CN104817741A - 一种高强度复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度复合材料，其特征在于，原料成分及其重量份比分别为：纳米级陶瓷粉20～30份、尼龙10～20份、纳米填料10～15份、耐磨填料2～5份、氧化锌20～25份、蒙脱土8～15份、丁苯橡胶40～60份、防老剂2～3份、乙二胺0.5～1份、促进剂1～2份，将所述原料成分在一定条件下混炼加工得到本发明的复合材料。所得复合材料具有高强度、高防腐、高耐温、高耐磨等优良特性，而且使用寿命长，成本低。

Description

一种高强度复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料制备技术领域，具体涉及一种高强度复合材料及其制备方法。
背景技术
复合材料是兼有两种或两种以上材料的特点，能改善单一材料的性能，如提高强度、改善介电性能和增加韧性等，具有不同材料相互取长补短的良好综合性能，主要用于建筑、管道、日常用品制造等行业。在实际应用中，许多复合材料的使用环境较为恶劣，材料在使用时所处的环境不仅在空间上不同，而且还会随时间的变化遭受各种介质的侵蚀，例如水、空气中的酸、碱或者各种离子介质的腐蚀，这就需要复合材料具备高强度、高防腐、高耐温、高耐磨等性能。现有复合材料不能长时期保持复合材料优良的性能，长期使用时，其功能和性能均会出现不同程度的降低，影响使用效果。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术不足，提供一种高强度复合材料以及制备方法，所得复合材料可长期保持高强度、高防腐、高耐温、高耐磨的优良特性，增加复合材料的使用范围。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种高强度复合材料，其组成原料成分包括：纳米级陶瓷粉、尼龙、纳米填料、耐磨填料、氧化锌、蒙脱土、丁苯橡胶、防老剂、乙二胺、促进剂，其重量份比分别为：纳米级陶瓷粉20～30份、尼龙10～20份、纳米填料10～15份、耐磨填料2～5份、氧化锌20～25份、蒙脱土8～15份、丁苯橡胶40～60份、防老剂2～3份、乙二胺0.5～1份、促进剂1～2份。
所述纳米填料为硅氧烷类改性的纳米二氧化硅或纳米氧化锌。
所述耐磨填料为二硫化钼，其平均粒径为1.2μm。
所述防老剂为防老剂4020和/或防老剂3100。
所述促进剂为促进剂CZ和/或促进剂DM。
所述一种高强度复合材料的制备方法包括以下步骤：
a.按重量份比称取并准备各种所述原料成分；
b.将丁苯橡胶置于密闭式炼胶机中以30r/min转速进行生胶塑炼，塑炼时间5min；然后依次加入防老剂、纳米填料、耐磨填料、纳米级陶瓷粉、蒙脱土、尼龙、乙二胺，混炼15～20min，得到混合胶料，并将混合胶料排出至开放式炼胶机上；
c.设置开放式炼胶机辊筒温度45～60℃，辊距为7～9mm，使混合胶料在开放式炼胶机上快速冷却，当胶料冷却至60～90℃时，加入促进剂和氧化锌，充分混合均匀，然后出片或切割成颗粒，即得本发明的复合材料。
与现有技术相比，本发明所具备的有益效果为：采用本发明所提出的制备方法制备的复合材料具有高强度、高防腐、高耐温、高耐磨等优良特性，利用陶瓷的高硬度、耐磨性能，以及橡胶的防腐性能、耐冲击能力，同时在阻燃、抗静电等方面也有很好的性能，而且使用寿命长，成本低；本发明采用化学交联的方法使复合材料原料橡胶分子之间产生交联反应，形成橡胶大分子之间的立体互穿网络结构，赋予橡胶不溶不熔、耐热/寒、耐化学腐蚀、抗老化以及增强该复合材料的力学性能，如拉伸强度、抗冲击性和模量等，使得本发明的复合材料具备优良的综合性能。
具体实施方式
下面结合具体实施了对本发明做进一步的说明。
实施例1：一种高强度复合材料，其组成原料及其重量份比为：纳米级陶瓷粉20份、尼龙10份、纳米填料10份、耐磨填料2份、氧化锌20份、蒙脱土8份、丁苯橡胶40份、防老剂2份、乙二胺0.5份、促进剂1份。
本实施例中，所述纳米填料为硅氧烷类改性的纳米二氧化硅；所述耐磨填料为二硫化钼，其平均粒径为1.2μm；所述防老剂为防老剂4020和防老剂3100以任意比例组成的混合物，混合物重量份比为2份；所述促进剂为促进剂CZ和促进剂DM以任意比例组成的混合物，混合物重量份比为1份。
所述一种高强度复合材料的制备方法包括以下步骤：
a.按上述重量份比称取并准备各种所述原料成分；
b.将丁苯橡胶置于密闭式炼胶机中以30r/min转速进行生胶塑炼，塑炼时间5min；然后依次加入防老剂、纳米填料、耐磨填料、纳米级陶瓷粉、蒙脱土、尼龙、乙二胺，混炼15min，得到混合胶料，并将混合胶料排出至开放式炼胶机上；
c.设置开放式炼胶机辊筒温度45℃，辊距为7mm，使混合胶料在开放式炼胶机上快速冷却，当胶料冷却至60～90℃的范围内时，加入促进剂和氧化锌，充分混合均匀，然后出片或切割成颗粒，即得本发明的复合材料。
实施例2：一种高强度复合材料，其组成原料及其重量份比为：纳米级陶瓷粉30份、尼龙20份、纳米填料15份、耐磨填料5份、氧化锌25份、蒙脱土15份、丁苯橡胶60份、防老剂3份、乙二胺1份、促进剂2份。
本实施例中，所述纳米填料为硅氧烷类改性的纳米氧化锌；所述耐磨填料为二硫化钼，其平均粒径为1.2μm；所述防老剂为防老剂4020；所述促进剂为促进剂CZ。
所述一种高强度复合材料的制备方法包括以下步骤：
a.按重量份比称取并准备各种所述原料成分；
b.将丁苯橡胶置于密闭式炼胶机中以30r/min转速进行生胶塑炼，塑炼时间5min；然后依次加入防老剂、纳米填料、耐磨填料、纳米级陶瓷粉、蒙脱土、尼龙、乙二胺，混炼20min，得到混合胶料，并将混合胶料排出至开放式炼胶机上；
c.设置开放式炼胶机辊筒温度60℃，辊距为9mm，使混合胶料在开放式炼胶机上快速冷却，当胶料冷却至60～90℃的范围内时，加入促进剂和氧化锌，充分混合均匀，然后出片或切割成颗粒，即得本发明的复合材料。
实施例3：一种高强度复合材料，其组成原料及其重量份比为：纳米级陶瓷粉25份、尼龙15份、纳米填料12份、耐磨填料3份、氧化锌22份、蒙脱土10份、丁苯橡胶50份、防老剂2份、乙二胺1份、促进剂1份。
本实施例中，所述纳米填料为硅氧烷类改性的纳米氧化锌；所述耐磨填料为二硫化钼，其平均粒径为1.2μm；所述防老剂为防老剂3100；所述促进剂为促进剂CZ。
所述一种高强度复合材料的制备方法包括以下步骤：
a.按重量份比称取并准备各种所述原料成分；
b.将丁苯橡胶置于密闭式炼胶机中以30r/min转速进行生胶塑炼，塑炼时间5min；然后依次加入防老剂、纳米填料、耐磨填料、纳米级陶瓷粉、蒙脱土、尼龙、乙二胺，混炼18min，得到混合胶料，并将混合胶料排出至开放式炼胶机上；
c.设置开放式炼胶机辊筒温度50℃，辊距为8mm，使混合胶料在开放式炼胶机上快速冷却，当胶料冷却至60～90℃的范围内时，加入促进剂和氧化锌，充分混合均匀，然后出片或切割成颗粒，即得本发明的复合材料。
实施例4：一种高强度复合材料，其组成原料及其重量份比为：纳米级陶瓷粉22份、尼龙19份、纳米填料11份、耐磨填料3份、氧化锌24份、蒙脱土13份、丁苯橡胶45份、防老剂2份、乙二胺0.5份、促进剂2份。
本实施例中，所述纳米填料为硅氧烷类改性的纳米二氧化硅；所述耐磨填料为二硫化钼，其平均粒径为1.2μm；所述防老剂为防老剂4020；所述促进剂为促进剂CZ和促进剂DM的混合物。
所述一种高强度复合材料的制备方法包括以下步骤：
a.按重量份比称取并准备各种所述原料成分；
b.将丁苯橡胶置于密闭式炼胶机中以30r/min转速进行生胶塑炼，塑炼时间5min；然后依次加入防老剂、纳米填料、耐磨填料、纳米级陶瓷粉、蒙脱土、尼龙、乙二胺，混炼20min，得到混合胶料，并将混合胶料排出至开放式炼胶机上；
c.设置开放式炼胶机辊筒温度45℃，辊距为9mm，使混合胶料在开放式炼胶机上快速冷却，当胶料冷却至60～90℃的范围内时，加入促进剂和氧化锌，充分混合均匀，然后出片或切割成颗粒，即得本发明的复合材料。

