CN112029160A - 一种抗撕裂耐老化的橡胶靶标及其制作方法 - Google Patents

一种抗撕裂耐老化的橡胶靶标及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗撕裂耐老化的橡胶靶标及其制作方法，包括以质量份数计量的以下原料：天然橡胶80份；三元乙丙橡胶20份；废旧丁腈橡胶10‑13份；丁苯橡胶30‑35份；高乙烯基丁二烯橡胶2‑4份；纳米粘土母胶6‑10份；磷酸酯偶联剂4‑5份；硫酸水溶液10‑20份。本发明中，提供的再生橡胶的阿克隆磨耗均低于0.9/1.61km，撕裂强度高于70N/mm，邵氏硬度值达62‑68，拉伸强度高于20MPa，各项力学性能指标达到通用橡胶的行业标准水平，大大提高了再生橡胶的使用价值，延长了使用寿命，应用前景好。

Description

一种抗撕裂耐老化的橡胶靶标及其制作方法
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种抗撕裂耐老化的橡胶靶标及其制作方法。
背景技术
随着经济的快速发展，对橡胶的需求量提升，同时也产生了大量的废旧橡胶。橡胶材料的自身降解性能差，无法自身降解，大量的废旧橡胶存在于环境中，不仅污染环境，带来潜在安全隐患，同时也造成了大量的资源浪费，因此废旧橡胶的处理成为了现今的重要问题之一。
对于解决废旧橡胶的有效途径之一为将废旧橡胶进行再次加工，将其转化为再生橡胶，从而实现循环利用和可持续经济发展，解决了环境和资源双重问题。然而现如今，添加了废旧橡胶的再生橡胶的综合性能普遍较差，例如耐磨性能和抗撕裂性能较差，容易疲劳损坏，使用寿命大大缩短，同时再生橡胶的加工工艺难度较大，实际使用价值较低，不利于广泛推广使用。鉴于此，研发一种可循环利用、高耐磨抗撕裂再生橡胶材料具有非常重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决废旧橡胶的再生橡胶的耐磨性能和抗撕裂性能较差的问题，而提出的一种抗撕裂耐老化的橡胶靶标及其制作方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种抗撕裂耐老化的橡胶靶标，包括以质量份数计量的以下原料：天然橡胶80份；三元乙丙橡胶20份；废旧丁腈橡胶10-13份；丁苯橡胶30-35份；高乙烯基丁二烯橡胶2-4份；纳米粘土母胶6-10份；磷酸酯偶联剂4-5份；硫酸水溶液10-20份；十二烷基硫酸钠10-15份；补强剂30-40份；结晶性高分子材料1-2份；粉煤灰2-4份；高岭土10份；纤维5-10份；锡酸锌5-10份；醋酸纤维6-8份；3-吡啶甲酸12-15份；硅烷偶联剂5-10份；乙醇20-30份。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述高乙烯基丁二烯橡胶钼系催化高乙烯基聚丁二烯。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述硫酸水溶液的质量浓度为10wt.%-18wt.%。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述补强剂组成包括白炭黑、不饱和金属盐。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述磷酸酯偶联剂组成包括乙撑基双硬脂酰胺、磷酸丙二胺、球状弹性体。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述磷酸酯偶联剂质量份数为：乙撑基双硬脂酰胺10-15份；磷酸丙二胺5-10份；球状弹性体5-10份。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述球状弹性体为异戊橡胶的炭黑预交联补强颗粒。
