CN106279831B - 一种纳米高导热橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纳米高导热橡胶及其制备方法，该纳米高导热橡胶包括100‑150重量份的丁腈橡胶、5‑15重量份的纳米硅胶、3‑8重量份的纳米二硫化钼、1‑6重量份的丁苯橡胶、3‑15重量份的偶氮二甲酰胺、1‑5重量份的环己烷、2‑8重量份的碳纳米管和5‑15重量份的三元乙丙橡胶。本发明的橡胶纳米高导热橡胶的导热性能好、拉伸强度大。

Description

一种纳米高导热橡胶及其制备方法
技术领域
本发明具体涉及橡胶领域，更具体地说，涉及一种纳米高导热橡胶及其制备方法。
背景技术
随着经济的飞速发展，汽车的数量与日倶增，轮胎作为汽车中重要的组成，轮胎的需求量也是逐年增加，那么由轮胎引起的一系列的能源问题和安全问题就会受到极大的关注和重视。轮胎在生产过程中需要进行硫化才能达到所需的强度和使用价值，如果轮胎用胶料具有较好的导热性能，那么在硫化过程中可以明显缩短硫化时间，同时在使用过程中可以将轮胎变形而产生的的热量释放出去从而降低了轮胎的行驶温度，保证了轮胎的使用寿命。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种纳米高导热橡胶及其制备方法，该橡胶纳米高导热橡胶的导热性能优异、拉伸强度大。
本发明所采用的技术方案为：一种纳米高导热橡胶，该纳米高导热橡胶包括100-150重量份的丁腈橡胶、5-15重量份的纳米硅胶、3-8重量份的纳米二硫化钼、1-6重量份的丁苯橡胶、3-15重量份的偶氮二甲酰胺、1-5重量份的环己烷、2-8重量份的碳纳米管和5-15重量份的三元乙丙橡胶。
优选地，所述纳米高导热橡胶包括120-140重量份的丁腈橡胶、8-12重量份的纳米硅胶、4-6重量份的纳米二硫化钼、2-4重量份的丁苯橡胶、6-12重量份的偶氮二甲酰胺、2-4重量份的环己烷、4-6重量份的碳纳米管和7-10重量份的三元乙丙橡胶。
优选地，所述三元乙丙橡胶中第三单体乙叉降冰片烯的含量为5-10重量％，所述乙烯含量为45-60重量％。
优选地，所述纳米硅胶的粒径为50-250纳米。
本发明还提供一种纳米高导热橡胶的制备方法，该方法包括：按照本发明所提供的纳米高导热橡胶的配方将纳米高导热橡胶的原料放入开炼机中进行混炼，混炼所得产物放置12-48小时后进行返炼，将返炼所得产物送入平板硫化机上依次进行加压硫化和加压定型。
优选地，所述混炼和返炼的条件各自为：温度为150-210℃，时间为3-15分钟。
优选地，所述加压硫化的条件为：压力为5-20兆帕，温度为150-210℃，时间为5-40秒。
优选地，所述加压定型的条件为：压力为常压，温度为150-210℃，时间为45-120秒。
本发明的有益效果为：
(1)纳米高导热橡胶具有良好的导热性能，具有极高的化学稳定性，在通用橡胶中，其耐老化性能最好；
(2)纳米高导热橡胶具有非常好的电绝缘性能和耐电晕性，其电性能优于或接近于丁基橡胶、氯磺化聚乙烯和交联聚乙烯纳米高导热橡胶；
(3)具有较好的耐高、低温性能；
(4)具有良好的机械性能，比如拉伸强度，可以在较为苛刻的条件下使用。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供一种纳米高导热橡胶，该纳米高导热橡胶包括100-150重量份的丁腈橡胶、5-15重量份的纳米硅胶、3-8重量份的纳米二硫化钼、1-6重量份的丁苯橡胶、3-15重量份的偶氮二甲酰胺、1-5重量份的环己烷、2-8重量份的碳纳米管和5-15重量份的三元乙丙橡胶；优选地，所述纳米高导热橡胶包括120-140重量份的丁腈橡胶、8-12重量份的纳米硅胶、4-6重量份的纳米二硫化钼、2-4重量份的丁苯橡胶、6-12重量份的偶氮二甲酰胺、2-4重量份的环己烷、4-6重量份的碳纳米管和7-10重量份的三元乙丙橡胶。
在本发明中，纳米硅胶可以增加纳米高导热橡胶的弹性，从而增加拉伸强度，例如，所述纳米硅胶的粒径为50-250纳米。碳纳米管均匀分散在橡胶体系中，形成纵横交错的导热网络，在保证橡胶具有的力学性能的基础上，显著提升了体系的导热性能。与此同时，二硫化钼具有分散性好，不粘结的优点。通过把纳米二硫化钼添加在本发明的橡胶体系中，通过与纳米硅胶、偶氮二甲酰胺和环己烷的相互作用，形成绝不粘结的胶体状态，从而使碳纳米管形成的导热网络更加均匀，特别是纳米二硫化钼形成的点接触，使碳纳米管的导热网络从二维网络拓展到尚未网络，进一步显著提升了橡胶体系的导热性能。。
本发明还提供一种纳米高导热橡胶的制备方法，该方法包括：按照本发明所提供的纳米高导热橡胶的配方将纳米高导热橡胶的原料放入开炼机中进行混炼，混炼所得产物放置12-48小时后进行返炼，将返炼所得产物送入平板硫化机上依次进行加压硫化和加压定型。
混炼、返炼、加压硫化和加压定型步骤是本领域技术人员常规使用的，例如，所述混炼和返炼的条件各自为：温度为150-210℃，时间为3-15分钟，所述加压硫化的条件为：压力为5-20兆帕，温度为150-210℃，时间为5-40秒，所述加压定型的条件为：压力为常压，温度为150-210℃，时间为45-120秒。
