CN108084525A - 一种混合炭黑填充的高强橡胶复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于橡胶材料技术领域，涉及一种混合炭黑填充的高强橡胶复合材料及其制备方法。一种混合炭黑填充的高强橡胶复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：溶聚丁苯橡胶110‑150份、顺丁橡胶60‑80份、炭黑10‑30份、白炭黑100‑120份、氧化锌2‑5份、硫磺3‑5份、硬脂酸2‑5份、防老剂1‑3份、硅烷偶联剂3‑5份和促进剂1‑3份，制备方法采用二段混炼和硫化过程进行，该发明混合炭黑填充的高强橡胶复合材料具有强度高，弹性好和耐老化性能强等优点；本发明制备方法采用二段混炼提高了橡胶的物理性能，并且操作简单。
Description
技术领域
本发明属于橡胶材料技术领域，涉及一种混合炭黑填充的高强橡胶复合材料及其制备方法。
背景技术
顺丁橡胶，是由丁二烯聚合制得的结构规整的合成橡胶。与天然橡胶和丁苯橡胶相比，硫化后的顺丁橡胶的耐寒性、耐磨性和弹性特别优异，动负荷下发热少，耐老化性尚好，易与天然橡胶、氯丁橡胶或丁腈橡胶并用。丁苯橡胶的物理机构性能接近于天然橡胶，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，应用领域广泛，是最大的通用合成橡胶品种。
白炭黑硫化胶具有良好的抗湿滑性和较低的滚动阻力，但是白炭黑与炭黑相比在橡胶基体中的加工性与补强效果较差，因此，研制一种采用白炭黑和炭黑混合填充的混合炭黑填充的高强橡胶复合材料是非常必要的。
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混合炭黑填充的高强橡胶复合材料及其制备方法。本发明混合炭黑填充的高强橡胶复合材料具有强度高，弹性好和耐老化性能强等优点；本发明制备方法采用二段混炼提高了橡胶的物理性能，并且操作简单。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种混合炭黑填充的高强橡胶复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：溶聚丁苯橡胶110-150份、顺丁橡胶60-80份、炭黑10-30份、白炭黑100-120份、氧化锌2-5份、硫磺3-5份、硬脂酸2-5份、防老剂1-3份、硅烷偶联剂3-5份和促进剂1-3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：溶聚丁苯橡胶120份、顺丁橡胶70份、炭黑15份、白炭黑115份、氧化锌3份、硫磺4份、硬脂酸3份、防老剂2份、硅烷偶联剂4份和促进剂2份。
所述溶聚丁苯橡胶的充油质量分数为35-45%。
所述炭黑为N330或N550。
所述白炭黑为VN3。
所述防老剂为4010NA。
所述硅烷偶联剂为Si69、Kh550或Kh560。
所述促进剂为DM、CZ、和NS中的一种。
一种混合炭黑填充的高强橡胶复合材料的制备方法，步骤如下：
（1）密炼机混炼
按重量份数秤取原料，先将溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶、炭黑和白炭黑加入密炼机中，混炼时间5-10min，转子转速70-90r/min后排胶，排胶温度140-160℃，制得母炼胶；将母炼胶、氧化锌和硬脂酸加入密炼机中进行混炼，混炼时间5-10min，转子转速60-90r/min，排胶温度145-160℃；
（2）开炼机混炼
将上述步骤（2）制备的产物放入开炼机中，再加入防老剂、硫化剂和促进剂，下片后停放1-2d；
（3）硫化
将步骤（2）制备的产物放入平板硫化机中进行硫化，硫化温度150-180℃，硫化时间8-15min，即得成品。
本发明的有益效果：本发明采用白炭黑和炭黑同时填充的技术方案，明显提高补强效果，本发明具有强度高，弹性好，水气透过率低，耐老化性能强和密封性好。
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。
实施例1
一种混合炭黑填充的高强橡胶复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：溶聚丁苯橡胶（充油质量分数为35-45%）135份、顺丁橡胶75份、炭黑N330 15份、白炭黑VN3 115份、氧化锌3份、硫磺4份、硬脂酸3份、防老剂2份、硅烷偶联剂Kh550 3份和促进剂DM 1份。
制备方法，步骤如下：
（1）密炼机混炼
按重量份数秤取原料，先将溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶、炭黑和白炭黑加入密炼机中，混炼时间5-10min，转子转速70-90r/min后排胶，排胶温度140-160℃，制得母炼胶；将母炼胶、氧化锌和硬脂酸加入密炼机中进行混炼，混炼时间5-10min，转子转速60-90r/min，排胶温度145-160℃；
（2）开炼机混炼
将上述步骤（2）制备的产物放入开炼机中，再加入防老剂、硫化剂和促进剂，下片后停放1-2d；
（3）硫化
将上述步骤（2）制备的产物放入平板硫化机中进行硫化，硫化温度150-180℃，硫化时间8-15min，即得成品。
实施例2
一种混合炭黑填充的高强橡胶复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：溶聚丁苯橡胶（充油质量分数为35-45%）120份、顺丁橡胶70份、炭黑N330或N550 15份、白炭黑VN3115份、氧化锌3份、硫磺4份、硬脂酸3份、防老剂4010NA 2份、硅烷偶联剂Kh550 4份和促进剂CZ 2份。
制备方法，步骤如下：
（1）密炼机混炼
按重量份数秤取原料，先将溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶、炭黑和白炭黑加入密炼机中，混炼时间5-10min，转子转速70-90r/min后排胶，排胶温度140-160℃，制得母炼胶；将母炼胶、氧化锌和硬脂酸加入密炼机中进行混炼，混炼时间5-10min，转子转速60-90r/min，排胶温度145-160℃；
（2）开炼机混炼
将上述步骤（2）制备的产物放入开炼机中，再加入防老剂、硫化剂和促进剂，下片后停放1-2d；