作为上述技术方案的进一步描述：
包括以下步骤：
S1、将废旧三元乙丙橡胶、废旧丁腈橡胶依次进行清洗、干燥、粉碎橡胶粉，然后与硫酸水溶液、十二烷基硫酸钠和磷酸酯偶联剂混合均匀，在400W超声功率下超声20min，然后转移至微波反应釜中，在200℃下反应90min，自然冷却至室温，过滤清洗干燥即得预处理废旧橡胶；
S2、向密炼机中加入预处理废旧橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、高乙烯基丁二烯橡胶、纳米粘土母胶，密炼5min；加入总重量1/3的补强剂，十二烷基硫酸钠控制温度在150-200°C范围内，密炼10min；然后加入1/3的补强剂，控制温度在150-200°C范围内，密炼10min后出胶，得到一段混炼胶料；
S3、将步骤S2中的混炼胶料在100℃下与结晶性高分子材料第一次搅拌混合3h，然后加入1/3的补强剂，在70-80℃下第二次搅拌混合20-40min，得到橡胶混合料；
S4、将粉煤灰和高岭土置于300-500℃下煅烧1-3小时后研细，然后与锡酸锌、醋酸纤维、3-吡啶甲酸、硅烷偶联剂一起加入乙醇中，在100℃下搅拌30-60min，过滤并冷冻干燥，得到改性添加剂；
S5、将上述改性添加剂和橡胶混合料在80-90℃下混合均匀，并混合均匀，转移至双螺杆挤出机中，在250-300℃温度，30-40rpm的螺杆转速条件下挤出，即得抗撕裂耐老化的橡胶。
S6、将步骤S5中得到的抗撕裂耐老化的橡胶注入模具中，即可生产得到抗撕裂耐老化的橡胶靶标。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，提供的再生橡胶的阿克隆磨耗均低于0.9 cm3/1.61km，撕裂强度高于70N/mm，邵氏硬度值达62-68，拉伸强度高于20MPa，各项力学性能指标达到通用橡胶的行业标准水平，大大提高了再生橡胶的使用价值，延长了使用寿命，应用前景好。
2、本发明中，在共混体系中加入一定粒径的球状弹性体，球状弹性体在橡胶混炼后仍会以相对独立的状态存在，在橡胶靶标中大多形成均匀分散的弹性单元，这些弹性单元区别于橡胶材料在自身交联时出现的结晶弹性体，与 HVBR 和丁苯橡胶或异戊橡胶混炼形成的胶料具有较为明显的界面，这种明显的截面在相互挤压时会形成更温和的回弹性，使抗振缓冲作用更明显。
3、本发明中，所开发材料制备工艺简单，在现有的设备工艺进行微调即可满足产品制备需求。
4、本发明中，创新的引入具有优异耐磨性能的结晶性高分子，并配合纳米粘土母胶、白炭黑、不饱和金属盐、十二烷基硫酸钠等材料，加入合适的改性添加剂，开发了具有优异耐磨性能和抗撕裂性能的橡胶材料。
5、本发明中，所开发的材料可显著延长橡胶靶标的使用寿命。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种抗撕裂耐老化的橡胶靶标，包括以质量份数计量的以下原料：天然橡胶80份；三元乙丙橡胶20份；废旧丁腈橡胶10-13份；丁苯橡胶30-35份；高乙烯基丁二烯橡胶2-4份；纳米粘土母胶6-10份；磷酸酯偶联剂4-5份；硫酸水溶液10-20份；十二烷基硫酸钠10-15份；补强剂30-40份；结晶性高分子材料1-2份；粉煤灰2-4份；高岭土10份；纤维5-10份；锡酸锌5-10份；醋酸纤维6-8份；3-吡啶甲酸12-15份；硅烷偶联剂5-10份；乙醇20-30份。
硫酸水溶液的质量浓度为10wt.%。
抗撕裂耐老化的橡胶靶标的其制作方法，包括如下步骤：
