CN108047511A - 一种缓冲性橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及橡胶材料技术领域，特别涉及一种缓冲性橡胶材料及其制备方法。该橡胶材料由如下组分组成：弹性聚合物80‑115重量份；热塑性塑料20‑25重量份；硫磺3‑5重量份；硫化促进剂4‑8.5重量份；硫化活性剂1.5‑2重量份；抗氧化剂1‑2.5重量份；防老剂2‑3重量份；防焦剂3.5‑5重量份；活性剂1.5‑2重量份；填充剂25‑35重量份；橡胶油3‑10重量份。制作方法包括如下步骤：S1塑炼；S2混炼；S3硫化。本发明具有优异的耐磨性、高弹性和耐老化性等特点，并且制作成本也比较低廉，制备流程也简便，适合于工厂大规模生产。

Description

一种缓冲性橡胶材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶材料技术领域，具体涉及一种缓冲性橡胶材料及其制备方法。

背景技术

橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一。它不仅为人们提供日常生活不可或缺的日用、医用等轻工橡胶产品，而且向采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种橡胶制生产设备或橡胶部件。橡胶材料作为吸收运行部件的冲击力的作用被组装在各种装置、工具中，因此橡胶材料需要对拥有应对复冲击的耐久性，增长其使用寿命，降低橡胶材料的更换频率。增大橡胶材料的体积能够提高橡胶材料的耐冲击性，但这使得装有橡胶材料的装置大型化和沉重化，很难说是一种理想的手段。

一直以来，橡胶缓冲材料通常使用氢化丁腈橡胶、丁腈橡胶或聚氨酯等。通常，氢化丁腈橡胶及聚氨酯与丁腈橡胶相比，存在力学物性优异的倾向，因此使用这些橡胶成分的橡胶缓冲材料存在耐冲击性更优异的倾向。但是，与丁腈橡胶相比，使用氢化丁腈橡胶会使橡胶的制作成本上升，需要找到了一种即有较好的力学性能又能同时兼顾成本的橡胶材料配方。顺丁橡胶与天然橡胶和丁苯橡胶相比，具有弹性高、耐磨性好、耐寒性好、生热低、耐曲挠性和动态性能好等特点。主要缺点是抗湿滑性差，撕裂强度和拉伸强度低，冷流性大，加工性能稍差，必须和其他胶种并用。

随着汽车工业、轨道交通的发展，对减震橡胶制品的使用寿命和可靠性提出了更高的要求。减震橡胶材料导热性差时，减震器工作产生的热量会使橡胶内部的温度上升，导致橡胶减震制品早期变形，减震性能失效。因此，橡胶减震材料的开发必须朝两个方向努力：一是在满足橡胶材料的力学性能的同时，降低硫化胶的动态疲劳生热和耐热老化性，以延长减震制品的使用寿命；二是开发高阻尼、宽温域、宽频带的新型弹性体材料，提高减震橡胶制品的动态性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种缓冲性橡胶材料及其制备工艺，具有优异的耐磨性、高弹性和耐老化性等特点，并且制作成本也比较低廉，制备流程也简便，适合于工厂大规模生产。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种缓冲性橡胶材料，由如下组分组成：

所述弹性聚合物由如下组分组成：

顺丁橡胶 45-60重量份

三元乙丙橡胶 10-25重量份

丁腈橡胶 25-30重量份。

进一步的，所述顺丁橡胶中顺式结构含量为96-98％；所述的三元乙丙胶是乙烯、丙烯和双环戊二烯的共聚物。

进一步地，所述硫化物促进剂由如下组分组成：

2-甲硫基苯并噻唑 1-1.5重量份；

二硫化四甲基秋兰姆 1-4.5重量份。

进一步地，所述填充剂由如下组分组成：

炭黑 10-15重量份；

陶土 15-20重量份。

进一步地，所述的炭黑粒径≤40nm。

进一步地，所述热塑性塑料为聚氯乙烯塑料；所述抗氧化剂为4,4'-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺；所述防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体；所述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺；所述硫化活性剂为纳米氧化锌；所述橡胶油为环烷基橡胶油。

