CN104231368A - 一种高耐磨二硫化钼/丁苯橡胶/丁吡橡胶纳米复合材料 - Google Patents

一种高耐磨二硫化钼/丁苯橡胶/丁吡橡胶纳米复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明是一种高耐磨二硫化钼/丁苯橡胶/丁吡橡胶纳米复合材料。丁苯橡胶耐磨性能良好，进一步提高其耐磨性能十分困难。本发明首先通过超声法剥离二硫化钼制备出二硫化钼悬浮液，再与丁苯橡胶乳液纳米复合，由于二硫化钼属于无机材料，它与有机橡胶高分子之间的结合并不理想，所以在纳米复合过程中引入少量的丁吡橡胶乳液，丁吡橡胶不但起到了抑制絮凝过程中二硫化钼片层的自堆砌，也起到了二硫化钼与丁苯橡胶的界面桥梁作用，通过该方法制备得到的二硫化钼/丁苯橡胶/丁吡橡胶复合材料表现出优异的力学性能和耐磨性能。在轮胎、输送带、密封件及鞋底等材料中具有广阔的应用前景。

Description

一种高耐磨二硫化钼/丁苯橡胶/丁吡橡胶纳米复合材料
技术领域：
本发明涉及一种高耐磨二硫化钼/丁苯橡胶/丁吡橡胶纳米复合材料及其制备。特别涉及一种经过超声法剥离后的二硫化钼悬浮液与两种并用的橡胶乳液的纳米复合材料及其制备方法。
背景技术：
本发明是制备高耐磨二硫化钼/橡胶复合材料，用于轮胎、输送带、密封件及鞋底等材料中，这类材料在使用过程中必然会产生摩擦和磨损。
橡胶磨耗被认为是一种破坏现象，但它与拉伸试验和撕裂试验的情况不同，是由反复向橡胶材料表面施加摩擦力引起的微小区域的破坏。耐磨性能是一个与橡胶制品使用寿命密切相关的力学性能。提高橡胶材料的耐磨性能在节约能源方面具有重要意义。
传统的橡胶增强填料如炭黑，不但可以对橡胶制品起到补强的作用还可以大幅提高耐磨性能，但是炭黑本身会对环境产生污染。新的抗磨损材料主要是在橡胶中加入颗粒、晶须和纤维等增强填料来提高耐磨性能，但是晶须或者纤维材料的加入往往难以解决界面问题或者因粒子尺寸太大而严重影响材料或制品的应用性能。
本发明提出使用超声法剥离后的纳米二硫化钼(MoS2)作为耐磨填料，在与丁苯橡胶乳液共混的过程中添加少量的丁吡橡胶乳液，来制备具有高耐磨性能的橡胶纳米复合材料。
本发明所涉及的改善耐磨性能的机理是：经过超声法剥离的二硫化钼，尺寸变小达到纳米尺度，这就奠定了纳米填料补强的基本要求，粒径越小，与橡胶的自由体积相配越好，阻止微裂纹扩展的能力也越高；二硫化钼粒径越小，比表面积越大，表面效应越强，限制橡胶大分子运动的能力和承载效率也越高，因此可以改善复合材料的力学性能；同时，由于二硫化钼片层之间是较弱的范德华力(润滑作用)，极易劈开吸收摩擦力，这样橡胶与橡胶之间的直接摩擦就变成片层之间的间接摩擦，从而提高橡胶的耐磨性；加入少量的丁吡橡胶乳液，丁吡橡胶不但起到了抑制絮凝过程中二硫化钼片层的自堆砌，也起到了二硫化钼与丁苯橡胶的界面桥梁作用从而进一步改善无机材料二硫化钼与有机橡胶分子之间的结合，改善橡胶的耐磨性。
发明内容：
本发明提出以超声法剥离的二硫化钼作为耐磨填料，在二硫化钼与丁苯橡胶复合过程中加入少量丁吡橡胶，制备具有高耐磨性能橡胶纳米复合物。
其组成和质量为：
所用的丁苯橡胶为乳聚丁苯，牌号1502，丁吡橡胶中吡啶含量为15％。
防老剂为对苯二胺衍生物类。交联剂为硫磺。促进剂为噻唑类促进剂和次磺酰胺类促进剂。同时还加入一定重量份数的氧化锌和硬脂酸。
制备过程如下：
a.二硫化钼悬浮液和絮凝水的制备
(1)二硫化钼悬浮液的制备
首先将质量为2～10g的二硫化钼加入到悬浮剂(N-甲基吡咯烷酮)中，悬浮剂N-甲基吡咯烷酮用量为2g/100ml，经过超声剥离1小时制得二硫化钼悬浮液备用。
(2)絮凝水的制备
在质量为3000g的水中加入30g浓H2SO4溶液，搅拌混合均匀，制得絮凝水备用。
b.部分原料预混合
将质量为90g(以干胶计)的丁苯橡胶胶乳和质量为10g(以干胶计)的丁吡橡胶乳液放入预混合搅拌釜中，搅拌5分钟，最后加入步骤a(1)中制备的二硫化钼悬浮液，搅拌混合30分钟备用。
c.絮凝
在絮凝釜中，加入步骤a(2)中制备的絮凝水，然后将步骤b预混合好的原料，搅拌直至絮凝完全，洗涤至中性，烘干制得丁苯橡胶母胶。
d.制备硫化胶
在开放式炼胶机上将烘干的丁苯橡胶母胶包于双辊，加入氧化锌5g，硬脂酸2g，防老剂3g，此过程为常温加工，在剪切及橡胶粘度双重作用下，保证上述物质高效分散，然后加入促进剂1.5g和交联剂2.8g，而后薄通，最终获得复合材料混炼胶。然后硫化，获得复合材料的硫化胶。
