CN104311925A - 一种高弹性耐磨阻燃橡胶材料 - Google Patents

一种高弹性耐磨阻燃橡胶材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高弹性耐磨阻燃橡胶材料，其原料按重量份包括：丁苯橡胶40-45份，聚氨酯弹性体30-36份，氯丁橡胶10-18份，硫化剂BPO 2-3份，硫磺1.2-1.8份，促进剂DM 2-4份，改性二氧化钛20-25份，方解石粉10-14份，水镁石粉6-10份，氮化铝4-9份，炭黑N66014-15份，石英粉2-5份，氧化锌5-8份，氢氧化镁9-12份，单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂1-4份，二苯磷酸酯2-5份，三聚氰胺1-4份，硬脂酸1-3份，防老剂2641-1.3份，防老剂MB 2-4份，本发明弹性高、耐磨性能好且阻燃效果优异。

Description

一种高弹性耐磨阻燃橡胶材料
技术领域
本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种高弹性耐磨阻燃橡胶材料。
背景技术
橡胶是一种有弹性的聚合物，可以从特定植物的汁液中获取制成的天然橡胶，也可以是人工合成的合成橡胶，两类橡胶都因其良好的弹性、强度等综合性能，被大量使用在工业、农业、交通运输等行业，应用范围极为广泛，是一种重要的战略资源；然而，天然橡胶材料由于使用成本高，弹性、耐磨性能、阻燃性能不能达到生产生活中的需要，常常被合成橡胶替代使用，而弥补上述不足，也就成了橡胶材料研发应用的重要方向之一。
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弹性耐磨阻燃橡胶材料，弹性高、耐磨性能好且阻燃效果优异。
本发明提出的一种高弹性耐磨阻燃橡胶材料，其原料按重量份包括：丁苯橡胶40-45份，聚氨酯弹性体30-36份，氯丁橡胶10-18份，硫化剂BPO 2-3份，硫磺1.2-1.8份，促进剂DM 2-4份，改性二氧化钛20-25份，方解石粉10-14份，水镁石粉6-10份，氮化铝4-9份，炭黑N66014-15份，石英粉2-5份，氧化锌5-8份，氢氧化镁9-12份，单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂1-4份，二苯磷酸酯2-5份，三聚氰胺1-4份，硬脂酸1-3份，防老剂2641-1.3份，防老剂MB 2-4份；
其中改性二氧化钛的制备方法为：将5-8份纳米二氧化钛添加到20-24份十二烷基苯磺酸钠和10-13份月桂酸的混合液中，超声分散22-26min得到溶液A，超声功率为450-550W、超声频率25-28kHZ；将溶液A移入微波处理设备进行两次微波处理后得到溶液B，第一次辐射7-10min，第一次辐射的功率为550-600W，第二次辐射1-4min，第二次辐射的功率为70-90W；将溶液B置于真空抽滤装置中，通过40-70nm孔径的抽滤膜进行真空抽滤15-18min后，干燥、粉碎，得到改性二氧化钛，真空压强为55-58MPa；
制备过程中，预热密炼机到72-75℃，将丁苯橡胶、聚氨酯弹性体、氯丁橡胶在密炼机中以200-220rpm的搅拌速度密练22-25min得到橡胶主料，过程中打三角包5-8次，继续投入改性二氧化钛、方解石粉、水镁石粉、氮化铝、炭黑N660、石英粉、氧化锌、氢氧化镁和单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂，以110-115rpm的搅拌速度密练20-23min得到混合物料B；将二苯磷酸酯、三聚氰胺、硬脂酸加入含物料B的密炼机中以104-108rpm的搅拌速度混炼20-24min，再加入防老剂264、防老剂MB后，以75-78rpm的搅拌速度混炼10-16min，继续加入硫化剂BPO、硫磺、促进剂DM以100-106rpm的搅拌速度密炼11-16min，将温度升至145-148℃再混炼10-15min后，降温出料，得到高弹性耐磨阻燃橡胶材料。
优选地，丁苯橡胶的门尼粘度(ML1+4,100℃)为60-65。
优选地，丁苯橡胶、聚氨酯弹性体、氯丁橡胶的重量比为42-43：33-35：12-14。
