CN105384990A - 一种高强度阻燃橡胶材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度阻燃橡胶材料，由以下重量份的原料制备制成：二苯基硅二醇2-3、三聚氰胺4-5、微晶纤维素1-2、谷壳灰16-20、防老剂AW2-3、二叔丁基过氧化物1-2、聚丙烯腈24-27、石墨12-13、粉煤灰微珠3-4、十二烷基硫酸钠0.7-1、液体丁腈橡胶42-55、甲基丙烯酸0.6-1、丁腈橡胶52-60、丁苯橡胶20-25、聚苯颗粒8-9、氧化镁2-4、重质碳酸钙13-17；本发明的橡胶材料拉伸性能、磨耗性能及阻燃性能好，而且生产成本低，易于实施。

Description

一种高强度阻燃橡胶材料
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种高强度阻燃橡胶材料。
背景技术
橡胶材料是一种在大变形下能迅速恢复形变的高分子材料，它是国民经济的重要基础产业之一，为人们日常生活中不可或缺的日用、医用提供轻工橡胶产品；为采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种橡胶制生产设备或橡胶部件，应用十分广泛。近年来，橡胶工业的迅速发展，对橡胶制品提出了更高的要求，橡胶材料必须向着功能化、精细化和多元化的方向发展。传统的单一橡胶材料已不能完全满足迅速发展的使用要求。橡胶属于弹性体缺乏结晶能力，分子间作用力小，自由体积大，所以其强度、硬度、耐磨及疲劳等性能不高，所以要对橡胶经过补强，提高其性能。橡胶工业最传统的补强剂一直是炭黑和白炭黑，虽然具有一定的补强作用，但是这两种补强剂都具有很低的视密度，在向橡胶中添加时，极易产生飞扬，加工污染性重，同时加工时间长，混炼能耗大，且炭黑补强制品为单一的黑色，而且这两种补强剂很难赋予制品更高的硬度、更好的耐透气性等等。
石墨是一种层状材料，具有优良的润滑性能，在剥离状态下拥有非常高的形状系数，石墨是比强度最高的材料之一，而且拥有独特的功能特性，如导电性和导热性等，并且成本低，作为橡胶的增强材料能够提高其摩擦学性能，但是由于石墨材料本身的惰性性质及其层片间具有的范德华力，直接的加入到橡胶中会大大降低其机械性能，降低使用寿命。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种高强度阻燃橡胶材料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高强度阻燃橡胶材料，由以下重量份的原料制备制成：二苯基硅二醇2-3、三聚氰胺4-5、微晶纤维素1-2、谷壳灰16-20、防老剂AW2-3、二叔丁基过氧化物1-2、聚丙烯腈24-27、石墨12-13、粉煤灰微珠3-4、十二烷基硫酸钠0.7-1、液体丁腈橡胶42-55、甲基丙烯酸0.6-1、丁腈橡胶52-60、丁苯橡胶20-25、聚苯颗粒8-9、氧化镁2-4、重质碳酸钙13-17。
所述一种高强度阻燃橡胶材料，由下列具体步骤制备制成：
（1）将微晶纤维素用5-7倍去离子水溶解，加入谷壳灰超声分散均匀，将多孔碳酸钙在200-250°C下煅烧0.5-1h后加到谷壳灰分散液中混合搅拌均匀，然后加到真空干燥箱中烘干，研磨分散备用；
（2）将聚丙烯腈加到二甲基亚砜溶液中，进行搅拌打浆，浓度控制在16-18%，再加入甲基丙烯酸混合搅拌均匀，将石墨和粉煤灰微珠在真空干燥箱中干燥，按照固液比1:5-7加入去离子水，再加入十二烷基硫酸钠继续超声搅拌均匀，取其上清液加到聚丙烯腈溶液中，室温下搅拌2-3h，经过滤、静置脱泡、纺丝、碳化得到聚丙烯腈复合纤维；
（3）将步骤（3）制得复合纤维短切后和步骤（1）制备的产物、液体丁腈橡胶混合，再加入1wt%的氯化钙水溶液进行絮凝，经洗涤并在鼓风干燥箱中于50-70°C下干燥24-30h，冷却后备用；
（4）将丁腈橡胶和丁苯橡胶加到密炼机中，升温至90-100°C，以100-200r/min的速度密炼3-5min，加入步骤（3）制备的产物、三聚氰胺和二叔丁基过氧化物，升温至120-140°C，以400-600r/min的速度密炼10-15min，再加入其余剩余物质以200-400r/min的速度密炼5-7min，薄通4-6次，得到橡胶材料。
本发明的优点是：本发明采用具有比强度高、导热、导电和减磨性能好的石墨作为增强材料，因直接加到橡胶中会大大降低机械性能，降低使用寿命，本发明将石墨加到聚丙烯腈的纺丝液中，通过纺丝、氧化、炭化的方式得到石墨负载的聚丙烯腈碳纤维，通过液体丁腈橡胶吸附附着在其表面，防止了过度的聚集，然后共混共沉得到橡胶母粒，再和生胶混炼得到的橡胶材料具有优良的强度、抗疲劳性、导热、减磨、耐腐蚀等特性，添加的多孔碳酸钙和谷壳灰等协同作用，大大提高了橡胶材料的高强、阻燃、耐磨、耐腐蚀等性能，本发明的橡胶材料拉伸性能、磨耗性能及阻燃性能好，而且生产成本低，易于实施。
具体实施方式
一种高强度阻燃橡胶材料，由以下重量份（公斤）的原料制备制成：二苯基硅二醇2、三聚氰胺4、微晶纤维素1、谷壳灰16、防老剂AW2、二叔丁基过氧化物1、聚丙烯腈24、石墨12、粉煤灰微珠3、十二烷基硫酸钠0.7、液体丁腈橡胶42、甲基丙烯酸0.6、丁腈橡胶52、丁苯橡胶20、聚苯颗粒8、氧化镁2、重质碳酸钙13。
所述一种高强度阻燃橡胶材料，由下列具体步骤制备制成：
（1）将微晶纤维素用5倍去离子水溶解，加入谷壳灰超声分散均匀，将多孔碳酸钙在200°C下煅烧0.5h后加到谷壳灰分散液中混合搅拌均匀，然后加到真空干燥箱中烘干，研磨分散备用；
（2）将聚丙烯腈加到二甲基亚砜溶液中，进行搅拌打浆，浓度控制在16%，再加入甲基丙烯酸混合搅拌均匀，将石墨和粉煤灰微珠在真空干燥箱中干燥，按照固液比1:5加入去离子水，再加入十二烷基硫酸钠继续超声搅拌均匀，取其上清液加到聚丙烯腈溶液中，室温下搅拌2h，经过滤、静置脱泡、纺丝、碳化得到聚丙烯腈复合纤维；
（3）将步骤（3）制得复合纤维短切后和步骤（1）制备的产物、液体丁腈橡胶混合，再加入1wt%的氯化钙水溶液进行絮凝，经洗涤并在鼓风干燥箱中于50°C下干燥24h，冷却后备用；
（4）将丁腈橡胶和丁苯橡胶加到密炼机中，升温至90°C，以100r/min的速度密炼3min，加入步骤（3）制备的产物、三聚氰胺和二叔丁基过氧化物，升温至120°C，以400r/min的速度密炼10min，再加入其余剩余物质以200r/min的速度密炼5min，薄通4次，得到橡胶材料。
按照实施例制备的橡胶材料对其进行性能测试，结果如下：
硬度（A）：51，拉伸强度（MPa）：3.1，100%定伸应力（MPa）：1.6，断裂伸长率（%）：474，扯断永久变形（%）：5，撕裂强度（KN/m）：32.9，摩擦系数：0.8，体积磨损量（mm3）：6.7。

