CN105111547A - 一种高寿命高力学性能橡胶材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高寿命高力学性能橡胶材料，其原料按重量份数包括：氯丁橡胶60-75份，三元乙丙橡胶25-32份，钛酸酯偶联剂1.5-2.3份，硫磺1-2份，促进剂4010NA？0.8-1.5份，二硫化二苯并噻唑1.5-2.5份，氧化锌1-1.8份，超细滑石粉24-28份，改性膨润土32-40份，碳化硅晶须18-23份，纳米氧化锌15-30份，炉法炭黑32-38份，硬脂酸钙1-2份，微晶石蜡1-2份，防老剂A1.5-2份，防老剂D1-2份，硬脂酸1.5-2.3份。本发明力学性能优异，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种高寿命高力学性能橡胶材料。
背景技术
随着工业领域快速发展，传统的橡胶材料已经满足不了需求，无机刚性粒子的填充是橡胶改性技术方式之一，经无机刚性粒子填充改性的橡胶,成本大幅度的降低,由于膨润土资源丰富、价格便宜,作为无机填充物在橡胶制品中得到了广泛的应用，膨润土又名班脱岩、膨土岩、超细滑石粉,是国民经济建设中用途广、用量大的一种非金属矿产资源,七十年代开始,膨润土在橡胶中的应用进入了一个新的发高度，事实上，膨润土填充后橡胶力学性能一般，随着膨润土填充量大，这种缺陷越来越明显，橡胶使用寿命较短，如何制备一种力学性能好，使用寿命长的橡胶材料成为目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明提出了一种高寿命高力学性能橡胶材料，力学性能优异，使用寿命长。
本发明提出的一种高寿命高力学性能橡胶材料，其原料按重量份数包括：氯丁橡胶60-75份，三元乙丙橡胶25-32份，钛酸酯偶联剂1.5-2.3份，硫磺1-2份，促进剂4010NA0.8-1.5份，二硫化二苯并噻唑1.5-2.5份，氧化锌1-1.8份，超细滑石粉24-28份，改性膨润土32-40份，碳化硅晶须18-23份，纳米氧化锌15-30份，炉法炭黑32-38份，硬脂酸钙1-2份，微晶石蜡1-2份，防老剂A1.5-2份，防老剂D1-2份，硬脂酸1.5-2.3份；
在改性膨润土的制备过程中，将麦芽糖加入到去离子水中搅拌均匀，继续加入稀土化合物、分散剂搅拌均匀得到预制料，向预制料中加入膨润土混合均匀，其中膨润土粒径为10-30nm，置于微波反应器中在真空状态进行微波处理，静置至室温得到稀土改性膨润土。
优选地，稀土化合物是指镧、铈、镨或钕形成的金属氧化物；
优选地，稀土化合物为经硅烷偶联剂活化处理的氧化镧粉体、氯化钇粉体、氯化镨粉体、硝酸镧粉体的一种或多种。
优选地，分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠及焦磷酸钠的一种或多种。
优选地，在改性膨润土的制备过程中，按重量份将2-5份麦芽糖加入到30-50份去离子水中搅拌均匀，继续加入0.002-0.005份稀土化合物、0.0008-0.0013份分散剂搅拌均匀得到预制料，向预制料中加入20-30份膨润土混合均匀，其中膨润土粒径为10-30nm，置于微波反应器中在真空状态进行微波处理，其中在微波处理过程中，首先设定微波功率为500-600W，微波处理1-4min，静置1-2min，继续设定微波功率为650-700W，微波处理2-5min，静置1-3min，继续设定微波功率为750-800W，微波处理2-3min，静置1-2min，继续设定微波功率为840-900W，微波处理2-3min，静置至室温得到稀土改性膨润土。
