CN111205526A - 一种耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物，由以下原料按重量份制备而成：丁腈橡胶50‑80份、聚氯乙烯20‑50份、氧化锌2‑7份、硬脂酸0.5‑1.5份、N‑异丙基‑N'‑苯基对苯二胺0.5‑1.5份、2,2,4‑三甲基‑1,2‑二氢化喹啉聚合体0.5‑1.5份、微晶蜡0.5‑1.5份、快压出炭黑20‑40份、碳酸钙20‑40份、硫磺1‑3份、秋兰姆类促进剂0.1‑1份、噻唑类促进剂1‑2份。本发明制得的材料既具有橡胶材料的韧性，又同时因并用了PVC材料而大幅度提高了材料的耐酸、耐腐蚀及耐磨性能，采用此材料后叶轮的寿命从原先的2个月提高到5个月以上，显著提高了叶轮的使用寿命。

Description

一种耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物及其制备方法和应用。
背景技术
国内在冶金矿厂主要采用浮选机进行选矿脱硫作业，而其中的主要的消耗件为叶轮和定子，由浮选机工作原理可知, 叶轮和定子表面所流过的是矿浆和空气的混合体, 同时存在着矿粒的冲击及摩擦, 还伴随着搅拌过程中空气泡的气蚀, 此外,浮选矿浆呈较强酸性,具有一定腐蚀作用。橡胶材料虽然耐腐、耐磨、耐冲击、韧性好、耐气蚀, 但在浮选液中耐耐高温和耐酸溶解性差, 会溶胀变形, 因而使用时间较短，一般使用期限也只有短短的2个月。
发明内容
本发明的目的在于提出一种耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物及其制备方法和应用，具有橡胶材料的韧性，又同时因并用了PVC材料而大幅度提高了材料的耐酸、耐腐蚀及耐磨性能，采用此材料后叶轮的寿命从原先的2个月提高到5个月以上，显著提高了叶轮和定子的使用寿命。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物，由以下原料按重量份制备而成：丁腈橡胶50-80份、聚氯乙烯20-50份、氧化锌2-7份、硬脂酸0.5-1.5份、N-异丙基-N'-苯基对苯二胺0.5-1.5份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体0.5-1.5份、微晶蜡0.5-1.5份、快压出炭黑20-40份、碳酸钙20-40份、硫磺1-3份、秋兰姆类促进剂0.1-1份、噻唑类促进剂1-2份。
作为本发明的进一步改进，所述丁腈橡胶的型号为3365，所述硬脂酸的型号为工业级，所述微晶蜡的型号为LSB20，所述快压出炭黑的型号为N550。
作为本发明的进一步改进，所述秋兰姆类促进剂选自二硫化四甲基秋兰姆（TMTD）、一硫化四甲基秋兰姆（TMTM）、二硫化四乙基秋兰姆（TETD）、二硫化二甲基二苯基秋兰姆（J）、二硫化二乙基二苯基秋兰姆（TE）、四硫化双戊撑秋兰姆（DPTT）中的一种或几种混合。
作为本发明的进一步改进，所述噻唑类促进剂选自2,2'-二硫代二苯并噻唑（DM）、2-硫醇基苯骈噻唑锌盐（MZ）、2-(2,4-二硝基苯基硫代)苯骈噻唑（DBM）中的一种或几种混合。
作为本发明的进一步改进，所述丁腈橡胶共混物拉伸强度为17-20MPa，扯断伸长率为400-450%，DIN 磨耗0.15-0.16mm3。
本发明进一步保护一种上述耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物的制备方法，包括以下步骤：第一段混炼在密炼机中混炼，将丁腈橡胶50-80重量份和聚氯乙烯20-50重量份一起加入密炼机中，混炼2-3min、再加入氧化锌2-7重量份、硬脂酸0.5-1.5重量份、N-异丙基-N'-苯基对苯二胺0.5-1.5重量份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体0.5-1.5重量份、微晶蜡0.5-1.5重量份、快压出炭黑20-40重量份、碳酸钙20-40重量份，混炼3-5min后排胶，胶料停放冷却；第二段混炼采用开炼机混炼，在开炼机上加入硫化剂：硫磺1-3份重量份，秋兰姆类促进剂0.1-1重量份、噻唑类促进剂1-2重量份，边添加边开炼，左右各开刀3次后，在对混炼胶进行薄通，开炼机辊距调整为0.5-1mm，薄通后下片既得。
作为本发明的进一步改进，所述混炼的条件为：第一段密炼机混炼温度80-90℃，混炼时间3-5min；第二段开炼机混炼温度为40-50℃，混炼时间12-17min。
作为本发明的进一步改进，所述薄通的次数为4-6次。
本发明进一步保护一种上述耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物在冶金领域中的应用。
作为本发明的进一步改进，所述耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物用于制备叶轮。
本发明具有如下有益效果：
本发明采用主体丁腈橡胶，同时并用部分聚氯乙烯材料（PVC），经过高温密炼机械混合后，采用特殊的配方体系，再经开炼机加硫薄通混炼形成橡塑合金材料，此材料既具有橡胶材料的韧性，又同时因并用了PVC材料而大幅度提高了材料的耐酸、耐腐蚀及耐磨性能，采用此材料后叶轮的寿命从原先的2个月提高到5个月以上，显著提高了叶轮和定子的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例3制得的耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物制备的叶轮产品照片；
图2为本发明实施例3制得的耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物制备的叶轮产品的模型图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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
原料组成（重量份）：3365型丁腈橡胶90份、环保型聚氯乙烯10份、氧化锌2份、工业级硬脂酸0.5份、N-异丙基-N'-苯基对苯二胺0.5份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体0.5份、LSB20微晶蜡0.5份、N550快压出炭黑20份、碳酸钙20份、硫磺1份、四硫化双戊撑秋兰姆0.1份、2-(2,4-二硝基苯基硫代)苯骈噻唑1份。
制备方法：第一段混炼在密炼机中混炼，将丁腈橡胶90重量份和聚氯乙烯10重量份一起加入温度为80℃的密炼机中，混炼2min、再加入氧化锌2重量份、硬脂酸0.5重量份、N-异丙基-N'-苯基对苯二胺0.5重量份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体0.5重量份、微晶蜡0.5重量份、快压出炭黑20重量份、碳酸钙20重量份，混炼时间3min后排胶，胶料停放冷却；第二段混炼采用开炼机混炼，混炼温度为40℃，混炼时间12min，在开炼机上加入硫化剂：硫磺1份重量份，四硫化双戊撑秋兰姆0.1重量份、2-(2,4-二硝基苯基硫代)苯骈噻唑1重量份，边添加边开炼，左右各开刀3次后，在对混炼胶进行薄通，开炼机辊距调整为0.5-1mm，薄通次数为4-6次后下片既得。
实施例2
原料组成（重量份）：3365型丁腈橡胶80份、环保型聚氯乙烯20份、氧化锌7份、工业级硬脂酸1.5份、N-异丙基-N'-苯基对苯二胺1.5份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体1.5份、LSB20微晶蜡1.5份、N550快压出炭黑40份、碳酸钙40份、硫磺3份、二硫化四乙基秋兰姆1份、2-硫醇基苯骈噻唑锌盐2份。
制备方法：第一段混炼在密炼机中混炼，将丁腈橡胶80重量份和聚氯乙烯20重量份一起加入温度为90℃的密炼机中，混炼3min、再加入氧化锌7重量份、硬脂酸1.5重量份、N-异丙基-N'-苯基对苯二胺1.5重量份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体1.5重量份、微晶蜡1.5重量份、快压出炭黑40重量份、碳酸钙40重量份，混炼5min后排胶，胶料停放冷却；第二段混炼采用开炼机混炼，混炼温度为50℃，混炼时间17min，，在开炼机上加入硫化剂：硫磺3份重量份，二硫化四乙基秋兰姆1重量份、2-硫醇基苯骈噻唑锌盐2重量份，边添加边开炼，左右各开刀3次后，在对混炼胶进行薄通，开炼机辊距调整为0.5-1mm，薄通次数为4-6次后下片既得。
实施例3
原料组成（重量份）：3365型丁腈橡胶65份、环保型聚氯乙烯35份、氧化锌5份、工业级硬脂酸1份、N-异丙基-N'-苯基对苯二胺1份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体1份、LSB20微晶蜡1份、N550快压出炭黑30份、碳酸钙30份、硫磺2份、二硫化四甲基秋兰姆0.5份、2,2'-二硫代二苯并噻唑1.5份。
制备方法：第一段混炼在密炼机中混炼，将丁腈橡胶65重量份和聚氯乙烯35重量份一起加入温度为85℃的密炼机中，混炼2.5min、再加入氧化锌5重量份、硬脂酸1重量份、N-异丙基-N'-苯基对苯二胺1重量份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体1重量份、微晶蜡1重量份、快压出炭黑30重量份、碳酸钙30重量份，混炼4min后排胶，胶料停放冷却；第二段混炼采用开炼机混炼，混炼温度为45℃，混炼时间15min，在开炼机上加入硫化剂：硫磺2份重量份，二硫化四甲基秋兰姆0.5重量份、2,2'-二硫代二苯并噻唑1.5重量份，边添加边开炼，左右各开刀3次后，在对混炼胶进行薄通，开炼机辊距调整为0.5-1mm，薄通次数为4-6次后下片既得。
图1为本实施例制备的耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物制得的叶轮产品照片，图2为本实施例制得的耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物制备的叶轮产品的模型图。
对比例1
与实施例3相比，未添加环保型聚氯乙烯，其他条件均不改变。
原料组成（重量份）：3365型丁腈橡胶100份、氧化锌5份、工业级硬脂酸1份、N-异丙基-N'-苯基对苯二胺1份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体1份、LSB20微晶蜡1份、N550快压出炭黑30份、碳酸钙30份、硫磺2份、二硫化四甲基秋兰姆0.5份、2,2'-二硫代二苯并噻唑1.5份。
制备方法：第一段混炼在密炼机中混炼，将丁腈橡胶100重量份加入温度为85℃的密炼机中，混炼2.5min、再加入氧化锌5重量份、硬脂酸1重量份、N-异丙基-N'-苯基对苯二胺1重量份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体1重量份、微晶蜡1重量份、快压出炭黑30重量份、碳酸钙30重量份，混炼4min后排胶，胶料停放冷却；第二段混炼采用开炼机混炼，混炼温度为45℃，混炼时间15min，在开炼机上加入硫化剂：硫磺2份重量份，二硫化四甲基秋兰姆0.5重量份、2,2'-二硫代二苯并噻唑1.5重量份，边添加边开炼，左右各开刀3次后，在对混炼胶进行薄通，开炼机辊距调整为0.5-1mm，薄通次数为4-6次后下片既得。
测试例1
将本发明实施例1-3和对比例1制备的耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物进行性能测试，结果见表1和表2。
表1 材料物理机械性能
项目 指标 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
拉伸强度/Mpa ≥10 17 19 20 15
扯断伸长率/% ≥250 510 480 450 300
硬度/邵A 75-85 78 81 83 85
DIN 磨耗，mm<sup>3</sup> 0.170 0.163 0.159 0.290
表2 叶轮产品使用情况表
项目 指标 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
客户预期叶轮产品使用寿命/月 ≥3 5 5 6 2
叶轮产品使用后状况 良好 破坏 基本完好 良好 破坏
由上表可知，本发明实施例1-3制备的耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物具有良好的耐磨性以及力学性能，可以应用于冶金领域材料的制备，明显优于对比例。
对比例1与实施例3相比，未添加聚氯乙烯，其技术效果明显较实施例3差，可见，聚氯乙烯和丁腈橡胶的添加，具有协同增效的作用。
与现有技术相比，本发明主要采用主体丁腈橡胶，同时并用部分聚氯乙烯材料（PVC），经过机械混合后，采用特殊的配方体系，经密炼机混炼形成橡塑合金材料，橡塑合金(NBR／PVC)是一种以丁腈橡胶(NBR)为主要基材，加入30～50重量份的聚氯乙烯(PVC)进行有效改性并在特定工艺条件下掺合而成的材料。橡塑合金兼具丁腈橡胶和氯丁橡胶的双重特性，通过聚氯乙烯大分子对丁腈橡胶长链上双键的封闭，赋予橡塑合金优良的耐天然老化和抗臭氧老化作用，显著提高了其耐热老化性能，同时，其不仅保留了丁腈橡胶优良的耐油性，而且具有优良的耐溶剂和化学腐蚀性能以及较高的力学性能，并显著提高了材料的耐磨性能，此次采用橡塑合金(NBR／PVC)应用于冶金矿山的叶轮产品，就是很好的应用了此材料的耐热老化性能、耐化学腐蚀性能和耐磨性能，从而将叶轮产品的使用寿命由之前的2个月提高到了现在的5个月。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：丁腈橡胶50-80份、聚氯乙烯20-50份、氧化锌2-7份、硬脂酸0.5-1.5份、N-异丙基-N'-苯基对苯二胺0.5-1.5份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体0.5-1.5份、微晶蜡0.5-1.5份、快压出炭黑20-40份、碳酸钙20-40份、硫磺1-3份、秋兰姆类促进剂0.1-1份、噻唑类促进剂1-2份。
2.根据权利要求1所述一种耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物，其特征在于，所述丁腈橡胶的型号为3365，所述硬脂酸的型号为工业级，所述微晶蜡的型号为LSB20，所述快压出炭黑的型号为N550。
3.根据权利要求1所述一种耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物，其特征在于，所述秋兰姆类促进剂选自二硫化四甲基秋兰姆（TMTD）、一硫化四甲基秋兰姆（TMTM）、二硫化四乙基秋兰姆（TETD）、二硫化二甲基二苯基秋兰姆（J）、二硫化二乙基二苯基秋兰姆（TE）、四硫化双戊撑秋兰姆（DPTT）中的一种或几种混合。
4.根据权利要求1所述一种耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物，其特征在于，所述噻唑类促进剂选自2,2'-二硫代二苯并噻唑（DM）、2-硫醇基苯骈噻唑锌盐（MZ）、2-(2,4-二硝基苯基硫代)苯骈噻唑（DBM）中的一种或几种混合。
5.根据权利要求1所述一种耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物，其特征在于，所述丁腈橡胶共混物拉伸强度为17-20MPa，扯断伸长率为400-450%，DIN磨耗0.15-0.16mm3。
6.一种如权利要求1-5任一项权利要求所述耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一段混炼在密炼机中混炼，将丁腈橡胶50-80重量份和聚氯乙烯20-50重量份一起加入密炼机中，混炼2-3min、再加入氧化锌2-7重量份、硬脂酸0.5-1.5重量份、N-异丙基-N'-苯基对苯二胺0.5-1.5重量份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体0.5-1.5重量份、微晶蜡0.5-1.5重量份、快压出炭黑20-40重量份、碳酸钙20-40重量份，混炼3-5min后排胶，胶料停放冷却；第二段混炼采用开炼机混炼，在开炼机上加入硫化剂：硫磺1-3份重量份，秋兰姆类促进剂0.1-1重量份、噻唑类促进剂1-2重量份，边添加边开炼，左右各开刀3次后，在对混炼胶进行薄通，开炼机辊距调整为0.5-1mm，薄通后下片既得。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混炼的条件为：第一段密炼机混炼温度80-90℃，混炼时间3-5min；第二段开炼机混炼温度为40-50℃，混炼时间12-17min。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述薄通的次数为4-6次。
9.一种如权利要求1-5任一项权利要求所述耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物在冶金领域中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述耐腐蚀耐磨丁腈橡胶共混物用于制备叶轮。
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