CN109852067A - 一种耐高温耐磨耐老化橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐高温耐磨耐老化橡胶材料及其制备方法，涉及橡胶材料技术领域，由以下重量份数的原料制成：硅橡胶30‑60份、氟橡胶10‑20份、氟硅橡胶5‑15份、硬脂酸5‑10份、氢氧化镁4‑8份、过氧化苯甲酸特丁酯3‑5份、二硫化四乙基秋兰姆1‑2份、氧化锌3‑5份、N‑环己基硫化酞酰亚胺0.1‑0.5份、液体石蜡3‑5份、二叔丁基对甲酚5‑7份、三甘醇二异辛酸酯4‑6份、二月桂酸二丁基锡2‑5份、氯化石蜡5‑15份、硫磺5‑10份、填料15‑20份、海泡石纤维5‑10份、铜粉3‑5份、聚四氟乙烯3‑8份、防老剂0.5‑0.9份、抑菌剂3‑5份，该耐高温耐磨耐老化橡胶材料的制备方法包括密炼、混炼、硫化、注塑四个步骤，本发明具有耐高温、耐磨和耐老化的特点，同时具有抑菌、阻燃的作用。

Description

一种耐高温耐磨耐老化橡胶材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶材料技术领域，具体涉及一种耐高温耐磨耐老化橡胶材料及其制备方法。

背景技术

目前橡胶产品应用在社会生活的各个方面，如采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业中各种橡胶制生产设备或橡胶部件。然而，普通的橡胶材料当遇到酸碱或者盐溶液存在的工作环境时，由于经常接触酸碱或盐等化学品导致被腐蚀，导致橡胶溶胀、橡胶分子断裂、解聚，进而使其机械强度和物理性能显著下降，甚至完全失去应有效果，这将直接影响着生产安全和人身安全，无法满足当前工业的要求。

耐磨性是某些橡胶制品的重要技术指标，它直接关系到轮胎、输送带、胶鞋、动密封件等许多橡胶制品的使用寿命。同时橡胶制品的老化是橡胶材料应用中十分突出的问题，橡胶材料在放置及使用过程中会出现发粘、变软、变色、变硬及变脆等问题，产生物理力学性能变化。

硅橡胶材料是一类主链以硅氧键为主的聚合物，属于无机有机杂化材料，材料有一定的自熄性，但仍属于燃烧类高分子材料。硅橡胶的氧指数较以碳为主链的橡胶高，在燃烧时热释放速率低，火焰传播速度慢，无滴落，且纯硅橡胶燃烧时几乎不生成有毒气体，在燃烧后会在表面形成陶瓷化的碳硅层，能阻止热、氧的交换和内部可燃物向外扩散与热、氧接触。由于硅橡胶在阻燃和耐高低温方面的特殊性能，使其在航空航天、电子电气、电力传输及机械部件等领域得到了广泛的应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐高温耐磨耐老化橡胶材料，使得橡胶材料具有耐高温、耐磨和耐老化的特点，同时具有抑菌、阻燃的作用。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种耐高温耐磨耐老化橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：

硅橡胶30-60份、氟橡胶10-20份、氟硅橡胶5-15份、硬脂酸5-10份、氢氧化镁4-8份、过氧化苯甲酸特丁酯3-5份、二硫化四乙基秋兰姆1-2份、氧化锌3-5份、N-环己基硫化酞酰亚胺0.1-0.5份、液体石蜡3-5份、二叔丁基对甲酚5-7份、三甘醇二异辛酸酯4-6份、二月桂酸二丁基锡2-5份、氯化石蜡5-15份、硫磺5-10份、填料15-20份、海泡石纤维5-10份、铜粉3-5份、聚四氟乙烯3-8份、防老剂0.5-0.9份、抑菌剂3-5份。

优选地，所述耐高温耐磨耐老化橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：硅橡胶45份、氟橡胶15份、氟硅橡胶10份、硬脂酸8份、氢氧化镁6份、过氧化苯甲酸特丁酯4份、二硫化四乙基秋兰姆1.5份、氧化锌4份、N-环己基硫化酞酰亚胺0.3份、液体石蜡4份、二叔丁基对甲酚6份、三甘醇二异辛酸酯5份、二月桂酸二丁基锡3.5份、氯化石蜡10份、硫磺8份、填料17份、海泡石纤维6份、铜粉4份、聚四氟乙烯6份、防老剂0.7份、抑菌剂4份。

优选地，所述硅橡胶和氟橡胶的质量比为3：1。

优选地，所述防老剂由防老剂MB和防老剂DNP混合而成。

优选地，所述抑菌剂由以下份数的原料混合而成：茶皂素10-12份、茶多酚6-8份、丹皮4-6份、赤芍提取物5-10份。

优选地，所述填料由白炭黑、氟化钙、碳酸钙混合而成。

上述耐高温耐磨耐老化橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)密炼：将配方量的硅橡胶、氟橡胶和氟硅橡胶放入密炼机内，在温度为110-120℃下密炼3-5min；

