CN107501644A - 一种导热型耐磨损橡胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种导热型耐磨损橡胶的制备方法，按照100‑150重量份的天然橡胶、5‑15重量份的六钛酸钾晶须、3‑8重量份的黑磷晶体、1‑6重量份的鳞片石墨、3‑15重量份的偶氮二甲酰胺、1‑5重量份的PVDF、2‑8重量份的石墨烯和5‑15重量份的丁苯橡胶的配方将导热型耐磨损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。本发明的导热型耐磨损橡胶具有导热性能好、使用寿命长、力学性能优异和成本低廉的特点。

Description

一种导热型耐磨损橡胶的制备方法
技术领域
本发明具体涉及橡胶领域，更具体地说，涉及一种导热型耐磨损橡胶的制备方法。
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，本发明提供了一种导热型耐磨损橡胶的制备方法，该导热型耐磨损橡胶具有导热性能好、使用寿命长、力学性能优异和成本低廉的特点。
本发明所采用的技术方案为：
一种导热型耐磨损橡胶的制备方法，该方法包括：按照100-150重量份的天然橡胶、5-15重量份的六钛酸钾晶须、3-8重量份的黑磷晶体、1-6重量份的鳞片石墨、3-15重量份的偶氮二甲酰胺、1-5重量份的PVDF、2-8重量份的石墨烯和5-15重量份的丁苯橡胶的配方将导热型耐磨损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，所述导热型耐磨损橡胶的配比包括120-140重量份的天然橡胶、8-12重量份的六钛酸钾晶须、4-6重量份的黑磷晶体、2-4重量份的鳞片石墨、6-12重量份的偶氮二甲酰胺、2-4重量份的PVDF、4-6重量份的石墨烯和7-10重量份的丁苯橡胶。
优选地，所述丁苯橡胶中，包括充油SBR30-40质量份、氧化锌13-21质量份、酚醛补强树脂5-8质量份。硬脂酸6-10质量份、硫磺11-15质量份、环保芳烃油TDAE3-6质量份、促进剂3-5质量份。
优选地，所述六钛酸钾晶须的粒径为50-250纳米。
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：具
第一、导热性能好，在本发明的橡胶中，通过在体系中加入黑磷晶体、鳞片石墨，形成二维层状导热网络，石墨烯的加入，可以有效覆盖在黑鳞晶体上，拓展导热网络，有效提升了橡胶的导热性能；
第二、使用寿命长，鳞片石墨为鱼鳞状六方晶格层状结构，黑鳞晶体为立方晶格层状结构，两者都具有较强的耐磨性，加之在石墨烯高比表面积的作用下，在把该橡胶作为轮胎使用时把热量迅速向外传递，六钛酸钾晶须贯穿在鳞片石墨、黑鳞晶体和石墨烯形成的网络中，充分发挥六钛酸钾晶须机械强度高、耐热耐腐蚀性优异和红外反射率高的特点，又发挥六钛酸钾晶须高温下导热系数极低的特点，避免磨损橡胶的热量从外向内传递加速其分解，偶氮二甲酰胺和PVDF的加入有效进一步填充以上物质形成的网络骨架，，PVDF实现偶氮二甲酰胺发泡后与六钛酸钾晶须的粘连，有效对橡胶的磨损进行了缓冲，以上各种作用协同，大大延长了轮胎的使用寿命；
第三、力学性能优异，鳞片石墨为鱼鳞状六方晶格层状结构，黑鳞晶体为立方晶格层状结构，六钛酸钾晶须贯穿在鳞片石墨、黑鳞晶体和石墨烯形成的网络中，彼此结合，有效提升了橡胶的力学性能；
第四、成本低廉，本发明所述的橡胶体系材料来源广泛，制备工艺简单，有效节省了其生产和加工制造使用成本。
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。
本发明提供一种导热型耐磨损橡胶的制备方法，该方法包括：按照100-150重量份的天然橡胶、5-15重量份的六钛酸钾晶须、3-8重量份的黑磷晶体、1-6重量份的鳞片石墨、3-15重量份的偶氮二甲酰胺、1-5重量份的PVDF、2-8重量份的石墨烯和5-15重量份的丁苯橡胶的配方将导热型耐磨损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，所述导热型耐磨损橡胶包括120-140重量份的天然橡胶、8-12重量份的六钛酸钾晶须、4-6重量份的黑磷晶体、2-4重量份的鳞片石墨、6-12重量份的偶氮二甲酰胺、2-4重量份的PVDF、4-6重量份的石墨烯和7-10重量份的丁苯橡胶。
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。
实施例1
将100重量份的天然橡胶、5重量份50纳米的六钛酸钾晶须、3重量份的2-硫醇基苯并噻唑、1重量份的鳞片石墨、3重量份的偶氮二甲酰胺、1重量份的PVDF、2重量份的石墨烯和5重量份的丁苯橡胶放入开炼机中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，得到导热型耐磨损橡胶CL-1。
实施例2
将120重量份的天然橡胶、10重量份200纳米的六钛酸钾晶须、5重量份的四硫化双秋兰姆、4重量份的鳞片石墨、8重量份的偶氮二甲酰胺、3重量份的PVDF、5重量份的石墨烯和10重量份的丁苯橡胶放入开炼机中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，得到导热型耐磨损橡胶CL-2。
实施例3
将150重量份的天然橡胶、15重量份250纳米的六钛酸钾晶须、8重量份的二丁基二硫代氨基甲酸锌、6重量份的鳞片石墨、15重量份的偶氮二甲酰胺、5重量份的PVDF、8重量份的石墨烯和15重量份的丁苯橡胶放入开炼机中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，得到导热型耐磨损橡胶CL-3。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于对比例1没有包含石墨烯。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处在于对比例1没有包含黑磷晶体。
对比例3
对比例3与实施例1的不同之处在于对比例1没有包含六钛酸钾晶须。
对比例4
对比例4与实施例1的不同之处在于对比例1没有包含鳞片石墨、偶氮二甲酰胺和PVDF。
对比例5
对比例5与实施例1的不同之处在于对比例1没有包含石墨烯、鳞片石墨、偶氮二甲酰胺和PVDF。
对比例6
对比例6与实施例1的不同之处在于对比例1没有包含石墨烯、黑磷晶体、鳞片石墨、偶氮二甲酰胺和PVDF。
对比例7
对比例6与实施例1的不同之处在于对比例1没有包含石墨烯、六钛酸钾晶须、黑磷晶体、鳞片石墨、偶氮二甲酰胺和PVDF。
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1-7所得的材料进行性能测试，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 轮胎使用寿命（万公里）
实施例1 774 4.2 7.9
实施例2 79 3.9 7.8
实施例3 73 3.9 7.5
对比例1 51 2.8 5.1
对比例2 53 3.1 4.8
对比例3 58 2.5 3.8
对比例4 48 2.3 3.5
对比例5 43 2.1 3.2
对比例6 3.8 2.1 3.0
对比例7 3,5 2,1 2.9
从表1结果可以看出，本发明制备的导热型耐磨损橡胶具有良好的导热性能、鹿血性能和使用寿命。
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 (7)