优选地，其原料按重量份包括：丁苯橡胶42-43份，聚氨酯弹性体33-35份，氯丁橡胶12-13份，硫化剂BPO 2.2-2.5份，硫磺1.4-1.6份，促进剂DM 2.5-3份，改性二氧化钛22-23份，方解石粉11-12份，水镁石粉7-8份，氮化铝5-7份，炭黑N66014.5-15份，石英粉3-4份，氧化锌6-7份，氢氧化镁10-11份，单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂2-3份，二苯磷酸酯3-4份，三聚氰胺2-3份，硬脂酸1.5-2份，防老剂2641.1-1.2份，防老剂MB 2.5-3份；
其中改性二氧化钛的制备方法为：将6-7份纳米二氧化钛添加到21-22份十二烷基苯磺酸钠和11-12份月桂酸的混合液中，超声分散23-24min得到溶液A，超声功率为460-500W、超声频率26-27kHZ；将溶液A移入微波处理设备进行两次微波处理后得到溶液B，第一次辐射8-9min，第一次辐射的功率为560-570W，第二次辐射2-3min，第二次辐射的功率为75-80W；将溶液B置于真空抽滤装置中，通过50-60nm孔径的抽滤膜进行真空抽滤16-17min后，干燥、粉碎，得到改性二氧化钛，真空压强为56-57MPa；
制备过程中，预热密炼机到73-74℃，将丁苯橡胶、聚氨酯弹性体、氯丁橡胶在密炼机中以210-215rpm的搅拌速度密练23-24min得到橡胶主料，过程中打三角包6-7次，继续投入改性二氧化钛、方解石粉、水镁石粉、氮化铝、炭黑N660、石英粉、氧化锌、氢氧化镁和单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂，以112-113rpm的搅拌速度密练21-22min得到混合物料B；将二苯磷酸酯、三聚氰胺、硬脂酸加入含物料B的密炼机中以105-106rpm的搅拌速度混炼22-23min，再加入防老剂264、防老剂MB后，以76-77rpm的搅拌速度混炼12-14min，继续加入硫化剂BPO、硫磺、促进剂DM以103-105rpm的搅拌速度密炼12-14min，将温度升至146-147℃再混炼12-13min后，降温出料，得到高弹性耐磨阻燃橡胶材料。
本发明采用丁苯橡胶、聚氨酯弹性体、氯丁橡胶作为橡塑主料，使本发明具有较好的弹性、耐磨性能和阻燃能力；而改性二氧化钛、方解石粉、水镁石粉、氮化铝、炭黑N660、石英粉、氧化锌、氢氧化镁作为补强填充剂使用，扩大了本发明容积、降低了成本，增强了本发明的较好的弹性和耐磨性能，其中改性二氧化钛是通过对二氧化钛进行改性加工、改变其表面性能得到的，改性过程中，当表面活性剂与二氧化钛表面接触时，由于表面活性剂十二烷基苯磺酸钠是由亲水的极性和憎水的非极性基团两部分构成，且二氧化钛表面含有大量极性基团，因此在微波的作用下，表面活性剂更加容易被吸附在二氧化钛表面，而非极性基团则自由展露在二氧化钛外侧，从而得到改性二氧化钛，改性二氧化钛与橡胶分子具有良好的相容性，而且二氧化钛的极性基团被非极性基团所取代后，其表面活性能大大降低，使改性二氧化钛能够稳定的分布在橡胶分子所构成的“网状结构”中，因而在受到外界冲击作用力时，橡胶分子能有效地将载荷转移到高机械强度的改性二氧化钛上，从而大大提高了本发明的强度和耐拉伸能力；以硫化剂BPO、硫磺、促进剂DM构成的硫化体系，具有硫化速度快，压缩变形率低等特点，能够在促进形成“网状结构”的同时形成了一种“整体网络效应”，从而增强本发明的弹性和强度；单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂的使用，增强了各原料的相容性，使上述添加的补强填充剂均匀分布在橡胶分子构成的“网状结构”中，大大提高了本发明的耐磨性能和弹性；而氢氧化镁、二苯磷酸酯和三聚氰胺形成了阻燃体系，使本发明在提高氧指数的同时，也提高了抑制烟雾性能，大幅提高了本发明的阻燃性能；硬脂酸作为增塑剂，增加了本发明的可塑能力；防老剂264、防老剂MB，提高了本发明抗氧化能力和抗老化能力。
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
