CN109181318B - 一种耐磨橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨橡胶材料及其制备方法，所述橡胶材料由以下重量份数的原料制成：氟硅橡胶30‑50份，丙烯酸酯橡胶20‑30份，四氟乙烯‑六氟丙烯共聚物12‑20份，木质纤维3‑8份，纳米二氧化钛1‑3份，液体古马隆15‑26份，阻燃剂10‑18份，填充剂10‑20份，防老剂4‑10份，促进剂1‑3份和交联剂3‑10份。本发明所得耐磨橡胶材料硬度合适，强度和韧性好，耐油和抗老化性能优异，耐磨性能好。

Description

一种耐磨橡胶材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种耐磨橡胶材料及其制备方法。
背景技术
近年来，橡胶材料广泛应用于电线、电缆包皮绝缘材料，达到绝缘、耐磨、防腐蚀等效果。但是，现有的橡胶材料存在耐磨性差、老化速度快等缺陷，严重影响了电力设备的安全运行。
公开号为CN108373555A的中国专利申请公开了一种耐磨阻燃导热绝缘材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：复配橡胶80-120份、耐磨添加物10-20份、改性增强纤维8-14份、阻燃添加物10-14份、偶联剂3-5份、加工助剂7-9份、增性助剂6-8份、改性纳米添加物7-9份。本发明具有良好的绝缘、耐拉伸和耐磨的性能，材料导热阻燃效果优异，抗冷热冲击、韧性强，无毒无异味，强度高弹性好，使用寿命较长，安全环保；同时本发明的制备方法成本较低、原料易得、工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。但是，该专利无机材料加入量比较大，影响橡胶材料的物理机械性能和加工工艺性能。
公开号为CN108164878A的中国专利申请公开了一种防腐耐磨阻燃电缆料，包括聚氯乙烯树脂20～50份，EVA树脂10～20份，氯丁橡胶15～30份，增塑剂10～20份，填料15～30份，氢氧化铝7～8份，氢氧化镁8～10份，抑烟剂6～12份，防腐剂2～5份，稳定剂3～6份，抗氧剂0.5～3份，交联剂2～3份，润滑剂0.4～2.0份，防蚁鼠剂1～3份，甲壳素4～6份，纳米二氧化硅8～12份，无机含银离子硅酸盐6～9份。该发明采用聚乙烯树脂、EVA树脂以及氯丁橡胶材料，通过添加防腐剂、抗磨剂、防蚁鼠剂以及阻燃剂，使得电缆料拥有较好的机械性能、耐腐蚀性能、阻燃性能、稳定性能、防蚁鼠性能、耐老化性能，并且延长了电缆料的使用寿命。但是，该专利耐高温性能差，而且原料种类多，成本高。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种耐磨橡胶材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种耐磨橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
氟硅橡胶30-50份，丙烯酸酯橡胶20-30份，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物12-20份，木质纤维3-8份，纳米二氧化钛1-3份，液体古马隆15-26份，阻燃剂10-18份，填充剂10-20份，防老剂4-10份，促进剂1-3份和交联剂3-10份。
优选地，所述阻燃剂为双酚A双（二苯基磷酸酯）BDP、聚苯基磷酸间苯二酚酯PRPP和对苯二酚双（二苯基磷酸酯）HDP中一种或几种。
优选地，所述填充剂为炭黑N330、炭黑N550或者炭黑N660。
优选地，所述防老剂为OD、MB和4010NA中一种或几种。
优选地，所述促进剂为促进剂M、DM、TBTD或者TMTD。
优选地，所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷、1，3-双（2-叔丁基过氧基异丙基）苯和1，4-双叔丁基过氧异丙基苯中一种或几种。
一种上述的耐磨橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将氟硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物和木质纤维加入高速混合机中，40-60℃条件下混合5-10min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入纳米二氧化钛、液体古马隆、阻燃剂、填充剂和防老剂，80-120℃条件下混炼6-12min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
本发明的积极有益效果：
1. 本发明氟硅橡胶耐油、耐溶剂、耐化学药品性，耐热、耐寒、耐辐射抗老化性能优异；丙烯酸酯橡胶耐热、耐臭氧、抗紫外线性能优良，对硫不发生反应，耐油性能优良；四氟乙烯-六氟丙烯共聚物是由四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成，具有优异的耐高温性能，抗老化性能优异；本发明氟硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物合用为基材，耐高温性能优异，且含多种不饱和双键，不饱和双键有利于橡胶之间的交联，相容性好，容易加工。木质纤维比重小、比表面积大，具有优良的保温、隔热、隔声、绝缘和透气性能，热膨胀均匀不起壳不开裂，具有优良的柔韧性及分散性，防冻和防热能力也非常强，与上述橡胶形成互穿的网络结构，进一步提高了本发明橡胶材料的柔韧性，延长了橡胶材料的使用寿命。纳米二氧化钛提高了橡胶材料的耐磨性。液体古马隆软化橡胶材料，有利于各原料的快速和均匀分散，便于橡胶材料加工。本发明各种原料合用，所得耐磨橡胶材料邵氏硬度为66-68度，硬度合适；拉伸强度≥26MPa，拉伸伸长率≥343%，拉伸强度和拉伸伸长率高，橡胶材料强度和韧性好；热空气老化和IBM903标准油处理后，橡胶拉伸强度和拉伸伸长率下降不明显，橡胶材料耐油和抗老化性能优异；摩擦系数≤0.71，耐磨性能好。