1.进一步，所述原料组分中的丁苯橡胶为乳聚丁苯，牌号为1502，丁吡橡胶吡
啶含量为15％。
2.进一步，所述原料组分中防老剂为对苯二胺衍生物类(N-异丙基-N＇-苯基对
苯二胺)。
3.进一步，所述原料组分中交联剂为硫磺，促进剂为噻唑类促进剂和次磺酰胺
类促进剂(N-苯己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺和2-硫醇基苯并噻唑)。
附图说明：
图1是未经过超声剥离的二硫化钼粒子的扫描电镜(SEM)照片。
图2是经过超声剥离的二硫化钼粒子的SEM照片。
图3a和b分别是未经超声剥离和经过超声剥离的二硫化钼粒子的透射电镜(TEM)照片。
图4a和b分别是经过超声剥离和未经过剥离的二硫化钼粒子的原子力显微镜(AFM)照片。
具体实施方式：
实施例1:
按照如下原料配方和步骤本发明的二硫化钼/丁苯橡胶/丁吡橡胶复合材料。
a.二硫化钼悬浮液和絮凝水的制备
(1)二硫化钼悬浮液的制备
首先在质量为2g的二硫化钼中加入100ml的悬浮剂(N-甲基吡咯烷酮)，经过超声剥离1小时制得二硫化钼悬浮液备用。
(2)絮凝水的制备
在3000g的水中加入30g质量分数为99％的H2SO4溶液，搅拌混合均匀，制得絮凝水备用。
b.部分原料预混合
将质量为486.5g的牌号为1502的乳聚丁苯橡胶胶乳(质量分数为18.5％)和质量为25.6g的吡啶含量为15％(质量分数)的丁吡橡胶胶乳(质量分数为39.0％)放入预混合搅拌釜中，搅拌5分钟，再加入步骤a(1)中制备的二硫化钼悬浮液，搅拌混合30分钟备用。
c.絮凝
在絮凝釜中，加入步骤a(2)中制备的絮凝水，然后将步骤b预混合好的原料，搅拌直至絮凝完全，洗涤至中性，烘干制得丁苯橡胶母胶。
d.制备硫化胶
于常温下，在炼胶机上将经过步骤c烘干的丁苯橡胶母胶包于双辊，然后依次加入5g氧化锌，2g硬脂酸，混合均匀后，加入3g防老剂4010NA，混合均匀，最后于开炼机中加入促进剂M0.1g，促进剂CZ1.4g和硫磺2.8g，薄通数次出片，而后停放6小时，然后返炼并硫化成型得到复合材料。
所述促进剂M为2-硫醇基苯并噻唑，促进剂CZ为N-苯己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺；防老剂4010NA为N-异丙基-N＇-苯基对苯二胺。
实施例2
按照实施例1的方法和步骤，所不同的是步骤a(1)中二硫化钼质量为4g，悬浮剂N-甲基吡咯烷酮为200ml，制备本发明的二硫化钼/橡胶纳米复合材料。
实施例3
按照实施例1的方法和步骤，所不同的是步骤a(1)中二硫化钼质量为6g，悬浮剂N-甲基吡咯烷酮为300ml，制备本发明的二硫化钼/橡胶纳米复合材料。
实施例4
按照实施例1的方法和步骤，所不同的是步骤a(1)中二硫化钼质量为8g，悬浮剂N-甲基吡咯烷酮为400ml，制备本发明的二硫化钼/橡胶纳米复合材料。
实施例5
按照实施例1的方法和步骤，所不同的是步骤a(1)中二硫化钼质量为10g，悬浮剂N-甲基吡咯烷酮为500ml，制备本发明的二硫化钼/橡胶纳米复合材料。
实施例的性能对比，未加入丁吡橡胶的对比例的配方和实施例所用配方相同只是没有添加丁吡橡胶。其性能对比如下：
以上已对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以做出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种高耐磨二硫化钼/丁苯橡胶/丁吡橡胶纳米复合材料，其特征在于包括如下以质量计的原料组分：
2.按照权利要求1的一种高耐磨二硫化钼/丁苯橡胶/丁吡橡胶纳米复合材料，其特征在于，是采用如下制备方法制备的；
制备过程如下：
a.二硫化钼悬浮液和絮凝水的制备
(1)二硫化钼悬浮液的制备
首先将质量为2～10g的二硫化钼加入到悬浮剂(N-甲基吡咯烷酮)中，悬浮剂N-甲基吡咯烷酮用量为2g/100ml，经过超声剥离1小时制得二硫化钼悬浮液备用；
(2)絮凝水的制备
在质量为3000g的水中加入30g质量分数为99％的H2SO4溶液，搅拌混合均匀，制得絮凝水备用；
b.部分原料预混合
将丁苯橡胶胶乳放入预混合搅拌釜中，丁苯橡胶以干胶计90克，再加入丁吡橡胶胶乳，丁吡橡胶以干胶计10克，搅拌5分钟后加入步骤a(1)中制备的二硫化钼悬浮液，搅拌混合30分钟备用；
c.絮凝
在絮凝釜中，加入步骤a(2)中制备的絮凝水，然后将步骤b预混合好的原料，搅拌直至絮凝完全，洗涤至中性，烘干制得丁苯橡胶母胶；
