CN104356439A - 一种船闸用高耐磨水封橡胶及其制备方法 - Google Patents

一种船闸用高耐磨水封橡胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种船闸用高耐磨水封橡胶及其制备方法，属于橡胶材料技术领域。包括有按照重量份计的如下组分：天然橡胶100份、硫化剂2～3份、促进剂1～1.5份、氧化锌4～6份、硬脂酸2～3份、炭黑40～50份、防老剂3.5～4.5份、增粘剂3～5份、软化剂2～5份。现有常规的聚四氟乙烯橡塑复合水封干摩擦系数为0.08～0.13，水润滑摩擦系数为0.10～0.15，拉伸强度为13～26。本发明水封的干摩擦系数为0.08，水润滑摩擦系数为0.08，拉伸强度为27，具有高强度、高耐磨的特性，适用于船闸用高耐磨水封的生产。

Description

一种船闸用高耐磨水封橡胶及其制备方法
 
技术领域
    本发明涉及一种船闸用高耐磨水封橡胶及其制备方法，属于橡胶材料技术领域。
 
背景技术
船闸是利用向两端有闸门控制的航道内灌、泄水，以升降水位，使船舶能克服航道上的集中水位落差的厢形通航建筑物。闸门水封是水电工程闸门的一个重要组成部分，是保证闸门密闭封水、正常运行的关键部件。闸门水封材料可以根据水头高低和孔口大小等具体条件进行选择，最常用的是橡胶闸门水封。
作用于船闸水工建筑物上的荷载包括建筑物自重、水重及建筑物内部或上部填料重，闸门、阀门及其它设备的重量，土压力，静水压力，扬压力，船舶荷载，波浪压力及水流力等，受磨程度较大，因此船闸所用的水封应具有高强度、高耐磨的特性，而目前常规的闸门水封仍存在耐磨性能不足、强度不够的缺点。
 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提高船闸用水封橡胶强度以及耐磨性能，对其成分及制备方法进行了改进，提出一种船闸用高耐磨水封橡胶及其制备方法.
技术方案：
一种船闸用高耐磨水封橡胶，包括有按照重量份计的如下组分：天然橡胶100份、硫化剂2～3份、促进剂1～1.5份、氧化锌4～6份、硬脂酸2～3份、炭黑40～50份、防老剂3.5～4.5份、增粘剂3～5份、软化剂2～5份。
所述的炭黑是指炭黑N330。
所述的硫化剂为硫磺或其预分散体。
所述的促进剂为2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑中的其中一种或其组合。
所述的防老剂为防老剂4010NA或石蜡的一种或其组合。
所述的增粘剂为古马隆树脂。
所述的软化剂为机油。
还包括有湿法二氧化硅4～6份。
所述的二氧化硅的比表面积（BET法）在50～70 m2/g之间。
还包括有β-萜烯树脂4～5份。
所述的β-萜烯树脂的分子量范围在1200～2200之间，更优选1500～2000之间，最优选1800。
船闸用高耐磨水封橡胶的制备方法，包括如下步骤：
第1步：使用天然橡胶，加入氧化锌、硬脂酸、炭黑、防老剂、增粘剂、软化剂通过混炼制得混炼胶；
第2步：将混炼胶再单独加入硫化剂、促进剂即得胶料；
第3步：将上述胶料返炼、预成型，得到预成型的胶料；
第4步：将聚四氟乙烯带涂刷粘接剂，得到涂刷粘接剂的聚四氟乙烯带；
第5步：将上述预成型的胶料和涂刷粘接剂的聚四氟乙烯带放入模具，在平板硫化机或鼓式硫化机进行硫化，即得船闸用高耐磨水封橡胶。
在第1步中还加入湿法二氧化硅4～6份和/或β-萜烯树脂4～5份。
 
有益效果
    现有常规的聚四氟乙烯橡塑复合水封干摩擦系数为0.08～0.13，水润滑摩擦系数为0.10～0.15，拉伸强度为13～26。本发明水封的干摩擦系数为0.08，水润滑摩擦系数为0.10，拉伸强度为27，具有高强度、高耐磨的特性，适用于船闸用高耐磨水封的生产。
 