本发明提出的一种高弹性耐磨阻燃橡胶材料，其原料按重量份包括：丁苯橡胶45份，聚氨酯弹性体30份，氯丁橡胶18份，硫化剂BPO 2份，硫磺1.8份，促进剂DM 2份，改性二氧化钛25份，方解石粉10份，水镁石粉10份，氮化铝4份，炭黑N66015份，石英粉2份，氧化锌8份，氢氧化镁9份，单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂4份，二苯磷酸酯2份，三聚氰胺4份，硬脂酸1份，防老剂2641.3份，防老剂MB 2份；丁苯橡胶的门尼粘度(ML1+4,100℃)为65；
其中改性二氧化钛的制备方法为：将8份纳米二氧化钛添加到20份十二烷基苯磺酸钠和13份月桂酸的混合液中，超声分散22min得到溶液A，超声功率为550W、超声频率25kHZ；将溶液A移入微波处理设备进行两次微波处理后得到溶液B，第一次辐射10min，第一次辐射的功率为550W，第二次辐射4min，第二次辐射的功率为70W；将溶液B置于真空抽滤装置中，通过70nm孔径的抽滤膜进行真空抽滤15min后，干燥、粉碎，得到改性二氧化钛，真空压强为58MPa；
制备过程中，预热密炼机到75℃，将丁苯橡胶、聚氨酯弹性体、氯丁橡胶在密炼机中以200rpm的搅拌速度密练25min得到橡胶主料，过程中打三角包5次，继续投入改性二氧化钛、方解石粉、水镁石粉、氮化铝、炭黑N660、石英粉、氧化锌、氢氧化镁和单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂，以115rpm的搅拌速度密练20min得到混合物料B；将二苯磷酸酯、三聚氰胺、硬脂酸加入含物料B的密炼机中以108rpm的搅拌速度混炼20min，再加入防老剂264、防老剂MB后，以78rpm的搅拌速度混炼10min，继续加入硫化剂BPO、硫磺、促进剂DM以106rpm的搅拌速度密炼11min，将温度升至148℃再混炼10min后，降温出料，得到高弹性耐磨阻燃橡胶材料。
实施例2
本发明提出的一种高弹性耐磨阻燃橡胶材料，其原料按重量份包括：丁苯橡胶40份，聚氨酯弹性体36份，氯丁橡胶10份，硫化剂BPO 3份，硫磺1.2份，促进剂DM 4份，改性二氧化钛20份，方解石粉14份，水镁石粉6份，氮化铝9份，炭黑N66014份，石英粉5份，氧化锌5份，氢氧化镁12份，单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂1份，二苯磷酸酯5份，三聚氰胺1份，硬脂酸3份，防老剂2641份，防老剂MB 4份；丁苯橡胶的门尼粘度(ML1+4,100℃)为60；
其中改性二氧化钛的制备方法为：将5份纳米二氧化钛添加到24份十二烷基苯磺酸钠和10份月桂酸的混合液中，超声分散26min得到溶液A，超声功率为450W、超声频率28kHZ；将溶液A移入微波处理设备进行两次微波处理后得到溶液B，第一次辐射7min，第一次辐射的功率为600W，第二次辐射1min，第二次辐射的功率为90W；将溶液B置于真空抽滤装置中，通过40nm孔径的抽滤膜进行真空抽滤18min后，干燥、粉碎，得到改性二氧化钛，真空压强为55MPa；
制备过程中，预热密炼机到72℃，将丁苯橡胶、聚氨酯弹性体、氯丁橡胶在密炼机中以220rpm的搅拌速度密练22min得到橡胶主料，过程中打三角包8次，继续投入改性二氧化钛、方解石粉、水镁石粉、氮化铝、炭黑N660、石英粉、氧化锌、氢氧化镁和单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂，以110rpm的搅拌速度密练23min得到混合物料B；将二苯磷酸酯、三聚氰胺、硬脂酸加入含物料B的密炼机中以104rpm的搅拌速度混炼24min，再加入防老剂264、防老剂MB后，以75rpm的搅拌速度混炼16min，继续加入硫化剂BPO、硫磺、促进剂DM以100rpm的搅拌速度密炼16min，将温度升至145℃再混炼15min后，降温出料，得到高弹性耐磨阻燃橡胶材料。
实施例3
本发明提出的一种高弹性耐磨阻燃橡胶材料，其原料按重量份包括：丁苯橡胶43份，聚氨酯弹性体33份，氯丁橡胶13份，硫化剂BPO 2.2份，硫磺1.6份，促进剂DM 2.5份，改性二氧化钛23份，方解石粉11份，水镁石粉8份，氮化铝5份，炭黑N66015份，石英粉3份，氧化锌7份，氢氧化镁10份，单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂3份，二苯磷酸酯3份，三聚氰胺3份，硬脂酸1.5份，防老剂2641.2份，防老剂MB 2.5份；
