CN106280479A - 一种纳米硅橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米硅橡胶及其制备方法，原料为：硅橡胶、十溴联苯醚、氯化石蜡、氢氧化铝、对苯二甲醇、硼酸、三氧化二锑、苯酚磺酸、SMA和二氧化钛；耐油性能好、耐高温、耐腐蚀，成本低，弯曲强度140‑180MPa，氧指数45‑55%；拉伸强度40‑60MPa，热变形温度260‑280℃，耐磨性高、耐热和弹性优良，弹性模量13‑17MPa；邵氏硬度90‑120，原料资源丰富，可重复利用，冲击强度30‑70J/m；断裂伸长率450‑650%，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易老化，符合环保要求。

Description

一种纳米硅橡胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种纳米硅橡胶及其制备方法。

背景技术

早期的橡胶是取自橡胶树、橡胶草等植物的胶乳，加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料。高弹性的高分子化合物。分为硅橡胶与合成橡胶二种。硅橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成；合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。橡胶制品广泛应用于工业或生活各方面。

橡胶一词来源于印第安语cau-uchu，意为“流泪的树”。硅橡胶就是由三叶橡胶树割胶时流出的胶乳经凝固、干燥后而制得。1770年，英国化学家J.普里斯特利发现橡胶可用来擦去铅笔字迹，当时将这种用途的材料称为rubber，此词一直沿用至今。橡胶的分子链可以交联，交联后的橡胶受外力作用发生变形时，具有迅速复原的能力，并具有良好的物理力学性能和化学稳定性。橡胶是橡胶工业的基本原料，广泛用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆及其他各种橡胶制品。

硅橡胶是由胶乳制造的，胶乳中所含的非橡胶成分有一部分就留在固体的硅橡胶中。一般硅橡胶中含橡胶烃92%-95%，而非橡胶烃占5%-8%。由于制法不同，产地不同乃至采胶季节不同，这些成分的比例可能有差异，但基本上都在范围以内。

近几年来，橡胶行业得到不少发展，已有细分行业稳中有升，新生橡胶细分行业则飞速发展，但同时，橡胶行业也还存在环境、资源、灾害、创新等问题。

2004年，全国硅橡胶种植总面积69.62万公顷，开割面积45.19万公顷，干胶产量57.33万吨。其中农垦橡胶种植面积41.1万公顷，民营28.52万公顷，分别占全国橡胶总面积的59.03%和40.97%。

2005年，海南遭遇50年罕见的干旱和百年不遇的台风灾害，硅橡胶生产遭受重创。为挖掘国内硅橡胶种植、加工的发展潜力，增加自给，中国橡胶行业做出了不懈的努力，认真贯彻国家安全、节能、环保和清洁生产方针，并取得重大成果。尤其是橡胶助剂行业积极调整产品结构，绿色环保型助剂大幅增长，防老剂优良品种产量比例已达80%，促进剂达50%，有毒、有害、高致癌的NOBS生产量得到有效控制；废橡胶综合利用率达65%以上，再生胶及胶粉后加工利用领域扩大。

2006年，中国橡胶工业协会六届三次理事会讨论通过并发布《中国橡胶工业“十一五”科学发展规划意见》及橡胶行业“十一五”实施名牌战略规划意见。这是首次由协会组织制订的行业规划。规划表明，橡胶工业“十一五”期间要走自主创新之路，全行业要切实转入科学发展的轨道，使中国成为世界橡胶工业的强国。

中国橡胶行业的发展前景广阔。到2010年，中国硅橡胶总消耗量将达到230万吨，橡胶工业的产品结构将有较大变化，新型产品、更新换代产品增多、新材料、新工艺应用扩大，生产技术有明显进步。

2011年，橡胶等原材料价格出现巨幅波动，天然橡胶一季度创下43500元/吨的历史最高纪录，合成橡胶二、三季度发力上攻，涨幅达10000 元/吨，之后均出现大幅下跌。受橡胶价格剧烈波动影响，轮胎等主要橡胶制品企业首当其冲，生产经营成本难以控制，库存风险加大，利润空间压缩至2%-5%，行业面临严峻挑战。

硅橡胶由硅、氧原子形成主链，侧链为含碳基团，用量最大是侧链为乙烯的硅橡胶。既耐热，又耐寒，使用温度在100-300℃之间，它具有优异的耐气候性和耐臭氧性以用良好的绝缘性。缺点是强度低，抗撕裂性能差，耐磨性能也差。硅橡胶主要用于航空工业、电气工业、食品工业及医疗工业等方面。

