CN108084506A - 一种耐老化天然橡胶复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于橡胶材料技术领域，涉及一种耐老化天然橡胶复合材料。一种耐老化天然橡胶复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶120‑150份、白炭黑40‑50份、炭黑30‑50份、氧化锌5‑10份、硬脂酸3‑5份、防老偶联剂1‑5份、促进剂5‑10份和硫化剂2‑5份。该发明采用添加防老偶联剂改性填料制备防老化天然橡胶制备具有强度高和耐老化性能强等优点。

Description

一种耐老化天然橡胶复合材料
技术领域
本发明属于橡胶材料技术领域，涉及一种耐老化天然橡胶复合材料。
背景技术
天然橡胶( NＲ) 是应用最广泛的通用橡胶，但其分子结构中过多的双键导致制品很容易老化。防老剂的应用大大延长了橡胶的使用寿命，但一般防老剂容易挥发和迁移，这不仅使得制品性能变差，同时也污染环境，危害人类健康。
目前采用比较多的就是用硅烷偶联剂对白炭黑表面进行改性，从而达到降低白炭黑表面极性，增加与橡胶相容性的目的，而橡胶工业中使用的硅烷偶联剂几乎全是含硫硅烷偶联剂，特别是多硫硅烷偶联剂。传统的偶联剂Si69 在使用中需要混炼温度高，易引起胶料焦烧，并存在胶料气孔率较高的弊端。因此，研制一种新型防老偶联剂填充的耐老化橡胶是非常必要的。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种耐老化天然橡胶复合材料。本发明采用添加防老偶联剂改性填料制备防老化天然橡胶制备具有强度高和耐老化性能强等优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为。
一种耐老化天然橡胶复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶120-150份、白炭黑40-50份、炭黑30-50份、氧化锌5-10份、硬脂酸3-5份、防老偶联剂1-5份、促进剂5-10份和硫化剂2-5份。
本发明的一种优选方案，由以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶130份、白炭黑44份、炭黑38份、氧化锌7份、硬脂酸4份、防老偶联剂3份、促进剂7份和硫化剂3份。
一种防老偶联剂的制备方法，步骤如下：将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和对氨基二苯胺加入反应釜中，通入氮气0.3-0.5MPa，加热温度120-150℃，搅拌转速100-150r/min，搅拌时间1-2h即可。
进一步的，所述γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和所述对氨基二苯胺的摩尔比为1:1.5-2。
所述促进剂为促进剂M或促进剂D。
所述硫化剂为硫磺。
所述白炭黑为VN3。
所述炭黑为N330、N220、N550、N660中的一种或几种。
本发明的有益效果：本发明具有较好的热稳定性能，较好的老化性能。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明的防老偶联剂的制备方法：将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和对氨基二苯胺加入反应釜中，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和对氨基二苯胺的摩尔比为1:1.8，通入氮气0.4MPa，加热温度135℃，搅拌转速120r/min，搅拌时间1h即可。
实施例1
一种耐老化天然橡胶复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶135份、白炭黑VN3 45份、炭黑N330 35份、氧化锌6份、硬脂酸4份、防老偶联剂3份、促进剂M 8份和硫化剂硫磺3份。
制备方法，步骤如下：
（1）原位改性填料
秤取炭黑、白炭黑和防老硅烷偶联剂放入反应釜中，通N2气体0.1-0.2 MPa，加热升温至50-60℃，搅拌转速100-120r/min，搅拌时间1-1.5h制得原位改性填料；
（2）塑炼
秤取天然橡胶放入开炼机中，薄通8-10次，调整辊距为0.3-0.8mm，使胶料包辊；
（3）混炼
将步骤（2）的胶料装进混炼机中，加入原位改性填料，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂及硫化剂进行混炼，转子转速为80-100r/min，时间为10-35min，再将其装进开炼机中进行混打包打卷，打包次数为3-5次，打卷次数为2-6次，薄通 5-8次，,辊距为1 -1.5mm 出片；
（4）硫化
将步骤（3）的产物放在平板硫化机上硫化，硫化温度为170-190℃，硫化时间为10-15min，即得成品。
实施例2
一种耐老化天然橡胶复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶130份、白炭黑VN3 44份、炭黑N330 38份、氧化锌7份、硬脂酸4份、防老偶联剂3份、促进剂D 7份和硫化剂硫磺3份。
制备方法，步骤如下：
（1）原位改性填料
秤取炭黑、白炭黑和防老硅烷偶联剂放入反应釜中，通N2气体0.1-0.2 MPa，加热升温至50-60℃，搅拌转速100-120r/min，搅拌时间1-1.5h制得原位改性填料；
（2）塑炼
秤取天然橡胶放入开炼机中，薄通8-10次，调整辊距为0.3-0.8mm，使胶料包辊；
（3）混炼