其中改性二氧化钛的制备方法为：将7份纳米二氧化钛添加到21份十二烷基苯磺酸钠和12份月桂酸的混合液中，超声分散23min得到溶液A，超声功率为500W、超声频率26kHZ；将溶液A移入微波处理设备进行两次微波处理后得到溶液B，第一次辐射9min，第一次辐射的功率为560W，第二次辐射3min，第二次辐射的功率为75W；将溶液B置于真空抽滤装置中，通过60nm孔径的抽滤膜进行真空抽滤16min后，干燥、粉碎，得到改性二氧化钛，真空压强为57MPa；
制备过程中，预热密炼机到74℃，将丁苯橡胶、聚氨酯弹性体、氯丁橡胶在密炼机中以210rpm的搅拌速度密练24min得到橡胶主料，过程中打三角包6次，继续投入改性二氧化钛、方解石粉、水镁石粉、氮化铝、炭黑N660、石英粉、氧化锌、氢氧化镁和单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂，以113rpm的搅拌速度密练21min得到混合物料B；将二苯磷酸酯、三聚氰胺、硬脂酸加入含物料B的密炼机中以106rpm的搅拌速度混炼22min，再加入防老剂264、防老剂MB后，以77rpm的搅拌速度混炼12min，继续加入硫化剂BPO、硫磺、促进剂DM以105rpm的搅拌速度密炼12min，将温度升至147℃再混炼12min后，降温出料，得到高弹性耐磨阻燃橡胶材料。
实施例4
本发明提出的一种高弹性耐磨阻燃橡胶材料，其原料按重量份包括：丁苯橡胶42份，聚氨酯弹性体35份，氯丁橡胶12份，硫化剂BPO 2.5份，硫磺1.4份，促进剂DM 3份，改性二氧化钛22份，方解石粉12份，水镁石粉7份，氮化铝7份，炭黑N66014.5份，石英粉4份，氧化锌6份，氢氧化镁11份，单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂2份，二苯磷酸酯4份，三聚氰胺2份，硬脂酸2份，防老剂2641.1份，防老剂MB 3份；
其中改性二氧化钛的制备方法为：将6份纳米二氧化钛添加到22份十二烷基苯磺酸钠和11份月桂酸的混合液中，超声分散24min得到溶液A，超声功率为460W、超声频率27kHZ；将溶液A移入微波处理设备进行两次微波处理后得到溶液B，第一次辐射8min，第一次辐射的功率为570W，第二次辐射2min，第二次辐射的功率为80W；将溶液B置于真空抽滤装置中，通过50nm孔径的抽滤膜进行真空抽滤17min后，干燥、粉碎，得到改性二氧化钛，真空压强为56MPa；
制备过程中，预热密炼机到73℃，将丁苯橡胶、聚氨酯弹性体、氯丁橡胶在密炼机中以215rpm的搅拌速度密练23min得到橡胶主料，过程中打三角包7次，继续投入改性二氧化钛、方解石粉、水镁石粉、氮化铝、炭黑N660、石英粉、氧化锌、氢氧化镁和单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂，以112rpm的搅拌速度密练22min得到混合物料B；将二苯磷酸酯、三聚氰胺、硬脂酸加入含物料B的密炼机中以105rpm的搅拌速度混炼23min，再加入防老剂264、防老剂MB后，以76rpm的搅拌速度混炼14min，继续加入硫化剂BPO、硫磺、促进剂DM以103rpm的搅拌速度密炼14min，将温度升至146℃再混炼13min后，降温出料，得到高弹性耐磨阻燃橡胶材料。
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 (4)

1.一种高弹性耐磨阻燃橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份包括：丁苯橡胶40-45份，聚氨酯弹性体30-36份，氯丁橡胶10-18份，硫化剂BPO 2-3份，硫磺1.2-1.8份，促进剂DM 2-4份，改性二氧化钛20-25份，方解石粉10-14份，水镁石粉6-10份，氮化铝4-9份，炭黑N66014-15份，石英粉2-5份，氧化锌5-8份，氢氧化镁9-12份，单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂1-4份，二苯磷酸酯2-5份，三聚氰胺1-4份，硬脂酸1-3份，防老剂2641-1.3份，防老剂MB 2-4份；
