CN107722403A - 一种耐磨耐切割的橡胶材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨耐切割的橡胶材料，其特征在于，所述的橡胶材料包括200‑400重量份的天然橡胶、240‑600重量份的丁苯橡胶、15‑30重量份的400‑800目石墨粉末、40‑80重量份的重均分子量为10000‑20000的聚二乙烯基苯；所述的天然橡胶和丁苯橡胶的重量比为1:1.2‑1.5。本发明的耐磨耐切割的橡胶材料通过添加了聚二乙烯基苯和石墨粉末的混合物，具有了较高的耐磨和耐切割特性，并且在低温条件下不会由于变脆而逐渐开裂和失效。通过添加部分氯代聚丁二烯，其在低温条件下的耐久性进一步提高。本发明的制备方法步骤合理，操作可行，易实现规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及天然橡胶的组合物，尤其是一种耐磨耐切割的橡胶材料及其制备方法。
背景技术
土方工程机械的轮胎要求橡胶材料兼具耐磨性和耐切割性。目前，一般使用天然橡胶和丁苯橡胶的混合材料来制作轮胎。一般认为，天然橡胶的耐磨性好，但是耐切割性差。丁苯橡胶耐切割性好，但是耐磨性差。目前一般按照经验将两种橡胶混合使用，来实现希望的耐磨性和耐切割性。
然而，使用天然橡胶和丁苯橡胶混合得到的橡胶仍然难以满足工程机械轮胎领域的需求。在实际使用中，仍然需要非常频繁地更换轮胎，造成了大量的浪费。回收后的轮胎难以回炉加工成优质的轮胎，这也造成了材料的难以回收。
在现有技术中，也有人提出将丁腈橡胶用于制作轮胎的表层从而克服此问题。尽管丁腈橡胶具有较好的耐切割性能和耐磨性能，但是其成本高，在低温下的脆性较高，难以用于工程机械车辆轮胎的用途。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种步骤合理，操作可行的耐磨耐切割橡胶材料及其制备方法。采用方法制备的橡胶材料兼备耐磨性和耐切割性，并且在低温下仍然保持该特性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种耐磨耐切割的橡胶材料，其特征在于：所述的橡胶材料包括200-400重量份的天然橡胶、240-600重量份的丁苯橡胶、15-30重量份的400-800目石墨粉末、40-80重量份的重均分子量为10000-20000的聚二乙烯基苯；所述的天然橡胶和丁苯橡胶的重量比为1:1.2-1.5。
在本发明优选的方面，所述的丁苯橡胶的重均分子量为200-300kDa。
在本发明优选的方面，所述的丁苯橡胶是通过乳液聚合方法得到的。
在本发明优选的方面，所述的天然橡胶和丁苯橡胶的重量比为1:1.4。
在本发明优选的方面，所述的耐磨耐切割的橡胶材料包括300重量份的天然橡胶、420重量份的丁苯橡胶、20重量份的600目石墨粉末、65重量份的重均分子量为15000的聚二乙烯基苯。
在本发明优选的方面，所述的耐磨耐切割的橡胶材料还包括20-40重量份的部分氯代聚丁二烯，其重均分子量为3000-5000，其氢原子氯代率为2.5-4.5%。
在本发明优选的方面，一种耐磨耐切割的橡胶材料的制备方法，其经过以下步骤：通过将天然橡胶、丁苯橡胶和聚二乙烯基苯在加热熔融条件下预先混合，并且缓慢加入石墨粉末，随后浇注成型来得到的。
本发明的耐磨耐切割的橡胶材料通过添加了聚二乙烯基苯和石墨粉末的混合物，具有了较高的耐磨和耐切割特性，并且在低温条件下仍然具有较好的性质，不会由于变脆而逐渐开裂和失效。通过添加部分氯代聚丁二烯，其在低温条件下的耐久性进一步提高。本发明的制备方法步骤合理，操作可行，易实现规模化生产。
具体实施方式
除非另外地说明，本发明中的：
天然橡胶、丁苯橡胶购自山东豪耀新材料股份有限公司，丁苯橡胶的重均分子量为240kDa。
聚二乙烯基苯购自上海誉宇新材料科技有限公司，其重均分子量为15000。
部分氯代聚丁二烯购自湖北万得化工有限公司，其具有4000的重均分子量，其氢原子氯代率为3%。
