CN110041579A - 一种牛栏垫橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种牛栏垫橡胶及其制备方法，该胶料分四段炼胶，一段加天然橡胶、芳纶短纤维、石墨烯母粒、环保油、环保低锌母胶粒、硬脂酸、防老剂、石蜡及卡博特V9HX1炭黑，二段加卡博特V9HX1炭黑，三段为再塑炼，终炼加促进剂M、促进剂DM及硫磺；本发明还提供一种牛栏垫橡胶的制备方法，现有橡胶板配方不环保，且胶板耐曲挠龟裂性能、耐老化龟裂性能及耐热老化性能不够优异，生热略高，本发明橡胶制得的牛栏垫达到绿色环保要求，现有橡胶配方制得的橡胶使用时间为13个月左右，出现龟裂、老化现象，本发明配方制得的橡胶使用时间达到21个月才会出现，即使用寿命延长60％。

Description

一种牛栏垫橡胶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及橡胶材料领域，具体地涉及一种牛栏垫橡胶及其制备方法。
背景技术：
橡胶是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，早期的橡胶是取自橡胶树、橡胶草等植物的胶乳，加工后制成具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料。橡胶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。
特种型橡胶指具有某些特殊性能的橡胶，主要有：①丁腈橡胶，简称NBR，由丁二烯和丙烯腈共聚制得，耐油、耐老化性能好，可在120℃的空气中或在150℃的油中长期使用，此外，还具有耐水性、气密性及优良的粘结性能；②硅橡胶，主链由硅氧原子交替组成，在硅原子上带有有机基团，耐高低温，耐臭氧，电绝缘性好；③氟橡胶，分子结构中含有氟原子的合成橡胶，通常以共聚物中含氟单元的氟原子数目来表示，如氟橡胶23，是偏二氟乙烯同三氟氯乙烯的共聚物。氟橡胶耐高温、耐油、耐化学腐蚀；④聚硫橡胶，由二卤代烷与碱金属或碱土金属的多硫化物缩聚而成。有优异的耐油和耐溶剂性，但强度不高，耐老化性、加工性不好，有臭味，多与丁腈橡胶并用。
目前市场上已有牛栅栏橡胶产品，但多数橡胶板配方未达到环保要求，且胶板耐曲挠龟裂性能，耐老化龟裂性能及耐热老化性能不够优异，生热略高。
针对现有技术问题，本发明提供一种牛栅栏橡胶及其制备方法。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种牛栏垫橡胶及其制备方法。
首先，本发明提供一种牛栏垫橡胶，该橡胶分四段炼胶，一段加天然橡胶40-60份、芳纶短纤维3-5份、石墨烯母粒GE5 0.5-1.5份、环保油V700 2-4份、环保低锌母胶粒CR5103-4份、硬脂酸1-3份、防老剂RD 1-2份、防老剂6PPD 1-2份、石蜡1-3份及卡博特V9HX1炭黑35-45份；二段加卡博特V9HX1炭黑10-15份；三段为再塑炼；终炼加促进剂M 0.2-1份、促进剂DM 0.2-1份及硫磺2-3份；
其中，天然橡胶具体包括溶聚丁苯胶SSBRT2000R 25-35份和钕系顺丁CB2415-25份；
优选地，该胶料分四段炼胶，一段加溶聚丁苯胶SSBRT2000R 30份和钕系顺丁CB2420份、芳纶短纤维4份、石墨烯母粒GE5 1份、环保油V700 3份、环保低锌母胶粒CR510 3.5份、硬脂酸2份、防老剂RD 1.5份、防老剂6PPD 1.56份、石蜡2份及卡博特V9HX1炭黑40份；二段加卡博特V9HX1炭黑12份，三段为再塑炼，终炼加促进剂M 0.5份；促进剂DM 0.5份及硫磺2.5份。
本发明的另一个目的在于提供一种牛栏垫橡胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)原料称量准备；
(2)一段母胶制备：将聚丁苯胶、钕系顺丁、化工材料和35-45份炭黑放入密炼机，翻胶两次，到160-168℃后排料，压片收胶，停放3.5-4.5h，制得一段母胶；
