CN107868288A - 一种耐磨高分子材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨高分子材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种耐磨高分子材料及其制备方法，包括以下成分：天然橡胶、环氧树脂、马来酸酐接枝聚烯烃、硬脂酸、纳米氧化物、羟乙基纤维素、碳酸铵、防老剂、增粘剂和偶联剂。本发明制备的高分子材料在具备良好综合性能的基础上，还具有较高的强度及较好的耐磨性能，同时可防止材料老化，延长使用寿命。

Description

一种耐磨高分子材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种耐磨高分子材料及其制备方法。
背景技术
高分子材料，也称聚合物材料，它是以高分子化合物，即聚合物为基体组成的材料。大多数高分子材料，除基本组分聚合物之外，为了获得具有各种实用性能或改善其成型加工性能，一般还有各种添加剂。材料的组成及成分之间的配比从根本上保证了制品的性能，而各种添加剂则是在一定程度上优化了材料的性能。
由高分子化合物构成的高分子材料是材料中目前最具有代表性的、最有发展前途的一大类，其已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料，包括橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、纤维和高分子基复合材料等。它们质地轻巧、性能良好、原料丰富、加工方便、用途广泛，因而发展速度大大越过了传统的钢铁、木材、水泥三大基本材料。高分子材料在现代生活中的应用也越来越广泛，其中，高强度耐磨高分子材料的开发是目前高分子材料研究领域的重要研究方向，高强度耐磨高分子材料良好的性能可以满足当代科技发展对材料提出的一些特殊要求，与传统材料相比具有质量小、绝缘性能好等特点，因此发展很快，但又有先天不足，现有技术中高强度耐磨高分子材料通常有硬脆、易老化、耐磨性能不佳等缺点，影响材料使用寿命。
综上所述，因此需要一种更好的高分子材料来改善现有技术中的不足，从而推动材料行业的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐磨高分子材料及其制备方法，本发明制备的高分子材料在具备良好综合性能的基础上，还具有较高的强度及较好的耐磨性能，同时可防止材料老化，延长使用寿命。
本发明提供了如下的技术方案：
一种耐磨高分子材料，包括以下重量份的原料：天然橡胶32-38份、环氧树脂22-27份、马来酸酐接枝聚烯烃20-25份、硬脂酸19-24份、纳米氧化物16-22份、羟乙基纤维素26-34份、碳酸铵18-23份、防老剂12-17份、增粘剂12-17份和偶联剂13-18份。
优选的，所述耐磨高分子材料包括以下重量份的原料：天然橡胶32-36份、环氧树脂22-24份、马来酸酐接枝聚烯烃20-23份、硬脂酸19-22份、纳米氧化物16-20份、羟乙基纤维素26-31份、碳酸铵18-20份、防老剂12-15份、增粘剂12-14份和偶联剂13-16份。
优选的，所述耐磨高分子材料包括以下重量份的原料：天然橡胶32份、环氧树脂22份、马来酸酐接枝聚烯烃23份、硬脂酸22份、纳米氧化物20份、羟乙基纤维素26份、碳酸铵20份、防老剂15份、增粘剂12份和偶联剂16份。
一种耐磨高分子材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将天然橡胶、环氧树脂和马来酸酐接枝聚烯烃混合导入混炼机中混炼2-3h，混炼温度为500-600℃，之后在120-180℃下保温并搅拌20-30min，搅拌速度为200-300r/min，得到混合物一；
b、将硬脂酸、纳米氧化物、羟乙基纤维素和碳酸铵混合置于分散机中分散20-30min，分散机的转速在800-1000rpm/min，得到混合物二；
c、将混合物一、混合物二投入双螺杆机中，在160-180℃下，以100-120rpm/min的转速混炼35-45min，再将温度升至180-220℃，并加入防老剂、增粘剂和偶联剂，以240-280rpm/min的转速混炼35-45min，降至常温后，得到混合物三；
d、将混合物三挤压、塑造成型，即可得到成品。
优选的，所述步骤b的纳米氧化物为具有微孔结构的氧化锌、氧化镁、氧化铝、α氧化铁、氧化钛和氧化硅中任一种或多种的混合。
优选的，所述步骤b的纳米氧化物和羟乙基纤维素采用球磨机球磨至粒径在1-3mm，再置于80-100℃下干燥20-30min。