上述缓冲性橡胶材料的制备方法，

包括如下步骤：

S1塑炼：将80-115重量份的弹性聚合物和20-25重量份的热塑性塑料在塑炼机中塑炼，得到橡胶主料；

S2混炼：将步骤S1得到橡胶主料移入炼胶机中，再放入1-2.5重量份的抗氧化剂、2-3重量份的防老剂、3.5-5重量份的防焦剂、25-35重量份的填充剂、3-10重量份橡胶油充分拌合充分拌合，得到混炼胶；

S3硫化：将步骤S2得到的混炼胶加上3-5重量份的硫磺、4-8.5重量份的硫化促进剂和1.5-2重量份的硫化活性剂放入硫化罐中加热，保温，得到缓冲性橡胶材料。

具体地，所述步骤S1塑炼时间为30-45min。

具体地，所述步骤S2混炼时的拌合速率为75-80rpm，拌合时间为25-30min。

具体地，所述步骤S3加热温度为160-190℃，加热时间为10-20min，保温时间为20-25min。

本发明采用了顺丁橡胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶和聚氯乙烯塑料共混作为橡胶主料，将这几种不同性质的材料共混到一起，可以取长补短甚至产生性能加和的效果，并且这三种橡胶的溶解度参数相似，使得本发明在具有高弹性、耐磨性的同时，相容性也很好；顺丁橡胶中顺式结构含量为96-98％，为高顺式顺丁橡胶，是当前所有橡胶中弹性最高的一种橡胶，甚至在很低的温度下，分子链都能自内运动，所以在很宽的温度范围内显示高弹性。由于高顺式顺丁橡胶分子链段的运动所需要克服周围分子链的阻力和作用力小，内摩擦力小，当作用于分子的外力去掉后，分子能较快地回复至原状，因此滞后损失小，生热小，这一性能对于使用时反复变形，且传热性差的轮胎的使用寿命具有一定好处；硫磺配合2-甲硫基苯并噻唑、二硫化四甲基秋兰姆和纳米氧化锌对橡胶主料进行硫化，使本发明的橡胶材料密度极高，缓冲性能极为优异；炭黑和陶土作为补强填充剂增强了橡胶的耐磨性、抗撕裂强度、拉伸强度、模量等性能，并增大了橡胶体积，降低橡胶制品的成本，改善加工工艺性能，而又不明显影响橡胶性能。其中炭黑的粒径是炭黑补强作用的而重要因素，在等量配合的条件下，炭黑的粒径越小，补强效果越好，弹性模量越好，且硬度越大，回弹率越小；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和4,4'-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺的添加能提高本发明的耐老性和耐氧化性；使用环烷基橡胶油作为橡胶增塑剂，提高了本发明的韧性和可塑性，易于加工使用。

本发明的有益效果是：

1.采用了顺丁橡胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶和聚氯乙烯塑料共混作为橡胶主料，使得本发明在具有高弹性、耐磨性的同时，相容性也很好；

2.采用高顺式顺丁橡胶提高了本发明的弹性和减小了橡胶的滞后损失并改善了本发明在低温中的性能；

3.硫磺配合2-甲硫基苯并噻唑、二硫化四甲基秋兰姆和纳米氧化锌对橡胶主料进行硫化，使本发明的橡胶材料密度极高，缓冲性能极为优异；

4.小粒径的炭黑补强效果更好，损耗系数更大，明显改善本发明橡胶材料的弹力。

下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

实施例1

一种缓冲性橡胶材料，由如下组分组成：

所述弹性聚合物由如下组分组成：

顺丁橡胶 45重量份；

三元乙丙橡胶 10重量份；

丁腈橡胶 25重量份。

具体地，所述顺丁橡胶中顺式结构含量为96-98％；所述的三元乙丙胶是乙烯、丙烯和双环戊二烯的共聚物。

具体地，所述硫化促进剂由如下组分组成：

2-甲硫基苯并噻唑 1重量份；

二硫化四甲基秋兰姆 1重量份。

具体地，所述填充剂由如下组分组成：

炭黑 10重量份；

陶土 15重量份。

具体地，所述的炭黑粒径为10nm。

具体地，所述热塑性塑料为聚氯乙烯塑料；所述抗氧化剂为4,4'-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺；所述防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体；所述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺；所述硫化活性剂为纳米氧化锌；所述橡胶油为环烷基橡胶油。

