CN104098804B - 一种短纤维填充橡胶母料及制备方法 - Google Patents

一种短纤维填充橡胶母料及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104098804B
CN104098804B CN201410298722.XA CN201410298722A CN104098804B CN 104098804 B CN104098804 B CN 104098804B CN 201410298722 A CN201410298722 A CN 201410298722A CN 104098804 B CN104098804 B CN 104098804B
Authority
CN
China
Prior art keywords
staple fibre
rubber
parts
masterbatch
filled rubber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410298722.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104098804A (zh
Inventor
杜华太
谢富霞
杜明欣
景玉龙
张春梅
张志刚
崔俞
庞明磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
No 53 Institute of China North Industries Group Corp
Original Assignee
No 53 Institute of China North Industries Group Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by No 53 Institute of China North Industries Group Corp filed Critical No 53 Institute of China North Industries Group Corp
Priority to CN201410298722.XA priority Critical patent/CN104098804B/zh
Publication of CN104098804A publication Critical patent/CN104098804A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104098804B publication Critical patent/CN104098804B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明属于橡胶材料加工技术领域。在填充油存在下，采用高速搅拌实现短纤维在反式聚异戊二烯橡胶中的良好分散，改善橡胶与短纤维的界面粘合性。本发明涉及的短纤维填充橡胶母料，质量组成包括反式聚异戊二烯粉末橡胶100份，短纤维5～50份，石油系芳烃油5～15份，增粘剂0～2份，在合成橡胶充油过程中进行，将短纤维及芳烃油加入粉末橡胶中；常温～50℃搅拌5～10min；在80℃～150℃条件下双螺杆挤出工艺造型。该短纤维填充橡胶母料，能够保持橡胶的拉伸强度、伸长率及粘接强度，并改善滞后、弹性。制备工艺简单，适合批量生产，适用于要求低伸长下高强度、低滞后、高弹性、耐热、抗疲劳的纯胶制品及橡胶-金属复合制品。