(2)混炼：将步骤(1)得到的物料与其余重量份数的各原料放入混炼机内，在80-90℃下进行混炼30-60min，得共混物；

(3)硫化：将共混物置于平板硫化机中，在温度为160-200℃条件下硫化5-10min；

(4)注塑：将硫化后的共混物置于双螺杆挤出机中，待共混物完全熔融后挤出到注塑机中，在180℃下注塑成型，后经自然冷却后即可得到所述橡胶材料。

有益效果：

1、本发明提供了一种耐高温耐磨耐老化橡胶材料，本发明中氟橡胶与硅橡胶共混可改善氟橡胶的耐低温性能，以氟硅橡胶为增容剂可改善2种橡胶的相容性，共混胶兼具硅橡胶的耐热性和耐寒性、氟橡胶的耐油性，成本较低；本发明中硅橡胶和氟橡胶通过科学的配比，同时提高了氟橡胶中1,1二氟乙烯链段的松弛活化能和其自由旋转的能障，导致最大的偶极松弛活化能产生，从而提高氟橡胶中含氟链段的活化能，增加硅橡胶和氟橡胶的相容性。

2、本发明中氢氧化镁能使得硅橡胶内Si—O键的数量明显增加，从而提高橡胶材料的极限氧指数，改善橡胶材料的熔融滴落现象和提高其热稳定性，同时，还能提高橡胶材料的拉伸强度和断裂伸长率。

3、本发明中海泡石纤维和铜粉均能提高氟橡胶混炼胶的硫化速率，由于铜粉和海泡石纤维在氟橡胶基体中分散均匀，海泡石纤维能提高橡胶材料的交联度、硬度以及耐磨性能，铜粉能提高橡胶材料的拉伸强度和热稳定性，因此，纤维状海泡石和铜粉协同改性能够提高橡胶材料的邵尔硬度和耐热性能。

4、本发明中聚四氟乙烯能提高了氟橡胶的力学性能和摩擦磨损性能，从而提高橡胶材料的力学性能和耐磨性。

5、本发明中抑菌剂由茶皂素、茶多酚、丹皮和赤芍提取物混合而成，对金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、四联球菌和酵母菌等细菌均具有抑制作用，且抑菌效果显著。

6、本发明中防老剂MB与防老剂DNP并用有协同效应，不仅防老效果好，防老剂MB还可减弱橡胶中硫化剂对铜线的作用，可显著改善橡皮硫化时铜线发黑、橡皮发粘的现象。

7、本发明具有耐高温、耐磨和耐老化的特点，同时具有抑菌、阻燃的作用。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种耐高温耐磨耐老化橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：

硅橡胶30份、氟橡胶10份、氟硅橡胶15份、硬脂酸10份、氢氧化镁4份、过氧化苯甲酸特丁酯3份、二硫化四乙基秋兰姆2份、氧化锌5份、N-环己基硫化酞酰亚胺0.1份、液体石蜡5份、二叔丁基对甲酚7份、三甘醇二异辛酸酯4份、二月桂酸二丁基锡5份、氯化石蜡15份、硫磺5份、填料20份、海泡石纤维5份、铜粉3份、聚四氟乙烯8份、防老剂0.9份、抑菌剂5份。

其中，防老剂由防老剂MB和防老剂DNP混合而成；抑菌剂由以下份数的原料混合而成：茶皂素10份、茶多酚8份、丹皮4份、赤芍提取物10份；填料由白炭黑、氟化钙、碳酸钙混合而成。

实施例2：

一种耐高温耐磨耐老化橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：

硅橡胶60份、氟橡胶20份、氟硅橡胶5份、硬脂酸5份、氢氧化镁8份、过氧化苯甲酸特丁酯5份、二硫化四乙基秋兰姆1份、氧化锌3份、N-环己基硫化酞酰亚胺0.5份、液体石蜡3份、二叔丁基对甲酚5份、三甘醇二异辛酸酯6份、二月桂酸二丁基锡2份、氯化石蜡5份、硫磺10份、填料15份、海泡石纤维10份、铜粉5份、聚四氟乙烯3份、防老剂0.5份、抑菌剂3份。

其中，防老剂由防老剂MB和防老剂DNP混合而成；抑菌剂由以下份数的原料混合而成：茶皂素12份、茶多酚6份、丹皮6份、赤芍提取物5份；填料由白炭黑、氟化钙、碳酸钙混合而成。

实施例3：

一种耐高温耐磨耐老化橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：

硅橡胶45份、氟橡胶15份、氟硅橡胶10份、硬脂酸8份、氢氧化镁6份、过氧化苯甲酸特丁酯4份、二硫化四乙基秋兰姆1.5份、氧化锌4份、N-环己基硫化酞酰亚胺0.3份、液体石蜡4份、二叔丁基对甲酚6份、三甘醇二异辛酸酯5份、二月桂酸二丁基锡3.5份、氯化石蜡10份、硫磺8份、填料17份、海泡石纤维6份、铜粉4份、聚四氟乙烯6份、防老剂0.7份、抑菌剂4份。