具体实施方式
 
实施例1
船闸用高耐磨水封橡胶，是由如下组分所制成：天然橡胶100Kg、硫化剂2 Kg、促进剂1 Kg、氧化锌4 Kg、硬脂酸2Kg、炭黑40 Kg、防老剂3.5Kg、增粘剂3 Kg、软化剂2Kg；所述的炭黑是炭黑N330；所述的硫化剂为硫磺；所述的促进剂为2-硫醇基苯并噻唑；所述的防老剂为4010NA；所述的增粘剂为古马隆树脂；所述的软化剂为机油。
制备方法包括如下步骤：
第1步：使用天然橡胶，加入氧化锌、硬脂酸、炭黑、防老剂、增粘剂、软化剂通过混炼制得混炼胶，混炼温度100～110℃，混炼时间3～4min；
第2步：将混炼胶再单独加入硫化剂、促进剂即得胶料；
第3步：将上述胶料返炼、预成型，得到预成型的胶料，反炼温度100～110℃，时间3～4min；
第4步：将聚四氟乙烯带涂刷粘接剂，得到涂刷粘接剂的聚四氟乙烯带；
第5步：将上述预成型的胶料和涂刷粘接剂的聚四氟乙烯带放入模具，在平板硫化机进行硫化，硫化温度150℃，硫化时间30min，硫化压力10 MPa，即得船闸用高耐磨水封橡胶。
 
实施例2
船闸用高耐磨水封橡胶，是由如下组分所制成：天然橡胶100Kg、硫化剂3 Kg、促进剂1.5 Kg、氧化锌6 Kg、硬脂酸3 Kg、炭黑50 Kg、防老剂4.5 Kg、增粘剂5 Kg、软化剂5 Kg；所述的炭黑是炭黑N330；所述的硫化剂为硫磺；所述的促进剂为2-硫醇基苯并噻唑；所述的防老剂为4010NA；所述的增粘剂为古马隆树脂；所述的软化剂为机油。
制备方法包括如下步骤：
第1步：使用天然橡胶，加入氧化锌、硬脂酸、炭黑、防老剂、增粘剂、软化剂通过混炼制得混炼胶，混炼温度100～110℃，混炼时间3～4min；
第2步：将混炼胶再单独加入硫化剂、促进剂即得胶料；
第3步：将上述胶料返炼、预成型，得到预成型的胶料，反炼温度100～110℃，时间3～4min；
第4步：将聚四氟乙烯带涂刷粘接剂，得到涂刷粘接剂的聚四氟乙烯带；
第5步：将上述预成型的胶料和涂刷粘接剂的聚四氟乙烯带放入模具，在平板硫化机进行硫化，硫化温度150℃，硫化时间30min，硫化压力10 MPa，即得船闸用高耐磨水封橡胶。
 
实施例3
船闸用高耐磨水封橡胶，是由如下组分所制成：天然橡胶100Kg、硫化剂2 Kg、促进剂1.2 Kg、氧化锌5Kg、硬脂酸3 Kg、炭黑45 Kg、防老剂4.0 Kg、增粘剂4 Kg、软化剂4 Kg；所述的炭黑是炭黑N330；所述的硫化剂为硫磺；所述的促进剂为2-硫醇基苯并噻唑；所述的防老剂为4010NA；所述的增粘剂为古马隆树脂；所述的软化剂为机油。
制备方法包括如下步骤：
第1步：使用天然橡胶，加入氧化锌、硬脂酸、炭黑、防老剂、增粘剂、软化剂通过混炼制得混炼胶，混炼温度100～110℃，混炼时间3～4min；
第2步：将混炼胶再单独加入硫化剂、促进剂即得胶料；
第3步：将上述胶料返炼、预成型，得到预成型的胶料，反炼温度100～110℃，时间3～4min；
第4步：将聚四氟乙烯带涂刷粘接剂，得到涂刷粘接剂的聚四氟乙烯带；
第5步：将上述预成型的胶料和涂刷粘接剂的聚四氟乙烯带放入模具，在平板硫化机进行硫化，硫化温度150℃，硫化时间30min，硫化压力10 MPa，即得船闸用高耐磨水封橡胶。
 