2. 本发明所述阻燃剂为双酚A双（二苯基磷酸酯）BDP、聚苯基磷酸间苯二酚酯PRPP和对苯二酚双（二苯基磷酸酯）HDP中一种或几种，属于有机磷类阻燃剂，透明、低烟、低毒，与橡胶基材的相容性好，在发挥高校阻燃特性的同时，对橡胶基材的力学性能影响较小。所述填充剂为炭黑N330、炭黑N550或者炭黑N660，提高橡胶的机械强度，补强效果好。所述防老剂为OD、MB和4010NA中一种或几种，进一步提高了橡胶材料的抗老化性能。所述促进剂为促进剂M、DM、TBTD或者TMTD，促进胶料的硫化。所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷、1，3-双（2-叔丁基过氧基异丙基）苯和1，4-双叔丁基过氧异丙基苯中一种或几种，利于各原料之间形成互穿的网络结构，提高了橡胶材料的力学性能。
3. 本发明橡胶材料的制备方法简单，各原料混合均匀，交联效果好，所得橡胶材料强度高，韧性好，耐磨性好，耐高温，抗老化性能优异。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式，对本发明进一步说明。
实施例1
一种耐磨橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
氟硅橡胶30份，丙烯酸酯橡胶20份，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物12份，木质纤维3份，纳米二氧化钛1份，液体古马隆15份，阻燃剂10份，填充剂10份，防老剂4份，促进剂1份和交联剂3份。
所述阻燃剂为双酚A双（二苯基磷酸酯）BDP。
所述填充剂为炭黑N330。
所述防老剂为OD。
所述促进剂为促进剂M。
所述交联剂为过氧化二异丙苯。
上述的耐磨橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将氟硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物和木质纤维加入高速混合机中，40℃条件下混合10min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入纳米二氧化钛、液体古马隆、阻燃剂、填充剂和防老剂，80℃条件下混炼10min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
实施例2
一种耐磨橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
氟硅橡胶35份，丙烯酸酯橡胶22份，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物13份，木质纤维3.5份，纳米二氧化钛1.2份，液体古马隆18份，阻燃剂11份，填充剂11份，防老剂5份，促进剂1.3份和交联剂4份。
所述阻燃剂为聚苯基磷酸间苯二酚酯PRPP。
所述填充剂为炭黑N550
所述防老剂为MB。
所述促进剂为促进剂DM。
所述交联剂为过氧化苯甲酰。
（1）将氟硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物和木质纤维加入高速混合机中，50℃条件下混合6min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入纳米二氧化钛、液体古马隆、阻燃剂、填充剂和防老剂，90℃条件下混炼6min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
实施例3
一种耐磨橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
氟硅橡胶38份，丙烯酸酯橡胶24份，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物14份，木质纤维4份，纳米二氧化钛1.8份，液体古马隆19份，阻燃剂13份，填充剂12份，防老剂6份，促进剂1.5份和交联剂6份。
所述阻燃剂为对苯二酚双（二苯基磷酸酯）HDP。
所述填充剂为炭黑N660。
所述防老剂为4010NA。
所述促进剂为促进剂TBTD。
所述交联剂为2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷。
（1）将氟硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物和木质纤维加入高速混合机中，60℃条件下混合5min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入纳米二氧化钛、液体古马隆、阻燃剂、填充剂和防老剂，100℃条件下混炼7min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
