CN105623015A - 一种耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其原料包括：丁苯橡胶、天然橡胶、稀土异戊橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶接枝马来酸酐、氧化锌、硬脂酸、硫磺、过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯、白炭黑、钠基蒙脱土、氧化石墨烯、植物秸秆粉、十六烷基三甲基氯化铵、促进剂、防老剂、芳烃油、苄基三苯基氯化磷、聚乙二醇。本发明提出的耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其耐热老化性能优异，强度好，耐磨性高，能满足多种领域的使用要求，且使用寿命长。

Description

一种耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料
技术领域
本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料。
背景技术
丁苯橡胶又称聚苯乙烯丁二烯共聚物，其物理机械性能、加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，目前已被广泛用于生产轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具及各种橡胶制品等。随着社会的发展，人们对丁苯橡胶的性能提出了更高的要求，虽然目前已研制出多种用途的丁苯橡胶材料，但是仍满足不了高速发展的社会的需求，如何制备一种耐热老化好，耐磨性高的丁苯橡胶复合材料仍是目前需要解决的技术问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其耐热老化性能优异，强度好，耐磨性高，能满足多种领域的使用要求，且使用寿命长。
本发明提出的一种耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其原料按重量份包括：丁苯橡胶100份、天然橡胶20-35份、稀土异戊橡胶5-20份、顺丁橡胶10-25份、丁苯橡胶接枝马来酸酐5-12份、氧化锌2-3.5份、硬脂酸0.5-1.5份、硫磺0.5-1.5份、过氧化二异丙苯1-2份、三烯丙基异氰脲酸酯2.5-3.5份、白炭黑10-25份、钠基蒙脱土2-9份、氧化石墨烯3-8份、植物秸秆粉3-15份、十六烷基三甲基氯化铵2-5份、促进剂2-3.5份、防老剂3-5份、芳烃油2-5份、苄基三苯基氯化磷0.5-3份、聚乙二醇1-5份。
优选地，其原料中，丁苯橡胶、天然橡胶、稀土异戊橡胶、顺丁橡胶的重量比为100：28-32：10-17：16-23。
优选地，其原料中，硫磺、过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯的重量比为0.8-1.3：1.2-1.8：2.8-3.2。
优选地，其原料按重量份包括：丁苯橡胶100份、天然橡胶30-32份、稀土异戊橡胶12-16份、顺丁橡胶18-21份、丁苯橡胶接枝马来酸酐8-10份、氧化锌2.6-3.1份、硬脂酸1-1.3份、硫磺0.9-1.2份、过氧化二异丙苯1.5-1.7份、三烯丙基异氰脲酸酯3-3.2份、白炭黑18-21份、钠基蒙脱土6-8份、氧化石墨烯5.6-7份、植物秸秆粉8-11份、十六烷基三甲基氯化铵3.2-4份、促进剂2.9-3.1份、防老剂3.8-4.3份、芳烃油3.2-4份、苄基三苯基氯化磷2-2.6份、聚乙二醇3.2-4份。
优选地，其原料按重量份包括：丁苯橡胶100份、天然橡胶31份、稀土异戊橡胶15份、顺丁橡胶20份、丁苯橡胶接枝马来酸酐9份、氧化锌3份、硬脂酸1.2份、硫磺1份、过氧化二异丙苯1.6份、三烯丙基异氰脲酸酯3份、白炭黑20份、钠基蒙脱土7.3份、氧化石墨烯6.5份、植物秸秆粉10份、十六烷基三甲基氯化铵3.6份、促进剂3份、防老剂4.2份、芳烃油3.8份、苄基三苯基氯化磷2.5份、聚乙二醇3.8份。
