CN109134957A - 一种耐磨橡胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨橡胶的制备方法,包括如下步骤:(1)原料称取、(2)密炼处理、(3)造粒处理、(4)注塑处理。本发明提供了一种橡胶的制备方法,其步骤简单,便于推广应用,制得的橡胶耐磨性强、力学性能好,极具市场竞争力和生产效益。
Description
技术领域
本发明属于橡胶加工处理技术领域,具体涉及一种耐磨橡胶的制备方法。
背景技术
橡胶(Rubber)是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料,在室温下富有弹性,在很小的外力作用下能产生较大形变,除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物,它的玻璃化转变温度(Tg)低,分子量往往很大,大于几十万。早期的橡胶是取自橡胶树、橡胶草等植物的胶乳,加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料。高弹性的高分子化合物。分为天然橡胶与合成橡胶二种。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成;合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。橡胶制品广泛应用于工业或生活各方面。现有的天然橡胶材料制品存在着耐磨性不好,力学品质不佳等问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题,提供了一种耐磨橡胶的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种耐磨橡胶的制备方法,包括如下步骤:
(1)按对应重量份称取下列物质备用:120~140份天然橡胶、40~45份聚酰胺树脂、10~14份增强填料、8~12份硬脂酸、1~3份分散剂、2~4份防老剂、3~5份硫化剂;
(2)将步骤(1)称取的所有物质成分共同投入到密炼机内进行密炼处理,15~20min后取出得密炼料备用;
(3)将步骤(2)所得的密炼料投入到造粒机内进行造粒处理,控制粒径的长度为3~4mm,得造粒料备用;
(4)将步骤(3)所得的造粒料投入到注塑机内进行注塑处理,完成后取出自然冷却至室温后即可。
进一步的,步骤(1)中所述的增强填料的制备方法包括如下步骤:
1)将硅酸酯、无水乙醇、盐酸、去离子水按照体积比10~12:13~15:1~2:7~9进行混合放入到反应釜内,然后调节整体的pH值为3.0~3.5,搅拌处理20~25min后得混合料A备用;
2)向步骤1)处理后的反应釜内加入混合料A总质量0.1~0.3%的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.2~0.4%的十六胺,然后不断搅拌处理4~6h后得混合料B备用;
3)将纳米碳管放入到碾压机内进行碾压处理,26~30min后取出备用,期间控制碾压机内的压力为700~720kg·f/cm2;
4)将步骤3)处理后的纳米碳管和N-甲基吡咯烷酮按照重量比1:15~17进行混合投入到均质搅拌机内,搅拌处理1.8~2.2h后取出得混合液C备用;
5)将步骤4)所得的混合液C放入到反应釜内,然后向反应釜内加入混合液C总质量1~3%的乙二胺四乙酸二钠、3~6%的铝酸酯偶联剂、0.3~0.4%的硝酸铈、4~6%的十六烷基苯磺酸钠,随后超声处理22~26min后取出,得混合液D备用;
6)将步骤2)所得的混合料B放入到反应釜内,然后向反应釜内加入混合料B总质量40~45%的步骤5)制得的混合液D,随后超声处理1~1.2h后取出,得混合液E备用;
7)将步骤6)所得的混合液E放入到干燥箱内干燥处理1~2h后取出,之后再将其放入到马弗炉内煅烧处理2~3h后即可。
进一步的,步骤2)中所述的搅拌处理期间加热保持反应釜内的温度为83~87℃。