其中改性二氧化钛的制备方法为：将5-8份纳米二氧化钛添加到20-24份十二烷基苯磺酸钠和10-13份月桂酸的混合液中，超声分散22-26min得到溶液A，超声功率为450-550W、超声频率25-28kHZ；将溶液A移入微波处理设备进行两次微波处理后得到溶液B，第一次辐射7-10min，第一次辐射的功率为550-600W，第二次辐射1-4min，第二次辐射的功率为70-90W；将溶液B置于真空抽滤装置中，通过40-70nm孔径的抽滤膜进行真空抽滤15-18min后，干燥、粉碎，得到改性二氧化钛，真空压强为55-58MPa；
制备过程中，预热密炼机到72-75℃，将丁苯橡胶、聚氨酯弹性体、氯丁橡胶在密炼机中以200-220rpm的搅拌速度密练22-25min得到橡胶主料，过程中打三角包5-8次，继续投入改性二氧化钛、方解石粉、水镁石粉、氮化铝、炭黑N660、石英粉、氧化锌、氢氧化镁和单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂，以110-115rpm的搅拌速度密练20-23min得到混合物料B；将二苯磷酸酯、三聚氰胺、硬脂酸加入含物料B的密炼机中以104-108rpm的搅拌速度混炼20-24min，再加入防老剂264、防老剂MB后，以75-78rpm的搅拌速度混炼10-16min，继续加入硫化剂BPO、硫磺、促进剂DM以100-106rpm的搅拌速度密炼11-16min，将温度升至145-148℃再混炼10-15min后，降温出料，得到高弹性耐磨阻燃橡胶材料。
2.根据权利要求1所述高弹性耐磨阻燃橡胶材料，其特征在于，丁苯橡胶的门尼粘度(ML1+4,100℃)为60-65。
3.根据权利要求2所述高弹性耐磨阻燃橡胶材料，其特征在于，丁苯橡胶、聚氨酯弹性体、氯丁橡胶的重量比为42-43：33-35：12-14。
4.根据权利要求3所述高弹性耐磨阻燃橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份包括：丁苯橡胶42-43份，聚氨酯弹性体33-35份，氯丁橡胶12-13份，硫化剂BPO 2.2-2.5份，硫磺1.4-1.6份，促进剂DM 2.5-3份，改性二氧化钛22-23份，方解石粉11-12份，水镁石粉7-8份，氮化铝5-7份，炭黑N66014.5-15份，石英粉3-4份，氧化锌6-7份，氢氧化镁10-11份，单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂2-3份，二苯磷酸酯3-4份，三聚氰胺2-3份，硬脂酸1.5-2份，防老剂2641.1-1.2份，防老剂MB 2.5-3份；
其中改性二氧化钛的制备方法为：将6-7份纳米二氧化钛添加到21-22份十二烷基苯磺酸钠和11-12份月桂酸的混合液中，超声分散23-24min得到溶液A，超声功率为460-500W、超声频率26-27kHZ；将溶液A移入微波处理设备进行两次微波处理后得到溶液B，第一次辐射8-9min，第一次辐射的功率为560-570W，第二次辐射2-3min，第二次辐射的功率为75-80W；将溶液B置于真空抽滤装置中，通过50-60nm孔径的抽滤膜进行真空抽滤16-17min后，干燥、粉碎，得到改性二氧化钛，真空压强为56-57MPa；
制备过程中，预热密炼机到73-74℃，将丁苯橡胶、聚氨酯弹性体、氯丁橡胶在密炼机中以210-215rpm的搅拌速度密练23-24min得到橡胶主料，过程中打三角包6-7次，继续投入改性二氧化钛、方解石粉、水镁石粉、氮化铝、炭黑N660、石英粉、氧化锌、氢氧化镁和单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂，以112-113rpm的搅拌速度密练21-22min得到混合物料B；将二苯磷酸酯、三聚氰胺、硬脂酸加入含物料B的密炼机中以105-106rpm的搅拌速度混炼22-23min，再加入防老剂264、防老剂MB后，以76-77rpm的搅拌速度混炼12-14min，继续加入硫化剂BPO、硫磺、促进剂DM以103-105rpm的搅拌速度密炼12-14min，将温度升至146-147℃再混炼12-13min后，降温出料，得到高弹性耐磨阻燃橡胶材料。
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