上述缓冲性橡胶材料的制备方法，

包括如下步骤：

S1塑炼：将80重量份的弹性聚合物和20重量份的热塑性塑料在塑炼机中塑炼，得到橡胶主料；

S2混炼：将步骤S1得到橡胶主料移入炼胶机中，再放入1重量份的抗氧化剂、2重量份的防老剂、3.5重量份的防焦剂、25重量份的填充剂、3重量份橡胶油充分拌合充分拌合，得到混炼胶；

S3硫化：将步骤S2得到的混炼胶加上3重量份的硫磺、4重量份的硫化促进剂和1.5重量份的硫化活性剂放入硫化罐中加热，保温，得到缓冲性橡胶材料。

具体地，所述步骤S1塑炼时间为30min。

具体地，所述步骤S2混炼时的拌合速率为75rpm，拌合时间为25min。

具体地，所述步骤S3加热温度为160℃，加热时间为10min。

实施例2

一种缓冲性橡胶材料，由如下组分组成：

所述弹性聚合物由如下组分组成：

顺丁橡胶 52.5重量份；

三元乙丙橡胶 17.5重量份；

丁腈橡胶 27.5重量份。

具体地，所述顺丁橡胶中顺式结构含量为97％；所述的三元乙丙胶是乙烯、丙烯和双环戊二烯的共聚物。

具体地，所述硫化促进剂由如下组分组成：

2-甲硫基苯并噻唑 1.25重量份；

二硫化四甲基秋兰姆 2.75重量份。

具体地，所述填充剂由如下组分组成：

炭黑 12.5重量份；

陶土 17.5重量份。

具体地，所述的炭黑粒径为15nm。

具体地，所述热塑性塑料为聚氯乙烯塑料；所述抗氧化剂为4,4'-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺；所述防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体；所述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺；所述硫化活性剂为纳米氧化锌；所述橡胶油为环烷基橡胶油。

上述缓冲性橡胶材料的制备方法，

包括如下步骤：

S1塑炼：将97.5重量份的弹性聚合物和22.5重量份的热塑性塑料在塑炼机中塑炼，得到橡胶主料；

S2混炼：将步骤S1得到橡胶主料移入炼胶机中，再放入1.75重量份的抗氧化剂、2.5重量份的防老剂、4.25重量份的防焦剂、30重量份的填充剂、6.5重量份橡胶油充分拌合充分拌合，得到混炼胶；

S3硫化：将步骤S2得到的混炼胶加上4重量份的硫磺、6.25重量份的硫化促进剂和1.75重量份的硫化活性剂放入硫化罐中加热，保温，得到缓冲性橡胶材料。

具体地，所述步骤S1塑炼时间为37.5min。

具体地，所述步骤S2混炼时的拌合速率为77.5rpm，拌合时间为27.5min。

具体地，所述步骤S3加热温度为175℃，加热时间为15min。

实施例3

一种缓冲性橡胶材料，由如下组分组成：

橡胶油 10重量份；

所述弹性聚合物由如下组分组成：

顺丁橡胶 60重量份；

三元乙丙橡胶 25重量份；

丁腈橡胶 30重量份。

具体地，所述顺丁橡胶中顺式结构含量为98％；所述的三元乙丙胶是乙烯、丙烯和双环戊二烯的共聚物。

具体地，所述硫化促进剂由如下组分组成：

2-甲硫基苯并噻唑 1.5重量份；

二硫化四甲基秋兰姆 4.5重量份。

具体地，所述填充剂由如下组分组成：

炭黑 15重量份；

陶土 20重量份。

具体地，所述的炭黑粒径20nm。

具体地，所述热塑性塑料为聚氯乙烯塑料；所述抗氧化剂为4,4'-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺；所述防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体；所述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺；所述硫化活性剂为纳米氧化锌；所述橡胶油为环烷基橡胶油。