优选地，所述植物秸秆粉为改性植物秸秆粉；所述改性植物秸秆粉按照以下工艺进行制备：将植物秸秆晒干后粉碎，过100-150目筛，然后加入质量分数为3-5％的氢氧化钠溶液中浸泡20-35h，过滤、洗涤至中性后烘干得到预处理秸秆粉；将预处理秸秆粉与环氧化腰果壳油加入球磨罐中，然后加入蒸馏水、乳化剂OP-10和三乙胺，在500-650r/min的转速下球磨1.5-2h，球磨结束后进行抽滤、干燥得到所述改性植物秸秆粉；在改性植物秸秆粉的制备过程中，首先将植物秸秆粉经NaOH处理，从而在不改变植物纤维化学结构、强度和模量的情况下，去除果酸、脂肪酸等低分子杂质，从而增加了秸秆粉的粗糙度和比表面积，加入体系中，更好的提高了橡胶基体与秸秆粉的结合能力，提高了复合材料的强度，之后加入环氧化腰果壳油后，由于秸秆粉的表面有大量的-OH，能与环氧化腰果壳油发生反应，从而在秸秆粉的表面成功的引入了环氧化腰果壳油得到了改性植物秸秆粉，将其加入体系中，由于秸秆粉的分子链上成功的引入了环氧化腰果壳油，致使链结构比较疏松，且极性下降，与体系的相容性增强，能够较均匀地分散在橡胶基体中，有效限制了橡胶分子链的变形，提高了其填充效果，显著提高了复合材料的邵尔A型硬度、300％定伸应力、拉断永久形变性和撕裂强度，同时，有效地阻碍了橡胶基体分子链的抽出，使粘附摩擦减小，从而提高了复合材料的耐磨性能。
优选地，在改性植物秸秆粉的制备过程中，所述预处理秸秆粉与环氧化腰果壳油的重量比为1-2:10-25。
优选地，在改性植物秸秆粉的制备过程中，乳化剂OP-10的重量为预处理秸秆粉重量的1-2.5％；三乙胺的重量为预处理秸秆粉重量的5-10％。
优选地，所述促进剂为促进剂CZ、促进剂D、促进剂TMTD、促进剂BZ中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述防老剂为防老剂4010NA、防老剂RD、防老剂2246、防老剂4020、防老剂MB中的一种或者多种的混合物。
本发明所述耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料可以按照常规的丁苯橡胶复合材料制备工艺制备而成。
本发明中，以丁苯橡胶为主料，并配合添加了天然橡胶、稀土异戊橡胶和顺丁橡胶对其进行改性，通过控制四者的比例，使其在体系中分散均匀，实现了四者性能的优势互补，赋予复合材料优异的耐热老化性和耐磨性，同时选择了硫磺、过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯为硫化剂，实现了四者的共硫化，同时有效延长了焦烧时间，增加了硫化反应的平稳性，改善了体系的压缩永久变形性、耐磨性和耐屈挠龟裂性能；钠基蒙脱土以片层结构分散在体系中，在体系中分散均匀，与白炭黑、氧化石墨烯、植物秸秆粉配合后，提高了复合材料的阻隔性能，显著降低了生产成本，同时赋予复合材料优异的拉伸和撕裂性能。
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
本发明提出的一种耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其原料按重量份包括：丁苯橡胶100份、天然橡胶35份、稀土异戊橡胶5份、顺丁橡胶25份、丁苯橡胶接枝马来酸酐5份、氧化锌3.5份、硬脂酸0.5份、硫磺1.5份、过氧化二异丙苯1份、三烯丙基异氰脲酸酯3.5份、白炭黑10份、钠基蒙脱土9份、氧化石墨烯3份、植物秸秆粉15份、十六烷基三甲基氯化铵2份、促进剂3.5份、防老剂3份、芳烃油2份、苄基三苯基氯化磷3份、聚乙二醇1份。
实施例2
本发明提出的一种耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其原料按重量份包括：丁苯橡胶100份、天然橡胶20份、稀土异戊橡胶20份、顺丁橡胶10份、丁苯橡胶接枝马来酸酐12份、氧化锌2份、硬脂酸1.5份、硫磺0.5份、过氧化二异丙苯2份、三烯丙基异氰脲酸酯2.5份、白炭黑25份、钠基蒙脱土2份、氧化石墨烯8份、植物秸秆粉3份、十六烷基三甲基氯化铵5份、促进剂CZ1.4份、促进剂D0.6份、防老剂RD5份、芳烃油5份、苄基三苯基氯化磷0.5份、聚乙二醇5份。
实施例3