Claims (2)

1.一种高强度阻燃橡胶材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备制成：二苯基硅二醇2-3、三聚氰胺4-5、微晶纤维素1-2、谷壳灰16-20、防老剂AW2-3、二叔丁基过氧化物1-2、聚丙烯腈24-27、石墨12-13、粉煤灰微珠3-4、十二烷基硫酸钠0.7-1、液体丁腈橡胶42-55、甲基丙烯酸0.6-1、丁腈橡胶52-60、丁苯橡胶20-25、聚苯颗粒8-9、氧化镁2-4、重质碳酸钙13-17。
2.根据权利要求1所述一种高强度阻燃橡胶材料，其特征在于，由下列具体步骤制备制成：
（1）将微晶纤维素用5-7倍去离子水溶解，加入谷壳灰超声分散均匀，将多孔碳酸钙在200-250°C下煅烧0.5-1h后加到谷壳灰分散液中混合搅拌均匀，然后加到真空干燥箱中烘干，研磨分散备用；
（2）将聚丙烯腈加到二甲基亚砜溶液中，进行搅拌打浆，浓度控制在16-18%，再加入甲基丙烯酸混合搅拌均匀，将石墨和粉煤灰微珠在真空干燥箱中干燥，按照固液比1:5-7加入去离子水，再加入十二烷基硫酸钠继续超声搅拌均匀，取其上清液加到聚丙烯腈溶液中，室温下搅拌2-3h，经过滤、静置脱泡、纺丝、碳化得到聚丙烯腈复合纤维；
（3）将步骤（3）制得复合纤维短切后和步骤（1）制备的产物、液体丁腈橡胶混合，再加入1wt%的氯化钙水溶液进行絮凝，经洗涤并在鼓风干燥箱中于50-70°C下干燥24-30h，冷却后备用；
（4）将丁腈橡胶和丁苯橡胶加到密炼机中，升温至90-100°C，以100-200r/min的速度密炼3-5min，加入步骤（3）制备的产物、三聚氰胺和二叔丁基过氧化物，升温至120-140°C，以400-600r/min的速度密炼10-15min，再加入其余剩余物质以200-400r/min的速度密炼5-7min，薄通4-6次，得到橡胶材料。
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