d.制备硫化胶
在开放式炼胶机上将烘干的丁苯橡胶母胶包于双辊，加入氧化锌5g，硬脂酸2g，防老剂3g，防老剂为对苯二胺衍生物类，然后加入促进剂1.5g和交联剂2.8g，而后薄通，最终获得复合材料混炼胶；然后硫化，获得复合材料的硫化胶。
3.按照权利要求1的一种高耐磨二硫化钼/丁苯橡胶/丁吡橡胶纳米复合材料，其特征在于所述原料组分中的丁苯橡胶为乳聚丁苯，牌号为1502。
4.按照权利要求1的一种高耐磨二硫化钼/丁苯橡胶/丁吡橡胶纳米复合材料，其特征在于所述原料组分中的丁吡橡胶乳液吡啶含量为15％。
5.按照权利要求1的一种高耐磨二硫化钼/丁苯橡胶/丁吡橡胶纳米复合材料，其特征在于所述原料组分中防老剂为N-异丙基-N＇-苯基对苯二胺。
6.按照权利要求1的一种高耐磨二硫化钼/丁苯橡胶/丁吡橡胶纳米复合材料，其特征在于所述原料组分中交联剂为硫磺。
7.按照权利要求1的一种高耐磨二硫化钼/丁苯橡胶/丁吡橡胶纳米复合材料，其特征在于所述原料组分中的促进剂为N-苯己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺和2-硫醇基苯并噻唑。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105542261A (zh) * 2016-01-27 2016-05-04 北京化工大学 低滚动阻力碳化硼橡胶组合物及其制备工艺
CN105837916A (zh) * 2016-06-17 2016-08-10 国网山东省电力公司东阿县供电公司 一种电力用高强度耐腐蚀配电箱
CN108641137A (zh) * 2018-05-25 2018-10-12 安徽新创智能科技有限公司 一种共享单车用高耐磨车胎材料及制备方法
CN109021332A (zh) * 2018-05-25 2018-12-18 安徽新创智能科技有限公司 一种共享单车用高韧性车胎材料及制备方法
CN109749168A (zh) * 2017-11-03 2019-05-14 北京化工大学 一种纳米氧化锌/橡胶复合材料及制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102344588A (zh) * 2011-07-28 2012-02-08 太原工业学院 高减摩抗磨动密封件材料的新型制备方法
CN102583547A (zh) * 2012-03-07 2012-07-18 长安大学 一种单层MoS2纳米片溶液的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102344588A (zh) * 2011-07-28 2012-02-08 太原工业学院 高减摩抗磨动密封件材料的新型制备方法
CN102583547A (zh) * 2012-03-07 2012-07-18 长安大学 一种单层MoS2纳米片溶液的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
方晓波等: "石墨和二硫化钼填充氟橡胶的摩擦磨损特性研究", 《润滑与密封》, vol. 33, no. 3, 31 March 2008 (2008-03-31), pages 72 - 75 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105542261A (zh) * 2016-01-27 2016-05-04 北京化工大学 低滚动阻力碳化硼橡胶组合物及其制备工艺
CN105837916A (zh) * 2016-06-17 2016-08-10 国网山东省电力公司东阿县供电公司 一种电力用高强度耐腐蚀配电箱
CN109749168A (zh) * 2017-11-03 2019-05-14 北京化工大学 一种纳米氧化锌/橡胶复合材料及制备方法
CN108641137A (zh) * 2018-05-25 2018-10-12 安徽新创智能科技有限公司 一种共享单车用高耐磨车胎材料及制备方法
CN109021332A (zh) * 2018-05-25 2018-12-18 安徽新创智能科技有限公司 一种共享单车用高韧性车胎材料及制备方法

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