CN104194102A - 一种高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料 - Google Patents

一种高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料 Download PDF

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CN104194102A CN201410487342.0A CN201410487342A CN104194102A CN 104194102 A CN104194102 A CN 104194102A CN 201410487342 A CN201410487342 A CN 201410487342A CN 104194102 A CN104194102 A CN 104194102A
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Abstract

本发明公开了一种高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料,其原料按重量份包括:丁苯橡胶65-72份,天然橡胶33-45份,氯丁橡胶26-29份,改性石墨烯35-42份,白炭黑20-25份,炭黑12-16份,重晶石粉15-20份,硅烷偶联剂A-1513-5份,硫磺4.3-6.5份,促进剂TMTM 2.2-2.4份、促进剂DM 1.5-2份,辛基化二苯胺3-7份,防老剂BLE 2.8-3.3份,防老剂OD 4.3-4.6份,椰子油2.6-3.2份,二辛基邻苯二甲酸酯2.5-4份,环烷基油3-6份,石油磺酸苯酯1.2-1.5份,环氧树脂2.3-2.6份。本发明强度高且抗撕裂能力强。

Description

一种高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料
技术领域
本发明涉及丁苯橡胶材料技术领域,尤其涉及一种高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料。
背景技术
丁苯橡胶材料是目前产量最大的通用合成橡胶材料,因其较好的耐磨、耐老化、耐水等特性,在多数场合可替代天然橡胶材料使用,主要用于轮胎工业、汽车部件、胶管、胶鞋、电线电缆等领域;丁苯橡胶材料的耐屈挠龟裂性能较好,但裂纹扩展速度快,抗撕裂能力差,同时,丁苯橡胶材料的强度也较差;因此,研制一种强度高、抗撕裂能力强的丁苯橡胶材料十分必要。
发明内容
基本背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料,强度高且抗撕裂能力强。
本发明提出的一种高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料,其原料按重量份包括:丁苯橡胶65-72份,天然橡胶33-45份,氯丁橡胶26-29份,改性石墨烯35-42份,白炭黑20-25份,炭黑12-16份,重晶石粉15-20份,硅烷偶联剂A-1513-5份,硫磺4.3-6.5份,促进剂TMTM 2.2-2.4份、促进剂DM 1.5-2份,辛基化二苯胺3-7份,防老剂BLE 2.8-3.3份,防老剂OD 4.3-4.6份,椰子油2.6-3.2份,二辛基邻苯二甲酸酯2.5-4份,环烷基油3-6份,石油磺酸苯酯1.2-1.5份,环氧树脂2.3-2.6份;
其中改性石墨烯的制备方法包括:按重量份将1.6-1.9份氧化石墨烯置于1000-1200份水中,进行超声处理得到浓度为1.2-1.6mg/ml的氧化石墨烯溶液,再加入4.2-4.6份茶多酚后继续进行超声处理50-54min得到物料A,超声处理的频率为16-19KHz,超声处理的功率为800-900W;用5-6×105份去离子水洗涤物料A以去除多余的茶多酚,再置于离心机中离心35-40min得到物料B,离心速度为7000-7200rpm;将物料B用660-680目的尼龙滤膜进行真空抽滤26-30min得到改性石墨烯,真空压强为64-69MPa;
所述高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料在制备过程中,按重量比称量各种原料,预热密炼机到85-93℃,将丁苯橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶投入密炼机中,以210-230rpm的密炼速度密炼32-35min得到橡胶主料C,塑炼过程中打三角包6-9次;将硅烷偶联剂A-151加入改性石墨烯、白炭黑、炭黑和重晶石粉中,以220-240rpm的搅拌速度搅拌25-30min得到混合物料D;将混合物料D、辛基化二苯胺、椰子油、二辛基邻苯二甲酸酯、环烷基油、石油磺酸苯酯和环氧树脂加入密炼机中以100-110rpm的搅拌速度混炼18-24min,再加入防老剂BLE和防老剂OD继续混炼15-20min,加入硫磺、促进剂TMTM和促进剂DM以120-130rpm的密炼速度密炼20-23min后,将温度升至152-156℃再混炼8-10min后,降温出料并冷却26-30h,得到高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料。