上述缓冲性橡胶材料的制备方法，

包括如下步骤：

S1塑炼：将115重量份的弹性聚合物和25重量份的热塑性塑料在塑炼机中塑炼，得到橡胶主料；

S2混炼：将步骤S1得到橡胶主料移入炼胶机中，再放入2.5重量份的抗氧化剂、3重量份的防老剂、5重量份的防焦剂、35重量份的填充剂、10重量份橡胶油充分拌合充分拌合，得到混炼胶；

S3硫化：将步骤S2得到的混炼胶加上5重量份的硫磺8.5重量份的硫化促进剂和2重量份的硫化活性剂放入硫化罐中加热，保温，得到缓冲性橡胶材料。

具体地，所述步骤S1塑炼时间为45min。

具体地，所述步骤S2混炼时的拌合速率为80rpm，拌合时间为30min。

具体地，所述步骤S3加热温度为190℃，加热时间为20min。

实施例4

一种缓冲性橡胶材料，由如下组分组成：

所述弹性聚合物由如下组分组成：

顺丁橡胶 60重量份

三元乙丙橡胶 25重量份

丁腈橡胶 30重量份。

具体地，所述顺丁橡胶中顺式结构含量为98％；所述的三元乙丙胶是乙烯、丙烯和双环戊二烯的共聚物。

具体地，所述硫化物促进剂由如下组分组成：

2-甲硫基苯并噻唑 1.5重量份；

二硫化四甲基秋兰姆 4.5重量份。

具体地，所述填充剂由如下组分组成：

炭黑 15重量份；

陶土 20重量份。

具体地，所述的炭黑粒径20nm。

具体地，所述抗氧化剂为4,4'-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺；所述防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体；所述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺；所述硫化活性剂为纳米氧化锌；所述橡胶油为环烷基橡胶油。

上述缓冲性橡胶材料的制备方法，

包括如下步骤：

S1塑炼：将将115重量份的弹性聚合物在塑炼机中塑炼，得到橡胶主料；

S2混炼：将步骤S1得到橡胶主料移入炼胶机中，再放入2.5重量份的抗氧化剂、3重量份的防老剂、5重量份的防焦剂、35重量份的填充剂、10重量份橡胶油充分拌合充分拌合，得到混炼胶；

S3硫化：将步骤S2得到的混炼胶加上5重量份的硫磺8.5重量份的硫化促进剂和2重量份的硫化活性剂放入硫化罐中加热，保温，得到缓冲性橡胶材料。

具体地，所述步骤S1塑炼时间为45min。

具体地，所述步骤S2混炼时的拌合速率为80rpm，拌合时间为30min。

具体地，所述步骤S3加热温度为190℃，加热时间为20min。

实施例5

一种缓冲性橡胶材料，由如下组分组成：

所述弹性聚合物为顺丁橡胶。

具体地，所述顺丁橡胶中顺式结构含量为98％；所述的三元乙丙胶是乙烯、丙烯和双环戊二烯的共聚物。

具体地，所述硫化物促进剂由如下组分组成：

2-甲硫基苯并噻唑 1.5重量份；

二硫化四甲基秋兰姆 4.5重量份。

具体地，所述填充剂由如下组分组成：

炭黑 15重量份；

陶土 20重量份。

具体地，所述的炭黑粒径20nm。

具体地，所述热塑性塑料为聚氯乙烯塑料；所述抗氧化剂为4,4'-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺；所述防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体；所述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺；所述硫化活性剂为纳米氧化锌；所述橡胶油为环烷基橡胶油。

