CN106380645A - 一种基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈及其制备方法，所述皮圈包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶80‑100份、氧化锌5‑8份、硬脂酸1‑5份、防老剂1‑3份、促进剂NOBS1‑2份、硫磺1‑3份、补强填充剂30‑50份、功能助剂0.1‑20份。本发明的一种基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈及其制备方法，所制得的纺织皮圈，不仅提高了纺织皮圈的强力、弹性和耐磨性能，延长了纺织皮圈的使用寿命，而且提高了纺织皮圈的导电性能，对纤维加工过程中产生的电荷实现很好的消除，达到纺织皮圈抗静电的效果。

Description

一种基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈及其制备方法
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，具体涉及一种基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈及其制备方法。
背景技术
皮圈是纺纱机器中用以控制纤维运动的皮革或合成橡胶圈状零件，是纺纱机的重要机件之一，一般用于粗纱机和细纱机的牵伸机构中。在精梳毛纺精梳机、无拈粗纱机、罗拉梳理机的分条机构和梳棉机的剥棉装置中，也装有各式皮圈，用以拔取或剥取纤维、输送纤维以及搓拈纤维条，因皮圈大而厚，又称皮板。但是，由于传统的纺织皮圈弹性、耐磨性、导电性能及抗静电性能差；纺织皮圈长时间工作之后会因为摩擦生热而温度升高，导致皮圈的牢固性能减弱，使用寿命短。
丁腈橡胶是制造皮圈用橡胶复合材料的主要原料，它是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，主要采用低温乳液聚合法生产，其分子链中含有不饱和双键和极性基团，因而具有极好的耐油、耐磨、耐老化等性能，主要用于制造耐油橡胶制品，被广泛应用于石油工业、机械工业、交通工具等诸多领域，但是，丁腈橡胶的弹性和强度稍低，并且在实际使用过程中，丁腈橡胶由于具有较低的电导率，从而容易产生电荷集聚，静电现象很明显；现有技术中的纺织皮圈通常为内外表面光滑的皮圈，易于制造成型，但强度低，不易抵抗外力，在外力作用下易失效。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明创新性地提出了一基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈及其制备方法，该制备方法制得的纺织皮圈，不仅提高了纺织皮圈的强力、弹性和耐磨性能，延长了纺织皮圈的使用寿命，而且提高了纺织皮圈的导电性，对纤维加工过程中产生的电荷实现很好的消除，达到纺织皮圈抗静电的效果。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈，所述皮圈包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶80-100份、氧化锌5-8份、硬脂酸1-5份、防老剂1-3份、促进剂NOBS 1-2份、硫磺1-3份、补强填充剂30-50份、功能助剂0.1-20份。
进一步的，所述防老剂为水杨酸苯酯、二苯甲酮和亚磷酸酯中的任意一种或两种以上以任意比例混合而成。
进一步的，所述补强填充剂为碳酸钙、二氧化钛和导电炭黑中的任意一种或两种以上以任意比例混合而成。
进一步的，所述补强填充剂由碳酸钙∶二氧化钛∶导电炭黑以2∶1∶3的重量比混合而成。
进一步的，所述功能助剂为为石墨烯、导电石墨和导电云母中的任意一种或两种以上以任意比例混合而成。
进一步的，所述皮圈包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶100份、氧化锌6份、硬脂酸3份、二甲苯酮2份、促进剂NOBS 2份、硫磺3份、补强填充剂30份、功能助剂5份。
本发明还公开了一种基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈的制备方法，按照上述重量份数称取各原料，在开炼机上混炼，具体包括以下步骤：
(1)将丁腈橡胶投入开炼机中，以150-250rpm的搅拌速度塑炼30-35min得到橡胶主料，然后于80-95℃混炼30-40min；
(2)然后将氧化锌、硬脂酸和防老剂投入开炼机中，以180-280rpm的搅拌速度塑炼40-55min，然后于85-100℃混炼40-50min；
(3)然后将补强填充剂投入开炼机中，以150-250rpm的搅拌速度塑炼40-55min，然后于85-105℃混炼40-50min；
(4)再将功能助剂投入开炼机中，以200-350rpm的搅拌速度塑炼50-60min，然后于80-95℃混炼40-50min；
(5)最后将促进剂NOBS和硫磺投入开炼机中，以150-250rpm的搅拌速度塑炼30-40min，然后于100-115℃混炼40-50min，混炼均匀后，下片；
(6)用平板硫化机硫化试样，将所述步骤(5)的产物在硫化条件为150-200℃、压力为10MPa下，硫化10-90min，制成颗粒状组合物，制得改性丁腈橡胶材料。
(7)将所述步骤(6)的改性丁腈橡胶材料装入模具，压模、成型，最终制得基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈。
优选的，一种基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈的制备方法，按照上述重量份数称取各原料，在开炼机上混炼，具体包括以下步骤：
(1)将丁腈橡胶投入开炼机中，以200rpm的搅拌速度塑炼30min得到橡胶主料，然后于90℃混炼30min；