(3)二段母胶制备：将步骤(2)制得的一段母胶和10-15份炭黑放入密炼机，翻胶两次，到158-168℃后排料，压片收胶，停放3.5-4.5h，制得二段母胶；
(4)三段母胶制备：将步骤(3)制得的二段母胶进入密炼机，翻胶两次，到145-155℃后排料，压片收胶，停放3.5-4.5h，制得三段母胶；
(5)终炼胶制备：将步骤(4)制得的三段母胶和促进剂M 0.2-1份、促进剂DM 0.2-1份及硫磺2-3份加入密炼机，翻胶两次，到100℃后排料，压片收胶为终炼胶；
(6)炼胶、硫化，即可制得牛栏垫橡胶；
具体地，步骤(2)中所述的化工材料为：芳纶短纤维4份、石墨烯母粒GE51份、环保油V700 3份、环保低锌母胶粒CR510 3.5份、硬脂酸2份、防老剂RD 1.5份、防老剂6PPD 1.56份和石蜡2份；
具体地，步骤(8)硫化参数为：压力15Mpa，温度150℃，硫化时间30分钟；
优选地，步骤(2)中翻胶两次，到165℃后排料；
优选地，步骤(2)中压片收胶，停放4h；
优选地，步骤(3)中翻胶两次，到160℃后排料；
优选地，步骤(3)中压片收胶，停放4h；
优选地，步骤(4)中翻胶两次，到150℃后排料；
优选地，步骤(4)中压片收胶，停放4h；
优选地，步骤(5)中促进剂M 0.5份；
优选地，步骤(5)中促进剂DM 0.5份；
优选地，步骤(5)中硫磺2.5份。
本发明的有益效果
(1)现用橡胶板配方不环保，且胶板耐曲挠龟裂性能，耐老化龟裂性能及耐热老化性能不够优异，生热略高。
(2)当配方中芳纶短纤维为4份、石墨烯母胶粒为1份时，拉伸强度最优。
(3)本发明橡胶制得的牛栏垫达到绿色环保要求，原来使用时间为13个月左右，出现龟裂、老化现象，现使用时间达到21个月才会出现，即使用寿命延长60％。
具体实施方式
实施例1
配方A:一段加溶聚丁苯胶SSBRT2000R 30份、钕系顺丁CB24 20份、芳纶短纤维4份、石墨烯母粒GE5 1份、环保油V700 3份、环保低锌母胶粒CR5103.5份、硬脂酸2份、防老剂RD 1.5份、防老剂6PPD 1.5份、石蜡2份及卡博特V9HX1炭黑40份；二段加剩余卡博特V9HX1炭黑12份；三段为再塑炼；终炼加促进剂M 0.5份，促进剂DM 0.5份及硫磺2.5份。
实施例2
配方B:一段加溶聚丁苯胶SSBRT2000R 25份、钕系顺丁CB24 25份、芳纶短纤维3份、石墨烯母粒GE5 0.5份、环保油V700 4份、环保低锌母胶粒CR5104份、硬脂酸1份、防老剂RD 1份、防老剂6PPD 2份、石蜡3份及卡博特V9HX1炭黑35份；二段加卡博特V9HX1炭黑15份；三段为再塑炼；终炼加促进剂M 1份、促进剂DM 1份及硫磺3份。
实施例3
配方C:一段加溶聚丁苯胶SSBRT2000R 35份、钕系顺丁CB24 15份、芳纶短纤维5份、石墨烯母粒GE5 0.8份、环保油V700 2份、环保低锌母胶粒CR5103.5份、硬脂酸1份、防老剂RD 1.5份、防老剂6PPD 2份、石蜡1份及卡博特V9HX1炭黑45份；二段加卡博特V9HX1炭黑10份；三段为再塑炼；终炼加促进剂M 0.5份、促进剂DM 0.7份及硫磺2份。
实施例4
配方D:一段加溶聚丁苯胶SSBRT2000R 30份、钕系顺丁CB24 22份、芳纶短纤维5份、石墨烯母粒GE5 0.5份、环保油V700 4份、环保低锌母胶粒CR5104份、硬脂酸3份、防老剂RD 2份、防老剂6PPD 1份、石蜡3份及卡博特V9HX1炭黑45份；二段加卡博特V9HX1炭黑10份；三段为再塑炼；终炼加促进剂M 0.2份、促进剂DM 0.2份及硫磺3份。
对比例1
配方：天然橡胶100份、炭黑N234 55份、芳烃油3份、氧化锌5份、硬脂酸2份、防老剂RD 1.5份、防老剂6PPD 1.5份、石蜡2份、促进剂M 0.5份、促进剂DM 0.5份和硫磺粉2.5份；
制备方法如下：
(1)一段母胶制备：将天然橡胶、化工材料和炭黑放入密炼机，翻胶两次，到165℃后排料，压片收胶，停放4h，制得一段母胶；