将步骤（2）的胶料装进混炼机中，加入原位改性填料，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂及硫化剂进行混炼，转子转速为80-100r/min，时间为10-35min，再将其装进开炼机中进行混打包打卷，打包次数为3-5次，打卷次数为2-6次，薄通 5-8次，,辊距为1 -1.5mm 出片；
（4）硫化
将步骤（3）的产物放在平板硫化机上硫化，硫化温度为170-190℃，硫化时间为10-15min，即得成品。
实施例3
一种耐老化天然橡胶复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶140份、白炭黑VN3 48份、炭黑N330 39份、氧化锌8份、硬脂酸4份、防老偶联剂3份、促进剂M 8份和硫化剂硫磺4份。
制备方法，步骤如下：
（1）原位改性填料
秤取炭黑、白炭黑和防老硅烷偶联剂放入反应釜中，通N2气体0.1-0.2 MPa，加热升温至50-60℃，搅拌转速100-120r/min，搅拌时间1-1.5h制得原位改性填料；
（2）塑炼
秤取天然橡胶放入开炼机中，薄通8-10次，调整辊距为0.3-0.8mm，使胶料包辊；
（3）混炼
将步骤（2）的胶料装进混炼机中，加入原位改性填料，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂及硫化剂进行混炼，转子转速为80-100r/min，时间为10-35min，再将其装进开炼机中进行混打包打卷，打包次数为3-5次，打卷次数为2-6次，薄通 5-8次，,辊距为1 -1.5mm 出片；
（4）硫化
将步骤（3）的产物放在平板硫化机上硫化，硫化温度为170-190℃，硫化时间为10-15min，即得成品。
对比例1
一种耐老化天然橡胶复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶120-150份、白炭黑VN3 40-50份、炭黑N330 30-50份、氧化锌5-10份、硬脂酸3-5份、1-5份、促进剂M5-10份和硫化剂硫磺2-5份。
制备方法，步骤如下：
（1）塑炼
秤取天然橡胶放入开炼机中，薄通8-10次，调整辊距为0.3-0.8mm，使胶料包辊；
（2）混炼
将步骤（1）的胶料装进混炼机中，加入原位改性填料，然后依次加入氧化锌、炭黑、白炭黑、偶联剂、硬脂酸、防老剂、促进剂及硫化剂进行混炼，转子转速为80-100r/min，时间为10-35min，再将其装进开炼机中进行混打包打卷，打包次数为3-5次，打卷次数为2-6次，薄通 5-8次，,辊距为1 -1.5mm 出片；
（3）硫化
将步骤（2）的产物放在平板硫化机上硫化，硫化温度为170-190℃，硫化时间为10-15min，即得成品。
一、性能检测
硬度（邵尔A）按照GB/T 531-1999进行测试；拉伸强度和拉断伸长率按照GB/T 528-1998进行测试；热失重分析按照ISO11358-1997进行测试。
1、对实施例1-3和对比例1制备的耐老化天然橡胶复合材料进行性能检测，对比结果如表1。
表1实施例1-3和对比例1制备的耐老化天然橡胶复合材料理性指标对比表。
项目/编号 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
拉伸强度/MPa 28 29 30 20
拉断伸长率/% 798 826 815 736
硬度（邵尔A） 67 65 64 56
拉断伸长率变化/%（300℃×48h老化） -28 -26 -28 -32
硬度变化率，% -4.56 -3.78 -3.79 -10.66
拉伸强度变化率，% -13.7 -13.8 -12.5 -23.56
由表1可知，本发明的在拉伸强度、拉断伸长率、硬度（邵尔A）、拉断伸长率变化/%（300℃×48h老化）、硬度变化率和拉伸强度变化率等方面都优于对比例1，说明本发明具有良好的耐老化性能。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耐老化天然橡胶复合材料，其特征在于：由以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶120-150份、白炭黑40-50份、炭黑30-50份、氧化锌5-10份、硬脂酸3-5份、防老偶联剂1-5份、促进剂5-10份和硫化剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的耐老化天然橡胶复合材料，其特征在于：由以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶130份、白炭黑44份、炭黑38份、氧化锌7份、硬脂酸4份、防老偶联剂3份、促进剂7份和硫化剂3份。
3.一种根据权利要求1所述的防老偶联剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和对氨基二苯胺加入反应釜中，通入氮气0.3-0.5MPa，加热温度120-150℃，搅拌转速100-150r/min，搅拌时间1-2h即可。
4.根据权利要求3所述的防老偶联剂的制备方法，其特征在于，所述γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和所述对氨基二苯胺的摩尔比为1:1.5-2。
5.根据权利要求1所述的耐老化天然橡胶复合材料，其特征在于：所述促进剂为促进剂M或促进剂D。
6.根据权利要求1所述的耐老化天然橡胶复合材料，其特征在于：所述硫化剂为硫磺。
7.根据权利要求1所述的耐老化天然橡胶复合材料，其特征在于：所述白炭黑为VN3。
8.根据权利要求1所述的耐老化天然橡胶复合材料，其特征在于：所述炭黑为N330、N220、N550、N660中的一种或几种。
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