(2)然后将氧化锌、硬脂酸和二甲苯酮投入开炼机中，以260rpm的搅拌速度塑炼50min，然后于100℃混炼45min；
(3)然后将补强填充剂投入开炼机中，以200rpm的搅拌速度塑炼50min，然后于95℃混炼45min；
(4)再将功能助剂投入开炼机中，以250rpm的搅拌速度塑炼55min，然后于85℃混炼45min；
(5)最后将促进剂NOBS和硫磺投入开炼机中，以200rpm的搅拌速度塑炼40min，然后于110℃混炼45min，混炼均匀后，下片；
(6)用平板硫化机硫化试样，将所述步骤(5)的产物在硫化条件为180℃、压力为10MPa下，硫化60min，制成颗粒状组合物，制得改性丁腈橡胶材料。
(7)将所述步骤(6)的改性丁腈橡胶材料装入模具，压模、成型，最终制得基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈。
与现有技术方案相比，本发明的有益效果在于：
纺织皮圈采用丁腈橡胶作为制造皮圈用橡胶复合材料的主料，使皮圈具有良好的弹性和耐磨性能，通过功能助剂石墨烯/导电石墨/导电云母混合物的添加，不仅提高了皮圈的强度、弹性和耐磨性，而且提高了皮圈的导电性，对纤维加工过程中产生的电荷实现很好的消除，达到纺织皮圈抗静电的效果；通过氧化锌和硬脂酸的添加，增加了改性石墨烯与橡胶分子的物理交联点，也使改性石墨烯稳定、均匀地分散在橡胶分子之间，因而在受到外界冲击作用力时，橡胶分子能有效地将载荷转移到高机械强度的石墨烯上，从而大大提高了纺织皮圈的耐磨性能和弹性性能，使之具有足够的抗弯和抗扭刚度，能有效握持纤维又不致损伤，纺出的纱线粗细均匀，有效保证产品质量；又通过添加碳酸钙、二氧化钛和炭黑作为补强填充剂，扩大了纺织皮圈容积、降低了成本，增强了纺织皮圈的耐磨性能和抗撕裂性能；以促进剂NOBS和硫磺粉构成硫化体系，具有硫化速度快，压缩变形率低等特点，促进形成“网状结构”的同时形成了一种“整体网络效应”，从而增强纺织皮圈的弹性、耐磨性和强度；通过添加防老剂，提高了纺织皮圈的抗氧化能力和耐老化能力。因此，本发明的纺织皮圈具有良好的弹性和耐磨性能，并通过石墨烯的添加，不仅提高了纺织皮圈的弹性和机械强度，而且提高了纺织皮圈的电导率，对电荷实现很好的消除，实现抗静电效果，延长了纺织皮圈的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈，按照上述重量份数称取各原料，在开炼机上混炼，具体包括以下步骤：
(1)将丁腈橡胶投入开炼机中，以150-250rpm的搅拌速度塑炼30-35min得到橡胶主料，然后于80-95℃混炼30-40min；
(2)然后将氧化锌、硬脂酸和防老剂投入开炼机中，以180-280rpm的搅拌速度塑炼40-55min，然后于85-100℃混炼40-50min；
(3)然后将补强填充剂投入开炼机中，以150-250rpm的搅拌速度塑炼40-55min，然后于85-105℃混炼40-50min；
(4)再将功能助剂投入开炼机中，以200-350rpm的搅拌速度塑炼50-60min，然后于80-95℃混炼40-50min；
(5)最后将促进剂NOBS和硫磺投入开炼机中，以150-250rpm的搅拌速度塑炼30-40min，然后于100-115℃混炼40-50min，混炼均匀后，下片；
(6)用平板硫化机硫化试样，将所述步骤(5)的产物在硫化条件为150-200℃、压力为10MPa下，硫化10-90min，制成颗粒状组合物，制得改性丁腈橡胶材料。
(7)将所述步骤(6)的改性丁腈橡胶材料装入模具，压模、成型，最终制得基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈。
一种基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈，所述皮圈包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶80份、氧化锌5份、硬脂酸1份、防老剂1份、促进剂NOBS 1份、硫磺1份、补强填充剂30份、功能助剂0.1份。所述防老剂为水杨酸苯酯、二苯甲酮和亚磷酸酯中的任意一种或两种以上以任意比例混合而成；所述补强填充剂为碳酸钙、二氧化钛和导电炭黑中的任意一种或两种以上以任意比例混合而成的混合物；所述功能助剂为石墨烯、导电石墨和导电云母中的任意一种或两种以上以任意比例混合而成。
实施例2：
与实施例1不同的是，一种基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈，所述皮圈包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶100份、氧化锌8份、硬脂酸5份、防老剂3份、促进剂NOBS 2份、硫磺3份、补强填充剂50份、功能助剂20份。
实施例3：
与实施例1和2不同的是，一种基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈，所述皮圈包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶100份、氧化锌6份、硬脂酸3份、防老剂2份、促进剂NOBS 2份、硫磺3份、补强填充剂30份、功能助剂5份。所述防老剂仅选用2份二甲苯酮；所述补强填充剂由碳酸钙∶二氧化钛∶导电炭黑以2∶1∶3的重量比混合而成，即所述碳酸钙为10份，所述二氧化钛为5份，所述导电炭黑为15份；所述功能助剂为石墨烯/导电石墨/导电云母混合物。
实施例4：
与实施例1-3不同的是，一种基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈，按照上述重量份数称取各原料，在开炼机上混炼，具体包括以下步骤：
(1)将丁腈橡胶投入开炼机中，以200rpm的搅拌速度塑炼30min得到橡胶主料，然后于90℃混炼30min；