其中，化工材料为：芳烃油3份、氧化锌5份、硬脂酸2份、防老剂RD 1.5份、防老剂6PPD 1.5份和石蜡2份；
(2)二段母胶制备：将步骤(1)制得的一段母胶进入密炼机，翻胶两次，到150℃后排料，压片收胶，停放4h，制得二段母胶；
(3)终炼胶制备：将步骤(2)制得的二段母胶和促进剂M 0.5份、促进剂DM 0.5份及硫磺2.5份加入密炼机，翻胶两次，到100℃后排料，压片收胶为终炼胶；
(4)炼胶、硫化，硫化参数为：压力15Mpa，温度150℃，硫化时间30分钟，即可制得原配方橡胶E。
实施例5
按照实施例1中的配方A，制备牛栏垫橡胶A：
(1)原料称量准备；
(2)一段母胶制备：将天然橡胶、化工材料和40份炭黑放入密炼机，翻胶两次，到165℃后排料，压片收胶，停放4h，制得一段母胶；
化工材料为：芳纶短纤维4份、石墨烯母粒GE5 1份、环保油V700 3份、环保低锌母胶粒CR510 3.5份、硬脂酸2份、防老剂RD 1.5份、防老剂6PPD 1.5份和石蜡2份；
(3)二段母胶制备：将步骤(2)制得的一段母胶和12份炭黑放入密炼机，翻胶两次，到160℃后排料，压片收胶，停放4h，制得二段母胶；
(4)三段母胶制备：将步骤(3)制得的二段母胶进入密炼机，翻胶两次，到150℃后排料，压片收胶，停放4h，制得三段母胶；
(5)终炼胶制备：将步骤(4)制得的三段母胶和促进剂M 0.5份、促进剂DM 0.5份及硫磺2.5份加入密炼机，翻胶两次，到100℃后排料，压片收胶为终炼胶；
(6)炼胶、硫化，硫化参数为：压力15Mpa，温度150℃，硫化时间30分钟，即可制得牛栏垫橡胶。
实施例6
按照实施例2中的配方B，实施例5中的制备方法，制备牛栏垫橡胶B。
实施例7
按照实施例3中的配方C，实施例5中的制备方法，制备牛栏垫橡胶C。
实施例8
按照实施例4中的配方D，实施例5中的制备方法，制备牛栏垫橡胶D。
实验例1
曲挠龟裂试验，分别采用实施例1-4制得的牛栏垫橡胶A、B、C和D，对比例制得的原配方橡胶E进行试验，其中E重复四次，试验方法按照GB/T13934-2006，试验仪器为向科检测仪器有限公司产品，试样硫化条件150℃×40′，数据如表1所示：
表1
项目 原配方 本发明 变化情况
曲挠龟裂等级试验/级 3，4，3，3 2，2，2，1 等级提升1
实施例2
橡胶老化试验，表面龟裂法，分别采用实施例1-4制得的牛栏垫橡胶A、B、C和D，对比例制得的原配方橡胶E进行试验，其中E重复四次，试验方法按照GB/T 11206方法A，试样硫化条件150℃×30′，数据如表2所示：
表2
项目 原配方 本发明 变化情况
试样表面龟裂宽度等级/级 2，2，2，3 1，1，1，1 等级提升1
试样表面龟裂密度等级/级 b，b，b，b a，b，a，a 等级提升1
实验例3
压缩生热试验，分别采用实施例1-4制得的牛栏垫橡胶A、B、C和D，对比例制得的原配方橡胶E进行试验，其中E重复四次，试验方法按照GB/T1687.3-2016，试验设备为高铁检测仪器公司，试样硫化条件150℃×40′，数据如表3所示：
表3
试验温度℃ 55 试验负荷MPa 1.0
测试时间min 25 压缩冲程mm 4.45
压缩频率HZ 30 试验直径mm 17.8
测试结果取平均数如表4所示：
表4
实验例4
热老化试验，分别采用实施例1-4制得的牛栏垫橡胶A、B、C和D，对比例制得的原配方橡胶E进行试验，其中E重复四次，试验方法按照GB/T 3512-2014，老化试验箱为高铁检测仪器公司产品，试样硫化条件150℃×30′，老化条件100℃×72h，取平均数如表5所示：
表5
实验例5
使用不同份数石墨烯母胶粒与芳纶短纤维做拉伸试验，配方中的其他原料和实施例1中的配方A相同，制备方法和实施例5相同；
石墨烯变量数据如表6所示：
表6
项目 GE5 0份 GE5 0.5份 GE5 1份 GE5 2份 GE5 3份
硬度/shoreA 67 67 68 67 67