工业部门所需要的大大小小的橡胶制品那就更多了，品种多，用途广，有的还有特殊要求。主要的制品有胶带、胶管、密封垫圈、胶辊、胶板、橡胶衬里及劳动保护用品。在矿山、煤炭、冶金等工业方面应用胶带来运输成品，各地都在不断出现，为了大型生产的霄要，还生产出钢丝绳芯运输带和合成纤维运输带。矿用磨机橡胶衬里，以锻胶代替锰钢，使用寿命提高了二至四倍，还减小了噪音，这一产品已在世界范围内推广。

发明内容

本发明提供一种热变形温度高、拉伸强度高、氧指数高和伸长率高的纳米硅橡胶及其制备方法，解决现有橡胶材料热变形温度低和氧指数低等技术问题。

本发明采用以下技术方案：一种纳米硅橡胶，其原料按质量份数配比如下：硅橡胶100份，十溴联苯醚20-40份，氯化石蜡0.5-2.5份，氢氧化铝10-30份，对苯二甲醇16-20份，硼酸为8-12份，三氧化二锑5-25份，苯酚磺酸10-30份，SMA20-30份，二氧化钛1.5-5.5份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述纳米硅橡胶的原料按质量份数配比如下：硅橡胶100份，十溴联苯醚20份，氯化石蜡0.5份，氢氧化铝10份，对苯二甲醇16份，硼酸为8份，三氧化二锑5份，苯酚磺酸10份，SMA20份，二氧化钛1.5份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述纳米硅橡胶的原料按质量份数配比如下：硅橡胶100份，十溴联苯醚40份，氯化石蜡2.5份，氢氧化铝30份，对苯二甲醇20份，硼酸为12份，三氧化二锑25份，苯酚磺酸30份，SMA30份，二氧化钛5.5份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述纳米硅橡胶的原料按质量份数配比如下：硅橡胶100份，十溴联苯醚30份，氯化石蜡1.5份，氢氧化铝20份，对苯二甲醇18份，硼酸为10份，三氧化二锑15份，苯酚磺酸20份，SMA25份，二氧化钛3.5份。

一种制备所述的纳米硅橡胶的方法，步骤为：

第一步：按照质量份数配比称取硅橡胶、十溴联苯醚、氯化石蜡、氢氧化铝、对苯二甲醇、硼酸、三氧化二锑、苯酚磺酸、SMA和二氧化钛；

第二步：将硅橡胶投入高速混合机中，升温至100-110℃，加入剩余原料，升温至120-130℃，混合速度800-900r/min，混合10-20min；

第三步：混合后的原料加入双螺杆挤出机中熔融塑化造粒，温度200℃、210℃、220℃、220℃、220℃、210℃，螺杆转速80-100r/min。

有益效果

本发明所述一种纳米硅橡胶及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、耐油性能好、耐高温、耐腐蚀，成本低，弯曲强度140-180MPa，氧指数45-55%；2、拉伸强度40-60MPa，热变形温度260-280℃，耐磨性高、耐热和弹性优良，弹性模量13-17MPa；3、邵氏硬度90-120，原料资源丰富，可重复利用，冲击强度30-70J/m；4、断裂伸长率450-650%，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易老化，符合环保要求，可以广泛生产并不断代替现有材料。

具体实施方式

以下结合实例对本发明作进一步的描述，实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求范围内。

实施例1：

第一步：按照质量份数配比称取硅橡胶100份，十溴联苯醚20份，氯化石蜡0.5份，氢氧化铝10份，对苯二甲醇16份，硼酸为8份，三氧化二锑5份，苯酚磺酸10份，SMA20份，二氧化钛1.5份。

第二步：将硅橡胶投入高速混合机中，升温至100℃，加入剩余原料，升温至120℃，混合速度800r/min，混合10min。

第三步：混合后的原料加入双螺杆挤出机中熔融塑化造粒，温度200℃、210℃、220℃、220℃、220℃、210℃，螺杆转速80r/min。

耐油性能好、耐高温、耐腐蚀，成本低，弯曲强度140MPa，氧指数45%；拉伸强度40MPa，热变形温度260℃，耐磨性高、耐热和弹性优良，弹性模量13MPa；邵氏硬度90，原料资源丰富，可重复利用，冲击强度30J/m；断裂伸长率450%，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易老化，符合环保要求。