其中，防老剂由防老剂MB和防老剂DNP混合而成；抑菌剂由以下份数的原料混合而成：茶皂素11份、茶多酚7份、丹皮5份、赤芍提取物7份；填料由白炭黑、氟化钙、碳酸钙混合而成。

实施例4：

一种耐高温耐磨耐老化橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：

硅橡胶60份、氟橡胶20份、氟硅橡胶12份、硬脂酸9份、氢氧化镁7份、过氧化苯甲酸特丁酯4.5份、二硫化四乙基秋兰姆1.5份、氧化锌5份、N-环己基硫化酞酰亚胺0.3份、液体石蜡3份、二叔丁基对甲酚7份、三甘醇二异辛酸酯5.5份、二月桂酸二丁基锡3.5份、氯化石蜡13份、硫磺8份、填料17份、海泡石纤维9份、铜粉4.5份、聚四氟乙烯7份、防老剂0.8份、抑菌剂4.5份。

其中，防老剂由防老剂MB和防老剂DNP混合而成；抑菌剂由以下份数的原料混合而成：茶皂素12份、茶多酚6份、丹皮5.5份、赤芍提取物9份；填料由白炭黑、氟化钙、碳酸钙混合而成。

上述实施例1-4一种耐高温耐磨耐老化橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)密炼：将配方量的硅橡胶、氟橡胶和氟硅橡胶放入密炼机内，在温度为110-120℃下密炼3-5min；

(2)混炼：将步骤(1)得到的物料与其余重量份数的各原料放入混炼机内，在80-90℃下进行混炼30-60min，得共混物；

(3)硫化：将共混物置于平板硫化机中，在温度为160-200℃条件下硫化5-10min；

(4)注塑：将硫化后的共混物置于双螺杆挤出机中，待共混物完全熔融后挤出到注塑机中，在180℃下注塑成型，后经自然冷却后即可得到所述橡胶材料。

对由实施例1-4制得的耐高温耐磨耐老化橡胶材料进行性能测试，其拉伸强度、耐热性、耐油性、阻燃性、耐低温性、耐磨性均为优，最高使用温度达到300℃以上。

综上，本发明实施例具有如下有益效果：本发明实施例1-4制得的耐高温耐磨耐老化橡胶材料具有耐高温、耐磨和耐老化的特点，同时具有抑菌、阻燃的作用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种耐高温耐磨耐老化橡胶材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：硅橡胶30-60份、氟橡胶10-20份、氟硅橡胶5-15份、硬脂酸5-10份、氢氧化镁4-8份、过氧化苯甲酸特丁酯3-5份、二硫化四乙基秋兰姆1-2份、氧化锌3-5份、N-环己基硫化酞酰亚胺0.1-0.5份、液体石蜡3-5份、二叔丁基对甲酚5-7份、三甘醇二异辛酸酯4-6份、二月桂酸二丁基锡2-5份、氯化石蜡5-15份、硫磺5-10份、填料15-20份、海泡石纤维5-10份、铜粉3-5份、聚四氟乙烯3-8份、防老剂0.5-0.9份、抑菌剂3-5份。

2.如权利要求1所述的耐高温耐磨耐老化橡胶材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：硅橡胶45份、氟橡胶15份、氟硅橡胶10份、硬脂酸8份、氢氧化镁6份、过氧化苯甲酸特丁酯4份、二硫化四乙基秋兰姆1.5份、氧化锌4份、N-环己基硫化酞酰亚胺0.3份、液体石蜡4份、二叔丁基对甲酚6份、三甘醇二异辛酸酯5份、二月桂酸二丁基锡3.5份、氯化石蜡10份、硫磺8份、填料17份、海泡石纤维6份、铜粉4份、聚四氟乙烯6份、防老剂0.7份、抑菌剂4份。

3.如权利要求1所述的耐高温耐磨耐老化橡胶材料，其特征在于，所述硅橡胶和氟橡胶的质量比为3：1。

4.如权利要求1所述的耐高温耐磨耐老化橡胶材料，其特征在于，所述防老剂由防老剂MB和防老剂DNP混合而成。

5.如权利要求1所述的耐高温耐磨耐老化橡胶材料，其特征在于，所述抑菌剂由以下份数的原料混合而成：茶皂素10-12份、茶多酚6-8份、丹皮4-6份、赤芍提取物5-10份。

6.如权利要求1所述的耐高温耐磨耐老化橡胶材料，其特征在于，所述填料由白炭黑、氟化钙、碳酸钙混合而成。

7.如权利要求1所述的耐高温耐磨耐老化橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)密炼：将配方量的硅橡胶、氟橡胶和氟硅橡胶放入密炼机内，在温度为110-120℃下密炼3-5min；

(2)混炼：将步骤(1)得到的物料与其余重量份数的各原料放入混炼机内，在80-90℃下进行混炼30-60min，得共混物；

(3)硫化：将共混物置于平板硫化机中，在温度为160-200℃条件下硫化5-10min；

(4)注塑：将硫化后的共混物置于双螺杆挤出机中，待共混物完全熔融后挤出到注塑机中，在180℃下注塑成型，后经自然冷却后即可得到所述橡胶材料。