拉伸强度/MPa 22.8 23.0 23.6 23.0 22.8
伸长率/％ 416 408 387 386 375
100％定伸应力/MPa 6.8 7.1 7.4 7.1 7.1
300％定伸应力/MPa 17.3 17.8 18.5 16.3 16.6
芳纶短纤维变量数据如表7所示：
表7
项目 短纤维0份 短纤维2份 短纤维3份 短纤维4份 短纤维5份
硬度/shoreA 67 67 67 68 68
拉伸强度/MPa 22.1 22.8 23.0 23.6 22.3
伸长率/％ 435 419 408 410 387
100％定伸应力/MPa 6.4 6.6 6.7 7.1 6.07
300％定伸应力/MPa 16.5 16.9 17.0 17.5 15.9
可见，芳纶短纤维为4份、石墨烯母胶粒为1份时胶料拉伸强度最好。

Claims (6)

1.一种牛栏垫橡胶，其特征在于：
该橡胶分四段炼胶，一段加天然橡胶40-60份、芳纶短纤维3-5份、石墨烯母粒GE5 0.5-1.5份、环保油V700 2-4份、环保低锌母胶粒CR510 3-4份、硬脂酸1-3份、防老剂RD 1-2份、防老剂6PPD 1-2份、石蜡1-3份及卡博特V9HX1炭黑35-45份；二段加卡博特V9HX1炭黑10-15份；三段为再塑炼；终炼加促进剂M 0.2-1份、促进剂DM 0.2-1份及硫磺2-3份。
2.如权利要求1所示的牛栏垫橡胶，其中天然橡胶具体包括溶聚丁苯胶SSBRT2000R25-35份和钕系顺丁CB24 15-25份。
3.一种牛栏垫橡胶，其特征在于：
该橡胶分四段炼胶，一段加溶聚丁苯胶SSBRT2000R 30份和钕系顺丁CB24 20份、芳纶短纤维4份、石墨烯母粒GE5 1份、环保油V700 3份、环保低锌母胶粒CR510 3.5份、硬脂酸2份、防老剂RD 1.5份、防老剂6PPD 1.56份、石蜡2份及卡博特V9HX1炭黑40份；二段加卡博特V9HX1炭黑12份，三段为再塑炼，终炼加促进剂M 0.5份；促进剂DM 0.5份及硫磺2.5份。
4.一种如权利要求1-3任意一项所述的牛栏垫橡胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)原料称量准备；
(2)一段母胶制备：将天然橡胶、化工材料和35-45份炭黑放入密炼机，翻胶两次，到160-168℃后排料，压片收胶，停放3.5-4.5h，制得一段母胶；
(3)二段母胶制备：将步骤(2)制得的一段母胶和10-15份炭黑放入密炼机，翻胶两次，到158-168℃后排料，压片收胶，停放3.5-4.5h，制得二段母胶；
(4)三段母胶制备：将步骤(3)制得的二段母胶进入密炼机，翻胶两次，到145-155℃后排料，压片收胶，停放3.5-4.5h，制得三段母胶；
(5)终炼胶制备：将步骤(4)制得的三段母胶和促进剂M 0.2-1份、促进剂DM 0.2-1份及硫磺2-3份加入密炼机，翻胶两次，到100℃后排料，压片收胶为终炼胶；
(6)炼胶、硫化，即可制得牛栏垫橡胶。
5.如权利要求4所述的牛栏垫的制备方法，
其中，步骤(2)中所述的化工材料为：芳纶短纤维4份、石墨烯母粒GE5 1份、环保油V7003份、环保低锌母胶粒CR510 3.5份、硬脂酸2份、防老剂RD 1.5份、防老剂6PPD 1.56份和石蜡2份；
其中，步骤(8)硫化参数为，压力15Mpa，温度150℃，硫化时间30分钟。
6.如权利要求4所述的牛栏垫的制备方法，
其中，步骤(2)中翻胶两次，到165℃后排料；
其中，步骤(2)中压片收胶，停放4h；
其中，步骤(3)中翻胶两次，到160℃后排料；
其中，步骤(3)中压片收胶，停放4h；
其中，步骤(4)中翻胶两次，到150℃后排料；
其中，步骤(4)中压片收胶，停放4h；
其中，步骤(5)中促进剂M 0.5份；
其中，步骤(5)中促进剂DM 0.5份；
其中，步骤(5)中硫磺2.5份。
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