实施例2：

第一步：按照质量份数配比称取硅橡胶100份，十溴联苯醚40份，氯化石蜡2.5份，氢氧化铝30份，对苯二甲醇20份，硼酸为12份，三氧化二锑25份，苯酚磺酸30份，SMA30份，二氧化钛5.5份。

第二步：将硅橡胶投入高速混合机中，升温至110℃，加入剩余原料，升温至130℃，混合速度900r/min，混合20min。

第三步：混合后的原料加入双螺杆挤出机中熔融塑化造粒，温度200℃、210℃、220℃、220℃、220℃、210℃，螺杆转速100r/min。

耐油性能好、耐高温、耐腐蚀，成本低，弯曲强度160MPa，氧指数50%；拉伸强度50MPa，热变形温度270℃，耐磨性高、耐热和弹性优良，弹性模量15MPa；邵氏硬度110，原料资源丰富，可重复利用，冲击强度50J/m；断裂伸长率550%，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易老化，符合环保要求。

实施例3：

第一步：按照质量份数配比称取硅橡胶100份，十溴联苯醚30份，氯化石蜡1.5份，氢氧化铝20份，对苯二甲醇18份，硼酸为10份，三氧化二锑15份，苯酚磺酸20份，SMA25份，二氧化钛3.5份。

第二步：将硅橡胶投入高速混合机中，升温至105℃，加入剩余原料，升温至125℃，混合速度850r/min，混合15min。

第三步：混合后的原料加入双螺杆挤出机中熔融塑化造粒，温度200℃、210℃、220℃、220℃、220℃、210℃，螺杆转速90r/min。

耐油性能好、耐高温、耐腐蚀，成本低，弯曲强度180MPa，氧指数55%；拉伸强度60MPa，热变形温度280℃，耐磨性高、耐热和弹性优良，弹性模量17MPa；邵氏硬度120，原料资源丰富，可重复利用，冲击强度70J/m；断裂伸长率650%，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易老化，符合环保要求。

Claims (5)

1.一种纳米硅橡胶，其特征在于，所述纳米硅橡胶的原料按质量份数配比如下：硅橡胶100份，十溴联苯醚20-40份，氯化石蜡0.5-2.5份，氢氧化铝10-30份，对苯二甲醇16-20份，硼酸为8-12份，三氧化二锑5-25份，苯酚磺酸10-30份，SMA20-30份，二氧化钛1.5-5.5份。

2.根据权利要求1所述的一种纳米硅橡胶，其特征在于，所述纳米硅橡胶的原料按质量份数配比如下：硅橡胶100份，十溴联苯醚20份，氯化石蜡0.5份，氢氧化铝10份，对苯二甲醇16份，硼酸为8份，三氧化二锑5份，苯酚磺酸10份，SMA20份，二氧化钛1.5份。

3.根据权利要求1所述的一种纳米硅橡胶，其特征在于，所述纳米硅橡胶的原料按质量份数配比如下：硅橡胶100份，十溴联苯醚40份，氯化石蜡2.5份，氢氧化铝30份，对苯二甲醇20份，硼酸为12份，三氧化二锑25份，苯酚磺酸30份，SMA30份，二氧化钛5.5份。

4.根据权利要求1所述的一种纳米硅橡胶，其特征在于，所述纳米硅橡胶的原料按质量份数配比如下：硅橡胶100份，十溴联苯醚30份，氯化石蜡1.5份，氢氧化铝20份，对苯二甲醇18份，硼酸为10份，三氧化二锑15份，苯酚磺酸20份，SMA25份，二氧化钛3.5份。

5.一种制备权利要求1所述的纳米硅橡胶的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：按照质量份数配比称取硅橡胶、十溴联苯醚、氯化石蜡、氢氧化铝、对苯二甲醇、硼酸、三氧化二锑、苯酚磺酸、SMA和二氧化钛；

第二步：将硅橡胶投入高速混合机中，升温至100-110℃，加入剩余原料，升温至120-130℃，混合速度800-900r/min，混合10-20min；

第三步：混合后的原料加入双螺杆挤出机中熔融塑化造粒，温度200℃、210℃、220℃、220℃、220℃、210℃，螺杆转速80-100r/min。