CN110818976A - 一种节能耐磨的橡胶复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种节能耐磨的橡胶复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种节能耐磨的橡胶复合材料及其制备方法，选用锡偶联型溶聚丁苯橡胶/天然橡胶/顺丁橡胶为主体材料，低滚动阻力炭黑和高分散白炭黑为补强剂，添加自制的CMoSSi耐磨剂，通过优化配方和工艺，制造备的节能耐磨的橡胶复合材料，具有优异的耐磨性能和抗冲击性能，且滚动阻力低，用于制造汽车轮胎、橡胶输送带、磨机橡胶衬里等橡胶制品，可提高使用寿命，减少运行阻力，降低能源消耗，从而达到降运行成本，提高使用效益的目的。同时，本发明工艺简单，易于制造。

Description

一种节能耐磨的橡胶复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶复合材料技术领域，具体地说，是一种节能耐磨的橡胶复合材料及其制备方法。
背景技术
汽车轮胎、橡胶输送带、磨机橡胶衬里等橡胶制品占世界橡胶消耗量的80%以上，科学研究表明，汽车轮胎、橡胶输送带、磨机橡胶衬里等橡胶制品在使用过程中，约有40%左右的动力消耗用于克服因橡胶变形而产生的滚动阻力，因此，开发低滚动阻力的节能耐磨橡胶复合材料对提高汽车轮胎、橡胶输送带、磨机橡胶衬里等橡胶制品的使用寿命，降低使用过程中的能源消耗和运行成本，具有重要意义。通常，橡胶材料的滚动阻力是其工作面的粘弹性特性引起的，损耗因子（60℃时tanδ值）是用来表征材料动态粘弹性的重要参数，降低tanδ（60℃时tanδ值），可以降低汽车轮胎、橡胶输送带、磨机橡胶衬里等橡胶制品工作面的滞后损失，相应降低其运行过程中的动力能耗，达到节约能源的目的。橡胶材料的滚动阻力用其损耗因子tanδ（60℃时tanδ值）表示，一般将tanδ（60℃时tanδ值）≤0.15的橡胶材料定义为低滚动阻力或节能橡胶材料。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种节能耐磨的橡胶复合材料，除了满足汽车轮胎、橡胶输送带、磨机橡胶衬里等橡胶制品的力学性能外，还具有优异的耐磨性能和抗冲击性能，且滚动阻力低，用于制造汽车轮胎、橡胶输送带、磨机橡胶衬里等橡胶制品，可提高使用寿命，减少运行阻力，降低能源消耗，从而达到降运行成本，提高使用效益的目的。
本发明的第二个目的是提供该节能耐磨的橡胶复合材料的制备方法，工艺简单，易于制造。
本发明的目的通过下述方案予以实现：
本发明提供一种节能耐磨的橡胶复合材料及其制备方法，所述的节能耐磨的橡胶复合材料，按重量比由以下组分组成：
锡偶联型溶聚丁苯橡胶(SSBR-SL552）50份，天然橡胶（NR）20-30份，顺丁橡胶（BR9000）20-30份，氧化锌4-6份，硬脂酸1-3份，硫磺1.5-2.0份，促进剂1.5-2.0份，防老剂2-3份，防护蜡1-2份，防焦剂CTP 0.5-1份,低滚动阻力炭黑25-30份，高分散白炭黑25-30份，硅烷偶联剂(Si69) 2-4份，CMoSSi耐磨剂4-6份，古马隆树脂5-7份，芳烃油3-5份。
所述的促进剂选用促进剂CZ与促进剂TMTD的组合, 防老剂选用防老剂RD与防老剂4020的组合，低滚动阻力炭黑选用德固萨EB122、EB123或卡博特CRXTM1436中的任意一种。
所述的CMoSSi耐磨剂是细度1000目的石墨粉、细度1000目的二硫化钼和Si69硅烷偶联剂的组合物，三种组分的质量比为75%/23%/2%。
本发明所述的节能耐磨的橡胶复合材料的制备方法包括以下步骤：
（1）塑炼天然橡胶：
使用密炼机塑炼天然橡胶，密炼机转子速度40转/分钟，塑炼时间180-220秒，排胶温度120-125℃，制成塑炼天然橡胶，停放8小时后使用；
（2）制备CmoSSi耐磨剂:
将细度1000目的石墨粉和细度1000目的二硫化钼投入捏合机中加热搅拌，搅拌速度为350-400转/分钟，加热至40-60℃，开始喷洒Si69硅烷偶联剂，继续加热搅拌，在110℃-120℃的温度下搅拌10-15分钟，制成CMoSSi耐磨剂，CMoSSi耐磨剂中石墨粉/二硫化钼/ Si69的质量占比为75%/23%/2%;
