CN109337145A - 一种耐磨密封橡胶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐磨密封橡胶，由以下重量份的原料制成：丁腈橡胶60‑70份、三元乙丙橡胶22‑30份、凹凸棒土25‑30份、硬脂酸锌0.2‑0.5份、防老剂0.8‑1.2份、炭黑10‑12份。本发明通过对原料进行调整，降低了填料的使用成本，而且在经过对橡胶复合后，能显著增加橡胶的耐磨性，对橡胶的强度及耐老化性能也有一定的促进作用，本申请制备的橡胶可以用于密封领域。
Description
技术领域
本发明属于橡胶领域，具体涉及一种耐磨密封橡胶。
背景技术
橡胶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。橡胶一般具有良好弹性，也具有一定的耐磨性，但是，在一些对耐磨性较高的行业中依然无法直接满足相求，比如在密封材料领域，需要橡胶具有良好的耐磨和耐老化的性能，单一的橡胶材料无法满足上述的要求，因此，现在往往通过在橡胶中添加填料来增加橡胶的耐磨性，比如像橡胶中加入炭黑等，但是，炭黑成本相对较高，也有加入碳酸钙晶须或者其他无机填料改善橡胶的耐磨性，但是，这会对橡胶的其他性能产生负面影响。通过多种橡胶复合的方式也能提升橡胶的耐磨性，但是不同橡胶在加工过程中不易分散，易产生分层或性能不均匀的情况。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺陷，本申请提供一种耐磨密封橡胶，提升了橡胶的耐磨性，延长橡胶的使用时间。
本发明通过以下技术方案实现：
一种耐磨密封橡胶，由以下重量份的原料制成：丁腈橡胶60-70份、三元乙丙橡胶22-30份、凹凸棒土25-30份、硬脂酸锌0.2-0.5份、防老剂0.8-1.2份、炭黑10-12份。
优选地，所述凹凸棒土经过以下方法进行改性处理：
（1）、将凹凸棒土粉碎，使用质量分数10%的硫酸溶液处理15-20min， 然后使用清水清洗2-3遍，再使用体积分数60%的乙醇溶液清洗3-4遍，烘干备用；
（2）、配制质量分数8-15%的硫酸锌溶液，然后向溶液中加入步骤（1）处理好的凹凸棒土，搅拌混合均匀后使用超声波处理35-40min，然后加入凹凸棒土重量1%的十二烷基磺酸钠，搅拌处理25-30min，硫酸锌溶液与凹凸棒土的重量比为8-10:1；
（3）、向步骤（2）得到的溶液中不断滴加氨水，滴加过程中使用超声波对混合溶液进行处理，然后将得到的产物蒸干，将残留的固体物在120-150℃下处理1-2h，将处理后的固体使用去离子水清洗2-3遍，然后使用体积分数60%的乙醇溶液清洗3-4遍，然后在55-60℃下干燥处理3-4h，得到改性凹凸棒土。
进一步地，步骤（3）中氨水的质量分数为5%，使用量为步骤（2）得到溶液体积的40%。
所述防老剂为防老剂D和防老剂445按重量比3.5:1制成。
在凹凸棒土使用硫酸锌溶液处理前，将凹凸棒土使用沥青进行处理，具体处理步骤如下：
（1）、制备乳化沥青，将乳化剂与水混合，配制成质量分数5-8%的乳化剂水溶液，调节Ph为3-4，然后加热至75℃，将沥青加热至170℃，然后将沥青雾化后喷入制备好的乳化剂水溶液同时不断搅拌，搅拌速度为1500-2000r/min，然后使用超声波震荡处理25-30min，得到乳化沥青；
（2）、将步骤（1）制备的乳化沥青与凹凸棒土按重量比1:15-20的比例混合，在加入凹凸棒土重量1.5%的硅烷偶联剂，搅拌处理20min，然后超声处理15min，得到沥青处理后的凹凸棒土。
所述沥青与乳化剂水溶液的重量比为1:1-1.2。
所述乳化剂为硬脂酸聚氧乙烯酯、失水山梨醇脂肪酸酯按重量比2:1制成。
制备时，将防老剂、凹凸棒土、炭黑使用高速搅拌机搅拌处理25-30min；
然后加入丁腈橡胶，在56-60℃进行搅拌混料，搅拌时间为30-50min，然后加入三元乙丙橡胶，搅拌25-30min，使用挤出机挤出造粒。挤出机机身温度为90-122℃。
本申请制备的耐磨密封橡胶以丁腈橡胶为基础橡胶，加入三元乙丙橡胶与其共混，能提升橡胶的耐候性，加入大量的凹凸棒土和少量的炭黑进行补强，降低了橡胶生产的成本，也能显著提升橡胶的耐磨性。