实施例4
与实施例3的区别在于：第1步中还加入湿法二氧化硅5 Kg，其在氮气吸附法中的比表面积60 m2/g。
船闸用高耐磨水封橡胶，是由如下组分所制成：天然橡胶100Kg、硫化剂2 Kg、促进剂1.2 Kg、氧化锌5Kg、硬脂酸3 Kg、炭黑45 Kg、防老剂4.0 Kg、增粘剂4 Kg、软化剂4 Kg、湿法二氧化硅5 Kg；所述的炭黑是炭黑N330；所述的硫化剂为硫磺；所述的促进剂为2-硫醇基苯并噻唑；所述的防老剂为4010NA；所述的增粘剂为古马隆树脂；所述的软化剂为机油。
制备方法包括如下步骤：
第1步：使用天然橡胶，加入氧化锌、硬脂酸、炭黑、防老剂、增粘剂、软化剂、湿法二氧化硅通过混炼制得混炼胶，混炼温度100～110℃，混炼时间3～4min；
第2步：将混炼胶再单独加入硫化剂、促进剂即得胶料；
第3步：将上述胶料返炼、预成型，得到预成型的胶料，反炼温度100～110℃，时间3～4min；
第4步：将聚四氟乙烯带涂刷粘接剂，得到涂刷粘接剂的聚四氟乙烯带；
第5步：将上述预成型的胶料和涂刷粘接剂的聚四氟乙烯带放入模具，在平板硫化机进行硫化，硫化温度150℃，硫化时间30min，硫化压力10 MPa，即得船闸用高耐磨水封橡胶。
 
实施例5
与实施例3的区别在于：第1步中还加入β-萜烯树脂4Kg，分子量约2000。
船闸用高耐磨水封橡胶，是由如下组分所制成：天然橡胶100Kg、硫化剂2 Kg、促进剂1.2 Kg、氧化锌5Kg、硬脂酸3 Kg、炭黑45 Kg、防老剂4.0 Kg、增粘剂4 Kg、软化剂4 Kg、β-萜烯树脂4Kg；所述的炭黑是炭黑N330；所述的硫化剂为硫磺；所述的促进剂为2-硫醇基苯并噻唑；所述的防老剂为4010NA；所述的增粘剂为古马隆树脂；所述的软化剂为机油。
制备方法包括如下步骤：
第1步：使用天然橡胶，加入氧化锌、硬脂酸、炭黑、防老剂、增粘剂、软化剂、β-萜烯树脂通过混炼制得混炼胶，混炼温度100～110℃，混炼时间3～4min；
第2步：将混炼胶再单独加入硫化剂、促进剂即得胶料；
第3步：将上述胶料返炼、预成型，得到预成型的胶料，反炼温度100～110℃，时间3～4min；
第4步：将聚四氟乙烯带涂刷粘接剂，得到涂刷粘接剂的聚四氟乙烯带；
第5步：将上述预成型的胶料和涂刷粘接剂的聚四氟乙烯带放入模具，在平板硫化机进行硫化，硫化温度150℃，硫化时间30min，硫化压力10 MPa，即得船闸用高耐磨水封橡胶。
 
对照例1
与实施例3的区别在于：未加入软化剂。
船闸用高耐磨水封橡胶，是由如下组分所制成：天然橡胶100Kg、硫化剂2 Kg、促进剂1.2 Kg、氧化锌5Kg、硬脂酸3 Kg、炭黑45 Kg、防老剂4.0 Kg、增粘剂4 Kg；所述的炭黑是炭黑N330；所述的硫化剂为硫磺；所述的促进剂为2-硫醇基苯并噻唑；所述的防老剂为4010NA；所述的增粘剂为古马隆树脂；所述的软化剂为机油。
制备方法包括如下步骤：
第1步：使用天然橡胶，加入氧化锌、硬脂酸、炭黑、防老剂、增粘剂通过混炼制得混炼胶，混炼温度100～110℃，混炼时间3～4min；
第2步：将混炼胶再单独加入硫化剂、促进剂即得胶料；
第3步：将上述胶料返炼、预成型，得到预成型的胶料，反炼温度100～110℃，时间3～4min；
第4步：将聚四氟乙烯带涂刷粘接剂，得到涂刷粘接剂的聚四氟乙烯带；
第5步：将上述预成型的胶料和涂刷粘接剂的聚四氟乙烯带放入模具，在平板硫化机进行硫化，硫化温度150℃，硫化时间30min，硫化压力10 MPa，即得船闸用高耐磨水封橡胶。
 