Description

一种短纤维填充橡胶母料及制备方法
技术领域
本发明属于橡胶材料加工技术领域，涉及母料加工技术，特别涉及纤维填充橡胶母料加工技术。
背景技术
通过短纤维填充补强橡胶可提高小变形下强度及耐磨、耐切割、耐疲劳、抗蠕变性能是众所周知的。但在短纤维增强橡胶复合材料制备中，直接添加短纤维，纤维容易集束，在橡胶中难以均匀分散，而且与高分子聚合物表面粘合差，导致拉伸强度、伸长率及粘接强度下降，不仅不能充分发挥纤维耐高温、抗蠕变的作用，而且直接影响到橡胶-金属复合制品的粘接性能。部分专利介绍了通过短纤维母料的技术途径来实现短纤维在橡胶基体中的均匀分散及与高分子界面的良好粘合。
CN1914258A介绍了一种通过搅拌和混合平均直径小于0.5um的短纤维水分散体和橡胶胶乳，制备橡胶短纤维母料，以及使用该母料的充气轮胎，该方法可以实现短纤维在橡胶聚合物中的均匀分散，使得应用该母料的轮胎具有优异抗疲劳性。
CN102167869A介绍了通过高速搅拌大量微细活性轻质碳酸钙、偶联剂及芳纶浆粕，然后加入三元乙丙橡胶强制喂料挤出造粒制备预分散芳纶浆粕母料的方法，该方法可实现芳纶浆粕在橡胶中的均匀分散，使得应用该母料的橡胶具有优异的耐高温老化性能，但由于分散填料碳酸钙的不可通用性，使该母料在橡胶中的应用存在较大局限性。
针对直径大于0.5um的短纤维补强橡胶复合材料，虽然短纤维在橡胶基体中较易分散，但由于其表面惰性，与橡胶分子界面结合差，拉伸强度、伸长率等物理性能及粘接、疲劳性能降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种橡胶包覆短纤维母料的制备方法。
本发明是这样实现的，通过高速搅拌粉末橡胶、短纤维及填充油，实现短纤维在橡胶中的良好分散；通过具有热塑性特点的反式聚异戊二烯及增粘剂对短纤维的熔融包覆作用，改善橡胶与短纤维的界面粘合性；采用挤出工艺制备短纤维填充橡胶母料。
本发明涉及的短纤维填充橡胶母料，原料的质量组成为：
其中：反式聚异戊二烯粉末橡胶的门尼粘度ML100℃ 3+4介于60～145之间；短纤维为碳纤维或芳纶纤维；增粘剂为丙烯酸酯和/或丙烯酸锌。
本发明涉及的短纤维填充橡胶母料，所述短纤维直径不小于0.5um。
本发明涉及的短纤维母料，所述反式聚异戊二烯粉末橡胶的门尼粘度ML100℃ 3+4介于60～120之间。
本发明涉及的短纤维填充橡胶母料，碳纤维用量介于30～50份之间。
本发明涉及的短纤维填充橡胶母料，芳纶纤维用量介于5～10份之间。
本发明涉及的短纤维填充橡胶母料制备方法，在合成橡胶充油工艺过程中进行，包括配料、混合及造型过程：
1)配料：将短纤维及芳烃油加入粉末橡胶中；
2)混合：常温～50℃搅拌5～10min混合均匀；
3)造型：采用双螺杆挤出工艺在80℃～150℃条件下造型。
本发明涉及的短纤维填充橡胶母料，与直接添加短纤维相比，能够保持橡胶的拉伸强度、伸长率及粘接强度，并改善滞后、弹性。该短纤维母料制备工艺简单，适合批量生产，适用于要求低伸长下高强度、低滞后、高弹性、耐热、抗疲劳的纯胶制品及橡胶-金属复合制品。
具体实施方式
下面结合实施例对发明内容作进一步说明，但不作为对本发明的限制。实施例中除非另有说明外，份数以重量份计。
实施例一
短纤维母料的制备方法：将100份反式聚异戊二烯粉料(ML100℃ 3+4145)、50份直径7um、长度5mm的碳纤维、10份FXTY-FRD芳烃油及1份丙烯酸酯与1份丙烯酸锌加入高速搅拌设备中，于60r/min下搅拌10min混合均匀后23℃～30℃出料，将混合均匀的粉料加入双螺杆挤出机，控制80℃～100℃挤出短纤维母料片材。
应用该短纤维母料的混炼胶组合物：天然橡胶：80份；32.4份上述反式聚异戊二烯短纤维母料；硬酯酸：2份；氧化锌：5份；古马隆树脂：3份；N220炭黑：45份；Gr175沉淀法白炭黑：10份；防老剂4010NA：1份；防老剂RD：1份；硫磺：2.5份；2-巯基苯并噻唑：0.2份；N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺：0.8份；双(3-三烷氧基甲硅烷基丙基)四硫化物：0.5份。
混炼胶制备方法：首先在密炼机中按照常规工艺混炼天然橡胶、硬酯酸、氧化锌、古马隆树脂、N220炭黑、防老剂4010NA与RD，得到炭黑填充母料；然后将含炭黑的母料与含有短纤维母料按照上述配方比例在开炼机(辊温大于60℃)上混炼包辊后，加入硫磺、促进剂等硫化体系，吃料完毕薄通下片制得混炼胶。在150℃条件下硫化30分钟制备试样，硫化胶性能见表1，与对比例1直接添加短碳纤维比较，拉伸强度、伸长率及粘接强度得到改善，而且具有较好的弹性与滞后。
对比例一
直接应用短碳纤维制备混炼胶，材料比例同实施例1，首先在密炼机中按照常规工艺混炼天然橡胶、反式聚异戊二烯、碳纤维、硬酯酸、氧化锌、古马隆树脂、N220炭黑、沉淀法白炭黑及防老剂4010NA与RD，得到含有炭黑、白炭黑及碳纤维填充的母料；然后将母料按照上述配方比例在开炼机(辊温大于等于60℃)上混炼包辊后，加入硫磺、促进剂等硫化体系，吃料完毕后薄通下片
表1
性能 实施例1 对比例1
拉伸强度，Mpa 21.0 19.9
伸长率，％ 486 466
硬度，HA 78 78
100％定伸，MPa 5.2 5.0
300％定伸，MPa 12.4 -
回弹率，％ 29 22
撕裂强度，kN/m 89 54
剪切模量，kpa 1820 1856
滞后损失 0.08 0.14
最低粘接强度，kN/m 19.6 13.2
制得混炼胶。在150℃条件下硫化30分钟制备试样，硫化胶性能见表1。
实施例二
短纤维母料的制备方法：将100份反式聚异戊二烯粉料(ML100℃ 3+4100)、5份平均直径12um、长度3mm的芳纶短纤维、11份XJTY-FRD芳烃油加入高速搅拌设备中，于70r/min下搅拌8min，30℃～40℃出料，将混合料加入挤出机于90～100℃下挤出造粒。
应用该短纤维母料的橡胶组合物为：天然橡胶：80份；23.2份上述短纤维母料；硬酯酸：2份；氧化锌：5份；古马隆树脂：5份；N220炭黑：45份；沉淀法白炭黑10份；防老剂4010NA:1份；防老剂RD：1份；硫磺：2.5份；N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺：0.8份；2-巯基苯并噻唑：0.2份；双(3-三烷氧基甲硅烷基丙基)四硫化物：0.5份。混炼胶及试样制备工艺同实施例一，硫化胶性能见表2，胶料具有较好的拉伸强度、伸长率及弹性与压缩疲劳生热。