本发明提出的一种耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其原料按重量份包括：丁苯橡胶100份、天然橡胶32份、稀土异戊橡胶12份、顺丁橡胶21份、丁苯橡胶接枝马来酸酐8份、氧化锌3.1份、硬脂酸1份、硫磺1.2份、过氧化二异丙苯1.5份、三烯丙基异氰脲酸酯3.2份、白炭黑18份、钠基蒙脱土8份、氧化石墨烯5.6份、植物秸秆粉11份、十六烷基三甲基氯化铵3.2份、促进剂TMTD3.1份、防老剂22461份、防老剂40201份、防老剂MB1.8份、芳烃油4份、苄基三苯基氯化磷2份、聚乙二醇4份；
其中，所述植物秸秆粉为改性植物秸秆粉；所述改性植物秸秆粉按照以下工艺进行制备：将植物秸秆晒干后粉碎，过120目筛，然后加入质量分数为4.3％的氢氧化钠溶液中浸泡30h，过滤、洗涤至中性后烘干得到预处理秸秆粉；将预处理秸秆粉与环氧化腰果壳油加入球磨罐中，其中，预处理秸秆粉与环氧化腰果壳油的重量比为1:25，然后加入蒸馏水、乳化剂OP-10和三乙胺，其中，乳化剂OP-10的重量为预处理秸秆粉重量的2％，三乙胺的重量为预处理秸秆粉重量的8.5％，在600r/min的转速下球磨1.8h，球磨结束后进行抽滤、干燥得到所述改性植物秸秆粉。
实施例4
本发明提出的一种耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其原料按重量份包括：丁苯橡胶100份、天然橡胶30份、稀土异戊橡胶16份、顺丁橡胶18份、丁苯橡胶接枝马来酸酐10份、氧化锌2.6份、硬脂酸1.3份、硫磺0.9份、过氧化二异丙苯1.7份、三烯丙基异氰脲酸酯3份、白炭黑21份、钠基蒙脱土6份、氧化石墨烯7份、植物秸秆粉8份、十六烷基三甲基氯化铵4份、促进剂CZ0.5份、促进剂D0.5份、促进剂TMTD0.3份、促进剂BZ1.6份、防老剂RD2份、防老剂22462.3份、芳烃油3.2份、苄基三苯基氯化磷2.6份、聚乙二醇3.2份；
其中，所述植物秸秆粉为改性植物秸秆粉；所述改性植物秸秆粉按照以下工艺进行制备：将植物秸秆晒干后粉碎，过100目筛，然后加入质量分数为5％的氢氧化钠溶液中浸泡20h，过滤、洗涤至中性后烘干得到预处理秸秆粉；将预处理秸秆粉与环氧化腰果壳油加入球磨罐中，其中，预处理秸秆粉与环氧化腰果壳油的重量比为2:10；然后加入蒸馏水、乳化剂OP-10和三乙胺，其中，乳化剂OP-10的重量为预处理秸秆粉重量的2.5％；三乙胺的重量为预处理秸秆粉重量的5％，在650r/min的转速下球磨1.5h，球磨结束后进行抽滤、干燥得到所述改性植物秸秆粉。
实施例5
本发明提出的一种耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其原料按重量份包括：丁苯橡胶100份、天然橡胶31份、稀土异戊橡胶15份、顺丁橡胶20份、丁苯橡胶接枝马来酸酐9份、氧化锌3份、硬脂酸1.2份、硫磺1份、过氧化二异丙苯1.6份、三烯丙基异氰脲酸酯3份、白炭黑20份、钠基蒙脱土7.3份、氧化石墨烯6.5份、植物秸秆粉10份、十六烷基三甲基氯化铵3.6份、促进剂TMTD3份、防老剂4010NA4.2份、芳烃油3.8份、苄基三苯基氯化磷2.5份、聚乙二醇3.8份；
其中，所述植物秸秆粉为改性植物秸秆粉；所述改性植物秸秆粉按照以下工艺进行制备：将植物秸秆晒干后粉碎，过150目筛，然后加入质量分数为3％的氢氧化钠溶液中浸泡35h，过滤、洗涤至中性后烘干得到预处理秸秆粉；将预处理秸秆粉与环氧化腰果壳油加入球磨罐中，其中，预处理秸秆粉与环氧化腰果壳油的重量比为1.5:20；然后加入蒸馏水、乳化剂OP-10和三乙胺，其中，乳化剂OP-10的重量为预处理秸秆粉重量的1％；三乙胺的重量为预处理秸秆粉重量的10％，在500r/min的转速下球磨2h，球磨结束后进行抽滤、干燥得到所述改性植物秸秆粉。
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 (10)