优选地,丁苯橡胶由1,3-丁二烯和苯乙烯按重量比70-73:27-30共聚得到。
优选地,丁苯橡胶、天然橡胶和氯丁橡胶的重量比为68-70:35-40:27-28。
优选地,改性石墨烯、白炭黑、炭黑、重晶石粉的重量比为36-40:22-23:14-15:16-18。
优选地,其原料按重量份包括:丁苯橡胶68-70份,天然橡胶35-40份,氯丁橡胶27-28份,改性石墨烯36-40份,白炭黑22-23份,炭黑14-15份,重晶石粉16-18份,硅烷偶联剂A-1513-5份,硫磺4.3-6.5份,促进剂TMTM2.2-2.4份、促进剂DM 1.5-2份,辛基化二苯胺3-7份,防老剂BLE 2.8-3.3份,防老剂OD 4.3-4.6份,椰子油2.6-3.2份,二辛基邻苯二甲酸酯2.5-4份,环烷基油3-6份,石油磺酸苯酯1.2-1.5份,环氧树脂2.3-2.6份;
其中改性石墨烯的制备方法包括:按重量份将1.7-1.8份氧化石墨烯置于1100-1150份水中,进行超声处理得到浓度为1.3-1.4mg/ml的氧化石墨烯溶液,再加入4.3-4.4份茶多酚后继续进行超声处理52-53min得到物料A,超声处理的频率为17-18KHz,超声处理的功率为850-880W;用5.5-5.8×105份去离子水洗涤物料A以去除多余的茶多酚,再置于离心机中离心36-38min得到物料B,离心速度为7100rpm;将物料B用670目的尼龙滤膜进行真空抽滤27-28min得到改性石墨烯,真空压强为65-68MPa;
所述高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料在制备过程中,按重量比称量各种原料,预热密炼机到88-90℃,将丁苯橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶投入密炼机中,以215-220rpm的密炼速度密炼33-34min得到橡胶主料C,塑炼过程中打三角包7-8次;将硅烷偶联剂A-151加入改性石墨烯、白炭黑、炭黑和重晶石粉中,以230-235rpm的搅拌速度搅拌26-28min得到混合物料D;将混合物料D、辛基化二苯胺、椰子油、二辛基邻苯二甲酸酯、环烷基油、石油磺酸苯酯和环氧树脂加入密炼机中以105rpm的搅拌速度混炼20-22min,再加入防老剂BLE和防老剂OD继续混炼16-18min,加入硫磺、促进剂TMTM和促进剂DM以125rpm的密炼速度密炼21-22min后,将温度升至153-154℃再混炼9-9.5min后,降温出料并冷却28-29h,得到高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料。
本发明采用丁苯橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶作为主料,使本发明具有较好的强度、弹性和耐磨性能;加入改性石墨烯、白炭黑、炭黑、重晶石粉作为补强填充剂,大大提高了本发明的强度和抗撕裂能力,其中改性石墨烯是由氧化石墨烯和茶多酚反应得到的,其所拥有的多酚基团与橡胶主料所具有的吡啶环之间存在强烈的氢键相互作用,极大地提高了本发明的强度、抗撕裂能力,同时,添加补强填充剂能够扩大本发明的容积,降低了成本;防老剂BLE和防老剂OD的添加,能防止橡胶分子被氧化,保持本发明分子链的稳定性,提高本发明的抗氧化、耐老化性能;石油磺酸苯酯作为润滑剂,使改性石墨烯、白炭黑、炭黑、重晶石粉等均匀分散在橡胶主料中,还作为稳定剂,与防老剂BLE、防老剂OD配合使用,提高了本发明的耐老化和抗氧化性能;硅烷偶联剂A-151的使用,加强了各原料的相容性,使上述添加的补强填充剂与橡胶分子在硫化过程中,均匀交联分布形成的“网状结构”,大大增强了本发明的强度、弹性和耐磨抗撕裂能力;以硫磺、促进剂TMTM、促进剂DM构成硫化体系,具有硫化速度快,压缩变形率低等特点,提高了本发明的交联程度,降低交联反应时间,从而增强本发明的强度、抗撕裂能力和弹性;而环氧树脂作为防焦剂使用,能够避免本发明在实施过程中“焦烧现象”的发生;以二辛基邻苯二甲酸酯、环烷基油作为增塑剂,提高了本发明的可塑能力,有利于制作各种形态的丁苯橡胶材料制品;而椰子油作为软化剂使用,在进一步提高本发明可塑性的同时,降低了原料粘度和混炼时的温度,提高本发明的拉伸强度和弹性。
具体实施方式