优选地，氯丁橡胶、三元乙丙橡胶的重量比为65-68：28-30。
优选地，氯丁橡胶、硫磺及改性膨润土的重量比为65-68：1.4-1.8：34-38。
优选地，其原料按重量份数包括：氯丁橡胶65-68份，三元乙丙橡胶28-30份，钛酸酯偶联剂1.8-2份，硫磺1.4-1.8份，促进剂4010NA1-1.3份，二硫化二苯并噻唑2-2.4份，氧化锌1.2-1.6份，超细滑石粉25-27份，改性膨润土34-38份，碳化硅晶须20-22份，纳米氧化锌16-20份，炉法炭黑34-36份，硬脂酸钙1.2-1.6份，微晶石蜡1.4-1.8份，防老剂A1.6-1.8份，防老剂D1.2-1.6份，硬脂酸1.8-2份。
上述高寿命高力学性能橡胶材料的制备方法为：将氯丁橡胶、硬脂酸放入密炼机中混炼均匀，混炼温度为80-85℃；将得到的物料与纳米氧化锌、三元乙丙橡胶、超细滑石粉、改性膨润土、碳化硅晶须、炉法炭黑、二硫化二苯并噻唑、钛酸酯偶联剂、硬脂酸钙、微晶石蜡、防老剂A、防老剂D放入开炼机中混炼完全，混炼温度为75-78℃；然后向得到的物料中加入硫磺、促进剂NS、氧化锌混炼完全，混炼温度为80-90℃；采用双螺杆挤出机挤出、切粒,然后在注塑机上注塑成型得到高寿命高力学性能橡胶材料。
本发明通过添加丁苯粉末橡胶与三元乙丙橡胶，同时采用炉法炭黑、改性膨润土纤维、超细滑石粉补强，硫磺、纳米氧化锌配合硫化，并与促进剂4010NA配合作用，制品力学性能优异，耐老化性能显著增强，并在配方中添加碳化硅晶须、钛酸酯偶联剂，碳化硅晶须具有均匀的横截面及较完整的内部结构，易于与钛酸酯偶联剂合、氯丁橡胶及三元乙丙橡胶的界面粘合，相容性与粘结力好，应力能从橡胶基体传递到纤维上,受外力强烈撞击时上述结构可以很好的承受应力，改善橡胶的韧性，机械强度、撕裂强度优异，使用寿命大大延长；且改性膨润土成本低，耐冲击强度高，作为天然增强材料，与氯丁橡胶、纳米氧化锌、三元乙丙橡胶、钛酸酯偶联剂、碳化硅晶须、超细滑石粉共同作用，经稀土改性后的膨润土粉体表面性能发生改变，其中稀土元素外电子层结构有较多未被电子填充的空轨道，可作为中心离子接受配位体的孤对电子，稀土元素独特的外电子层结构决定了其化合物具有很多奇特的功能，其多重空轨道可接受多种配体提供的孤对电子形成配位键，配位键的键能远大于采用传统的偶联剂改性的表面吸附力、物理缠绕力及范德华力，产品的力学性能，物料间的黏合性进一步增强，产品的耐热性能优异，成本低，安全环保。
具体实施方式
实施例1
本发明提出的一种高寿命高力学性能橡胶材料，其原料按重量份数包括：氯丁橡胶60份，三元乙丙橡胶32份，钛酸酯偶联剂1.5份，硫磺2份，促进剂4010NA0.8份，二硫化二苯并噻唑2.5份，氧化锌1份，超细滑石粉28份，改性膨润土32份，碳化硅晶须23份，纳米氧化锌15份，炉法炭黑38份，硬脂酸钙1份，微晶石蜡2份，防老剂A1.5份，防老剂D2份，硬脂酸1.5份；
在改性膨润土的制备过程中，按重量份将5份麦芽糖加入到30份去离子水中搅拌均匀，继续加入0.005份稀土化合物、0.0008份分散剂搅拌均匀得到预制料，向预制料中加入30份膨润土混合均匀，其中膨润土粒径为10-30nm，置于微波反应器中在真空状态进行微波处理，其中在微波处理过程中，首先设定微波功率为500W，微波处理4min，静置1min，继续设定微波功率为700W，微波处理2min，静置3min，继续设定微波功率为750W，微波处理3min，静置1min，继续设定微波功率为900W，微波处理2min，静置至室温得到稀土改性膨润土；稀土化合物为由镧、铈、镨及钕形成的金属氧化物，分散剂由三聚磷酸钠、六偏磷酸钠及焦磷酸钠组成。