优选的，所述步骤c的防老剂为N-苯基-α-苯胺或N-苯基-β-萘胺。
优选的，所述步骤c的偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的任一种或多种的混合。
本发明的有益效果是：
本发明制备的高分子材料在具备良好综合性能的基础上，还具有较高的强度及较好的耐磨性能，同时可防止材料老化，延长使用寿命。
本发明中的纳米氧化物具有较好的结构特征，可有效提高本发明的耐磨性能，并且阻燃效果也较好。
本发明以天然橡胶为主要材料，其材料本身的就具有较好的耐磨性能，并且其成本低廉，材料来源广泛、易获取，使得本发明的制备成本大大降低了，另外，本发明的制备方法简单、易操作，制备流程短，因此是和工业化大规模生产制造。
具体实施方式
实施例1
一种耐磨高分子材料，包括以下重量份的原料：天然橡胶38份、环氧树脂27份、马来酸酐接枝聚烯烃20份、硬脂酸24份、纳米氧化物22份、羟乙基纤维素34份、碳酸铵18份、防老剂12份、增粘剂12份和偶联剂18份。
一种耐磨高分子材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将天然橡胶、环氧树脂和马来酸酐接枝聚烯烃混合导入混炼机中混炼2h，混炼温度为500℃，之后在180℃下保温并搅拌20min，搅拌速度为300r/min，得到混合物一；
b、将硬脂酸、纳米氧化物、羟乙基纤维素和碳酸铵混合置于分散机中分散30min，分散机的转速在800rpm/min，得到混合物二；
c、将混合物一、混合物二投入双螺杆机中，在180℃下，以100rpm/min的转速混炼35min，再将温度升至220℃，并加入防老剂、增粘剂和偶联剂，以240rpm/min的转速混炼45min，降至常温后，得到混合物三；
d、将混合物三挤压、塑造成型，即可得到成品。
步骤b的纳米氧化物为具有微孔结构的氧化锌、氧化镁、氧化铝、α氧化铁、氧化钛和氧化硅的混合。
步骤b的纳米氧化物和羟乙基纤维素采用球磨机球磨至粒径在1mm，再置于100℃下干燥20min。
步骤c的防老剂为N-苯基-α-苯胺。
步骤c的偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷的混合。
实施例2
一种耐磨高分子材料，包括以下重量份的原料：天然橡胶38份、环氧树脂27份、马来酸酐接枝聚烯烃25份、硬脂酸24份、纳米氧化物22份、羟乙基纤维素34份、碳酸铵23份、防老剂17份、增粘剂17份和偶联剂18份。
一种耐磨高分子材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将天然橡胶、环氧树脂和马来酸酐接枝聚烯烃混合导入混炼机中混炼3h，混炼温度为600℃，之后在180℃下保温并搅拌30min，搅拌速度为300r/min，得到混合物一；
b、将硬脂酸、纳米氧化物、羟乙基纤维素和碳酸铵混合置于分散机中分散30min，分散机的转速在1000rpm/min，得到混合物二；
c、将混合物一、混合物二投入双螺杆机中，在180℃下，以120rpm/min的转速混炼45min，再将温度升至220℃，并加入防老剂、增粘剂和偶联剂，以280rpm/min的转速混炼45min，降至常温后，得到混合物三；
d、将混合物三挤压、塑造成型，即可得到成品。
步骤b的纳米氧化物为具有微孔结构的氧化锌、氧化镁、氧化铝、α氧化铁、氧化钛和氧化硅的混合。
步骤b的纳米氧化物和羟乙基纤维素采用球磨机球磨至粒径在3mm，再置于100℃下干燥30min。
步骤c的防老剂为N-苯基-β-萘胺。
步骤c的偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷的混合。
实施例3
一种耐磨高分子材料，包括以下重量份的原料：天然橡胶32份、环氧树脂22份、马来酸酐接枝聚烯烃23份、硬脂酸22份、纳米氧化物20份、羟乙基纤维素26份、碳酸铵20份、防老剂15份、增粘剂12份和偶联剂16份。
一种耐磨高分子材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将天然橡胶、环氧树脂和马来酸酐接枝聚烯烃混合导入混炼机中混炼2h，混炼温度为500℃，之后在120℃下保温并搅拌20min，搅拌速度为200r/min，得到混合物一；
b、将硬脂酸、纳米氧化物、羟乙基纤维素和碳酸铵混合置于分散机中分散20min，分散机的转速在800rpm/min，得到混合物二；