（3）硫化
将上述步骤（2）制备的产物放入平板硫化机中进行硫化，硫化温度150-180℃，硫化时间8-15min，即得成品。
实施例3
一种混合炭黑填充的高强橡胶复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：溶聚丁苯橡胶（充油质量分数为35-45%）120份、顺丁橡胶65份、炭黑N550 15份、白炭黑VN3 110份、氧化锌3份、硫磺4份、硬脂酸3份、防老剂2份、硅烷偶联剂Kh560 4份和促进剂NS 2份。
制备方法，步骤如下：
（1）密炼机混炼
按重量份数秤取原料，先将溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶、炭黑和白炭黑加入密炼机中，混炼时间5-10min，转子转速70-90r/min后排胶，排胶温度140-160℃，制得母炼胶；将母炼胶、氧化锌和硬脂酸加入密炼机中进行混炼，混炼时间5-10min，转子转速60-90r/min，排胶温度145-160℃；
（2）开炼机混炼
将上述步骤（2）制备的产物放入开炼机中，再加入防老剂、硫化剂和促进剂，下片后停放1-2d；
（3）硫化
将上述步骤（2）制备的产物放入平板硫化机中进行硫化，硫化温度150-180℃，硫化时间8-15min，即得成品。
对比例1
按重量份数秤取原料：溶聚丁苯橡胶（充油质量分数为35-45%）135份、顺丁橡胶75份、炭黑N330 15份、白炭黑VN3 115份、氧化锌3份、硫磺4份、硬脂酸3份、防老剂2份、硅烷偶联剂Kh550 3份和促进剂DM 1份。
制备方法同实施例相同。
对比例2
按重量份数秤取原料：溶聚丁苯橡胶（充油质量分数为35-45%）120份、顺丁橡胶70份、炭黑N330或N550 15份、白炭黑VN3 115份、氧化锌3份、硫磺4份、硬脂酸3份、防老剂4010NA2份、硅烷偶联剂Kh550 4份和促进剂CZ 2份。
制备方法同实施例相同。
一、性能测试
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；撕裂强度按照GB/T 529-1999进行测定拉伸速率为50mm min-1。
1、对实施例1-3制备的混合炭黑填充的高强橡胶复合材料进行性能检测，并与对比例1和2作对比，对比结果如表1。
表1实施例1-3制备的混合炭黑填充的高强橡胶复合材料理性指标与对比例对比表。
| 编号/项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 |
| 拉伸强度/MPa | 13.7 | 13.6 | 13.4 | 11 | 10 |
| 拉断伸长率/% | 489 | 479 | 481 | 350 | 336 |
| 硬度（邵尔A） | 71 | 79 | 75 | 68 | 65 |
| 拉断永久变形/% | 20 | 19 | 20 | 15 | 14 |
| 撕裂强度/（kN·m-1） | 43 | 44 | 42 | 36 | 37 |
由表1可知，本发明的混合炭黑填充的高强橡胶复合材料的拉伸强度≥13MPa，拉断伸长率≥450%，，硬度（邵尔A）＞70，撕裂强度≥42kN·m-1，拉断永久变形/%在19%至20%之间，以上性能均大于对比例，说明本发明强度高，弹性好，水气透过率低，耐老化性能强和密封性好。
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 (9)
1.一种混合炭黑填充的高强橡胶复合材料，其特征在于：由以下重量份数的原料制备而成：溶聚丁苯橡胶110-150份、顺丁橡胶60-80份、炭黑10-30份、白炭黑100-120份、氧化锌2-5份、硫磺3-5份、硬脂酸2-5份、防老剂1-3份、硅烷偶联剂3-5份和促进剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的混合炭黑填充的高强橡胶复合材料，其特征在于：由以下重量份数的原料制备而成：溶聚丁苯橡胶120份、顺丁橡胶70份、炭黑15份、白炭黑115份、氧化锌3份、硫磺4份、硬脂酸3份、防老剂2份、硅烷偶联剂4份和促进剂2份。
3.根据权利要求1所述的混合炭黑填充的高强橡胶复合材料，其特征在于：所述溶聚丁苯橡胶的充油质量分数为35-45%。
4.根据权利要求1所述的混合炭黑填充的高强橡胶复合材料，其特征在于：所述炭黑为N330或N550。
5.根据权利要求1所述的混合炭黑填充的高强橡胶复合材料，其特征在于：所述白炭黑为VN3。
6.根据权利要求1所述的混合炭黑填充的高强橡胶复合材料，其特征在于：所述防老剂为4010NA。
7.根据权利要求1所述的混合炭黑填充的高强橡胶复合材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为Si69、Kh550或Kh560。
8.根据权利要求1所述的混合炭黑填充的高强橡胶复合材料，其特征在于：所述促进剂为DM、CZ、和NS中的一种。
9. 一种根据权利要求1-8所述的任一混合炭黑填充的高强橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤如下：
（1）密炼机混炼
按重量份数秤取原料，先将溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶、炭黑和白炭黑加入密炼机中，混炼时间5-10min，转子转速70-90r/min后排胶，排胶温度140-160℃，制得母炼胶；将母炼胶、氧化锌和硬脂酸加入密炼机中进行混炼，混炼时间5-10min，转子转速60-90r/min，排胶温度145-160℃；
（2）开炼机混炼
将上述步骤（2）制备的产物放入开炼机中，再加入防老剂、硫化剂和促进剂，下片后停放1-2d；
（3）硫化
将上述步骤（2）制备的产物放入平板硫化机中进行硫化，硫化温度150-180℃，硫化时间8-15min，即得成品。
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2016
- 2016-11-23 CN CN201611038035.XA patent/CN108084525A/zh active Pending
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