CN108610602A - 一种新型复合橡胶制品及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种新型复合橡胶制品，由以下主要材料和辅助材料制成，包括以下重量份数配比的主要材料：脲醛树脂100‑140份、氟树脂70‑90份、聚氨酯80‑100份、碳纤维40‑56份、高模量纤维30‑44份、聚乙烯纤维37‑49份、镁粉20‑28份、油页岩33‑39份、煤矸石45‑57份、白炭黑24‑36份和石棉纤维40‑60份，包括以下重量份数配比的辅助材料：聚丙烯酰胺乳化剂30‑40份、烷基磺酸盐乳化剂21‑29份、酸酐促进剂10‑16份和聚醚胺促进剂13‑19份，该种新型复合橡胶制品具有硬度范围大、引张性能好和耐候性好的优点。

Description

一种新型复合橡胶制品及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种新材料，更具体的说，涉及一种新型复合橡胶制品及其制备方法。
背景技术
随着科学技术发展，人们在传统材料的基础上，根据现代科技的研究成果，开发出新材料。新材料按组分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料性能分为结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能，以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应， 以实现某种功能，如半导体材料、磁性材料、光敏材料、热敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等。新材料在国防建设上作用重大。例如，超纯硅、砷化镓研制成功，导致大规模和超大规模集成电路的诞生，使计算机运算速度从每秒几十万次提高到现在的每秒百亿次以上；航空发动机材料的工作温度每提高100℃，推力可增大24%；隐身材料能吸收电磁波或降低武器装备的红外辐射，使敌方探测系统难以发现等等。
橡胶材料：从橡胶树、橡胶草等植物取得的胶乳，加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水又不透空气的材料。属于高分子化合物。橡胶制品广泛应用在工业和生活各方面。现代橡胶材料的发展使得广泛的具有不同强度和耐化学品性能的弹性体制品的制造成为可能。随着合成胶乳材料的发展，不同的弹性材料和聚合材料已经适用于制造多种制品。合成的橡胶材料化合物的一种有用的种类包括丁腈橡胶类，其广泛用来制造制品例如手套和耐油密封条。
用于汽车和建筑领域中的许多密封材料包括乙烯-丙烯共聚物橡胶(EPR)和乙烯-丙烯-二烯共聚物橡胶(EPDM)，它在耐热性、耐候性、加工性和成本上都显得很优异。EPR和EPDM已经很广泛地应用，尤其作为汽车门、箱子和窗户密封所必不可缺少的原料。随着在汽车领域中工作性能越来越高和使用寿命变得越来越长，对于这些密封材料需要更高性能。然而，很难由普通技术完全满足所有必需工作性能。但是没有获得这样一种EPDM，利用它能够获得在密封性能以及辊压加工性能、外形保持性、机械强度性能、耐热性、耐冷性能和耐压缩永久变形性能上表现优异的橡胶制品。
因此，非常需求新型的橡胶制品，该制品在密封性能以及辊压加工性能，外形保持性，机械强度性能，耐热性，耐冷性能和耐压缩永久变形性能上表现优异，具有硬度范围大、引张性能好和耐候性好的优点。
发明内容
有鉴于此，本发明目的是提供一种硬度范围大、引张性能好和耐候性好的新型复合橡胶制品。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种新型复合橡胶制品，由以下主要材料和辅助材料制成，包括以下重量份数配比的主要材料：脲醛树脂100-140份、氟树脂70-90份、聚氨酯80-100份、碳纤维40-56份、高模量纤维30-44份、聚乙烯纤维37-49份、镁粉20-28份、油页岩33-39份、煤矸石45-57份、白炭黑24-36份和石棉纤维40-60份，包括以下重量份数配比的辅助材料：聚丙烯酰胺乳化剂30-40份、烷基磺酸盐乳化剂21-29份、酸酐促进剂10-16份和聚醚胺促进剂13-19份。