上述缓冲性橡胶材料的制备方法，

包括如下步骤：

S1塑炼：将将115重量份的弹性聚合物和25重量份的热塑性塑料在塑炼机中塑炼，得到橡胶主料；

S2混炼：将步骤S1得到橡胶主料移入炼胶机中，再放入2.5重量份的抗氧化剂、3重量份的防老剂、5重量份的防焦剂、35重量份的填充剂、10重量份橡胶油充分拌合充分拌合，得到混炼胶；

S3硫化：将步骤S2得到的混炼胶加上5重量份的硫磺8.5重量份的硫化促进剂和2重量份的硫化活性剂放入硫化罐中加热，保温，得到缓冲性橡胶材料。

具体地，所述步骤S1塑炼时间为45min。

具体地，所述步骤S2混炼时的拌合速率为80rpm，拌合时间为30min。

具体地，所述步骤S3加热温度为190℃，加热时间为20min。

实施例1-实施例5制备得到的缓冲性橡胶的具体性能参数如表1所示，其中实施例1-实施例3为本发明中限定的技术参数，实施例4-实施例5为本发明的对照实施例，实施例4中不含有热塑性塑料，实施例5中弹性聚合物为单一橡胶。

实施例	1	2	3	4	5	检测标准
							回弹性/％	75	76	78	70	62	GB/T1681-91
拉伸强度/MPa	18.20	18.32	18.54	18.08	17.86	--
							拉断伸长率/％	580	586	594	523	495	--

表1

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种缓冲性橡胶材料，其特征在于，由如下组分组成：

所述弹性聚合物由如下组分组成：

顺丁橡胶 45-60重量份

三元乙丙橡胶 10-25重量份

丁腈橡胶 25-30重量份。

2.根据权利要求1所述的一种缓冲性橡胶材料，其特征在于，所述顺丁橡胶中顺式结构含量为96-98％；所述的三元乙丙胶是乙烯、丙烯和双环戊二烯的共聚物。

3.根据权利要求1所述的一种缓冲性橡胶材料，其特征在于，所述硫化物促进剂由如下组分组成：

2-甲硫基苯并噻唑 1-1.5重量份；

二硫化四甲基秋兰姆 1-4.5重量份。

4.根据权利要求1所述的一种缓冲性橡胶材料，其特征在于，所述填充剂由如下组分组成：

炭黑 10-15重量份；

陶土 15-20重量份。

5.根据权利要求4所述的一种缓冲性橡胶材料，其特征在于，所述炭黑粒径≤40nm。

6.根据权利要求1所述的一种缓冲性橡胶材料，其特征在于，所述热塑性塑料为聚氯乙烯塑料；所述抗氧化剂为4,4'-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺；所述防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体；所述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺；所述硫化活性剂为纳米氧化锌；所述橡胶油为环烷基橡胶油。

7.权利要求1-6任一项所述的一种缓冲性橡胶材料的制备方法，其特征在于，

包括如下步骤：

S1塑炼：将80-115重量份的弹性聚合物和20-25重量份的热塑性塑料在塑炼机中塑炼，得到橡胶主料；

S2混炼：将步骤S1得到橡胶主料移入炼胶机中，再放入1-2.5重量份的抗氧化剂、2-3重量份的防老剂、3.5-5重量份的防焦剂、25-35重量份的填充剂、3-10重量份橡胶油充分拌合充分拌合，得到混炼胶；

S3硫化：将步骤S2得到的混炼胶加上3-5重量份的硫磺、4-8.5重量份的硫化促进剂和1.5-2重量份的硫化活性剂放入硫化罐中加热，保温，得到缓冲性橡胶材料。

8.根据权利要求7所述的一种缓冲性橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述所述步骤S1塑炼时间为30-45min。

9.根据权利要求7所述的一种缓冲性橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2混炼时的拌合速率为75-80rpm，拌合时间为25-30min。

10.根据权利要求7所述的一种缓冲性橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3加热温度为160-190℃，加热时间为10-20min。