进一步的,步骤5)中所述的超声处理的频率为540~580kHz,超声的功率为1750~1850W。
进一步的,步骤6)中所述的超声处理的频率为380~420kHz,超声的功率为550~650W。
进一步的,步骤7)中所述的干燥处理时控制干燥箱内的温度为220~240℃。
进一步的,步骤7)中所述的煅烧处理时控制马弗炉内的温度为850~870℃,期间保持氧气充足。
进一步的,步骤(2)中所述的密炼处理时控制密炼机内的温度为112~118℃。
进一步的,步骤(4)中所述的注塑处理时控制注塑机内的温度为170~175℃。
本发明针对现有橡胶材料加工制备的不足,对其进行了特殊的改进处理,明显的提升了橡胶材料的耐磨性、力学品质等,增强了其使用寿命。其中,先向天然橡胶中复配添加了聚酰胺树脂成分,一定程度上增强了整体的耐磨、耐温、耐腐能力,为了进一步提升使用品质,又添加了一种特制的增强填料成分,其是一种改性的纳米二氧化硅成分,现也有使用纳米二氧化硅来改善橡胶品质的方法,但通常纳米二氧化硅的颗粒粒径仍较大、与橡胶基体间的相容结合性仍不强,导致使用的效果无法达到人们的满意。对此,本发明优化了其制备处理方法,明显的降低了纳米二氧化硅的颗粒粒径,增强了其与橡胶基体间的相容结合性,从而提升了填充使用的效果。在制备时先配制了一种混合液D成分,是以纳米碳管为基体物质,进行加工改性而成的片层石墨烯溶液,在后续的制备过程中,此片层石墨烯被用作模板,纳米二氧化硅晶核吸附固定于片层石墨烯中,并被片层石墨烯的结构限制成核的尺寸和生长方向,有效的降低了纳米二氧化硅的颗粒尺寸,同时混合液D中的铝酸酯偶联剂成分能够避免纳米二氧化硅团聚影响制备效果,并可改善后续成品纳米二氧化硅的表面特性,提高其与橡胶基体间的相容结合强力,乙二胺四乙酸二钠能够增强对纳米二氧化硅的吸附固定效果,硝酸铈起到了催化促进晶核生成、生长的作用,两者还能提升纳米二氧化硅的表面反应活性,最后制备完成后,进行高温煅烧,将此片层石墨烯模板充分燃烧掉,得到成品改性的纳米二氧化硅,此纳米二氧化硅的颗粒粒径小,表面特性好,能够很好的提升橡胶的耐磨性、力学品质等。
本发明相比现有技术具有以下优点:
本发明提供了一种橡胶的制备方法,其步骤简单,便于推广应用,制得的橡胶耐磨性强、力学性能好,极具市场竞争力和生产效益。
具体实施方式
实施例1
一种耐磨橡胶的制备方法,包括如下步骤:
(1)按对应重量份称取下列物质备用:120份天然橡胶、40份聚酰胺树脂、10份增强填料、8份硬脂酸、1份分散剂、2份防老剂、3份硫化剂;
(2)将步骤(1)称取的所有物质成分共同投入到密炼机内进行密炼处理,15min后取出得密炼料备用;
(3)将步骤(2)所得的密炼料投入到造粒机内进行造粒处理,控制粒径的长度为3~4mm,得造粒料备用;
(4)将步骤(3)所得的造粒料投入到注塑机内进行注塑处理,完成后取出自然冷却至室温后即可。
进一步的,步骤(1)中所述的增强填料的制备方法包括如下步骤:
1)将硅酸酯、无水乙醇、盐酸、去离子水按照体积比10:13:1:7进行混合放入到反应釜内,然后调节整体的pH值为3.0,搅拌处理20min后得混合料A备用;
2)向步骤1)处理后的反应釜内加入混合料A总质量0.1%的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.2%的十六胺,然后不断搅拌处理4h后得混合料B备用;
3)将纳米碳管放入到碾压机内进行碾压处理,26min后取出备用,期间控制碾压机内的压力为700kg·f/cm2;
4)将步骤3)处理后的纳米碳管和N-甲基吡咯烷酮按照重量比1:15进行混合投入到均质搅拌机内,搅拌处理1.8h后取出得混合液C备用;
5)将步骤4)所得的混合液C放入到反应釜内,然后向反应釜内加入混合液C总质量1%的乙二胺四乙酸二钠、3%的铝酸酯偶联剂、0.3%的硝酸铈、4%的十六烷基苯磺酸钠,随后超声处理22min后取出,得混合液D备用;
6)将步骤2)所得的混合料B放入到反应釜内,然后向反应釜内加入混合料B总质量40%的步骤5)制得的混合液D,随后超声处理1h后取出,得混合液E备用;