Claims (7)

1.一种高强度复合材料，其特征在于，包括以下原料成分：纳米级陶瓷粉、尼龙、纳米填料、耐磨填料、氧化锌、蒙脱土、丁苯橡胶、防老剂、乙二胺、促进剂，所述原料成分的重量份比分别为：纳米级陶瓷粉20～30份、尼龙10～20份、纳米填料10～15份、耐磨填料2～5份、氧化锌20～25份、蒙脱土8～15份、丁苯橡胶40～60份、防老剂2～3份、乙二胺0.5～1份、促进剂1～2份。
2.根据权利要求1所述的一种高强度复合材料，其特征在于：原料成分及其重量份比分别为：纳米级陶瓷粉25份、尼龙15份、纳米填料12份、耐磨填料3份、氧化锌22份、蒙脱土10份、丁苯橡胶50份、防老剂2份、乙二胺1份、促进剂1份。
3.根据权利要求1或2所述的一种高强度复合材料，其特征在于：所述纳米填料为硅氧烷类改性的纳米二氧化硅或纳米氧化锌。
4.根据权利要求1或2所述的一种高强度复合材料，其特征在于：所述耐磨填料为二硫化钼，其平均粒径为1.2μm。
5.根据权利要求1或2所述的一种高强度复合材料，其特征在于：所述防老剂为防老剂4020和/或防老剂3100。
6.根据权利要求1或2所述的一种高强度复合材料，其特征在于：所述促进剂为促进剂CZ和/或促进剂DM。
7.权利要求1或2所述的一种高强度复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.按重量份比称取并准备各种所述原料成分；
b.将丁苯橡胶置于密闭式炼胶机中以30r/min转速进行生胶塑炼，塑炼时间5min；然后依次加入防老剂、纳米填料、耐磨填料、纳米级陶瓷粉、蒙脱土、尼龙、乙二胺，混炼15～20min，得到混合胶料，并将混合胶料排出至开放式炼胶机上；
c.设置开放式炼胶机辊筒温度45～60℃，辊距为7～9mm，使混合胶料在开放式炼胶机上快速冷却，当胶料冷却至60～90℃时，加入促进剂和氧化锌，充分混合均匀，然后出片或切割成颗粒，即得本发明的复合材料。
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