除非另外地说明，一种耐磨耐切割的橡胶材料的制备方法，其经过以下步骤：通过将天然橡胶、丁苯橡胶和聚二乙烯基苯在加热熔融条件下预先混合，并且缓慢加入石墨粉末，随后浇注成型来得到的。
实施例1
在本实施例中，一种耐磨耐切割的橡胶材料，其包括300重量份的天然橡胶、420重量份的丁苯橡胶、20重量份的600目石墨粉末、65重量份的重均分子量为15000的聚二乙烯基苯。
实施例2
在本实施例中，一种耐磨耐切割的橡胶材料，其包括400重量份的天然橡胶、600重量份的丁苯橡胶、15重量份的800目石墨粉末、40重量份的重均分子量为10000的聚二乙烯基苯。
实施例3
在本实施例中，一种耐磨耐切割的橡胶材料，其包括300重量份的天然橡胶、360重量份的丁苯橡胶、30重量份的400目石墨粉末、80重量份的重均分子量为20000的聚二乙烯基苯。
实施例4
本实施例中，其余条件和实施例1相同，其中所述的耐磨耐切割的橡胶材料还包括20重量份的部分氯代聚丁二烯，其重均分子量为4000，其氢原子氯代率为3%。
实施例5
本实施例中，其余条件和实施例1相同，其中所述的耐磨耐切割的橡胶材料还包括40重量份的部分氯代聚丁二烯，其重均分子量为4000，其氢原子氯代率为3%。
实施例6
本实施例中，其余条件和实施例1相同，其中所述的耐磨耐切割的橡胶材料还包括32重量份的部分氯代聚丁二烯，其重均分子量为4000，其氢原子氯代率为3%。
对比例1
本对比例中，其余条件和实施例1相同，但是不加入石墨粉末。
对比例2
本对比例中，其余条件和实施例1相同，但是不加入聚二乙烯基苯。
对比例3
本对比例中，其余条件和实施例1相同，但是不加入聚二乙烯基苯和石墨粉末。
一、耐磨试验
通过台架试验来进行耐磨试验。为了模拟砂石路面，使用钢材制作了一测试模拟路面，其为直径1.8米的转鼓，在该转鼓表面每5厘米包括一道高度为7mm，宽度为15mm的圆弧形棱。
将实施例1-6，对比例1-3的橡胶材料浇注成为相同尺寸的24寸波纹轮胎，纹路深度为22mm。将该测试路面安装在试验台架上，将橡胶测试轮胎安装在车轴上，并且使得轮胎在1200千克的载荷下以80rpm的转速旋转。每个橡胶材料的轮胎进行10万转的转动试验。在转动试验完成之后，观察各组橡胶测试轮胎在完成以上各组试验之后磨损最严重处（轮胎中线位置）的磨损厚度（实验前纹路深度减去试验后纹路深度）。每种橡胶材料进行五次平行试验取平均值。测量结果如表1所示。
表1：实施例1-6和对比例1-3的橡胶材料的耐磨性能试验结果
| 试验组 | 磨损的厚度/mm |
| 实施例1 | 2.72 |
| 实施例2 | 2.95 |
| 实施例3 | 3.18 |
| 实施例4 | 1.05 |
| 实施例5 | 1.37 |
| 实施例6 | 1.22 |
| 对比例1 | 7.81 |
| 对比例2 | 4.40 |
| 对比例3 | 8.03 |
从表1中可以看到，实施例1-6相比对比例3，磨损厚度大幅度下降。在橡胶组合物中加入聚二乙烯基苯并不会使得磨损厚度明显下降（对比例1和3比较）。单独加入石墨会使得磨损厚度明显下降（对比例2和3比较）。但是同时加入聚二乙烯基苯和石墨两者时，会导致磨损厚度明显大幅度下降。并且进一步加入氯代聚丁二烯时，其耐磨性能进一步提高。
二、耐切割性能试验
采取动切割法来进行耐切割性能试验。使用钢制的切割刀片，所述的刀片由两个相交的平面组成角状，顶角为45度，刀片加配重的重量为2.5千克。将所述的刀片提高到1.5米高度并且自由释放，冲向下方的试验轮胎。对各组的试验轮胎不同位置进行五组冲击，并且计算被冲击导致切割失效的平均轮数。其试验结果显示在表2中。
表2：实施例1-6和对比例1-3的橡胶材料的动切割法试验结果
| 试验组 | 失效轮数 |
| 实施例1 | 14.7 |
| 实施例2 | 13.6 |
| 实施例3 | 14.2 |
| 实施例4 | 12.9 |
| 实施例5 | 11.7 |
| 实施例6 | 12.0 |