进一步的，所述新型复合橡胶制品由以下主要材料和辅助材料制成，包括以下重量份数配比的主要材料：脲醛树脂140份、氟树脂70份、聚氨酯80份、碳纤维40份、高模量纤维30份、聚乙烯纤维37份、镁粉20份、油页岩33份、煤矸石45份、白炭黑24份和石棉纤维40份，包括以下重量份数配比的辅助材料：聚丙烯酰胺乳化剂30份、烷基磺酸盐乳化剂21份、酸酐促进剂10份和聚醚胺促进剂13份。
进一步的，所述新型复合橡胶制品由以下主要材料和辅助材料制成，包括以下重量份数配比的主要材料：脲醛树脂100份、氟树脂90份、聚氨酯100份、碳纤维56份、高模量纤维44份、聚乙烯纤维49份、镁粉28份、油页岩39份、煤矸石57份、白炭黑36份和石棉纤维60份，包括以下重量份数配比的辅助材料：聚丙烯酰胺乳化剂40份、烷基磺酸盐乳化剂29份、酸酐促进剂16份和聚醚胺促进剂19份。
进一步的，所述新型复合橡胶制品由以下主要材料和辅助材料制成，包括以下重量份数配比的主要材料：脲醛树脂120份、氟树脂80份、聚氨酯90份、碳纤维48份、高模量纤维37份、聚乙烯纤维43份、镁粉24份、油页岩36份、煤矸石51份、白炭黑30份和石棉纤维60份，包括以下重量份数配比的辅助材料：聚丙烯酰胺乳化剂35份、烷基磺酸盐乳化剂25份、酸酐促进剂14份和聚醚胺促进剂16份。
本发明要解决的另一技术问题为提供一种新型复合橡胶制品的制备方法，包括以下步骤：
1）取脲醛树脂100-140份、氟树脂70-90份、聚氨酯80-100份、高模量纤维30-44份和聚乙烯纤维37-49份放入熔炉内，高温融化，制得混合胶液，备用；
2）取油页岩33-39份、煤矸石45-57份和白炭黑24-36份放入碎料机内粉碎成小颗粒，然后通过研磨机将油页岩、，煤矸石和白炭黑研磨成混合粉末，备用；
3）将步骤2）研磨好的混合粉末用50目的筛网将粗粒和粉末分离，制得50目的混合粉末，取镁粉20-28份与混合粉末混合均匀，备用；
4）取聚丙烯酰胺乳化剂30-40份和烷基磺酸盐乳化剂21-29份放入熔炉内，与步骤1）制得的混合胶液混合，高温加热使其对混合胶液进行乳化，制得乳化胶液，备用；
5）将步骤3）制得的混合粉末与步骤4）制得的混合物混合，并在高速搅拌机的搅拌下将粉末和乳化胶液搅拌均匀，备用；
6）将步骤5）乳化胶液在锅炉内加热至168-200℃，并通过搅拌机搅拌均匀，同时添加碳纤维40-56份和石棉纤维40-60份，使得碳纤维和石棉纤维与乳化胶液混合均匀，备用；
7）取酸酐促进剂10-16份和聚醚胺促进剂13-19份添加到步骤6）制得的乳化胶液内，保持150-170℃，使得乳化胶液在促进剂的作用下，乳化胶液中的成分相互反应融合，制得混合胶液，备用；
8）将步骤7）制得的混合胶液通过浇注机注入备好的模具上，静置自然冷却，即得橡胶制品。
本发明技术效果主要体现在以下方面：通过脲醛树脂、氟树脂、聚氨酯、高模量纤维和聚乙烯纤维经过熔融制得的橡胶液，在添加聚丙烯酰胺乳化剂和烷基磺酸盐乳化剂后，经过乳化，使得橡胶液更加粘稠，同时添加碳纤维、镁粉、油页岩、煤矸石、白炭黑和石棉纤维作为填充料，并在酸酐促进剂和聚醚胺促进剂的促进作用下使得橡胶液促进反应生产，具有硬度范围大、引张性能好和耐候性好的优点。
具体实施方式
实施例1
一种新型复合橡胶制品，由以下主要材料和辅助材料制成，包括以下重量份数配比的主要材料：脲醛树脂140份、氟树脂70份、聚氨酯80份、碳纤维40份、高模量纤维30份、聚乙烯纤维37份、镁粉20份、油页岩33份、煤矸石45份、白炭黑24份和石棉纤维40份，包括以下重量份数配比的辅助材料：聚丙烯酰胺乳化剂30份、烷基磺酸盐乳化剂21份、酸酐促进剂10份和聚醚胺促进剂13份。
一种新型复合橡胶制品的制备方法，包括以下步骤：
1）取脲醛树脂140份、氟树脂70份、聚氨酯80份、高模量纤维30份和聚乙烯纤维37份放入熔炉内，高温融化，制得混合胶液，备用；
2）取油页岩33份、煤矸石45份和白炭黑24份放入碎料机内粉碎成小颗粒，然后通过研磨机将油页岩、，煤矸石和白炭黑研磨成混合粉末，备用；