1.一种耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：丁苯橡胶100份、天然橡胶20-35份、稀土异戊橡胶5-20份、顺丁橡胶10-25份、丁苯橡胶接枝马来酸酐5-12份、氧化锌2-3.5份、硬脂酸0.5-1.5份、硫磺0.5-1.5份、过氧化二异丙苯1-2份、三烯丙基异氰脲酸酯2.5-3.5份、白炭黑10-25份、钠基蒙脱土2-9份、氧化石墨烯3-8份、植物秸秆粉3-15份、十六烷基三甲基氯化铵2-5份、促进剂2-3.5份、防老剂3-5份、芳烃油2-5份、苄基三苯基氯化磷0.5-3份、聚乙二醇1-5份。
2.根据权利要求1所述耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其特征在于，其原料中，丁苯橡胶、天然橡胶、稀土异戊橡胶、顺丁橡胶的重量比为100：28-32：10-17：16-23。
3.根据权利要求1或2所述耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其特征在于，其原料中，硫磺、过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯的重量比为0.8-1.3：1.2-1.8：2.8-3.2。
4.根据权利要求1-3中任一项所述耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：丁苯橡胶100份、天然橡胶30-32份、稀土异戊橡胶12-16份、顺丁橡胶18-21份、丁苯橡胶接枝马来酸酐8-10份、氧化锌2.6-3.1份、硬脂酸1-1.3份、硫磺0.9-1.2份、过氧化二异丙苯1.5-1.7份、三烯丙基异氰脲酸酯3-3.2份、白炭黑18-21份、钠基蒙脱土6-8份、氧化石墨烯5.6-7份、植物秸秆粉8-11份、十六烷基三甲基氯化铵3.2-4份、促进剂2.9-3.1份、防老剂3.8-4.3份、芳烃油3.2-4份、苄基三苯基氯化磷2-2.6份、聚乙二醇3.2-4份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：丁苯橡胶100份、天然橡胶31份、稀土异戊橡胶15份、顺丁橡胶20份、丁苯橡胶接枝马来酸酐9份、氧化锌3份、硬脂酸1.2份、硫磺1份、过氧化二异丙苯1.6份、三烯丙基异氰脲酸酯3份、白炭黑20份、钠基蒙脱土7.3份、氧化石墨烯6.5份、植物秸秆粉10份、十六烷基三甲基氯化铵3.6份、促进剂3份、防老剂4.2份、芳烃油3.8份、苄基三苯基氯化磷2.5份、聚乙二醇3.8份。
6.根据权利要求1-5中任一项所述耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其特征在于，所述植物秸秆粉为改性植物秸秆粉；所述改性植物秸秆粉按照以下工艺进行制备：将植物秸秆晒干后粉碎，过100-150目筛，然后加入质量分数为3-5％的氢氧化钠溶液中浸泡20-35h，过滤、洗涤至中性后烘干得到预处理秸秆粉；将预处理秸秆粉与环氧化腰果壳油加入球磨罐中，然后加入蒸馏水、乳化剂OP-10和三乙胺，在500-650r/min的转速下球磨1.5-2h，球磨结束后进行抽滤、干燥得到所述改性植物秸秆粉。
7.根据权利要求6所述耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其特征在于，在改性植物秸秆粉的制备过程中，所述预处理秸秆粉与环氧化腰果壳油的重量比为1-2:10-25。
8.根据权利要求6或7所述耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其特征在于，在改性植物秸秆粉的制备过程中，乳化剂OP-10的重量为预处理秸秆粉重量的1-2.5％；三乙胺的重量为预处理秸秆粉重量的5-10％。
9.根据权利要求1-8中任一项所述耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其特征在于，所述促进剂为促进剂CZ、促进剂D、促进剂TMTD、促进剂BZ中的一种或者多种的混合物。
10.根据权利要求1-9中任一项所述耐热老化耐磨改性丁苯橡胶复合材料，其特征在于，所述防老剂为防老剂4010NA、防老剂RD、防老剂2246、防老剂4020、防老剂MB中的一种或者多种的混合物。
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