表2
性能 实施例2 实施例3 实施例4
拉伸强度，Mpa 25.4 25.0 24.9
伸长率，％ 562 540 525
硬度，HA 74 76 76
300％定伸，MPa 10.9 11.5 12.2
回弹率，％ 35 36 36
压缩疲劳生热(4.5万次)，℃ 10 10 10
实施例三
短纤维母料的制备方法：将100份反式聚异戊二烯粉料(ML100℃ 3+480)、7.5份平均直径12um、长度2.5mm的芳纶纤维、13份XJTY-FRD芳烃油加入高速搅拌设备中，于80r/min下搅拌10min，控制温度35℃～45℃出料，将混合料加入挤出机于110～120℃下挤出造粒。
应用该短纤维母料的橡胶组合物为：天然橡胶：80份；24.1份上述短纤维母料；硬酯酸：2份；氧化锌：5份；古马隆树脂：5份；N220炭黑：45份；沉淀法白炭黑10份；防老剂4010NA:1份；防老剂RD：1份；硫磺：2.5份；N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺：0.8份；2-巯基苯并噻唑：0.2份；双(3-三烷氧基甲硅烷基丙基)四硫化物：0.5份。混炼胶及试样制备工艺同实施例一，硫化胶性能见表2，胶料具有较好的拉伸强度、伸长率及弹性与压缩疲劳生热。
实施例四
短纤维母料的制备方法：将100份反式聚异戊二烯粉料(ML100℃ 3+490)、10份平均直径12um、长度3mm的芳纶纤维、15份TDAE芳烃油加入高速搅拌设备中，于80r/min下搅拌10min，45℃～50℃出料，将混合料加入挤出机于120～130℃下挤出造粒。
应用该短纤维母料的橡胶组合物为：天然橡胶：80份；25份上述短纤维母料；硬酯酸：2份；氧化锌：5份；古马隆树脂：5份；N220炭黑：45份；沉淀法白炭黑10份；防老剂4010NA:1份；防老剂RD：1份；硫磺：2.5份；N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺：0.8份；2-巯基苯并噻唑：0.2份；双(3-三烷氧基甲硅烷基丙基)四硫化物：0.5份。混炼胶及试样制备工艺同实施例一，硫化胶性能见表2，胶料具有较好的弹性与压缩疲劳生热。
实施例五
短纤维母料的制备方法：将100份反式聚异戊二烯粉料(ML100℃ 3+460)、30份直径5um、长度3.5mm的碳纤维加入高速搅拌设备中，在60r/min搅拌下加入5份MES芳烃油与1份丙烯酸酯，在80r/min下搅拌混合5min，25℃～30℃出料，在挤出机或混炼设备中于130～150℃下挤出片材。
应用该短纤维母料的混炼胶组合物：天然橡胶：80份；27.2份上述短纤维母料；硬酯酸：2份；氧化锌：5份；古马隆树脂：3份；N220炭黑：35份；Gr175沉淀法白炭黑：10份；防老剂4010NA:1份；防老剂RD：1份；硫磺：2.5份；N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺：0.8份；2-巯基苯并噻唑：0.2份；双(3-三烷氧基甲硅烷基丙基)四硫化物：0.5份。混炼胶及试样制备工艺同实施例一，硫化胶性能见表3，胶料具有较好拉伸性能、滞后损失、弹性及良好的粘接强度。
实施例六
短纤维母料的制备方法：将100份反式聚异戊二烯粉料(ML100℃ 3+470)、40份直径5um、长度4mm的碳纤维加入高速搅拌设备中，在60r/min搅拌下加入7份TDAE芳烃油与1.5份丙烯酸锌，在80r/min搅拌混合7min，28℃～35℃出料，在挤出机中于130～150℃下挤出片材。
应用该短纤维母料的橡胶组成质量分数为：天然橡胶：80份；29.7份上述短纤维母料；硬酯酸：2份；氧化锌：5份；古马隆树脂：3份；N220炭黑：35份；Gr175沉淀法白炭黑：10份；防老剂4010NA:1份；防老剂RD：1份；硫磺：2.5份；N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺：0.8份；2-巯基苯并噻唑：0.2份；双(3-三烷氧基甲硅烷基丙基)四硫化物：0.5份。混炼胶及试样制备工艺同实施例一，硫化胶性能见表3，胶料具有优异的弹性、滞后损失及良好的粘接强度，而且高温压缩变形低。
实施例七
短纤维母料的制备方法：将100份反式聚异戊二烯(ML100℃ 3+4120)、50份直径5um、长度3mm的碳纤维加入高速搅拌设备中，在60r/min搅拌下加入8份VT-501芳烃油，在80r/min搅拌混合5min，30℃～40℃出料，在挤出机中于130～150℃下挤出片材。
应用该短纤维母料的橡胶组成质量分数为：天然橡胶：80份；31.6份上述短纤维母料；硬酯酸：2份；氧化锌：5份；古马隆树脂：3份；N220炭黑：35份；Gr175沉淀法白炭黑：10份；防老剂4010NA:1份；防老剂RD：1份；硫磺：2.5份；N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺：0.8份；2-巯基苯并噻唑：0.2份；双(3-三烷氧基甲硅烷基丙基)四硫化物：0.5份。混炼胶及试样制备工艺同实施例一，硫化胶性能见表3，与对比例二比较，胶料具有优异的弹性、滞后损失及良好的粘接强度。
表3
性能 实施例5 实施例6 实施例7 对比例2
拉伸强度，Mpa 22.4 21.3 21.9 20.5
伸长率，％ 625 598 576 530
硬度，HA 66 69 71 73
300％定伸，MPa 7.4 7.8 9.0 11.8
回弹率，％ 38 42 39 30
动态剪切模量，kpa 1265 1267 1418 1549
动态滞后损失 0.08 0.08 0.06 0.09
最低粘接强度，kN/m 12.4 13.9 13.6 9.9
压缩变形(100℃*48h)，％ 56 51 49 62
对比例二
直接应用短切碳纤维制备混炼胶，材料比例同实施例7，制备工艺同对比例一，硫化胶性能见表3。