本申请中对凹凸棒土进行改性处理，通过处理，使凹凸棒土表层及微孔孔附着大量的纳米氧化锌，能够显著提升凹凸棒土在橡胶中的分散效果，提升改性后橡胶性能的均匀性；高表面活性的凹凸棒土的存在也会对丁腈橡胶和三元乙丙橡胶橡胶的复合形成桥架作用，作为交连点可以提升橡胶复合的强度，避免出现片状断层，提升橡胶的耐磨性能；凹凸棒土的高分散性及高活性地存在与橡胶基体中，也打乱了橡胶原有的较为规整的分子链排布方式，使得分子链有序度降低，对橡胶的结晶具有一定的阻隔效果，也提升了橡胶的耐低温性能；在橡胶复合加工时，凹凸棒土表面的微孔结构及附着的活性纳米氧化锌可以使得凹凸棒土作为橡胶分子链交连点，增加橡胶的交联程度，提升橡胶的拉伸强度等力学性能。
通过乳化沥青对于凹凸棒土的改性处理，可以在凹凸棒土表面引入部分不饱和双键，在于橡胶复合过程中，能够与橡胶产生物理及化学的双重络合作用，提升络合的强度，也提升了橡胶的耐磨性。乳化沥青的加入在橡胶受到高温或者摩擦产生热量时，能够吸收部分能量，出现部分软化，结合凹凸棒土的微孔结构，缓冲外力的影响，减少对橡胶的磨损。
本发明的有益效果：本发明通过对原料进行调整，降低了填料的使用成本，而且在经过对橡胶复合后，能显著增加橡胶的耐磨性，对橡胶的强度及耐老化性能也有一定的促进作用，本申请制备的橡胶可以用于密封领域。
具体实施方式
实施例1
一种耐磨密封橡胶，由以下重量份的原料制成：丁腈橡胶68份、三元乙丙橡胶25份、凹凸棒土27份、硬脂酸锌0.3份、防老剂1份、炭黑10份。
优选地，所述凹凸棒土经过以下方法进行改性处理：
（1）、将凹凸棒土粉碎，使用质量分数10%的硫酸溶液处理15-20min， 然后使用清水清洗2-3遍，再使用体积分数60%的乙醇溶液清洗3-4遍，烘干备用；
（2）、配制质量分数10%的硫酸锌溶液，然后向溶液中加入步骤（1）处理好的凹凸棒土，搅拌混合均匀后使用超声波处理38min，然后加入凹凸棒土重量1%的十二烷基磺酸钠，搅拌处理30min，硫酸锌溶液与凹凸棒土的重量比为9:1；
（3）、向步骤（2）得到的溶液中不断滴加氨水，滴加过程中使用超声波对混合溶液进行处理，然后将得到的产物蒸干，将残留的固体物在140-145℃下处理2h，将处理后的固体使用去离子水清洗3遍，然后使用体积分数60%的乙醇溶液清洗3遍，然后在56-60℃下干燥处理3h，得到改性凹凸棒土。
进一步地，步骤（3）中氨水的质量分数为5%，使用量为步骤（2）得到溶液体积的40%。
所述防老剂为防老剂D和防老剂445按重量比3.5:1制成。
实施例2
一种耐磨密封橡胶，由以下重量份的原料制成：丁腈橡胶68份、三元乙丙橡胶25份、凹凸棒土27份、硬脂酸锌0.3份、防老剂1份、炭黑10份。
优选地，所述凹凸棒土经过以下方法进行改性处理：
（1）、将凹凸棒土粉碎，使用质量分数10%的硫酸溶液处理15-20min， 然后使用清水清洗2-3遍，再使用体积分数60%的乙醇溶液清洗3-4遍，烘干，然后使用沥青改性；
a、制备乳化沥青，将乳化剂与水混合，配制成质量分数5-8%的乳化剂水溶液，调节Ph为3-4，然后加热至75℃，将沥青加热至170℃，然后将沥青雾化后喷入制备好的乳化剂水溶液同时不断搅拌，搅拌速度为1500-2000r/min，然后使用超声波震荡处理25-30min，得到乳化沥青；
b、将步骤a制备的乳化沥青与凹凸棒土按重量比1:15-20的比例混合，在加入凹凸棒土重量1.5%的硅烷偶联剂，搅拌处理20min，然后超声处理15min，得到沥青处理后的凹凸棒土；
（2）、配制质量分数10%的硫酸锌溶液，然后向溶液中加入步骤（1）处理好的凹凸棒土，搅拌混合均匀后使用超声波处理38min，然后加入凹凸棒土重量1%的十二烷基磺酸钠，搅拌处理30min，硫酸锌溶液与凹凸棒土的重量比为9:1；
（3）、向步骤（2）得到的溶液中不断滴加氨水，滴加过程中使用超声波对混合溶液进行处理，然后将得到的产物蒸干，将残留的固体物在140-145℃下处理2h，将处理后的固体使用去离子水清洗3遍，然后使用体积分数60%的乙醇溶液清洗3遍，然后在56-60℃下干燥处理3h，得到改性凹凸棒土。
进一步地，步骤（3）中氨水的质量分数为5%，使用量为步骤（2）得到溶液体积的40%。