实施例4
一种耐磨橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
氟硅橡胶40份，丙烯酸酯橡胶25份，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物15份，木质纤维5份，纳米二氧化钛2份，液体古马隆20份，阻燃剂15份，填充剂14份，防老剂6份，促进剂2份和交联剂7份。
所述阻燃剂为双酚A双（二苯基磷酸酯）BDP。
所述填充剂为炭黑N660。
所述防老剂为MB。
所述促进剂为促进剂TMTD。
所述交联剂为2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷。
上述的耐磨橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将氟硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物和木质纤维加入高速混合机中，50℃条件下混合8min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入纳米二氧化钛、液体古马隆、阻燃剂、填充剂和防老剂，100℃条件下混炼10min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
实施例5
一种耐磨橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
氟硅橡胶42份，丙烯酸酯橡胶26份，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物16份，木质纤维5份，纳米二氧化钛2份，液体古马隆21份，阻燃剂16份，填充剂15份，防老剂7份，促进剂2.2份和交联剂7.5份。
所述阻燃剂为聚苯基磷酸间苯二酚酯PRPP。
所述填充剂为炭黑N330。
所述防老剂为OD。
所述促进剂为促进剂M。
所述交联剂为1，3-双（2-叔丁基过氧基异丙基）苯。
（1）将氟硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物和木质纤维加入高速混合机中，40℃条件下混合8min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入纳米二氧化钛、液体古马隆、阻燃剂、填充剂和防老剂，120℃条件下混炼6min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
实施例6
一种耐磨橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
氟硅橡胶46份，丙烯酸酯橡胶27份，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物18份，木质纤维6份，纳米二氧化钛2.5份，液体古马隆24份，阻燃剂16份，填充剂16份，防老剂7份，促进剂2.5份和交联剂8份。
所述阻燃剂为对苯二酚双（二苯基磷酸酯）HDP。
所述填充剂为炭黑N550。
所述防老剂为4010NA。
所述促进剂为促进剂DM。
所述交联剂为1，4-双叔丁基过氧异丙基苯。
（1）将氟硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物和木质纤维加入高速混合机中，60℃条件下混合10min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入纳米二氧化钛、液体古马隆、阻燃剂、填充剂和防老剂，110℃条件下混炼10min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
实施例7
一种耐磨橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
氟硅橡胶49份，丙烯酸酯橡胶28份，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物19份，木质纤维7份，纳米二氧化钛2.8份，液体古马隆25份，阻燃剂18份，填充剂18份，防老剂8份，促进剂2.9份和交联剂9.2份。
所述阻燃剂为双酚A双（二苯基磷酸酯）BDP。
所述填充剂为炭黑N660。
所述防老剂为MB。
所述促进剂为TMTD。
所述交联剂为过氧化二异丙苯。
（1）将氟硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物和木质纤维加入高速混合机中，50℃条件下混合6min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入纳米二氧化钛、液体古马隆、阻燃剂、填充剂和防老剂，90℃条件下混炼8min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
实施例8
一种耐磨橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
氟硅橡胶50份，丙烯酸酯橡胶30份，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物20份，木质纤维8份，纳米二氧化钛3份，液体古马隆26份，阻燃剂18份，填充剂20份，防老剂10份，促进剂3份和交联剂10份。
所述阻燃剂为对苯二酚双（二苯基磷酸酯）HDP。