对照例2
与实施例3的区别在于：未加入增粘剂。
船闸用高耐磨水封橡胶，是由如下组分所制成：天然橡胶100Kg、硫化剂2 Kg、促进剂1.2 Kg、氧化锌5Kg、硬脂酸3 Kg、炭黑45 Kg、防老剂4.0 Kg、软化剂4 Kg；所述的炭黑是炭黑N330；所述的硫化剂为硫磺；所述的促进剂为2-硫醇基苯并噻唑；所述的防老剂为4010NA；所述的增粘剂为古马隆树脂；所述的软化剂为机油。
制备方法包括如下步骤：
第1步：使用天然橡胶，加入氧化锌、硬脂酸、炭黑、防老剂、软化剂通过混炼制得混炼胶，混炼温度100～110℃，混炼时间3～4min；
第2步：将混炼胶再单独加入硫化剂、促进剂即得胶料；
第3步：将上述胶料返炼、预成型，得到预成型的胶料，反炼温度100～110℃，时间3～4min；
第4步：将聚四氟乙烯带涂刷粘接剂，得到涂刷粘接剂的聚四氟乙烯带；
第5步：将上述预成型的胶料和涂刷粘接剂的聚四氟乙烯带放入模具，在平板硫化机进行硫化，硫化温度150℃，硫化时间30min，硫化压力10 MPa，即得船闸用高耐磨水封橡胶。
 
将上述得到的橡胶组合物进行性能测试，结果如下：
从表中可以看出，本发明提供的水封材料具有良好的摩擦系数，干摩擦系数0.06～0.10之间，水润滑摩擦系数0.06～0.12之间，而且具有良好的耐老化性能。实施例3与对照例1相比，可以看出，未加入软化剂导致热空气老化质量变化率提高；实施例3与对照例2相比，可以看出，未加入增塑剂会导入蒸馏水浸泡质量变化率也出现增高。实施例4和实施例5中分别通过加入湿法二氧化硅和β-萜烯树脂分别可以提高热空气老化性能和硬度。
 
实施例6
与实施例3的区别在于：β-萜烯树脂的分子量范围在分别取1200、1500、1800、2000、2200。分别为第1、2、3、4、5组。
性能试验数据如下：
从表中可以看出，当β-萜烯树脂的分子量在控制在1500～2000范围时，可以降低蒸馏水浸泡后的质量损失，在将分子量控制在1800时，可以提高粘着强度性能。

Claims (10)

1.一种船闸用高耐磨水封橡胶，其特征在于，包括有按照重量份计的如下组分：天然橡胶100份、硫化剂2～3份、促进剂1～1.5份、氧化锌4～6份、硬脂酸2～3份、炭黑40～50份、防老剂3.5～4.5份、增粘剂3～5份、软化剂2～5份。
2.根据权利要求1所述的船闸用高耐磨水封橡胶，其特征在于：所述的炭黑是指炭黑N330。
3.根据权利要求1所述的船闸用高耐磨水封橡胶，其特征在于：所述的硫化剂为硫磺或其预分散体。
4.根据权利要求1所述的船闸用高耐磨水封橡胶，其特征在于：所述的促进剂为2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑中的其中一种或其组合。
5.根据权利要求1所述的船闸用高耐磨水封橡胶，其特征在于：所述的防老剂为防老剂4010NA或石蜡的一种或其组合。
6.根据权利要求1所述的船闸用高耐磨水封橡胶，其特征在于：所述的增粘剂为古马隆树脂。
7.根据权利要求1所述的船闸用高耐磨水封橡胶，其特征在于：所述的软化剂为机油。
8.根据权利要求1所述的船闸用高耐磨水封橡胶，其特征在于：还包括有湿法二氧化硅约4～6份；所述的二氧化硅的比表面积在50～70 m2/g之间。
9.根据权利要求1所述的船闸用高耐磨水封橡胶，其特征在于：还包括有β-萜烯树脂4～5份；所述的β-萜烯树脂的分子量范围在1200～2200之间。
10.权利要求1所述的船闸用高耐磨水封橡胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第1步：使用天然橡胶，加入氧化锌、硬脂酸、炭黑、防老剂、增粘剂、软化剂通过混炼制得混炼胶；第2步：将混炼胶再单独加入硫化剂、促进剂即得胶料；第3步：将上述胶料返炼、预成型，得到预成型的胶料；第4步：将聚四氟乙烯带涂刷粘接剂，得到涂刷粘接剂的聚四氟乙烯带；第5步：将上述预成型的胶料和涂刷粘接剂的聚四氟乙烯带放入模具，在平板硫化机或鼓式硫化机进行硫化，即得船闸用高耐磨水封橡胶。
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