（3）一段混炼：
一段混炼使用密炼机，密炼机转子转速40转/分钟，首先将塑炼天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶投入密炼机中，混炼40-50秒，投入白炭黑、氧化锌、防老剂、防焦剂、硅烷偶联剂继续混炼150-180秒，再投入炭黑、CMoSSi耐磨剂、硬脂酸、防护蜡、芳烃油、古马隆树脂，继续混炼150-180秒，排胶温度140-150℃，出片，冷却，制成一段混炼胶，停放8小时后使用；
（4）二段混炼：
二段混炼使用密炼机，密炼机转子速度20转/分钟，将一段混炼胶、硫磺、促进剂、投入密炼机中混炼100-120秒，排胶温度90-100℃，出片，冷却，制得二段混炼胶，停放8小时后使用，即为本发明的节能耐磨的橡胶复合材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明选用锡偶联型溶聚丁苯橡胶/天然橡胶/顺丁橡胶为主体材料，低滚动阻力炭黑和高分散白炭黑为补强剂，添加自制的CMoSSi耐磨剂，通过优化配方和工艺，制造备的节能耐磨的橡胶复合材料，具有优异的耐磨性能和抗冲击性能，且滚动阻力低，用于制造汽车轮胎、橡胶输送带、磨机橡胶衬里等橡胶制品，可提高使用寿命，减少运行阻力，降低能源消耗，从而达到降运行成本，提高使用效益的目的。同时，本发明工艺简单，易于制造。
具体实施方式
通过下述实施例有助于对本发明的理解，但不能限制本发明的内容。
实施例1
本实施例提供一种节能耐磨的橡胶复合材料及其制备方法。所述的橡胶复合材料按重量比由以下组分组成：
锡偶联型溶聚丁苯橡胶(SSBR-SL552）50份，天然橡胶（NR）20份，顺丁橡胶（BR9000）30份，氧化锌4份，硬脂酸3份，硫磺1.5份，促进剂CZ 1份，促进剂TMTD 1份，防老剂RD 1份，防老剂4020 1份，防护蜡2份，防焦剂CTP 0.5份,德固萨炭黑EB122 25份，高分散白炭黑30份，硅烷偶联剂(Si69) 4份，CMoSSi耐磨剂4份，古马隆树脂5份，芳烃油4份。
所述的CMoSSi耐磨剂是细度1000目的石墨粉、细度1000目的二硫化钼和Si69硅烷偶联剂的组合物，三种组分的质量比为75%/23%/2%。
本实施例提供的节能耐磨的橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）塑炼天然橡胶：
使用密炼机塑炼天然橡胶，密炼机转子速度40转/分钟，塑炼时间180-220秒，排胶温度120-125℃，制成塑炼天然橡胶，停放8小时后使用；
（2）制备CmoSSi耐磨剂:
将细度1000目的石墨粉和细度1000目的二硫化钼投入捏合机中加热搅拌，搅拌速度为350-400转/分钟，加热至40-60℃，开始喷洒Si69硅烷偶联剂，继续加热搅拌，在110℃-120℃的温度下搅拌10-15分钟，制成CMoSSi耐磨剂，CMoSSi耐磨剂中石墨粉/二硫化钼/ Si69的质量占比为75%/23%/2%;
（3）一段混炼：
一段混炼使用密炼机，密炼机转子转速40转/分钟，首先将塑炼天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶投入密炼机中，混炼40-50秒，投入白炭黑、氧化锌、防老剂、防焦剂、硅烷偶联剂继续混炼150-180秒，再投入炭黑、CMoSSi耐磨剂、硬脂酸、防护蜡、芳烃油、古马隆树脂，继续混炼150-180秒，排胶温度140-150℃，出片，冷却，制成一段混炼胶，停放8小时后使用；
（4）二段混炼：
二段混炼使用密炼机，密炼机转子速度20转/分钟，将一段混炼胶、硫磺、促进剂、投入密炼机中混炼100-120秒，排胶温度90-100℃，出片，冷却，制得二段混炼胶，停放8小时后使用，即为本实施例的节能耐磨的橡胶复合材料。
实施例2
本实施例提供一种节能耐磨的橡胶复合材料及其制备方法，所述的橡胶复合材料按重量比由以下组分组成：
锡偶联型溶聚丁苯橡胶(SSBR-SL552）50份，天然橡胶（NR）25份，顺丁橡胶（BR9000）25份，氧化锌5份，硬脂酸2份，硫磺1.8份，促进剂CZ 1份，促进剂TMTD 0.8份，防老剂RD 1.5份，防老剂4020 1份，防护蜡1.5份，防焦剂CTP 0.8份,德固萨炭黑EB123 27份，高分散白炭黑28份，硅烷偶联剂(Si69) 3份，CMoSSi耐磨剂5份，古马隆树脂6份，芳烃油3份。