7)将步骤6)所得的混合液E放入到干燥箱内干燥处理1h后取出,之后再将其放入到马弗炉内煅烧处理2h后即可。
进一步的,步骤2)中所述的搅拌处理期间加热保持反应釜内的温度为83℃。
进一步的,步骤5)中所述的超声处理的频率为540kHz,超声的功率为1750W。
进一步的,步骤6)中所述的超声处理的频率为380kHz,超声的功率为550W。
进一步的,步骤7)中所述的干燥处理时控制干燥箱内的温度为220℃。
进一步的,步骤7)中所述的煅烧处理时控制马弗炉内的温度为850℃,期间保持氧气充足。
进一步的,步骤(2)中所述的密炼处理时控制密炼机内的温度为112℃。
进一步的,步骤(4)中所述的注塑处理时控制注塑机内的温度为170℃。
实施例2
一种耐磨橡胶的制备方法,包括如下步骤:
(1)按对应重量份称取下列物质备用:130份天然橡胶、43份聚酰胺树脂、12份增强填料、10份硬脂酸、2份分散剂、3份防老剂、4份硫化剂;
(2)将步骤(1)称取的所有物质成分共同投入到密炼机内进行密炼处理,18min后取出得密炼料备用;
(3)将步骤(2)所得的密炼料投入到造粒机内进行造粒处理,控制粒径的长度为3~4mm,得造粒料备用;
(4)将步骤(3)所得的造粒料投入到注塑机内进行注塑处理,完成后取出自然冷却至室温后即可。
进一步的,步骤(1)中所述的增强填料的制备方法包括如下步骤:
1)将硅酸酯、无水乙醇、盐酸、去离子水按照体积比11:14:1.5:8进行混合放入到反应釜内,然后调节整体的pH值为3.2,搅拌处理23min后得混合料A备用;
2)向步骤1)处理后的反应釜内加入混合料A总质量0.2%的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.3%的十六胺,然后不断搅拌处理5h后得混合料B备用;
3)将纳米碳管放入到碾压机内进行碾压处理,28min后取出备用,期间控制碾压机内的压力为710kg·f/cm2;
4)将步骤3)处理后的纳米碳管和N-甲基吡咯烷酮按照重量比1:16进行混合投入到均质搅拌机内,搅拌处理2h后取出得混合液C备用;
5)将步骤4)所得的混合液C放入到反应釜内,然后向反应釜内加入混合液C总质量2%的乙二胺四乙酸二钠、5%的铝酸酯偶联剂、0.35%的硝酸铈、5%的十六烷基苯磺酸钠,随后超声处理24min后取出,得混合液D备用;
6)将步骤2)所得的混合料B放入到反应釜内,然后向反应釜内加入混合料B总质量43%的步骤5)制得的混合液D,随后超声处理1.1h后取出,得混合液E备用;
7)将步骤6)所得的混合液E放入到干燥箱内干燥处理1.5h后取出,之后再将其放入到马弗炉内煅烧处理2.6h后即可。
进一步的,步骤2)中所述的搅拌处理期间加热保持反应釜内的温度为85℃。
进一步的,步骤5)中所述的超声处理的频率为560kHz,超声的功率为1800W。
进一步的,步骤6)中所述的超声处理的频率为400kHz,超声的功率为600W。
进一步的,步骤7)中所述的干燥处理时控制干燥箱内的温度为230℃。
进一步的,步骤7)中所述的煅烧处理时控制马弗炉内的温度为860℃,期间保持氧气充足。
进一步的,步骤(2)中所述的密炼处理时控制密炼机内的温度为116℃。
进一步的,步骤(4)中所述的注塑处理时控制注塑机内的温度为173℃。
实施例3
一种耐磨橡胶的制备方法,包括如下步骤:
(1)按对应重量份称取下列物质备用:140份天然橡胶、45份聚酰胺树脂、14份增强填料、12份硬脂酸、3份分散剂、4份防老剂、5份硫化剂;
(2)将步骤(1)称取的所有物质成分共同投入到密炼机内进行密炼处理,20min后取出得密炼料备用;
(3)将步骤(2)所得的密炼料投入到造粒机内进行造粒处理,控制粒径的长度为3~4mm,得造粒料备用;
(4)将步骤(3)所得的造粒料投入到注塑机内进行注塑处理,完成后取出自然冷却至室温后即可。
进一步的,步骤(1)中所述的增强填料的制备方法包括如下步骤:
1)将硅酸酯、无水乙醇、盐酸、去离子水按照体积比12:15:2:9进行混合放入到反应釜内,然后调节整体的pH值为3.5,搅拌处理25min后得混合料A备用;