c、将混合物一、混合物二投入双螺杆机中，在160℃下，以100rpm/min的转速混炼35min，再将温度升至180℃，并加入防老剂、增粘剂和偶联剂，以240rpm/min的转速混炼35min，降至常温后，得到混合物三；
d、将混合物三挤压、塑造成型，即可得到成品。
步骤b的纳米氧化物为具有微孔结构的氧化锌、氧化镁、氧化铝、α氧化铁、氧化钛和氧化硅的混合。
步骤b的纳米氧化物和羟乙基纤维素采用球磨机球磨至粒径在1mm，再置于80℃下干燥20min。
步骤c的防老剂为N-苯基-α-苯胺。
步骤c的偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷的混合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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)

1.一种耐磨高分子材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：天然橡胶32-38份、环氧树脂22-27份、马来酸酐接枝聚烯烃20-25份、硬脂酸19-24份、纳米氧化物16-22份、羟乙基纤维素26-34份、碳酸铵18-23份、防老剂12-17份、增粘剂12-17份和偶联剂13-18份。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨高分子材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：天然橡胶32-36份、环氧树脂22-24份、马来酸酐接枝聚烯烃20-23份、硬脂酸19-22份、纳米氧化物16-20份、羟乙基纤维素26-31份、碳酸铵18-20份、防老剂12-15份、增粘剂12-14份和偶联剂13-16份。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨高分子材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：天然橡胶32份、环氧树脂22份、马来酸酐接枝聚烯烃23份、硬脂酸22份、纳米氧化物20份、羟乙基纤维素26份、碳酸铵20份、防老剂15份、增粘剂12份和偶联剂16份。
4.权利要求1-3任一项所述的一种耐磨高分子材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
a、将天然橡胶、环氧树脂和马来酸酐接枝聚烯烃混合导入混炼机中混炼2-3h，混炼温度为500-600℃，之后在120-180℃下保温并搅拌20-30min，搅拌速度为200-300r/min，得到混合物一；
b、将硬脂酸、纳米氧化物、羟乙基纤维素和碳酸铵混合置于分散机中分散20-30min，分散机的转速在800-1000rpm/min，得到混合物二；
c、将混合物一、混合物二投入双螺杆机中，在160-180℃下，以100-120rpm/min的转速混炼35-45min，再将温度升至180-220℃，并加入防老剂、增粘剂和偶联剂，以240-280rpm/min的转速混炼35-45min，降至常温后，得到混合物三；
d、将混合物三挤压、塑造成型，即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的一种耐磨高分子材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的纳米氧化物为具有微孔结构的氧化锌、氧化镁、氧化铝、α氧化铁、氧化钛和氧化硅中任一种或多种的混合。
6.根据权利要求4所述的一种耐磨高分子材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的纳米氧化物和羟乙基纤维素采用球磨机球磨至粒径在1-3mm，再置于80-100℃下干燥20-30min。
7.根据权利要求4所述的一种耐磨高分子材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的防老剂为N-苯基-α-苯胺或N-苯基-β-萘胺。
8.根据权利要求4所述的一种耐磨高分子材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的任一种或多种的混合。
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