Claims (6)

1.一种短纤维填充橡胶母料，原料的质量组成为：
其中：反式聚异戊二烯粉末橡胶的门尼粘度ML100℃ 3+4介于60～145之间；短纤维为碳纤维或芳纶纤维；增粘剂为丙烯酸酯和/或丙烯酸锌。
2.根据权利要求1所述的短纤维填充橡胶母料，所述短纤维直径不小于0.5um。
3.根据权利要求1所述的短纤维填充橡胶母料，所述反式聚异戊二烯粉末橡胶的门尼粘度ML100℃ 3+4介于60～120之间。
4.根据权利要求1所述的短纤维填充橡胶母料，碳纤维用量介于30～50份之间。
5.根据权利要求1所述的短纤维填充橡胶母料，芳纶纤维用量介于5～10份之间。
6.根据权利要求1～5任一所述的短纤维填充橡胶母料制备方法，在合成橡胶充油工艺过程中进行，包括配料、混合及造型过程：
1)配料：将短纤维及芳烃油加入粉末橡胶中；
2)混合：常温～50℃搅拌5～10min混合均匀；
3)造型：采用双螺杆挤出工艺在80℃～150℃条件下造型。
CN201410298722.XA 2014-06-27 2014-06-27 一种短纤维填充橡胶母料及制备方法 Active CN104098804B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410298722.XA CN104098804B (zh) 2014-06-27 2014-06-27 一种短纤维填充橡胶母料及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410298722.XA CN104098804B (zh) 2014-06-27 2014-06-27 一种短纤维填充橡胶母料及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104098804A CN104098804A (zh) 2014-10-15
CN104098804B true CN104098804B (zh) 2016-04-13