下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料,其原料按重量份包括:丁苯橡胶72份,天然橡胶33份,氯丁橡胶29份,改性石墨烯35份,白炭黑25份,炭黑12份,重晶石粉20份,硅烷偶联剂A-1513份,硫磺6.5份,促进剂TMTM 2.2份、促进剂DM 2份,辛基化二苯胺3份,防老剂BLE 3.3份,防老剂OD 4.3份,椰子油3.2份,二辛基邻苯二甲酸酯2.5份,环烷基油6份,石油磺酸苯酯1.2份,环氧树脂2.6份;丁苯橡胶由1,3-丁二烯和苯乙烯按重量比70:30共聚得到。
其中改性石墨烯的制备方法包括:按重量份将1.9份氧化石墨烯置于1000份水中,进行超声处理得到浓度为1.6mg/ml的氧化石墨烯溶液,再加入4.2份茶多酚后继续进行超声处理54min得到物料A,超声处理的频率为16KHz,超声处理的功率为900W;用5×105份去离子水洗涤物料A以去除多余的茶多酚,再置于离心机中离心40min得到物料B,离心速度为7000rpm;将物料B用680目的尼龙滤膜进行真空抽滤26min得到改性石墨烯,真空压强为69MPa;
所述高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料在制备过程中,按重量比称量各种原料,预热密炼机到93℃,将丁苯橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶投入密炼机中,以210rpm的密炼速度密炼35min得到橡胶主料C,塑炼过程中打三角包6次;将硅烷偶联剂A-151加入改性石墨烯、白炭黑、炭黑和重晶石粉中,以240rpm的搅拌速度搅拌25min得到混合物料D;将混合物料D、辛基化二苯胺、椰子油、二辛基邻苯二甲酸酯、环烷基油、石油磺酸苯酯和环氧树脂加入密炼机中以110rpm的搅拌速度混炼18min,再加入防老剂BLE和防老剂OD继续混炼20min,加入硫磺、促进剂TMTM和促进剂DM以120rpm的密炼速度密炼23min后,将温度升至152℃再混炼10min后,降温出料并冷却26h,得到高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料。
实施例2
一种高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料,其原料按重量份包括:丁苯橡胶65份,天然橡胶45份,氯丁橡胶26份,改性石墨烯42份,白炭黑20份,炭黑16份,重晶石粉15份,硅烷偶联剂A-1515份,硫磺4.3份,促进剂TMTM 2.4份、促进剂DM 1.5份,辛基化二苯胺7份,防老剂BLE 2.8份,防老剂OD 4.6份,椰子油2.6份,二辛基邻苯二甲酸酯4份,环烷基油3份,石油磺酸苯酯1.5份,环氧树脂2.3份;丁苯橡胶由1,3-丁二烯和苯乙烯按重量比74:26共聚得到。
其中改性石墨烯的制备方法包括:按重量份将1.6份氧化石墨烯置于1200份水中,进行超声处理得到浓度为1.2mg/ml的氧化石墨烯溶液,再加入4.6份茶多酚后继续进行超声处理50min得到物料A,超声处理的频率为19KHz,超声处理的功率为800W;用6×105份去离子水洗涤物料A以去除多余的茶多酚,再置于离心机中离心35min得到物料B,离心速度为7200rpm;将物料B用660目的尼龙滤膜进行真空抽滤30min得到改性石墨烯,真空压强为64MPa;
所述高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料在制备过程中,按重量比称量各种原料,预热密炼机到85℃,将丁苯橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶投入密炼机中,以230rpm的密炼速度密炼32min得到橡胶主料C,塑炼过程中打三角包9次;将硅烷偶联剂A-151加入改性石墨烯、白炭黑、炭黑和重晶石粉中,以220rpm的搅拌速度搅拌30min得到混合物料D;将混合物料D、辛基化二苯胺、椰子油、二辛基邻苯二甲酸酯、环烷基油、石油磺酸苯酯和环氧树脂加入密炼机中以100rpm的搅拌速度混炼24min,再加入防老剂BLE和防老剂OD继续混炼15min,加入硫磺、促进剂TMTM和促进剂DM以130rpm的密炼速度密炼20min后,将温度升至156℃再混炼8min后,降温出料并冷却30h,得到高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料。
实施例3
一种高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料,其原料按重量份包括:丁苯橡胶70份,天然橡胶35份,氯丁橡胶28份,改性石墨烯36份,白炭黑23份,炭黑14份,重晶石粉18份,硅烷偶联剂A-1513份,硫磺6.5份,促进剂TMTM 2.2份、促进剂DM 2份,辛基化二苯胺3份,防老剂BLE 3.3份,防老剂OD 4.3份,椰子油3.2份,二辛基邻苯二甲酸酯2.5份,环烷基油6份,石油磺酸苯酯1.2份,环氧树脂2.6份;丁苯橡胶由1,3-丁二烯和苯乙烯按重量比72:28共聚得到。