所述填充剂为炭黑N330。
所述防老剂为OD。
所述促进剂为促进剂TBTD。
所述交联剂为1，4-双叔丁基过氧异丙基苯。
上述的耐磨橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将氟硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物和木质纤维加入高速混合机中，40℃条件下混合7min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入纳米二氧化钛、液体古马隆、阻燃剂、填充剂和防老剂，120℃条件下混炼7min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
对比实施例1
本实施例耐磨橡胶材料与实施例4基本相同，相同之处不重述，有些不同的是：一种耐磨橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
三元乙丙橡胶40份，丙烯酸酯橡胶25份，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物15份，木质纤维5份，纳米二氧化钛2份，液体古马隆20份，阻燃剂15份，填充剂14份，防老剂6份，促进剂2份和交联剂7份。
对比实施例2
本实施例耐磨橡胶材料与实施例4基本相同，相同之处不重述，有些不同的是：一种耐磨橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
氟硅橡胶40份，丙烯酸酯橡胶25份，乙烯-醋酸乙烯共聚物15份，木质纤维5份，纳米二氧化钛2份，液体古马隆20份，阻燃剂15份，填充剂14份，防老剂6份，促进剂2份和交联剂7份。
对比实施例3
一种耐磨橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
氟硅橡胶40份，丙烯酸酯橡胶25份，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物15份，木质纤维5份，耐磨添加剂2份，液体古马隆20份，阻燃剂15份，填充剂14份，防老剂6份，促进剂2份和交联剂7份。
所述的耐磨添加剂为碳酸钙晶须、硫酸钡晶须和碳纳米管按照重量比3:2:1组成的混合物。
本发明实施例1-8以及对比实施例1-3耐磨橡胶材料的检测结果见下表1。
表1 本发明实施例1-8以及对比实施例1-3耐磨橡胶材料的检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE001
由表1可知，本发明实施例1-8制备的耐磨橡胶材料邵氏硬度为66-68度，硬度合适；拉伸强度≥26MPa，拉伸伸长率≥343%，拉伸强度和拉伸伸长率高，橡胶材料强度和韧性好；热空气老化和IBM903标准油处理后，橡胶拉伸强度和拉伸伸长率下降不明显，橡胶材料耐油和抗老化性能优异；摩擦系数≤0.71，耐磨性能好。
对比实施例1采用三元乙丙橡胶代替氟硅橡胶，对比实施例2采用乙烯-醋酸乙烯共聚物代替四氟乙烯-六氟丙烯共聚物，对比实施例3采用耐磨添加剂替代纳米二氧化钛，橡胶材料原始拉伸强度和拉伸伸长率下降明显，热空气老化和IBM903标准油处理后，对比实施例1-3的拉伸强度和拉伸伸长率下降明显，尤其是对比实施例1，其次是对比实施例2，而且摩擦系数均明显升高，耐磨性明显下降。

Claims (5)

1.一种耐磨橡胶材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：
氟硅橡胶30-50份，丙烯酸酯橡胶20-30份，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物12-20份，木质纤维3-8份，纳米二氧化钛1-3份，液体古马隆15-26份，阻燃剂10-18份，填充剂10-20份，防老剂4-10份，促进剂1-3份和交联剂3-10份；
所述阻燃剂为双酚A双（二苯基磷酸酯）、聚苯基磷酸间苯二酚酯和对苯二酚双（二苯基磷酸酯）中一种或几种；
所述填充剂为炭黑N330、炭黑N550或者炭黑N660。
2.根据权利要求1所述的耐磨橡胶材料，其特征在于，所述防老剂为OD、MB和4010NA中一种或几种。
3.根据权利要求1所述的耐磨橡胶材料，其特征在于，所述促进剂为促进剂M、DM、TBTD或者TMTD。
4.根据权利要求1所述的耐磨橡胶材料，其特征在于，所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷、1，3-双（2-叔丁基过氧基异丙基）苯和1，4-双叔丁基过氧异丙基苯中一种或几种。
5.一种权利要求1-4任一项所述的耐磨橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将氟硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物和木质纤维加入高速混合机中，40-60℃条件下混合5-10min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入纳米二氧化钛、液体古马隆、阻燃剂、填充剂和防老剂，80-120℃条件下混炼6-12min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
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