实施例2
本发明提出的一种高寿命高力学性能橡胶材料，其原料按重量份数包括：氯丁橡胶75份，三元乙丙橡胶25份，钛酸酯偶联剂2.3份，硫磺1份，促进剂4010NA1.5份，二硫化二苯并噻唑1.5份，氧化锌1.8份，超细滑石粉24份，改性膨润土40份，碳化硅晶须18份，纳米氧化锌30份，炉法炭黑32份，硬脂酸钙2份，微晶石蜡1份，防老剂A2份，防老剂D1份，硬脂酸2.3份；
在改性膨润土的制备过程中，按重量份将2份麦芽糖加入到50份去离子水中搅拌均匀，继续加入0.002份稀土化合物、0.0013份分散剂搅拌均匀得到预制料，向预制料中加入20份膨润土混合均匀，其中膨润土粒径为10-30nm，置于微波反应器中在真空状态进行微波处理，其中在微波处理过程中，首先设定微波功率为600W，微波处理1min，静置2min，继续设定微波功率为650W，微波处理5min，静置1min，继续设定微波功率为800W，微波处理2min，静置2min，继续设定微波功率为840W，微波处理3min，静置至室温得到稀土改性膨润土；稀土化合物由经硅烷偶联剂活化处理的氧化镧粉体、氯化钇粉体、氯化镨粉体及硝酸镧粉体组成，分散剂由三聚磷酸钠及六偏磷酸钠及焦磷酸钠组成。
实施例3
本发明提出的一种高寿命高力学性能橡胶材料，其原料按重量份数包括：氯丁橡胶65份，三元乙丙橡胶30份，钛酸酯偶联剂1.8份，硫磺1.8份，促进剂4010NA1份，二硫化二苯并噻唑2.4份，氧化锌1.2份，超细滑石粉27份，改性膨润土34份，碳化硅晶须22份，纳米氧化锌16份，炉法炭黑36份，硬脂酸钙1.2份，微晶石蜡1.8份，防老剂A1.6份，防老剂D1.6份，硬脂酸1.8份；
在改性膨润土的制备过程中，按重量份将4份麦芽糖加入到32份去离子水中搅拌均匀，继续加入0.004份氯化钇粉体、0.0009份六偏磷酸钠搅拌均匀得到预制料，向预制料中加入28份膨润土混合均匀，其中膨润土粒径为10-30nm，置于微波反应器中在真空状态进行微波处理，其中在微波处理过程中，首先设定微波功率为520W，微波处理3min，静置1min，继续设定微波功率为690W，微波处理3min，静置2min，继续设定微波功率为760W，微波处理3min，静置1min，继续设定微波功率为890W，微波处理2min，静置至室温得到稀土改性膨润土。
实施例4
本发明提出的一种高寿命高力学性能橡胶材料，其原料按重量份数包括：氯丁橡胶68份，三元乙丙橡胶28份，钛酸酯偶联剂2份，硫磺1.4份，促进剂4010NA1.3份，二硫化二苯并噻唑2份，氧化锌1.6份，超细滑石粉25份，改性膨润土38份，碳化硅晶须20份，纳米氧化锌20份，炉法炭黑34份，硬脂酸钙1.6份，微晶石蜡1.4份，防老剂A1.8份，防老剂D1.2份，硬脂酸2份；
在改性膨润土的制备过程中，按重量份将3份麦芽糖加入到46份去离子水中搅拌均匀，继续加入0.003份氧化镧粉体、0.0012份焦磷酸钠搅拌均匀得到预制料，向预制料中加入23份膨润土混合均匀，其中膨润土粒径为10-30nm，置于微波反应器中在真空状态进行微波处理，其中在微波处理过程中，首先设定微波功率为540W，微波处理3min，静置2min，继续设定微波功率为670W，微波处理4min，静置2min，继续设定微波功率为760W，微波处理2min，静置2min，继续设定微波功率为870W，微波处理3min，静置至室温得到稀土改性膨润土。
以上，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 (8)