3）将步骤2）研磨好的混合粉末用50目的筛网将粗粒和粉末分离，制得50目的混合粉末，取镁粉20份与混合粉末混合均匀，备用；
4）取聚丙烯酰胺乳化剂30份和烷基磺酸盐乳化剂21份放入熔炉内，与步骤1）制得的混合胶液混合，高温加热使其对混合胶液进行乳化，制得乳化胶液，备用；
5）将步骤3）制得的混合粉末与步骤4）制得的混合物混合，并在高速搅拌机的搅拌下将粉末和乳化胶液搅拌均匀，备用；
6）将步骤5）乳化胶液在锅炉内加热至168℃，并通过搅拌机搅拌均匀，同时添加碳纤维40份和石棉纤维40份，使得碳纤维和石棉纤维与乳化胶液混合均匀，备用；
7）取酸酐促进剂10份和聚醚胺促进剂13份添加到步骤6）制得的乳化胶液内，保持150℃，使得乳化胶液在促进剂的作用下，乳化胶液中的成分相互反应融合，制得混合胶液，备用；
8）将步骤7）制得的混合胶液通过浇注机注入备好的模具上，静置自然冷却，即得橡胶制品。
实施例2
一种新型复合橡胶制品，由以下主要材料和辅助材料制成，包括以下重量份数配比的主要材料：脲醛树脂100份、氟树脂90份、聚氨酯100份、碳纤维56份、高模量纤维44份、聚乙烯纤维49份、镁粉28份、油页岩39份、煤矸石57份、白炭黑36份和石棉纤维60份，包括以下重量份数配比的辅助材料：聚丙烯酰胺乳化剂40份、烷基磺酸盐乳化剂29份、酸酐促进剂16份和聚醚胺促进剂19份。
一种新型复合橡胶制品的制备方法，包括以下步骤：
1）取脲醛树脂100份、氟树脂90份、聚氨酯100份、高模量纤维44份和聚乙烯纤维49份放入熔炉内，高温融化，制得混合胶液，备用；
2）取油页岩39份、煤矸石57份和白炭黑36份放入碎料机内粉碎成小颗粒，然后通过研磨机将油页岩、，煤矸石和白炭黑研磨成混合粉末，备用；
3）将步骤2）研磨好的混合粉末用50目的筛网将粗粒和粉末分离，制得50目的混合粉末，取镁粉28份与混合粉末混合均匀，备用；
4）取聚丙烯酰胺乳化剂40份和烷基磺酸盐乳化剂29份放入熔炉内，与步骤1）制得的混合胶液混合，高温加热使其对混合胶液进行乳化，制得乳化胶液，备用；
5）将步骤3）制得的混合粉末与步骤4）制得的混合物混合，并在高速搅拌机的搅拌下将粉末和乳化胶液搅拌均匀，备用；
6）将步骤5）乳化胶液在锅炉内加热至200℃，并通过搅拌机搅拌均匀，同时添加碳纤维56份和石棉纤维60份，使得碳纤维和石棉纤维与乳化胶液混合均匀，备用；
7）取酸酐促进剂16份和聚醚胺促进剂19份添加到步骤6）制得的乳化胶液内，保持170℃，使得乳化胶液在促进剂的作用下，乳化胶液中的成分相互反应融合，制得混合胶液，备用；
8）将步骤7）制得的混合胶液通过浇注机注入备好的模具上，静置自然冷却，即得橡胶制品。
实施例3
一种新型复合橡胶制品，由以下主要材料和辅助材料制成，包括以下重量份数配比的主要材料：脲醛树脂120份、氟树脂80份、聚氨酯90份、碳纤维48份、高模量纤维37份、聚乙烯纤维43份、镁粉24份、油页岩36份、煤矸石51份、白炭黑30份和石棉纤维60份，包括以下重量份数配比的辅助材料：聚丙烯酰胺乳化剂35份、烷基磺酸盐乳化剂25份、酸酐促进剂14份和聚醚胺促进剂16份。
一种新型复合橡胶制品的制备方法，包括以下步骤：
1）取脲醛树脂120份、氟树脂80份、聚氨酯90份、高模量纤维37份和聚乙烯纤维43份放入熔炉内，高温融化，制得混合胶液，备用；
2）取油页岩36份、煤矸石51份和白炭黑30份放入碎料机内粉碎成小颗粒，然后通过研磨机将油页岩、，煤矸石和白炭黑研磨成混合粉末，备用；
3）将步骤2）研磨好的混合粉末用50目的筛网将粗粒和粉末分离，制得50目的混合粉末，取镁粉24份与混合粉末混合均匀，备用；
4）取聚丙烯酰胺乳化剂35份和烷基磺酸盐乳化剂25份放入熔炉内，与步骤1）制得的混合胶液混合，高温加热使其对混合胶液进行乳化，制得乳化胶液，备用；
5）将步骤3）制得的混合粉末与步骤4）制得的混合物混合，并在高速搅拌机的搅拌下将粉末和乳化胶液搅拌均匀，备用；
6）将步骤5）乳化胶液在锅炉内加热至184℃，并通过搅拌机搅拌均匀，同时添加碳纤维48份和石棉纤维50份，使得碳纤维和石棉纤维与乳化胶液混合均匀，备用；
