纳米氧化锌在胶料中的结团现象非常的突出，从而影响了纳米颗粒在胶料中的实际应用效果，所以研究纳米氧化锌与橡胶复合的混炼工艺对制备纳米级复合材料很有必要，混炼工艺得当，可以提高纳米氧化锌及填充补强剂等在胶料中的分散性，改善胶料的流动性，从而提高减震材料的耐疲劳、耐久性能，并且生产效率高，能耗低。

发明内容

本发明的目的在于研制一种纳米氧化锌与橡胶复合的减震橡胶材料的混炼工艺，提高其在胶料中的分散程度，从而提高现有减震橡胶材料老化性能低、易疲劳且耐久性差等问题。通过改性纳米氧化锌、选取合适的转子转速和混炼温度以及合理的加料顺序，优化了混炼工艺，提高了填料的分散性，降低了胶料的门尼粘度，改善了胶料的流动性，提高了生产效率，获得工艺性能和物理机械性能优异的纳米级减震橡胶材料，从而缓解了国内汽车行业对进口材料的依赖，有较大的经济价值。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种纳米氧化锌与橡胶复合的减震橡胶材料的混炼工艺，其特征在于：包括以下步骤：

(1)塑炼：将天然橡胶和顺丁橡胶按质量份数在开炼机中塑炼一定时间、薄通多次后，直至混合胶料的门尼粘度ML_{(1+4)，100℃}在40～60范围内；

(2)混炼：采用三段混炼法，其中一段、二段密炼机中进行；密炼混炼中通过变化每段的转子转速、加料顺序、炭黑加入量以及排胶温度等，来获得分散性能良好的混炼工艺；最后一段在开炼机上加入硫化剂和促进剂。

密炼混炼中转子转速的变化为40r/min～70r/min。

密炼混炼中加料顺序的变化是对防老剂、纳米氧化锌及硬脂酸的加料顺序进行变化。

密炼混炼中对炭黑每次的加入量变化为：(1)一次性加入；(2)3/5-2/5(3)2/5-2/5-1/5。

密炼混炼中对排胶温度进行如下变化：130℃～160℃。

停放12h后方能在开炼机加硫，并且温度控制在60℃以内。

本方案具有如下优点：

(1)此方案混炼的母炼胶的门尼粘度较低，胶料流动性能好。

(2)此方案混炼的减震橡胶材料，正硫化时间提前，硫化速度加快。

(3)此方案混炼的减震橡胶材料，其伸张疲劳系数和耐久性提高。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的具体说明，但不应理解为是对本发明的限制，凡是基于本发明的技术基本思想所做的其它多种形式的修改、替换或变更所实现的技术方案均属于本发明的范围。