(2)然后将氧化锌、硬脂酸和二甲苯酮投入开炼机中，以260rpm的搅拌速度塑炼50min，然后于100℃混炼45min；
(3)然后将补强填充剂投入开炼机中，以200rpm的搅拌速度塑炼50min，然后于95℃混炼45min；
(4)再将功能助剂投入开炼机中，以250rpm的搅拌速度塑炼55min，然后于85℃混炼45min；
(5)最后将促进剂NOBS和硫磺投入开炼机中，以200rpm的搅拌速度塑炼40min，然后于110℃混炼45min，混炼均匀后，下片；
(6)用平板硫化机硫化试样，将所述步骤(5)的产物在硫化条件为180℃、压力为10MPa下，硫化60min，制成颗粒状组合物，制得改性丁腈橡胶材料。
(7)将所述步骤(6)的改性丁腈橡胶材料装入模具，压模、成型，最终制得基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈。
以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈，其特征在于，所述皮圈包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶80-100份、氧化锌5-8份、硬脂酸1-5份、防老剂1-3份、促进剂NOBS 1-2份、硫磺1-3份、补强填充剂30-50份、功能助剂0.1-20份。
2.根据权利要求1所述的基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈，其特征在于：所述防老剂为水杨酸苯酯、二苯甲酮和亚磷酸酯中的任意一种或两种以上以任意比例混合而成。
3.根据权利要求1所述的基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈，其特征在于：所述补强填充剂为碳酸钙、二氧化钛和导电炭黑中的任意一种或两种以上以任意比例混合而成。
4.根据权利要求1所述的基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈，其特征在于：所述补强填充剂由碳酸钙∶二氧化钛∶导电炭黑以2∶1∶3的重量比混合而成。
5.根据权利要求1所述的基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈，其特征在于：所述功能助剂为石墨烯、导电石墨和导电云母中的任意一种或两种以上以任意比例混合而成。
6.根据权利要求2所述的基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈，其特征在于，所述皮圈包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶100份、氧化锌6份、硬脂酸3份、二甲苯酮2份、促进剂NOBS 2份、硫磺3份、补强填充剂30份、功能助剂5份。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈的制备方法，按照上述重量份数称取各原料，在开炼机上混炼，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将丁腈橡胶投入开炼机中，以150-250rpm的搅拌速度塑炼30-35min得到橡胶主料，然后于80-95℃混炼30-40min；
(2)然后将氧化锌、硬脂酸和防老剂投入开炼机中，以180-280rpm的搅拌速度塑炼40-55min，然后于85-100℃混炼40-50min；
(3)然后将补强填充剂投入开炼机中，以150-250rpm的搅拌速度塑炼40-55min，然后于85-105℃混炼40-50min；
(4)再将功能助剂投入开炼机中，以200-350rpm的搅拌速度塑炼50-60min，然后于80-95℃混炼40-50min；
(5)最后将促进剂NOBS和硫磺投入开炼机中，以150-250rpm的搅拌速度塑炼30-40min，然后于100-115℃混炼40-50min，混炼均匀后，下片；
(6)用平板硫化机硫化试样，将所述步骤(5)的产物在硫化条件为150-200℃、压力为10MPa下，硫化10-90min，制成颗粒状组合物，制得改性丁腈橡胶材料。
(7)将所述步骤(6)的改性丁腈橡胶材料装入模具，压模、成型，最终制得基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈。
8.根据权利要求1-6任一项所述的基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈，按照上述重量份数称取各原料，在开炼机上混炼，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将丁腈橡胶投入开炼机中，以200rpm的搅拌速度塑炼30min得到橡胶主料，然后于90℃混炼30min；
(2)然后将氧化锌、硬脂酸和二甲苯酮投入开炼机中，以260rpm的搅拌速度塑炼50min，然后于100℃混炼45min；
(3)然后将补强填充剂投入开炼机中，以200rpm的搅拌速度塑炼50min，然后于95℃混炼45min；
(4)再将功能助剂投入开炼机中，以250rpm的搅拌速度塑炼55min，然后于85℃混炼45min；
(5)最后将促进剂NOBS和硫磺投入开炼机中，以200rpm的搅拌速度塑炼40min，然后于110℃混炼45min，混炼均匀后，下片；
(6)用平板硫化机硫化试样，将所述步骤(5)的产物在硫化条件为180℃、压力为10MPa下，硫化60min，制成颗粒状组合物，制得改性丁腈橡胶材料。
(7)将所述步骤(6)的改性丁腈橡胶材料装入模具，压模、成型，最终制得基于石墨烯/丁腈橡胶复合纺织皮圈。
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