1.一种高寿命高力学性能橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份数包括：氯丁橡胶60-75份，三元乙丙橡胶25-32份，钛酸酯偶联剂1.5-2.3份，硫磺1-2份，促进剂4010NA0.8-1.5份，二硫化二苯并噻唑1.5-2.5份，氧化锌1-1.8份，超细滑石粉24-28份，改性膨润土32-40份，碳化硅晶须18-23份，纳米氧化锌15-30份，炉法炭黑32-38份，硬脂酸钙1-2份，微晶石蜡1-2份，防老剂A1.5-2份，防老剂D1-2份，硬脂酸1.5-2.3份；
在改性膨润土的制备过程中，将麦芽糖加入到去离子水中搅拌均匀，继续加入稀土化合物、分散剂搅拌均匀得到预制料，向预制料中加入膨润土混合均匀，其中膨润土粒径为10-30nm，置于微波反应器中在真空状态进行微波处理，静置至室温得到稀土改性膨润土。
2.根据权利要求1所述的高寿命高力学性能橡胶材料，其特征在于，稀土化合物是指镧、铈、镨或钕形成的金属氧化物。
3.根据权利要求1或2所述的高寿命高力学性能橡胶材料，其特征在于，稀土化合物为经硅烷偶联剂活化处理的氧化镧粉体、氯化钇粉体、氯化镨粉体、硝酸镧粉体的一种或多种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高寿命高力学性能橡胶材料，其特征在于，分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠及焦磷酸钠的一种或多种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高寿命高力学性能橡胶材料，其特征在于，在改性膨润土的制备过程中，按重量份将2-5份麦芽糖加入到30-50份去离子水中搅拌均匀，继续加入0.002-0.005份稀土化合物、0.0008-0.0013份分散剂搅拌均匀得到预制料，向预制料中加入20-30份膨润土混合均匀，其中膨润土粒径为10-30nm，置于微波反应器中在真空状态进行微波处理，其中在微波处理过程中，首先设定微波功率为500-600W，微波处理1-4min，静置1-2min，继续设定微波功率为650-700W，微波处理2-5min，静置1-3min，继续设定微波功率为750-800W，微波处理2-3min，静置1-2min，继续设定微波功率为840-900W，微波处理2-3min，静置至室温得到稀土改性膨润土。
6.根据权利要求1-5任一项所述的高寿命高力学性能橡胶材料，其特征在于，氯丁橡胶、三元乙丙橡胶的重量比为65-68：28-30。
7.根据权利要求1-6任一项所述的高寿命高力学性能橡胶材料，其特征在于，氯丁橡胶、硫磺及改性膨润土的重量比为65-68：1.4-1.8：34-38。
8.根据权利要求1-7任一项所述的高寿命高力学性能橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份数包括：氯丁橡胶65-68份，三元乙丙橡胶28-30份，钛酸酯偶联剂1.8-2份，硫磺1.4-1.8份，促进剂4010NA1-1.3份，二硫化二苯并噻唑2-2.4份，氧化锌1.2-1.6份，超细滑石粉25-27份，改性膨润土34-38份，碳化硅晶须20-22份，纳米氧化锌16-20份，炉法炭黑34-36份，硬脂酸钙1.2-1.6份，微晶石蜡1.4-1.8份，防老剂A1.6-1.8份，防老剂D1.2-1.6份，硬脂酸1.8-2份。
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