其中改性石墨烯的制备方法包括:按重量份将1.8份氧化石墨烯置于1100份水中,进行超声处理得到浓度为1.4mg/ml的氧化石墨烯溶液,再加入4.3份茶多酚后继续进行超声处理53min得到物料A,超声处理的频率为17KHz,超声处理的功率为880W;用5.5×105份去离子水洗涤物料A以去除多余的茶多酚,再置于离心机中离心38min得到物料B,离心速度为7100rpm;将物料B用670目的尼龙滤膜进行真空抽滤27min得到改性石墨烯,真空压强为68MPa;
所述高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料在制备过程中,按重量比称量各种原料,预热密炼机到90℃,将丁苯橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶投入密炼机中,以215rpm的密炼速度密炼34min得到橡胶主料C,塑炼过程中打三角包7次;将硅烷偶联剂A-151加入改性石墨烯、白炭黑、炭黑和重晶石粉中,以235rpm的搅拌速度搅拌26min得到混合物料D;将混合物料D、辛基化二苯胺、椰子油、二辛基邻苯二甲酸酯、环烷基油、石油磺酸苯酯和环氧树脂加入密炼机中以105rpm的搅拌速度混炼22min,再加入防老剂BLE和防老剂OD继续混炼16min,加入硫磺、促进剂TMTM和促进剂DM以125rpm的密炼速度密炼22min后,将温度升至153℃再混炼9.5min后,降温出料并冷却28h,得到高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料。
实施例4
一种高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料,其原料按重量份包括:丁苯橡胶68份,天然橡胶40份,氯丁橡胶27份,改性石墨烯40份,白炭黑22份,炭黑15份,重晶石粉16份,硅烷偶联剂A-1515份,硫磺4.3份,促进剂TMTM 2.4份、促进剂DM 1.5份,辛基化二苯胺7份,防老剂BLE 2.8份,防老剂OD 4.6份,椰子油2.6份,二辛基邻苯二甲酸酯4份,环烷基油3份,石油磺酸苯酯1.5份,环氧树脂2.3份;丁苯橡胶由1,3-丁二烯和苯乙烯按重量比73:27共聚得到。
其中改性石墨烯的制备方法包括:按重量份将1.7份氧化石墨烯置于1150份水中,进行超声处理得到浓度为1.3mg/ml的氧化石墨烯溶液,再加入4.4份茶多酚后继续进行超声处理52min得到物料A,超声处理的频率为18KHz,超声处理的功率为850W;用5.8×105份去离子水洗涤物料A以去除多余的茶多酚,再置于离心机中离心36min得到物料B,离心速度为7100rpm;将物料B用670目的尼龙滤膜进行真空抽滤28min得到改性石墨烯,真空压强为65MPa;
所述高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料在制备过程中,按重量比称量各种原料,预热密炼机到88℃,将丁苯橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶投入密炼机中,以220rpm的密炼速度密炼33min得到橡胶主料C,塑炼过程中打三角包8次;将硅烷偶联剂A-151加入改性石墨烯、白炭黑、炭黑和重晶石粉中,以230rpm的搅拌速度搅拌28min得到混合物料D;将混合物料D、辛基化二苯胺、椰子油、二辛基邻苯二甲酸酯、环烷基油、石油磺酸苯酯和环氧树脂加入密炼机中以105rpm的搅拌速度混炼20min,再加入防老剂BLE和防老剂OD继续混炼18min,加入硫磺、促进剂TMTM和促进剂DM以125rpm的密炼速度密炼21min后,将温度升至154℃再混炼9min后,降温出料并冷却29h,得到高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料。
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。

Claims (5)

1.一种高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料,其特征在于,其原料按重量份包括:丁苯橡胶65-72份,天然橡胶33-45份,氯丁橡胶26-29份,改性石墨烯35-42份,白炭黑20-25份,炭黑12-16份,重晶石粉15-20份,硅烷偶联剂A-1513-5份,硫磺4.3-6.5份,促进剂TMTM 2.2-2.4份、促进剂DM 1.5-2份,辛基化二苯胺3-7份,防老剂BLE 2.8-3.3份,防老剂OD 4.3-4.6份,椰子油2.6-3.2份,二辛基邻苯二甲酸酯2.5-4份,环烷基油3-6份,石油磺酸苯酯1.2-1.5份,环氧树脂2.3-2.6份;
