CN107858011A - 一种高强度热塑性橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度热塑性橡胶材料及其制备方法，其特征在于，所述热塑性橡胶材料包括以下重量份的组分：TPR 40‑50份，二甲基硅油16‑19份，硬脂酸锌1‑3份，硅烷偶联剂1‑3份，白炭黑3‑5份，钛白粉5‑8份，二氧化硅3‑6份，改性气相白炭黑4‑7份，抗氧化剂1‑3份。本发明的热塑性橡胶材料的抗拉强度达到19.8 MPa，抗撕裂强度达到52.1 KN/m，塑性变形率不超过0.1%，抗老化性不超过9%，具有较高的力学强度，综合性能良好，解决了传统的硅橡胶的综合性能不能满足液压系统对液压垫的使用要求的问题。

Description

一种高强度热塑性橡胶材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及热塑性橡胶材料领域，特别涉及一种高强度热塑性橡胶材料及其制备方法。
背景技术
硅橡胶一般具有良好的耐油性、弹性和抗撕裂强度，但是，将其应用于液压系统中，作为液压系统中的液压伸缩囊时，其性能往往不尽人意。传统的硅橡胶在受压膨胀和挤压过程中，主要表现出抗撕裂强度不足和易被撕破的缺陷，例如，当其用作胸腔牵开器的板页与肋骨接触的液压垫时（具体结构可参照本申请人的另外一个专利申请，专利申请名称为“一种胸腔牵开器及其使用方法”），在使用多次后，液压垫各处的弹性不一，液压垫的表面出现纵横交错的撕裂纹，同时，传统的硅橡胶的综合性能并不能满足液压系统对液压垫的使用要求。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高强度热塑性橡胶材料及其制备方法，通过复配得到一种综合性能良好的高强度热塑性橡胶材料，以解决传统的硅橡胶的综合性能不能满足液压系统对液压垫的使用要求的问题。
本发明采用的技术方案如下：一种高强度热塑性橡胶材料，其特征在于，所述热塑性橡胶材料包括以下重量份的组分：TPR 40-50份，二甲基硅油16-19份，硬脂酸锌1-3份，硅烷偶联剂1-3份，白炭黑3-5份，钛白粉5-8份，二氧化硅3-6份，改性气相白炭黑4-7份，抗氧化剂1-3份。
进一步，白炭黑和钛白粉的粒度为300-400目。
进一步，二氧化硅的粒度为100-200目。
进一步，改性气相白炭黑的具体方法为：用硅烷偶联剂于80℃下，在去离子水中改性气相白炭黑，反应4h即可。
本发明还包括一种高强度热塑性橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将二甲基硅油、改性气相白炭黑和TPR在搅拌装置内搅拌混合均匀，搅拌时间为3-5min，搅拌速度为100rad/min，并在搅拌过程中将混合液加热至80℃，保温20min，得到混合物A；
步骤2、将白炭黑、钛白粉和二氧化硅加入到偶联反应罐中，打开搅拌装置，在300rad/min的搅拌速度下于90℃高温中搅拌混合均匀，在搅拌的同时，将硅烷偶联剂直接喷洒在混合物中，保温3-4h后制得混合物B；
步骤3、将混合物A、混合物B、抗氧化剂和硬脂酸锌在搅拌器中混合均匀，然后并一起送至密炼机中混炼8h；
步骤4、混炼结束后，让其凝固成型，得到胶料，对胶料进行后处理即可。
进一步，在步骤4中，后处理具体包括：对胶料进行切片处理，然后在80℃下高温处理30min。
进一步，在步骤1中，二甲基硅油、气相白炭黑和TPR混合时，还可加入质量分数不超过混合物A总质量3%的亚麻油。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的热塑性橡胶材料的抗拉强度达到19.8 MPa，抗撕裂强度达到52.1 KN/m，塑性变形率不超过0.1%，抗老化性不超过9%，具有较高的力学强度，综合性能良好，解决了传统的硅橡胶的综合性能不能满足液压系统对液压垫的使用要求的问题。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种高强度热塑性橡胶材料，所述热塑性橡胶材料包括以下重量份的组分：TPR40-50份，二甲基硅油16-19份，硬脂酸锌1-3份，硅烷偶联剂1-3份，白炭黑3-5份，钛白粉5-8份，二氧化硅3-6份，改性气相白炭黑4-7份，抗氧化剂1-3份。