2)向步骤1)处理后的反应釜内加入混合料A总质量0.3%的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.4%的十六胺,然后不断搅拌处理6h后得混合料B备用;
3)将纳米碳管放入到碾压机内进行碾压处理,30min后取出备用,期间控制碾压机内的压力为720kg·f/cm2;
4)将步骤3)处理后的纳米碳管和N-甲基吡咯烷酮按照重量比1:17进行混合投入到均质搅拌机内,搅拌处理2.2h后取出得混合液C备用;
5)将步骤4)所得的混合液C放入到反应釜内,然后向反应釜内加入混合液C总质量3%的乙二胺四乙酸二钠、6%的铝酸酯偶联剂、0.4%的硝酸铈、6%的十六烷基苯磺酸钠,随后超声处理26min后取出,得混合液D备用;
6)将步骤2)所得的混合料B放入到反应釜内,然后向反应釜内加入混合料B总质量45%的步骤5)制得的混合液D,随后超声处理1.2h后取出,得混合液E备用;
7)将步骤6)所得的混合液E放入到干燥箱内干燥处理2h后取出,之后再将其放入到马弗炉内煅烧处理3h后即可。
进一步的,步骤2)中所述的搅拌处理期间加热保持反应釜内的温度为87℃。
进一步的,步骤5)中所述的超声处理的频率为580kHz,超声的功率为1850W。
进一步的,步骤6)中所述的超声处理的频率为420kHz,超声的功率为650W。
进一步的,步骤7)中所述的干燥处理时控制干燥箱内的温度为240℃。
进一步的,步骤7)中所述的煅烧处理时控制马弗炉内的温度为870℃,期间保持氧气充足。
进一步的,步骤(2)中所述的密炼处理时控制密炼机内的温度为118℃。
进一步的,步骤(4)中所述的注塑处理时控制注塑机内的温度为175℃。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比,在增强填料的制备中,省去了步骤3)~5)对于混合液D的制备及后续对应的使用,除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比,在增强填料的制备中,省去了步骤5)中的乙二胺四乙酸二钠、铝酸酯偶联剂、硝酸铈和十六烷基苯磺酸钠成分,除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比,用等质量份的市售纳米二氧化硅取代增强填料成分,除此外的方法步骤均相同。
为了对比本发明效果,对上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3方法对应制得的橡胶进行性能测试,具体对比数据如下表1所示:
表1
注:上表1中所述的拉伸强度指数参照ASTM D412-2006标准进行测试,样品是哑铃型的,测试速度为500mm/min,测试环境温度是23±2℃;采用德国Zwick Z010拉力试验机,拉伸强度指数=实施例2或对比实施例1或对比实施例2的拉伸强度/对比实施例3的拉伸强度×100;所述的撕裂强度指数参照ASTM D624-2007标准进行测试,采用直角形试样,测试速度为500mm/min,测试环境温度为23±2℃;采用德国Zwick Z010拉力试验机,撕裂强度指数=实施例2或对比实施例1或对比实施例2的撕裂强度/对比实施例3的撕裂强度×100;所述的DIN耐磨是采用MK-9900DIN耐磨耗实验机参照GB-9867标准进行测试而得。
由上表1可以看出,本发明方法制得的橡胶的耐磨性、力学品质均得到了显著的增强,使用寿命对应明显延长,极具市场竞争力和生产使用价值。
Claims (9)
1.一种耐磨橡胶的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)按对应重量份称取下列物质备用:120~140份天然橡胶、40~45份聚酰胺树脂、10~14份增强填料、8~12份硬脂酸、1~3份分散剂、2~4份防老剂、3~5份硫化剂;
(2)将步骤(1)称取的所有物质成分共同投入到密炼机内进行密炼处理,15~20min后取出得密炼料备用;