所述的CMoSSi耐磨剂是细度1000目的石墨粉、细度1000目的二硫化钼和Si69硅烷偶联剂的组合物，三种组分的质量比为75%/23%/2%。
本实施例的制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例提供一种节能耐磨的橡胶复合材料及其制备方法，所述的橡胶复合材料按重量比由以下组分组成：
锡偶联型溶聚丁苯橡胶(SSBR-SL552）50份，天然橡胶（NR）30份，顺丁橡胶（BR9000）20份，氧化锌6份，硬脂酸1份，硫磺2份，促进剂CZ 1份，促进剂TMTD 0.5份，防老剂RD 2份，防老剂4020 1份，防护蜡1份，防焦剂CTP 1份,卡博特炭黑CRXTM 30份，高分散白炭黑25份，硅烷偶联剂(Si69) 2份，CMoSSi耐磨剂5份，古马隆树脂7份，芳烃油5份。
所述的CMoSSi耐磨剂是细度1000目的石墨粉、细度1000目的二硫化钼和Si69硅烷偶联剂的组合物，三种组分的质量比为75%/23%/2%。
本实施例的制备方法同实施例1。
上述实施例的检测数据见下表：
。

Claims (6)

1.一种节能耐磨的橡胶复合材料，其特征在于按重量比由以下组分组成：
锡偶联型溶聚丁苯橡胶SSBR-SL552 50份，天然橡胶NR 20-30份，顺丁橡胶BR9000 20-30份，氧化锌4-6份，硬脂酸1-3份，硫磺1.5-2.0份，促进剂1.5-2.0份，防老剂2-3份，防护蜡1-2份，防焦剂CTP 0.5-1份,低滚动阻力炭黑25-30份，高分散白炭黑25-30份，硅烷偶联剂Si69 2-4份，CMoSSi耐磨剂4-6份，古马隆树脂5-7份，芳烃油3-5份。
2.如权利要求1所述的节能耐磨的橡胶复合材料，其特征在于：所述的促进剂选用促进剂CZ与促进剂TMTD的组合。
3.如权利要求1所述的节能耐磨的橡胶复合材料，其特征在于：所述的防老剂选用防老剂RD与防老剂4020的组合。
4.如权利要求1所述的节能耐磨的橡胶复合材料，其特征在于：所述的低滚动阻力炭黑选用德固萨EB122、EB123或卡博特CRXTM1436中的任意一种。
5.如权利要求1所述的节能耐磨的橡胶复合材料，其特征在于：所述的CMoSSi耐磨剂是细度1000目的石墨粉、细度1000目的二硫化钼和Si69硅烷偶联剂的组合物，三种组分的质量比为75%/23%/2%。
6.如权利要求1所述的节能耐磨的橡胶复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）塑炼天然橡胶：
使用密炼机塑炼天然橡胶，密炼机转子速度40转/分钟，塑炼时间180-220秒，排胶温度120-125℃，制成塑炼天然橡胶，停放8小时后使用；
（2）制备CmoSSi耐磨剂:
将细度1000目的石墨粉和细度1000目的二硫化钼投入捏合机中加热搅拌，搅拌速度为350-400转/分钟，加热至40-60℃，开始喷洒Si69硅烷偶联剂，继续加热搅拌，在110℃-120℃的温度下搅拌10-15分钟，制成CMoSSi耐磨剂；
CMoSSi耐磨剂中石墨粉/二硫化钼/ Si69的质量占比为75%/23%/2%；
（3）一段混炼：
一段混炼使用密炼机，密炼机转子转速40转/分钟，首先将塑炼天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶投入密炼机中，混炼40-50秒，投入白炭黑、氧化锌、防老剂、防焦剂、硅烷偶联剂，继续混炼150-180秒，再投入炭黑、CMoSSi耐磨剂、硬脂酸、防护蜡、芳烃油、古马隆树脂，继续混炼150-180秒，排胶温度140-150℃，出片，冷却，制成一段混炼胶，停放8小时后使用；
（4）二段混炼：
二段混炼使用密炼机，密炼机转子速度20转/分钟，将一段混炼胶、硫磺、促进剂、投入密炼机中，混炼100-120秒，排胶温度90-100℃，出片，冷却，制得二段混炼胶，即节能耐磨的橡胶复合材料。
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