7）取酸酐促进剂13份和聚醚胺促进剂16份添加到步骤6）制得的乳化胶液内，保持160℃，使得乳化胶液在促进剂的作用下，乳化胶液中的成分相互反应融合，制得混合胶液，备用；
8）将步骤7）制得的混合胶液通过浇注机注入备好的模具上，静置自然冷却，即得橡胶制品。
实验例
实验对象：采用天然橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、丁晴橡胶、硅橡胶和乙烯丙烯橡胶与本申请的新型复合橡胶制品进行对比。
实验要求：上述的天然橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、丁晴橡胶、硅橡胶和乙烯丙烯橡胶以及本申请的新型复合橡胶制品的厚度一致，并且面积一致。
实验方法：通过对天然橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、丁晴橡胶、硅橡胶和乙烯丙烯橡胶以及本申请的新型复合橡胶制品进行硬度测试、引张测试和耐久度测试，在本实验例中，耐久度测试包括耐磨性能、耐压性能、反拨弹性测试、耐老化性能、耐热以及耐低温性能等测试。
具体结果如下表所示：
结合上表，对比不同的橡胶在相同的实验方法下所得的数据，本发明的一种新型复合橡胶制品的硬度范围在30-100之间，与对比的材料相差不大，但是其引张强度和引张力度高于部分材料，再者，其耐候性是所有对比橡胶材料中是最好的。
本发明技术效果主要体现在以下方面：通过脲醛树脂、氟树脂、聚氨酯、高模量纤维和聚乙烯纤维经过熔融制得的橡胶液，在添加聚丙烯酰胺乳化剂和烷基磺酸盐乳化剂后，经过乳化，使得橡胶液更加粘稠，同时添加碳纤维、镁粉、油页岩、煤矸石、白炭黑和石棉纤维作为填充料，并在酸酐促进剂和聚醚胺促进剂的促进作用下使得橡胶液促进反应生产，具有硬度范围大、引张性能好和耐候性好的优点。
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种新型复合橡胶制品，其特征在于：由以下主要材料和辅助材料制成，包括以下重量份数配比的主要材料：脲醛树脂100-140份、氟树脂70-90份、聚氨酯80-100份、碳纤维40-56份、高模量纤维30-44份、聚乙烯纤维37-49份、镁粉20-28份、油页岩33-39份、煤矸石45-57份、白炭黑24-36份和石棉纤维40-60份，包括以下重量份数配比的辅助材料：聚丙烯酰胺乳化剂30-40份、烷基磺酸盐乳化剂21-29份、酸酐促进剂10-16份和聚醚胺促进剂13-19份。
2.如权利要求1所述的一种新型复合橡胶制品，其特征在于：由以下主要材料和辅助材料制成，包括以下重量份数配比的主要材料：脲醛树脂140份、氟树脂70份、聚氨酯80份、碳纤维40份、高模量纤维30份、聚乙烯纤维37份、镁粉20份、油页岩33份、煤矸石45份、白炭黑24份和石棉纤维40份，包括以下重量份数配比的辅助材料：聚丙烯酰胺乳化剂30份、烷基磺酸盐乳化剂21份、酸酐促进剂10份和聚醚胺促进剂13份。
3.如权利要求1所述的一种新型复合橡胶制品，其特征在于：由以下主要材料和辅助材料制成，包括以下重量份数配比的主要材料：脲醛树脂100份、氟树脂90份、聚氨酯100份、碳纤维56份、高模量纤维44份、聚乙烯纤维49份、镁粉28份、油页岩39份、煤矸石57份、白炭黑36份和石棉纤维60份，包括以下重量份数配比的辅助材料：聚丙烯酰胺乳化剂40份、烷基磺酸盐乳化剂29份、酸酐促进剂16份和聚醚胺促进剂19份。
4.如权利要求1所述的一种新型复合橡胶制品，其特征在于：由以下主要材料和辅助材料制成，包括以下重量份数配比的主要材料：脲醛树脂120份、氟树脂80份、聚氨酯90份、碳纤维48份、高模量纤维37份、聚乙烯纤维43份、镁粉24份、油页岩36份、煤矸石51份、白炭黑30份和石棉纤维60份，包括以下重量份数配比的辅助材料：聚丙烯酰胺乳化剂35份、烷基磺酸盐乳化剂25份、酸酐促进剂14份和聚醚胺促进剂16份。
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