(3)将步骤(2)所得的密炼料投入到造粒机内进行造粒处理,控制粒径的长度为3~4mm,得造粒料备用;
(4)将步骤(3)所得的造粒料投入到注塑机内进行注塑处理,完成后取出自然冷却至室温后即可。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨橡胶的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的增强填料的制备方法包括如下步骤:
1)将硅酸酯、无水乙醇、盐酸、去离子水按照体积比10~12:13~15:1~2:7~9进行混合放入到反应釜内,然后调节整体的pH值为3.0~3.5,搅拌处理20~25min后得混合料A备用;
2)向步骤1)处理后的反应釜内加入混合料A总质量0.1~0.3%的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.2~0.4%的十六胺,然后不断搅拌处理4~6h后得混合料B备用;
3)将纳米碳管放入到碾压机内进行碾压处理,26~30min后取出备用,期间控制碾压机内的压力为700~720kg·f/cm2;
4)将步骤3)处理后的纳米碳管和N-甲基吡咯烷酮按照重量比1:15~17进行混合投入到均质搅拌机内,搅拌处理1.8~2.2h后取出得混合液C备用;
5)将步骤4)所得的混合液C放入到反应釜内,然后向反应釜内加入混合液C总质量1~3%的乙二胺四乙酸二钠、3~6%的铝酸酯偶联剂、0.3~0.4%的硝酸铈、4~6%的十六烷基苯磺酸钠,随后超声处理22~26min后取出,得混合液D备用;
6)将步骤2)所得的混合料B放入到反应釜内,然后向反应釜内加入混合料B总质量40~45%的步骤5)制得的混合液D,随后超声处理1~1.2h后取出,得混合液E备用;
7)将步骤6)所得的混合液E放入到干燥箱内干燥处理1~2h后取出,之后再将其放入到马弗炉内煅烧处理2~3h后即可。
3.根据权利要求2所述的一种耐磨橡胶的制备方法,其特征在于,步骤2)中所述的搅拌处理期间加热保持反应釜内的温度为83~87℃。
4.根据权利要求2所述的一种耐磨橡胶的制备方法,其特征在于,步骤5)中所述的超声处理的频率为540~580kHz,超声的功率为1750~1850W。
5.根据权利要求2所述的一种耐磨橡胶的制备方法,其特征在于,步骤6)中所述的超声处理的频率为380~420kHz,超声的功率为550~650W。
6.根据权利要求2所述的一种耐磨橡胶的制备方法,其特征在于,步骤7)中所述的干燥处理时控制干燥箱内的温度为220~240℃。
7.根据权利要求2所述的一种耐磨橡胶的制备方法,其特征在于,步骤7)中所述的煅烧处理时控制马弗炉内的温度为850~870℃,期间保持氧气充足。
8.根据权利要求1所述的一种耐磨橡胶的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述的密炼处理时控制密炼机内的温度为112~118℃。
9.根据权利要求1所述的一种耐磨橡胶的制备方法,其特征在于,步骤(4)中所述的注塑处理时控制注塑机内的温度为170~175℃。
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CN112300757A (zh) * | 2020-10-31 | 2021-02-02 | 蔡伟华 | 一种自粘聚合物改性沥青防水卷材及其制备方法与应用 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112300757A (zh) * | 2020-10-31 | 2021-02-02 | 蔡伟华 | 一种自粘聚合物改性沥青防水卷材及其制备方法与应用 |
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190104 |
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