| 对比例1 | 8.9 |
| 对比例2 | 7.4 |
| 对比例3 | 9.3 |
从表2中可以看出，实施例1-6中的橡胶材料耐切割性能明显提高。有趣的是，在不添加氯代聚丁二烯的时候耐切割性能更好。
三、低温性能试验
为了考察实施例1、4的橡胶材料的低温性能，还在低温条件下进行了实施例8的试验，并且和丁腈橡胶进行了对比。丁腈橡胶浇注成轮胎的一部分的形状，并且平行试验五次，实验结果记录在表3中。
表3：实施例1、4和丁腈橡胶在低温下的动切割法试验结果。
| 试验组 | 失效轮数 |
| 实施例1 | 12.3 |
| 实施例4 | 11.7 |
| 丁腈橡胶 | 3.1 |
从此可见，丁腈橡胶在低温条件下的耐切割性能极差。但是实施例1和4的橡胶材料在低温下具有优秀的耐切割性能，其耐切割特性基本没有下降。
Claims (7)
1.一种耐磨耐切割的橡胶材料，其特征在于：其包括200-400重量份的天然橡胶、240-600重量份的丁苯橡胶、15-30重量份的400-800目石墨粉末、40-80重量份的重均分子量为10000-20000的聚二乙烯基苯；所述的天然橡胶和丁苯橡胶的重量比为1:1.2~1.5。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨耐切割的橡胶材料，其特征在于：所述的丁苯橡胶的重均分子量为200-300kDa。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨耐切割的橡胶材料，其特征在于：所述的丁苯橡胶是通过乳液聚合方法得到的。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨耐切割的橡胶材料，其特征在于：所述的天然橡胶和丁苯橡胶的重量比为1:1.4。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨耐切割的橡胶材料，其特征在于：所述的耐磨耐切割的橡胶材料包括300重量份的天然橡胶、420重量份的丁苯橡胶、20重量份的600目石墨粉末、65重量份的重均分子量为15000的聚二乙烯基苯。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨耐切割的橡胶材料，其特征在于，所述的耐磨耐切割的橡胶材料还包括20-40重量份的部分氯代聚丁二烯，其重均分子量为3000-5000，其氢原子氯代率为2.5-4.5%。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨耐切割的橡胶材料的制备方法，其特征在于：其经过以下步骤：其是通过将天然橡胶、丁苯橡胶和聚二乙烯基苯在加热熔融条件下预先混合，并且缓慢加入石墨粉末，随后浇注成型来得到的。
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Citations (2)
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| CN101443401A (zh) * | 2006-05-17 | 2009-05-27 | 住友橡胶工业株式会社 | 三角胶条用橡胶组合物及使用该橡胶组合物的轮胎 |
| CN105419023A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-03-23 | 山东永泰集团有限公司 | 一种工程车专用轮胎胎面胶 |
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2017
- 2017-10-27 CN CN201711056387.2A patent/CN107722403A/zh active Pending
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