所述防老剂为防老剂D和防老剂445按重量比3.5:1制成。
在凹凸棒土使用硫酸锌溶液处理前，将凹凸棒土使用沥青进行处理，具体处理步骤如下：
所述沥青与乳化剂水溶液的重量比为1:1-1.2。
所述乳化剂为硬脂酸聚氧乙烯酯、失水山梨醇脂肪酸酯按重量比2:1制成。
实施例3
一种耐磨密封橡胶，由以下重量份的原料制成：丁腈橡胶65份、三元乙丙橡胶30份、凹凸棒土27份、硬脂酸锌0.25份、防老剂1份、炭黑10份，其他处理方式同实施例1。
实施例4
与实施例1相比，凹凸棒土不经过改性处理。
对比例1
与实施例1相比，将凹凸棒土替换成相同重量的炭黑。
对比例2
与实施例1相比，不使用三元乙丙橡胶。
为了验证各实施例制备的橡胶的性能，将各实施例方式制备的橡胶制成试样，进行性能测试，结果如表1：
表1：
注：耐磨性使用阿克隆磨耗试验 方法测试；压缩变形使用GB/T 7759-2015方法测试，实验温度为70℃，70h。
由表1可知，本申请实施例制备的橡胶具有更好的耐磨性及抗变形能力。
为了验证各实施例制备的橡胶的耐候性，本申请将各实施例方式制备的橡胶试样分别进行老化处理，然后统计性能的变化，结果如表2；
表2：
注：臭氧处理为将橡胶试件在臭氧含量12%、温度25℃的环境中处理100h；
汽油处理为将试样使用汽油浸泡处理200h。
由表2可知，本申请实施例制备的橡胶具有更好的耐臭氧及耐油性。
Claims (7)
1.一种耐磨密封橡胶，其特征在于，由以下重量份的原料制成：丁腈橡胶60-70份、三元乙丙橡胶22-30份、凹凸棒土25-30份、硬脂酸锌0.2-0.5份、防老剂0.8-1.2份、炭黑10-12份。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨密封橡胶，其特征在于：所述凹凸棒土经过以下方法进行改性处理：
（1）、将凹凸棒土粉碎，使用质量分数10%的硫酸溶液处理15-20min， 然后使用清水清洗2-3遍，再使用体积分数60%的乙醇溶液清洗3-4遍，烘干备用；
（2）、配制质量分数8-15%的硫酸锌溶液，然后向溶液中加入步骤（1）处理好的凹凸棒土，搅拌混合均匀后使用超声波处理35-40min，然后加入凹凸棒土重量1%的十二烷基磺酸钠，搅拌处理25-30min，硫酸锌溶液与凹凸棒土的重量比为8-10:1；
（3）、向步骤（2）得到的溶液中不断滴加氨水，滴加过程中使用超声波对混合溶液进行处理，然后将得到的产物蒸干，将残留的固体物在120-150℃下处理1-2h，将处理后的固体使用去离子水清洗2-3遍，然后使用体积分数60%的乙醇溶液清洗3-4遍，然后在55-60℃下干燥处理3-4h，得到改性凹凸棒土。
3.根据权利要求2所述的一种耐磨密封橡胶，其特征在于，步骤（3）中氨水的质量分数为5%，使用量为步骤（2）得到溶液体积的40%。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨密封橡胶，其特征在于，所述防老剂为防老剂D和防老剂445按重量比3.5:1制成。
5.根据权利要求2所述的一种耐磨密封橡胶，其特征在于，在凹凸棒土使用硫酸锌溶液处理前，将凹凸棒土使用沥青进行处理，具体处理步骤如下：
（1）、制备乳化沥青，将乳化剂与水混合，配制成质量分数5-8%的乳化剂水溶液，调节Ph为3-4，然后加热至75℃，将沥青加热至170℃，然后将沥青雾化后喷入制备好的乳化剂水溶液同时不断搅拌，搅拌速度为1500-2000r/min，然后使用超声波震荡处理25-30min，得到乳化沥青；
（2）、将步骤（1）制备的乳化沥青与凹凸棒土按重量比1:15-20的比例混合，在加入凹凸棒土重量1.5%的硅烷偶联剂，搅拌处理20min，然后超声处理15min，得到沥青处理后的凹凸棒土。
6.根据权利要求5所述的一种耐磨密封橡胶，其特征在于，所述沥青与乳化剂水溶液的重量比为1:1-1.2。
7.根据权利要求5所述的一种耐磨密封橡胶，其特征在于，所述乳化剂为硬脂酸聚氧乙烯酯、失水山梨醇脂肪酸酯按重量比2:1制成。
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