其中改性石墨烯的制备方法包括:按重量份将1.6-1.9份氧化石墨烯置于1000-1200份水中,进行超声处理得到浓度为1.2-1.6mg/ml的氧化石墨烯溶液,再加入4.2-4.6份茶多酚后继续进行超声处理50-54min得到物料A,超声处理的频率为16-19KHz,超声处理的功率为800-900W;用5-6×105份去离子水洗涤物料A以去除多余的茶多酚,再置于离心机中离心35-40min得到物料B,离心速度为7000-7200rpm;将物料B用660-680目的尼龙滤膜进行真空抽滤26-30min得到改性石墨烯,真空压强为64-69MPa;
所述高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料在制备过程中,按重量比称量各种原料,预热密炼机到85-93℃,将丁苯橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶投入密炼机中,以210-230rpm的密炼速度密炼32-35min得到橡胶主料C,塑炼过程中打三角包6-9次;将硅烷偶联剂A-151加入改性石墨烯、白炭黑、炭黑和重晶石粉中,以220-240rpm的搅拌速度搅拌25-30min得到混合物料D;将混合物料D、辛基化二苯胺、椰子油、二辛基邻苯二甲酸酯、环烷基油、石油磺酸苯酯和环氧树脂加入密炼机中以100-110rpm的搅拌速度混炼18-24min,再加入防老剂BLE和防老剂OD继续混炼15-20min,加入硫磺、促进剂TMTM和促进剂DM以120-130rpm的密炼速度密炼20-23min后,将温度升至152-156℃再混炼8-10min后,降温出料并冷却26-30h,得到高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料。
2.根据权利要求1所述高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料,其特征在于,丁苯橡胶由1,3-丁二烯和苯乙烯按重量比70-73:27-30共聚得到。
3.根据权利要求2所述高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料,其特征在于,丁苯橡胶、天然橡胶和氯丁橡胶的重量比为68-70:35-40:27-28。
4.根据权利要求3所述高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料,其特征在于,改性石墨烯、白炭黑、炭黑、重晶石粉的重量比为36-40:22-23:14-15:16-18。
5.根据权利要求4所述高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料,其特征在于,其原料按重量份包括:丁苯橡胶68-70份,天然橡胶35-40份,氯丁橡胶27-28份,改性石墨烯36-40份,白炭黑22-23份,炭黑14-15份,重晶石粉16-18份,硅烷偶联剂A-1513-5份,硫磺4.3-6.5份,促进剂TMTM 2.2-2.4份、促进剂DM 1.5-2份,辛基化二苯胺3-7份,防老剂BLE 2.8-3.3份,防老剂OD4.3-4.6份,椰子油2.6-3.2份,二辛基邻苯二甲酸酯2.5-4份,环烷基油3-6份,石油磺酸苯酯1.2-1.5份,环氧树脂2.3-2.6份;
其中改性石墨烯的制备方法包括:按重量份将1.7-1.8份氧化石墨烯置于1100-1150份水中,进行超声处理得到浓度为1.3-1.4mg/ml的氧化石墨烯溶液,再加入4.3-4.4份茶多酚后继续进行超声处理52-53min得到物料A,超声处理的频率为17-18KHz,超声处理的功率为850-880W;用5.5-5.8×105份去离子水洗涤物料A以去除多余的茶多酚,再置于离心机中离心36-38min得到物料B,离心速度为7100rpm;将物料B用670目的尼龙滤膜进行真空抽滤27-28min得到改性石墨烯,真空压强为65-68MPa;
所述高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料在制备过程中,按重量比称量各种原料,预热密炼机到88-90℃,将丁苯橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶投入密炼机中,以215-220rpm的密炼速度密炼33-34min得到橡胶主料C,塑炼过程中打三角包7-8次;将硅烷偶联剂A-151加入改性石墨烯、白炭黑、炭黑和重晶石粉中,以230-235rpm的搅拌速度搅拌26-28min得到混合物料D;将混合物料D、辛基化二苯胺、椰子油、二辛基邻苯二甲酸酯、环烷基油、石油磺酸苯酯和环氧树脂加入密炼机中以105rpm的搅拌速度混炼20-22min,再加入防老剂BLE和防老剂OD继续混炼16-18min,加入硫磺、促进剂TMTM和促进剂DM以125rpm的密炼速度密炼21-22min后,将温度升至153-154℃再混炼9-9.5min后,降温出料并冷却28-29h,得到高强度抗撕裂改性丁苯橡胶材料。
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