上述中，TPR作为一种具有热塑性弹性的材料，将其作为主料时，其制得的成品弹性和韧性好，能够满足液压垫的受压膨胀和挤压过程，在TPR中加入白炭黑、二氧化硅和气相白炭黑三种物质，其能够在基体内形成以二氧化硅颗粒为基点，以白炭黑为连接点形成紧密牢固的三维网状结构（白炭黑表面的自由羟基与硅油中的分子形成结合，并与有机硅分子联成一体），而气相白炭黑历来作为橡胶的补强剂，配合白炭黑作用，使形成的三维网状结构不易发生断裂，在宏观上，使TPR的综合性能得到明显提高。
进一步地，白炭黑和钛白粉的粒度为300-400目；二氧化硅的粒度为100-200目。
进一步地，改性气相白炭黑的具体方法为：用硅烷偶联剂于80℃下，在去离子水中改性气相白炭黑，反应4h即可。
本发明还包括一种高强度热塑性橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将二甲基硅油、改性气相白炭黑和TPR在搅拌装置内搅拌混合均匀，搅拌时间为3-5min，搅拌速度为100rad/min，并在搅拌过程中将混合液加热至80℃，保温20min，得到混合物A；
步骤2、将白炭黑、钛白粉和二氧化硅加入到偶联反应罐中，打开搅拌装置，在300rad/min的搅拌速度下于90℃高温中搅拌混合均匀，在搅拌的同时，将硅烷偶联剂直接喷洒在混合物中，保温3-4h后制得混合物B；
步骤3、将混合物A、混合物B、抗氧化剂和硬脂酸锌在搅拌器中混合均匀，然后并一起送至密炼机中混炼8h；
步骤4、混炼结束后，让其凝固成型，得到胶料，对胶料进行后处理即可。
进一步地，在步骤4中，后处理具体包括：对胶料进行切片处理，然后在80℃下高温处理30min。
进一步地，在步骤1中，二甲基硅油、气相白炭黑和TPR混合时，还可加入质量分数不超过混合物A总质量3%的亚麻油。亚麻油作为环氧增塑剂，可以提高TPR的热塑性，增加TPR的韧性。
为了更好地说明本发明，以下列举具体实施例：（重量份）
表1
主要性能测试
1、力学性能测试：利用万能材料试验机测验抗拉强度和抗撕裂强度；
2、抗老化性测试：在人工加速老化箱中老化一周，然后测其性能的下降百分比；
3、塑性变形测试：塑性变形的测试是在1000次快速弯曲后进行测量。
结果如表2所示：
表2实施例1-7的主要性能参数
由表2可知，本发明的热塑性橡胶材料的抗拉强度达到19.8 MPa，抗撕裂强度达到52.1KN/m，塑性变形率不超过0.1%，抗老化性不超过9%，具有较高的力学强度，综合性能良好，解决了传统的硅橡胶的综合性能不能满足液压系统对液压垫的使用要求的问题。
以上所述仅为本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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高强度热塑性橡胶材料，其特征在于，所述热塑性橡胶材料包括以下重量份的组分：TPR 40-50份，二甲基硅油16-19份，硬脂酸锌1-3份，硅烷偶联剂1-3份，白炭黑3-5份，钛白粉5-8份，二氧化硅3-6份，改性气相白炭黑4-7份，抗氧化剂1-3份。
2.如权利要求1所述的高强度热塑性橡胶材料，其特征在于，白炭黑和钛白粉的粒度为300-400目。
3.如权利要求1所述的高强度热塑性橡胶材料，其特征在于，二氧化硅的粒度为100-200目。
4.如权利要求1所述的高强度热塑性橡胶材料，其特征在于，改性气相白炭黑的具体方法为：用硅烷偶联剂于80℃下，在去离子水中改性气相白炭黑，反应4h即可。
5.如权利要求1所述的高强度热塑性橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将二甲基硅油、改性气相白炭黑和TPR在搅拌装置内搅拌混合均匀，搅拌时间为3-5min，搅拌速度为100rad/min，并在搅拌过程中将混合液加热至80℃，保温20min，得到混合物A；
步骤2、将白炭黑、钛白粉和二氧化硅加入到偶联反应罐中，打开搅拌装置，在300rad/min的搅拌速度下于90℃高温中搅拌混合均匀，在搅拌的同时，将硅烷偶联剂直接喷洒在混合物中，保温3-4h后制得混合物B；
步骤3、将混合物A、混合物B、抗氧化剂和硬脂酸锌在搅拌器中混合均匀，然后并一起送至密炼机中混炼8h；
步骤4、混炼结束后，让其凝固成型，得到胶料，对胶料进行后处理即可。
6.如权利要求5所述的高强度热塑性橡胶材料，其特征在于，在步骤4中，后处理具体包括：对胶料进行切片处理，然后在80℃下高温处理30min。
7.如权利要求5所述的高强度热塑性橡胶材料的制备方法，其特征在于，在步骤1中，二甲基硅油、气相白炭黑和TPR混合时，还可加入质量分数不超过混合物A总质量3%的亚麻油。
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