实施例1

将天然橡胶和顺丁橡胶按质量份数配比在开炼机中塑炼一定时间、薄通多次后，直至混合胶的在门尼粘度ML_{(1+4)，100℃}在40～60范围内。

采用二段混炼工艺。一段采用密炼机混炼，二段采用开炼机加硫。

一段混炼转子转速为50r/min，混炼工艺为：生胶、纳米氧化锌、硬脂酸、白炭黑、硅烷偶联剂-压压砣-炭黑、软化增塑剂-压压砣-150℃排胶。

二段混炼工艺为：一段混炼胶、硫磺和促进剂DTDM、CBS、MBT等，薄通3～4遍出片冷却(整个加硫过程控制辊温不超过60℃)。

实施例2

本实施例的纳米氧化锌与橡胶复合的减震橡胶材料的混炼工艺同1，其不同之处在于一段混炼中炭黑先加入混炼，然后再加入软化增塑剂。

实施例3

采用三段混炼工艺。一段、二段均采用密炼机混炼，三段采用开炼机加硫。

一段混炼转子转速为50r/min，混炼工艺为：生胶、纳米氧化锌、硬脂酸、白炭黑、硅烷偶联剂-压压砣-3/5炭黑-压压砣-软化增塑剂-压压砣-150℃排胶。

二段混炼转子转速为40r/min，混炼工艺为：-段混炼胶、2/5炭黑、防老剂-压压砣-140℃排胶。

三段混炼工艺为：二段混炼胶、硫磺和促进剂DTDM、CBS、MBT等，薄通3～4遍出片冷却(整个加硫过程控制辊温不超过60℃)。

实施例4

本实施例的纳米氧化锌与橡胶复合的减震橡胶材料的混炼工艺同3，其不同之处在于一段混炼中排胶温度为140℃。

实施例5

本实施例的纳米氧化锌与橡胶复合的减震橡胶材料的混炼工艺同3，其不同之处在于二段混炼中排胶温度为150℃。

实施例6

采用三段混炼工艺。一段、二段均采用密炼机混炼，三段采用开炼机加硫。

一段混炼转子转速为50r/min，混炼工艺为：生胶、白炭黑、硅烷偶联剂-压压砣-3/5炭黑-压压砣-软化增塑剂-压压砣-150℃排胶。

二段混炼转子转速为40r/min，混炼工艺为：一段混炼胶、纳米氧化锌、硬脂酸、防老剂-压压砣-2/5炭黑、软化增塑剂-压压砣-140℃排胶。

三段混炼工艺为：二段混炼胶、硫磺和促进剂DTDM、CBS、MBT等，薄通3～4遍出片冷却(整个加硫过程控制辊温不超过60℃)。

实施例7

本实施例的纳米氧化锌与橡胶复合的减震橡胶材料的混炼工艺同4，其不同之处在于防老剂在一段混炼开始和生胶、白炭黑等一起加入。

实施例8

本实施例的纳米氧化锌与橡胶复合的减震橡胶材料的混炼工艺同4，其不同之处在于二段混炼的排胶温度为150℃。

实施例9

本实施例的纳米氧化锌与橡胶复合的减震橡胶材料的混炼工艺采用四段混炼法。一段、二段和三段采用密炼机混炼，转子转速均为40r/min，四段采用开炼机加硫。

一段混炼工艺为：生胶、纳米氧化锌、硬脂酸、白炭黑、硅烷偶联剂-压压砣-2/5炭黑-压压砣-软化增塑剂-压压砣-145℃排胶。

二段混炼工艺为：一段混炼胶、防老剂-压压砣-2/5炭黑-压压砣-软化增塑剂-压压砣-145℃排胶。

三段混炼工艺为：二段混炼胶、1/5炭黑-压压砣-135℃排胶。

四段混炼工艺为：三段混炼胶、硫磺和促进剂DTDM、CBS、MBT等，薄通3～4遍出片冷却(整个加硫过程控制辊温不超过60℃)。

实施例1～9性能见表

总之，本发明提供一种纳米氧化锌与橡胶复合的减震橡胶材料的混炼工艺，生产操作流程简单易行，混炼时间短，硫化速度快，能够极大的提高生产效率，生产出分散性能好、工艺性能佳的纳米级减震橡胶材料，具有较好的使用价值。

Claims (6)

1.一种纳米氧化锌与橡胶复合的减震橡胶材料的混炼工艺，其特征在于：包括以下步骤：

(1)塑炼：将天然橡胶和顺丁橡胶按质量份数在开炼机中塑炼一定时间、薄通多次后，直至混合胶料的门尼粘度ML_{(1+4)，100℃}在40～60范围内；

(2)混炼：采用三段混炼法，其中一段、二段混炼在密炼机中进行；密炼混炼中通过变化每段的转子转速、加料顺序、炭黑用量以及排胶温度等，来获得分散性能良好的混炼工艺；最后一段在开炼机上加入硫化剂和促进剂。

2.根据权利要求1所述的减震橡胶材料的混炼，其特征在于，密炼混炼中转子转速的变化为40r/min～70r/min。

3.根据权利要求1所述的减震橡胶材料的混炼，其特征在于，密炼混炼中加料顺序的变化是对防老剂、纳米氧化锌及硬脂酸的加料顺序进行变化。

4.根据权利要求1所述的减震橡胶材料的混炼，其特征在于，密炼混炼中对炭黑每次的加入量变化为：(1)一次性加入；(2)2/5-3/5(3)2/5-2/5-1/5。

5.根据权利要求1所述的减震橡胶材料的混炼，其特征在于，密炼混炼中对排胶温度进行如下变化：130℃～160℃。

6.根据权利要求1所述的减震橡胶材料的混炼，其特征在于，停放12h后方能在开炼机加硫，并且温度控制在60℃以内。