1.一种导热型耐磨损橡胶的制备方法，其特征在于，该方法包括：按照100-150重量份的天然橡胶、5-15重量份的六钛酸钾晶须、3-8重量份的黑磷晶体、1-6重量份的鳞片石墨、3-15重量份的偶氮二甲酰胺、1-5重量份的PVDF、2-8重量份的石墨烯和5-15重量份的丁苯橡胶的配方将导热型耐磨损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。
2.根据权利要求1的导热型耐磨损橡胶的制备方法，其特征在于，所述导热型耐磨损橡胶的配比包括120-140重量份的天然橡胶、8-12重量份的六钛酸钾晶须、4-6重量份的黑磷晶体、2-4重量份的鳞片石墨、6-12重量份的偶氮二甲酰胺、2-4重量份的PVDF、4-6重量份的石墨烯和7-10重量份的丁苯橡胶。
3.根据权利要求1的导热型耐磨损橡胶的制备方法，其特征在于，所述丁苯橡胶中，包括充油SBR30-40质量份、氧化锌13-21质量份、酚醛补强树脂5-8质量份、硬脂酸6-10质量份、硫磺11-15质量份、环保芳烃油TDAE3-6质量份、促进剂3-5质量份。
4.根据权利要求1的导热型耐磨损橡胶的制备方法，其特征在于，所述六钛酸钾晶须的粒径为50-250纳米。
5.根据权利要求4的导热型耐磨损橡胶的制备方法，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。
6.根据权利要求5的导热型耐磨损橡胶的制备方法，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。
7.根据权利要求6的导热型耐磨损橡胶的制备方法，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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