下面将通过实施例来进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。
如无特别说明，本发明所用仪器和试剂均为商购，不同品牌的商品不影响具体使用。
本发明实施例所用丁腈橡胶：乙烯含量51％，第三单体ENB含量7.7％。
实施例1
将100重量份的丁腈橡胶、5重量份50纳米的纳米硅胶、3重量份的2-硫醇基苯并噻唑、1重量份的丁苯橡胶、3重量份的偶氮二甲酰胺、1重量份的环己烷、2重量份的碳纳米管和5重量份的三元乙丙橡胶放入开炼机中150℃下进行混炼为3分钟，混炼所得产物放置12小时后在150℃下进行返炼3分钟，将返炼所得产物送入平板硫化机上在5兆帕，温度为150℃下加压硫化5秒，卸压至常压后在温度为150℃下稳定45秒，得到纳米高导热橡胶CL-1，进行拉伸强度测试，结果见表1。
实施例2
将120重量份的丁腈橡胶、10重量份200纳米的纳米硅胶、5重量份的四硫化双秋兰姆、4重量份的丁苯橡胶、8重量份的偶氮二甲酰胺、3重量份的环己烷、5重量份的碳纳米管和10重量份的三元乙丙橡胶放入开炼机中170℃下进行混炼为10分钟，混炼所得产物放置24小时后在190℃下进行返炼8分钟，将返炼所得产物送入平板硫化机上在10兆帕，温度为190℃下加压硫化20秒，卸压至常压后在温度为190℃下稳定80秒，得到纳米高导热橡胶CL-2，进行拉伸强度测试，结果见表1。
实施例3
将150重量份的丁腈橡胶、15重量份250纳米的纳米硅胶、8重量份的二丁基二硫代氨基甲酸锌、6重量份的丁苯橡胶、15重量份的偶氮二甲酰胺、5重量份的环己烷、8重量份的碳纳米管和15重量份的三元乙丙橡胶放入开炼机中210℃下进行混炼为15分钟，混炼所得产物放置48小时后在210℃下进行返炼15分钟，将返炼所得产物送入平板硫化机上在20兆帕，温度为210℃下加压硫化40秒，卸压至常压后在温度为210℃下稳定120秒，得到纳米高导热橡胶CL-3，进行拉伸强度测试，结果见表1。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于对比例1没有包含碳纳米管。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处在于对比例1没有包含纳米二硫化钼。
对比例3
对比例3与实施例1的不同之处在于对比例1没有包含纳米硅胶、偶氮二甲酰胺、环己烷。
对比例4
对比例4与实施例1的不同之处在于对比例1没有包含碳纳米管和纳米二硫化钼。
为了验证本发明所得材料的导热性能，对实施例1-3和对比例1-4所得的材料进行导热性能、拉伸强度测试，具体结果如表1所示：
表1性能测试结果
项目 热导率(W/(m.K)) 拉伸强度，MPa
实施例1 73 4.1
实施例2 68 3.9
实施例3 71 3.8
对比例1 32 2.8
对比例2 45 3.1
对比例3 56 3.3
对比例4 10 2,5
从表1结果可以看出，本发明制备的纳米高导热橡胶导热性好、拉伸强度大。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书所述和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种纳米高导热橡胶，其特征在于，该纳米高导热橡胶包括100-150重量份的丁腈橡胶、5-15重量份的纳米硅胶、3-8重量份的纳米二硫化钼、1-6重量份的丁苯橡胶、3-15重量份的偶氮二甲酰胺、1-5重量份的环己烷、2-8重量份的碳纳米管和5-15重量份的三元乙丙橡胶。
2.根据权利要求1的纳米高导热橡胶，其特征在于，所述纳米高导热橡胶包括120-140重量份的丁腈橡胶、8-12重量份的纳米硅胶、4-6重量份的纳米二硫化钼、2-4重量份的丁苯橡胶、6-12重量份的偶氮二甲酰胺、2-4重量份的环己烷、4-6重量份的碳纳米管和7-10重量份的三元乙丙橡胶。
3.根据权利要求1的纳米高导热橡胶，其特征在于，所述三元乙丙橡胶中第三单体乙叉降冰片烯的含量为5-10重量％，乙烯含量为45-60重量％。
4.根据权利要求1的纳米高导热橡胶，其特征在于，所述纳米硅胶的粒径为50-250纳米。
5.一种纳米高导热橡胶的制备方法，其特征在于，该方法包括：按照权利要求1-4中任意一项所述的纳米高导热橡胶的配方将纳米高导热橡胶的原料放入开炼机中进行混炼，混炼所得产物放置12-48小时后进行返炼，将返炼所得产物送入平板硫化机上依次进行加压硫化和加压定型。
6.根据权利要求5的制备方法，其特征在于，所述混炼和返炼的条件各自为：温度为150-210℃，时间为3-15分钟。
7.根据权利要求6的制备方法，其特征在于，所述加压硫化的条件为：压力为5-20兆帕，温度为150-210℃，时间为5-40秒。
8.根据权利要求7的制备方法，其特征在于，所述加压定型的条件为：压力为常压，温度为150-210℃，时间为45-120秒。
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