Family

ID=51667373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410298722.XA Active CN104098804B (zh) 2014-06-27 2014-06-27 一种短纤维填充橡胶母料及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104098804B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104788740A (zh) * 2014-12-31 2015-07-22 青岛第派新材有限公司 纤维/tpi母胶及其制备方法和该母胶在橡胶组合物中的应用
CN106751797B (zh) * 2016-11-29 2019-04-30 中蓝晨光化工有限公司 一种芳香族聚酰胺纤维橡胶预混母料

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0162684A2 (en) * 1984-05-21 1985-11-27 E.I. Du Pont De Nemours And Company Fiber containing particulate elastomeric composition
CN1938375A (zh) * 2004-03-26 2007-03-28 日本瑞翁株式会社 母炼胶组合物、含有其的橡胶组合物及硫化物
CN103254476A (zh) * 2013-05-23 2013-08-21 青岛联康油脂制品有限公司 一种橡胶母胶粒及其制备方法
CN103849012A (zh) * 2012-11-29 2014-06-11 中国化工橡胶桂林有限公司 环保耐切割工程机械轮胎胎面胶

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0162684A2 (en) * 1984-05-21 1985-11-27 E.I. Du Pont De Nemours And Company Fiber containing particulate elastomeric composition
CN1938375A (zh) * 2004-03-26 2007-03-28 日本瑞翁株式会社 母炼胶组合物、含有其的橡胶组合物及硫化物
CN103849012A (zh) * 2012-11-29 2014-06-11 中国化工橡胶桂林有限公司 环保耐切割工程机械轮胎胎面胶
CN103254476A (zh) * 2013-05-23 2013-08-21 青岛联康油脂制品有限公司 一种橡胶母胶粒及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
天然短纤维增强橡胶复合材料的研究进展;李福强等;《合成橡胶工业》;20091115;第32卷(第6期);517-521 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104098804A (zh) 2014-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104761761B (zh) 一种高韧性的纳米纤维增强橡胶基3d打印用材料及制备方法
CN106543505B (zh) 一种高性能丁腈橡胶密封材料及其制备方法
CN103203810B (zh) 橡胶母炼胶的连续式制造方法及该方法制备的橡胶母炼胶与橡胶制品
CN101418087B (zh) 全钢子午线轮胎的气密层胶及其制备方法
EP2465898B1 (en) Tire having rubber composition and a rubber component containing short fiber reinforcement with a comptabilizer
CN101792559B (zh) 一种化学纤维漂白胶辊包覆胶用胶料
CN101440176A (zh) 巨型工程轮胎胎面胶及使用该胎面胶的巨型工程轮胎
CN108276687A (zh) 一种纳米微晶ncc增强橡胶材料及其制备方法
CN102675701B (zh) 一种压缩生热低且滚动阻力小的橡胶组合物
CN104356443A (zh) 一种用于轮胎胎面高耐磨补强材料及其制备方法
CN104844856A (zh) 一种用于橡胶硫化交联的预分散母胶粒及其制备方法
CN105694153B (zh) 一种高填充轮胎再生胶的农业轮胎胎侧胶
CN104098804B (zh) 一种短纤维填充橡胶母料及制备方法
CN104387599B (zh) 一种连续式制备的橡胶母炼胶在轿车胎胎侧胶中的应用
CN106916394A (zh) 一种防滑地毯用pvc改性材料及其制备方法
CN108102183A (zh) 导电橡胶及其制备方法
CN104497378A (zh) 一种抗开裂高性能橡胶复合材料及其制备方法
CN104327315B (zh) 一种连续式制备的橡胶母炼胶在轿车胎基部胶中的应用
CN106810739A (zh) 一种改善聚乙烯包装膜韧性的功能母粒
CN105566702A (zh) 一种高填充轮胎再生胶的农业轮胎胎冠胶
CN106317456A (zh) 一种利用木质素分散的硫酸钙制备橡胶母料的方法
CN1273527C (zh) 用于橡胶的细淀粉复合物粉末填充剂及其制备方法
CN102675695B (zh) 具有低生热和低滚动阻力的橡胶组合物
CN104371121A (zh) 一种连续式制备的橡胶母炼胶在卡车胎肩垫胶中的应用
CN104558865A (zh) 用于注胶工艺低硬度三元乙丙橡胶组合物

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant