CN111849039A - 一种耐磨损橡胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种耐磨损橡胶的制备方法，将耐磨复合颗粒加入助剂中，混合均匀，加入天然胶乳中，脱水得到干胶，硫化得到耐磨损橡胶。本发明制得的耐磨橡胶抗拉强度为37‑40MPa，耐冲击强度为677‑702kg‑cm/cm2，断裂伸长率为975‑1255％，按GB/T1689‑1998进行阿克隆磨耗试验后，总行程为1.61km磨耗质量为0.012‑0.015g，具有较好的力学性能和耐磨性能。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶加工技术领域，具体涉及一种耐磨损橡胶的制备方法。
背景技术
橡胶作为高分子材料的重要组成部分，在轮胎制造及某些特殊领域具有其它材料不可替代的作用，并已成为国民经济和日常生活中不可缺少的重要物质。资料显示，世界橡胶工业产量已达到了相当大的规模，年耗胶量接近1700万吨。随着世界经济的全球化，橡胶市场的竞争愈加激烈，环保要求日益苛刻，高性能、低能耗、低物耗、低成本的技术需求也更加紧迫。丁腈橡胶因具有优异的耐油性、耐热性、耐化学稳定性以及易加工的特点，因而具有高耐磨性能的丁腈橡胶产品的应用空间和市场前景十分广阔。
目前为了改善橡胶材料的耐磨性能，一般通过添加耐磨性较好的填料。专利CN102020782公开了以玉器加工过程中产生的碎屑为原料，经过研磨细化，筛选、分级、干燥处理得到硅酸盐化合物颗粒，利用偶联剂将一定量的该硅酸盐化合物颗粒活化处理后得到功能性填料，经过此种填料改性的橡胶制品具有优良的耐磨性能。专利CN101353454公开了填充炭黑、纳米白炭黑以及经过硅烷偶联剂和甲苯表面处理的碳化硅(粒径小于50μm)之后制得的碳化硅橡胶耐磨性能好，提高了橡胶的使用寿命。专利CN101456974和CN1896130也分别公开了在橡胶混炼过程中分别添加经过有机改性剂处理的质量分数为0.5％～5％稀土氧化物、经过有机表面改性剂处理的质量分数为1％～5％纳米天然重晶石粉体，橡胶的耐磨性能提高。上述专利技术均涉及了通过添加各种不同耐磨添加剂的方法，使得改性过后的橡胶不同程度上具有了较好的耐磨性能，但却未涉及在橡胶制品表面涂覆润滑涂层，以达到自润滑的目的。
另外一种能达到耐磨效果的方法是在橡胶表面涂覆保护涂层。专利CN101457118公开了一种纳米耐磨润滑涂料，其组分包括粘结剂、纳米固体润滑剂、分散剂、表面活性剂和助剂，其中固体润滑剂粒径为20～40nm，涂料的制备方法是将其所有组分在28～100kHz超声波中分散3～4h。该专利公开了在橡胶工作表面涂覆耐磨润滑涂层来提高橡胶耐磨性，但未涉及到通过添加减磨填料来提高橡胶的耐磨性能，也未公开涂层制备的工艺条件和工艺过程。
发明内容
本发明的目的在于提出一种耐磨损橡胶的制备方法，制得的耐磨橡胶抗拉强度为37-40MPa，耐冲击强度为677-702kg-cm/cm2，断裂伸长率为975-1255％，按GB/T1689-1998进行阿克隆磨耗试验后，总行程为1.61km磨耗质量为0.012-0.015g，具有较好的力学性能和耐磨性能。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种耐磨损橡胶的制备方法，将耐磨复合颗粒加入助剂中，混合均匀，加入天然胶乳中，脱水得到干胶，硫化得到耐磨损橡胶。
作为本发明的进一步改进，具体包括以下步骤：
S1.用球磨机将助剂混合均匀，研细，按照助剂总质量的10-20wt％加入耐磨复合颗粒，搅拌均匀后，得到总助剂；
助剂配方为：促进剂CBS 1-3份、促进剂M1-2份、附着力促进剂KH560 2-4份、润滑剂P80 5-7份、炭黑5-12份、白炭黑1-3份、石蜡油1-2份、防老剂4010 1-2份；
所述炭黑包括超耐磨炉黑、快压出炉黑、高结构半补强炉黑，质量比为(1-2)：(3-7)：1；
S2.向天然胶乳中加入乙酸破乳，加入总助剂，搅拌均匀，离心分离脱水，得到干胶，加入硫磺，在平板硫化机上硫化，得到耐磨损橡胶。
作为本发明的进一步改进，所述耐磨复合颗粒由以下方法制备而成：
S1.将氧化硼、氧化钨、钴粉和碳粉在行星球磨机中研磨均匀，得到粉料；
S2.向粉料中加入粘结剂甲基纤维丙酮，混合搅拌均匀，至于烘箱中烘干，得到混合物；
S3.将上述混合物采用连续波CO2激光器进行单道熔覆，结束后继续用行星球磨机中研磨均匀，得到耐磨复合颗粒。
作为本发明的进一步改进，所述氧化硼、氧化钨和碳粉的物质的量之比为2:1:(8-9)；钴粉的添加量为氧化钨的3-5wt％。
根据化学式：
2B2O3+4C＝B4C+3CO↑
WO3+4C＝WC+3CO↑
反应式的物质的量之比进行配比，即的物质的量之比为2:1:8，并适当提高碳粉的量。
作为本发明的进一步改进，所述粉料的细度在100-200目之间。
作为本发明的进一步改进，所述甲基纤维丙酮的添加量为粉料的5-7wt％，烘干条件为100-110℃烘干2-4h。
作为本发明的进一步改进，所述连续波CO2激光器单道熔覆的参数为：扫描速度2-5mm/s,激光束光斑直径为5-15mm，激光功率为2-3kW。
作为本发明的进一步改进，所述天然乳胶中乙酸的添加量为10-20wt％，离心转速为10000-12000r/min，离心时间为2-4min，所述硫磺的添加量为总质量的1-2wt％。
本发明进一步保护一种上述方法制得的耐磨损橡胶。
作为本发明的进一步改进，其抗拉强度为37-40MPa，耐冲击强度为677-702kg-cm/cm2，断裂伸长率为975-1255％，按GB/T1689-1998进行阿克隆磨耗试验后，总行程为1.61km磨耗质量为0.012-0.015g。
本发明具有如下有益效果：本发明采用激光熔覆原位合成了耐磨损硬质合金陶瓷复合颗粒,可将硬质合金的高塑、高韧性和陶瓷的高硬、耐磨、耐蚀等特性有机结合,大大提高橡胶材料的力学性能,具有广阔的应用前景。原位合成耐磨损硬质合金陶瓷复合颗粒的主要优点为颗粒是原位形核、长大的增强相,加入乳胶后与基体相容性好,界面结合力强,颗粒细小,分布均匀；
本发明将耐磨损硬质合金陶瓷复合颗粒加入橡胶中，耐磨损硬质合金陶瓷复合颗粒具有较高的硬度，表现出良好的耐磨性能，但其抗冲击性能较差。橡胶具有良好的韧性和塑性以及优异的耐冲击性能。把橡胶和耐磨损硬质合金陶瓷复合颗粒两者结合制成复合材料，可以充分发挥两者各自的优点，既达到抗磨，又能抗冲击的目的。
本发明产品使用的白炭黑和炭黑组合物做为补强剂可以提高橡胶的耐曲挠性，使之具有良好的曲挠耐疲劳性能，炭黑具有较大的比表面积和高活性高吸附能力，白炭黑的加入可以与橡胶大分子接触产生强的物理交联作用，形成坚固的交联键，使得交联网络更加完善从而增加橡胶的耐磨性能；但是针对补强剂在加工过程中极易结团、分散不良的现象，本发明使用附着力促进剂KH560对白炭黑进行改性，使补强剂及粉末配合剂完全浸润、分散，以达到最佳效果。
本发明产品中使用具有优良抗氧、抗臭氧的防老剂4010和石蜡油，能在胶料表面形成一层腊膜，能够阻止臭氧的渗透，达到良好有防护作用；而加入的硫化剂为硫磺，活性剂为微晶纤维素，活化了整个的硫化体系，提高了硫化胶的交联密度并提高了硫化胶的耐热老化性能，使硫化胶的疲劳寿命提高，动态性能好。再加入混合促进剂，可缩短硫化时间，降低硫化温度，减少硫化剂的用量和提高橡胶的物理机械性能，更能使其硫化过程更理想。
本发明采用液相法制备耐磨损橡胶复合材料，直接将各种助剂加入天然胶乳中,在乳液状态下进行分散加工，不仅不需要混炼，减少了设备、能源和劳动力的投入，达到操作简单方便、节能增效的目的,而且保护了天然橡胶的分子结构,可制备出性能优异的超高耐磨橡胶制品。
本发明制得的耐磨橡胶抗拉强度为37-40MPa，耐冲击强度为677-702kg-cm/cm2，断裂伸长率为975-1255％，按GB/T1689-1998进行阿克隆磨耗试验后，总行程为1.61km磨耗质量为0.012-0.015g，具有较好的力学性能和耐磨性能。
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制得的耐磨复合颗粒的SEM图；
图2为本发明实施例3制得的耐磨损橡胶切片SEM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耐磨损橡胶的制备
耐磨复合颗粒由以下方法制备而成：
S1.将2mol氧化硼、1mol氧化钨、钴粉(添加量为氧化钨的3wt％)和8mol碳粉在行星球磨机中研磨均匀，得到粉料，细度在100-200目之间；
S2.向粉料中加入粘结剂甲基纤维丙酮(添加量为粉料的5wt％)，混合搅拌均匀，至于烘箱中100℃烘干2h，得到混合物；
S3.将上述混合物采用连续波CO2激光器进行单道熔覆，扫描速度2mm/s,激光束光斑直径为5mm，激光功率为2kW，结束后继续用行星球磨机中研磨均匀，得到耐磨复合颗粒。
耐磨损橡胶由以下方法制备而成：
S1.用球磨机将助剂混合均匀，研细，按照助剂总质量的10wt％加入耐磨复合颗粒，搅拌均匀后，得到总助剂；
助剂配方为(重量份)：促进剂CBS 1份、促进剂M1份、附着力促进剂KH560 2份、润滑剂P80 5份、炭黑5份、白炭黑1份、石蜡油1份、防老剂4010 1份；
所述炭黑包括超耐磨炉黑、快压出炉黑、高结构半补强炉黑，质量比为1：3：1；
S2.向100份天然胶乳中加入10份乙酸破乳，加入总助剂，搅拌均匀，离心分离脱水，离心转速为10000r/min，离心时间为2min，得到干胶，加入硫磺(添加量为总质量的1wt％)，在平板硫化机上硫化，得到耐磨损橡胶。
实施例2耐磨损橡胶的制备
耐磨复合颗粒由以下方法制备而成：
S1.将2mol氧化硼、1mol氧化钨、钴粉(添加量为氧化钨的5wt％)和9mol碳粉在行星球磨机中研磨均匀，得到粉料，细度在100-200目之间；
S2.向粉料中加入粘结剂甲基纤维丙酮(添加量为粉料的7wt％)，混合搅拌均匀，至于烘箱中110℃烘干4h，得到混合物；
S3.将上述混合物采用连续波CO2激光器进行单道熔覆，扫描速度5mm/s,激光束光斑直径为15mm，激光功率为3kW，结束后继续用行星球磨机中研磨均匀，得到耐磨复合颗粒。
耐磨损橡胶由以下方法制备而成：
S1.用球磨机将助剂混合均匀，研细，按照助剂总质量的20wt％加入耐磨复合颗粒，搅拌均匀后，得到总助剂；
助剂配方为(重量份)：促进剂CBS 3份、促进剂M 2份、附着力促进剂KH560 4份、润滑剂P80 7份、炭黑12份、白炭黑3份、石蜡油2份、防老剂4010 2份；
所述炭黑包括超耐磨炉黑、快压出炉黑、高结构半补强炉黑，质量比为2：7：1；
S2.向100份天然胶乳中加入20份乙酸破乳，加入总助剂，搅拌均匀，离心分离脱水，离心转速为12000r/min，离心时间为4min，得到干胶，加入硫磺(添加量为总质量的2wt％)，在平板硫化机上硫化，得到耐磨损橡胶。
实施例3耐磨损橡胶的制备
耐磨复合颗粒由以下方法制备而成：
S1.将2mol氧化硼、1mol氧化钨、钴粉(添加量为氧化钨的4wt％)和8-9mol碳粉在行星球磨机中研磨均匀，得到粉料，细度在100-200目之间；
S2.向粉料中加入粘结剂甲基纤维丙酮(添加量为粉料的6wt％)，混合搅拌均匀，至于烘箱中105℃烘干3h，得到混合物；
S3.将上述混合物采用连续波CO2激光器进行单道熔覆，扫描速度4mm/s,激光束光斑直径为10mm，激光功率为2.5kW，结束后继续用行星球磨机中研磨均匀，得到耐磨复合颗粒。
耐磨损橡胶由以下方法制备而成：
S1.用球磨机将助剂混合均匀，研细，按照助剂总质量的15wt％加入耐磨复合颗粒，搅拌均匀后，得到总助剂；
助剂配方为(重量份)：促进剂CBS 2份、促进剂M1.5份、附着力促进剂KH560 3份、润滑剂P80 6份、炭黑7份、白炭黑2份、石蜡油1.2份、防老剂4010 1.7份；
所述炭黑包括超耐磨炉黑、快压出炉黑、高结构半补强炉黑，质量比为1：5：1；
S2.向100份天然胶乳中加入15份乙酸破乳，加入总助剂，搅拌均匀，离心分离脱水，离心转速为11000r/min，离心时间为3min，得到干胶，加入硫磺(添加量为总质量的1.5wt％)，在平板硫化机上硫化，得到耐磨损橡胶。
图1为耐磨复合颗粒的SEM图；可见其含有非常细小的非定向生长的树枝晶,枝晶内和枝晶间弥散分布大量细小的白色颗粒相和大量定向生长的白色条状相。熔覆层底部呈现快速定向凝固特征,涂层组织为逆热流方向生长的典型的树枝晶，呈现合金、陶瓷结合的特征。图2为本发明耐磨损橡胶切片SEM图，其中可以清晰的看见白色的耐磨复合颗粒与橡胶基质中。
对比例1
与实施例3相比，未添加促进剂CBS，其他条件均不改变。
耐磨复合颗粒由以下方法制备而成：
S1.将2mol氧化硼、1mol氧化钨、钴粉(添加量为氧化钨的4wt％)和8-9mol碳粉在行星球磨机中研磨均匀，得到粉料，细度在100-200目之间；
S2.向粉料中加入粘结剂甲基纤维丙酮(添加量为粉料的6wt％)，混合搅拌均匀，至于烘箱中105℃烘干3h，得到混合物；
S3.将上述混合物采用连续波CO2激光器进行单道熔覆，扫描速度4mm/s,激光束光斑直径为10mm，激光功率为2.5kW，结束后继续用行星球磨机中研磨均匀，得到耐磨复合颗粒。
耐磨损橡胶由以下方法制备而成：
S1.用球磨机将助剂混合均匀，研细，按照助剂总质量的15wt％加入耐磨复合颗粒，搅拌均匀后，得到总助剂；
助剂配方为(重量份)：促进剂M 3.5份、附着力促进剂KH560 3份、润滑剂P80 6份、炭黑7份、白炭黑2份、石蜡油1.2份、防老剂4010 1.7份；
所述炭黑包括超耐磨炉黑、快压出炉黑、高结构半补强炉黑，质量比为1：5：1；
S2.向100份天然胶乳中加入15份乙酸破乳，加入总助剂，搅拌均匀，离心分离脱水，离心转速为11000r/min，离心时间为3min，得到干胶，加入硫磺(添加量为总质量的1.5wt％)，在平板硫化机上硫化，得到耐磨损橡胶。
对比例2
与实施例3相比，未添加促进剂M，其他条件均不改变。
耐磨复合颗粒由以下方法制备而成：
S1.将2mol氧化硼、1mol氧化钨、钴粉(添加量为氧化钨的4wt％)和8-9mol碳粉在行星球磨机中研磨均匀，得到粉料，细度在100-200目之间；
S2.向粉料中加入粘结剂甲基纤维丙酮(添加量为粉料的6wt％)，混合搅拌均匀，至于烘箱中105℃烘干3h，得到混合物；
S3.将上述混合物采用连续波CO2激光器进行单道熔覆，扫描速度4mm/s,激光束光斑直径为10mm，激光功率为2.5kW，结束后继续用行星球磨机中研磨均匀，得到耐磨复合颗粒。
耐磨损橡胶由以下方法制备而成：
S1.用球磨机将助剂混合均匀，研细，按照助剂总质量的15wt％加入耐磨复合颗粒，搅拌均匀后，得到总助剂；
助剂配方为(重量份)：促进剂CBS 3.5份、附着力促进剂KH560 3份、润滑剂P80 6份、炭黑7份、白炭黑2份、石蜡油1.2份、防老剂4010 1.7份；
所述炭黑包括超耐磨炉黑、快压出炉黑、高结构半补强炉黑，质量比为1：5：1；
S2.向100份天然胶乳中加入15份乙酸破乳，加入总助剂，搅拌均匀，离心分离脱水，离心转速为11000r/min，离心时间为3min，得到干胶，加入硫磺(添加量为总质量的1.5wt％)，在平板硫化机上硫化，得到耐磨损橡胶。
对比例3
与实施例3相比，未添加炭黑，其他条件均不改变。
耐磨复合颗粒由以下方法制备而成：
S1.将2mol氧化硼、1mol氧化钨、钴粉(添加量为氧化钨的4wt％)和8-9mol碳粉在行星球磨机中研磨均匀，得到粉料，细度在100-200目之间；
S2.向粉料中加入粘结剂甲基纤维丙酮(添加量为粉料的6wt％)，混合搅拌均匀，至于烘箱中105℃烘干3h，得到混合物；
S3.将上述混合物采用连续波CO2激光器进行单道熔覆，扫描速度4mm/s,激光束光斑直径为10mm，激光功率为2.5kW，结束后继续用行星球磨机中研磨均匀，得到耐磨复合颗粒。
耐磨损橡胶由以下方法制备而成：
S1.用球磨机将助剂混合均匀，研细，按照助剂总质量的15wt％加入耐磨复合颗粒，搅拌均匀后，得到总助剂；
助剂配方为(重量份)：促进剂CBS 2份、促进剂M1.5份、附着力促进剂KH560 3份、润滑剂P80 6份、白炭黑9份、石蜡油1.2份、防老剂4010 1.7份；
所述炭黑包括超耐磨炉黑、快压出炉黑、高结构半补强炉黑，质量比为1：5：1；
S2.向100份天然胶乳中加入15份乙酸破乳，加入总助剂，搅拌均匀，离心分离脱水，离心转速为11000r/min，离心时间为3min，得到干胶，加入硫磺(添加量为总质量的1.5wt％)，在平板硫化机上硫化，得到耐磨损橡胶。
对比例4
与实施例3相比，未添加白炭黑，其他条件均不改变。
耐磨复合颗粒由以下方法制备而成：
S1.将2mol氧化硼、1mol氧化钨、钴粉(添加量为氧化钨的4wt％)和8-9mol碳粉在行星球磨机中研磨均匀，得到粉料，细度在100-200目之间；
S2.向粉料中加入粘结剂甲基纤维丙酮(添加量为粉料的6wt％)，混合搅拌均匀，至于烘箱中105℃烘干3h，得到混合物；
S3.将上述混合物采用连续波CO2激光器进行单道熔覆，扫描速度4mm/s,激光束光斑直径为10mm，激光功率为2.5kW，结束后继续用行星球磨机中研磨均匀，得到耐磨复合颗粒。
耐磨损橡胶由以下方法制备而成：
S1.用球磨机将助剂混合均匀，研细，按照助剂总质量的15wt％加入耐磨复合颗粒，搅拌均匀后，得到总助剂；
助剂配方为(重量份)：促进剂CBS 2份、促进剂M1.5份、附着力促进剂KH560 3份、润滑剂P80 6份、炭黑9份、石蜡油1.2份、防老剂4010 1.7份；
所述炭黑包括超耐磨炉黑、快压出炉黑、高结构半补强炉黑，质量比为1：5：1；
S2.向100份天然胶乳中加入15份乙酸破乳，加入总助剂，搅拌均匀，离心分离脱水，离心转速为11000r/min，离心时间为3min，得到干胶，加入硫磺(添加量为总质量的1.5wt％)，在平板硫化机上硫化，得到耐磨损橡胶。
对比例5
与实施例3相比，未添加耐磨复合颗粒，其他条件均不改变。
耐磨损橡胶由以下方法制备而成：
S1.用球磨机将助剂混合均匀，研细，搅拌均匀后，得到总助剂；
助剂配方为(重量份)：促进剂CBS 2份、促进剂M1.5份、附着力促进剂KH560 3份、润滑剂P80 6份、炭黑7份、白炭黑2份、石蜡油1.2份、防老剂4010 1.7份；
所述炭黑包括超耐磨炉黑、快压出炉黑、高结构半补强炉黑，质量比为1：5：1；
S2.向100份天然胶乳中加入15份乙酸破乳，加入总助剂，搅拌均匀，离心分离脱水，离心转速为11000r/min，离心时间为3min，得到干胶，加入硫磺(添加量为总质量的1.5wt％)，在平板硫化机上硫化，得到耐磨损橡胶。
测试例1
将本发明实施例1-3和对比例1-5制得的橡胶材料以及市售橡胶材料(购于山东莱州橡胶制品厂)进行性能测试，结果见表1。
表1
由上表可知，本发明制得的耐磨橡胶抗拉强度为37-40MPa，耐冲击强度为677-702kg-cm/cm2，断裂伸长率为975-1255％，具有较好的力学性能和耐磨性能。
测试例2阿克隆磨耗试验
将本发明实施例1-3和对比例1-5制得的橡胶材料以及市售橡胶材料(购于山东莱州橡胶制品厂)按GB/T1689-1998进行阿克隆磨耗试验，试样总行程为1.61km，利用精度为1mg的电子天平称量橡胶试样磨耗前后的质量，二者相减得到磨耗质量，具体结果请如表2所示。
表2
由上表可知，按GB/T1689-1998进行阿克隆磨耗试验后，总行程为1.61km磨耗质量为0.012-0.015g，磨耗质量比率为3.2-4％,具有极低的耗损率，耐磨性能极佳。
对比例1和对比例2中分别未添加促进剂CBS或促进剂M，其力学性能明显下降，复合促进剂的添加可缩短硫化时间，降低硫化温度，减少硫化剂的用量和提高橡胶的物理机械性能，更能使其硫化过程更理想，可见促进剂CBS和促进剂M的添加具有协同增效的作用；
对比例3和对比例4分别未添加炭黑或白炭黑，橡胶的耐磨损性能显著下降，白炭黑和炭黑组合物做为补强剂可以提高橡胶的耐曲挠性，炭黑具有较大的比表面积和高活性高吸附能力，白炭黑的加入可以与橡胶大分子接触产生强的物理交联作用，形成坚固的交联键，使得交联网络更加完善从而增加橡胶的耐磨性能，炭黑和白炭黑的添加具有协同增效的作用。
对比例5中未添加耐磨复合颗粒，其耐磨损性能显著下降，同时其橡胶的硬度、部分力学性能下降，可见，耐磨损硬质合金陶瓷复合颗粒加入橡胶中，耐磨损硬质合金陶瓷复合颗粒具有较高的硬度，表现出良好的耐磨性能，但其抗冲击性能较差。橡胶具有良好的韧性和塑性以及优异的耐冲击性能。把橡胶和耐磨损硬质合金陶瓷复合颗粒两者结合制成复合材料，可以充分发挥两者各自的优点，既达到抗磨，又能抗冲击的目的。
测试例3性能测试
将本发明实施例1-3和对比例1-5制得的橡胶材料以及市售橡胶材料(购于山东莱州橡胶制品厂)进行性能测试，结果见表3。
用得自TA Instruments的Advanced Rheometric Expansion System(ARES)，测量硫化的橡胶配混物的粘弹性性能。用7.8mm直径和6.0mm高度的橡胶钮形物，在平行板几何位置中进行动态应变扫描试验。在10Hz在60℃在0.25-14％γ0(应变幅)变形范围内测量损耗模量G″、储能模量G′和滞后tanδ。
使用微型哑铃样品，按照在ASTM-D412中描述的标准操作指南(但不限于此)，测定抗张机械性能。以恒定速率使样本应变，并将产生的力记录为伸长(应变)的函数。通过参照试验片的原始横截面面积，将力读数表达为工程应力。
用得自Alpha Technologies的Monsanto流变仪MDR2000，在171℃试验硫化。该试验遵循ASTM-D2084的指南(但不限于此)。
用Zwick回跳弹性测试仪测量回跳弹性。通过用压痕器撞击试验片，使样本应变，所述压痕器在撞击以后自由回跳。将回跳弹性定义为，在用仪器摆动臂撞击样品之前和之后的储能比。
使用Lambourn磨损测试仪(Abrasion Tester)，测量作为轮胎耐磨损性能指标的橡胶配混物的耐磨损性。将圆形试验样本放在轴上，并在不同的滑动角度运行，并靠驱动摩擦表面加速。使用滑石粉作为润滑剂。在试验之前和试验之后，将试验样本称重，以确定材料损耗量，并使用材料损耗的平均速率(通常使用3-5个数据点)计算磨损指数。
表3
与现有技术相比，本发明采用激光熔覆原位合成了耐磨损硬质合金陶瓷复合颗粒,可将硬质合金的高塑、高韧性和陶瓷的高硬、耐磨、耐蚀等特性有机结合,大大提高橡胶材料的力学性能,具有广阔的应用前景。原位合成耐磨损硬质合金陶瓷复合颗粒的主要优点为颗粒是原位形核、长大的增强相,加入乳胶后与基体相容性好,界面结合力强,颗粒细小,分布均匀；
本发明将耐磨损硬质合金陶瓷复合颗粒加入橡胶中，耐磨损硬质合金陶瓷复合颗粒具有较高的硬度，表现出良好的耐磨性能，但其抗冲击性能较差。橡胶具有良好的韧性和塑性以及优异的耐冲击性能。把橡胶和耐磨损硬质合金陶瓷复合颗粒两者结合制成复合材料，可以充分发挥两者各自的优点，既达到抗磨，又能抗冲击的目的。
本发明产品使用的白炭黑和炭黑组合物做为补强剂可以提高橡胶的耐曲挠性，使之具有良好的曲挠耐疲劳性能，炭黑具有较大的比表面积和高活性高吸附能力，白炭黑的加入可以与橡胶大分子接触产生强的物理交联作用，形成坚固的交联键，使得交联网络更加完善从而增加橡胶的耐磨性能；但是针对补强剂在加工过程中极易结团、分散不良的现象，本发明使用附着力促进剂KH560对白炭黑进行改性，使补强剂及粉末配合剂完全浸润、分散，以达到最佳效果。
本发明产品中使用具有优良抗氧、抗臭氧的防老剂4010和石蜡油，能在胶料表面形成一层腊膜，能够阻止臭氧的渗透，达到良好有防护作用；而加入的硫化剂为硫磺，活性剂为微晶纤维素，活化了整个的硫化体系，提高了硫化胶的交联密度并提高了硫化胶的耐热老化性能，使硫化胶的疲劳寿命提高，动态性能好。再加入混合促进剂，可缩短硫化时间，降低硫化温度，减少硫化剂的用量和提高橡胶的物理机械性能，更能使其硫化过程更理想。
本发明采用液相法制备耐磨损橡胶复合材料，直接将各种助剂加入天然胶乳中,在乳液状态下进行分散加工，不仅不需要混炼，减少了设备、能源和劳动力的投入，达到操作简单方便、节能增效的目的,而且保护了天然橡胶的分子结构,可制备出性能优异的超高耐磨橡胶制品。
本发明制得的耐磨橡胶抗拉强度为37-40MPa，耐冲击强度为677-702kg-cm/cm2，断裂伸长率为975-1255％，按GB/T1689-1998进行阿克隆磨耗试验后，总行程为1.61km磨耗质量为0.012-0.015g，具有较好的力学性能和耐磨性能。
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)
1.一种耐磨损橡胶的制备方法，其特征在于，将耐磨复合颗粒加入助剂中，混合均匀，加入天然胶乳中，脱水得到干胶，硫化得到耐磨损橡胶。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨损橡胶的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1.用球磨机将助剂混合均匀，研细，按照助剂总质量的10-20wt％加入耐磨复合颗粒，搅拌均匀后，得到总助剂；
助剂配方为：促进剂CBS 1-3份、促进剂M1-2份、附着力促进剂KH560 2-4份、润滑剂P805-7份、炭黑5-12份、白炭黑1-3份、石蜡油1-2份、防老剂4010 1-2份；
所述炭黑包括超耐磨炉黑、快压出炉黑、高结构半补强炉黑，质量比为(1-2)：(3-7)：1；
S2.向天然胶乳中加入乙酸破乳，加入总助剂，搅拌均匀，离心分离脱水，得到干胶，加入硫磺，在平板硫化机上硫化，得到耐磨损橡胶。
3.根据权利要求2所述的一种耐磨损橡胶的制备方法，其特征在于，所述耐磨复合颗粒由以下方法制备而成：
S1.将氧化硼、氧化钨、钴粉和碳粉在行星球磨机中研磨均匀，得到粉料；
S2.向粉料中加入粘结剂甲基纤维丙酮，混合搅拌均匀，至于烘箱中烘干，得到混合物；
S3.将上述混合物采用连续波CO2激光器进行单道熔覆，结束后继续用行星球磨机中研磨均匀，得到耐磨复合颗粒。
4.根据权利要求3所述的一种耐磨损橡胶的制备方法，其特征在于，所述氧化硼、氧化钨和碳粉的物质的量之比为2:1:(8-9)；钴粉的添加量为氧化钨的3-5wt％。
5.根据权利要求3所述的一种耐磨损橡胶的制备方法，其特征在于，所述粉料的细度在100-200目之间。
6.根据权利要求3所述的一种耐磨损橡胶的制备方法，其特征在于，所述甲基纤维丙酮的添加量为粉料的5-7wt％，烘干条件为100-110℃烘干2-4h。
7.根据权利要求3所述的一种耐磨损橡胶的制备方法，其特征在于，所述连续波CO2激光器单道熔覆的参数为：扫描速度2-5mm/s,激光束光斑直径为5-15mm，激光功率为2-3kW。
8.根据权利要求2所述的一种耐磨损橡胶的制备方法，其特征在于，所述天然乳胶中乙酸的添加量为10-20wt％，离心转速为10000-12000r/min，离心时间为2-4min，所述硫磺的添加量为总质量的1-2wt％。
9.一种如权利要求1-9任一项权利要求所述的制备份制得的耐磨损橡胶。
10.根据权利要求9所述的耐磨损橡胶，其特征在于，其抗拉强度为37-40MPa，耐冲击强度为677-702kg-cm/cm2，断裂伸长率为975-1255％，按GB/T1689-1998进行阿克隆磨耗试验后，总行程为1.61km磨耗质量为0.012-0.015g。
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