S1、将废旧三元乙丙橡胶、废旧丁腈橡胶依次进行清洗、干燥、粉碎橡胶粉，然后与硫酸水溶液、十二烷基硫酸钠和磷酸酯偶联剂混合均匀，在400W超声功率下超声20min，然后转移至微波反应釜中，在200℃下反应90min，自然冷却至室温，过滤清洗干燥即得预处理废旧橡胶；
S2、向密炼机中加入预处理废旧橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、高乙烯基丁二烯橡胶、纳米粘土母胶，密炼5min；加入总重量1/3的补强剂，十二烷基硫酸钠控制温度在150-200°C范围内，密炼10min；然后加入1/3的补强剂，控制温度在150-200°C范围内，密炼10min后出胶，得到一段混炼胶料；
S3、将步骤S2中的混炼胶料在100℃下与结晶性高分子材料第一次搅拌混合3h，然后加入1/3的补强剂，在70-80℃下第二次搅拌混合20-40min，得到橡胶混合料；
S4、将粉煤灰和高岭土置于300-500℃下煅烧1-3小时后研细，然后与锡酸锌、醋酸纤维、3-吡啶甲酸、硅烷偶联剂一起加入乙醇中，在100℃下搅拌30-60min，过滤并冷冻干燥，得到改性添加剂；
S5、将上述改性添加剂和橡胶混合料在80-90℃下混合均匀，并混合均匀，转移至双螺杆挤出机中，在250-300℃温度，30-40rpm的螺杆转速条件下挤出，即得抗撕裂耐老化的橡胶。
S6、将步骤S5中得到的抗撕裂耐老化的橡胶注入模具中，即可生产得到抗撕裂耐老化的橡胶靶标。
实施例2
一种抗撕裂耐老化的橡胶靶标，包括以质量份数计量的以下原料：天然橡胶80份；三元乙丙橡胶20份；废旧丁腈橡胶10-13份；丁苯橡胶30-35份；高乙烯基丁二烯橡胶2-4份；纳米粘土母胶6-10份；磷酸酯偶联剂4-5份；硫酸水溶液10-20份；十二烷基硫酸钠10-15份；补强剂30-40份；结晶性高分子材料1-2份；粉煤灰2-4份；高岭土10份；纤维5-10份；锡酸锌5-10份；醋酸纤维6-8份；3-吡啶甲酸12-15份；硅烷偶联剂5-10份；乙醇20-30份。
硫酸水溶液的质量浓度为14wt.%。
抗撕裂耐老化的橡胶靶标的其制作方法，包括如下步骤：
S1、将废旧三元乙丙橡胶、废旧丁腈橡胶依次进行清洗、干燥、粉碎橡胶粉，然后与硫酸水溶液、十二烷基硫酸钠和磷酸酯偶联剂混合均匀，在400W超声功率下超声20min，然后转移至微波反应釜中，在200℃下反应90min，自然冷却至室温，过滤清洗干燥即得预处理废旧橡胶；
S2、向密炼机中加入预处理废旧橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、高乙烯基丁二烯橡胶、纳米粘土母胶，密炼5min；加入总重量1/3的补强剂，十二烷基硫酸钠控制温度在150-200°C范围内，密炼10min；然后加入1/3的补强剂，控制温度在150-200°C范围内，密炼10min后出胶，得到一段混炼胶料；
S3、将步骤S2中的混炼胶料在100℃下与结晶性高分子材料第一次搅拌混合3h，然后加入1/3的补强剂，在70-80℃下第二次搅拌混合20-40min，得到橡胶混合料；
S4、将粉煤灰和高岭土置于300-500℃下煅烧1-3小时后研细，然后与锡酸锌、醋酸纤维、3-吡啶甲酸、硅烷偶联剂一起加入乙醇中，在100℃下搅拌30-60min，过滤并冷冻干燥，得到改性添加剂；
S5、将上述改性添加剂和橡胶混合料在80-90℃下混合均匀，并混合均匀，转移至双螺杆挤出机中，在250-300℃温度，30-40rpm的螺杆转速条件下挤出，即得抗撕裂耐老化的橡胶。
S6、将步骤S5中得到的抗撕裂耐老化的橡胶注入模具中，即可生产得到抗撕裂耐老化的橡胶靶标。
实施例3
一种抗撕裂耐老化的橡胶靶标，包括以质量份数计量的以下原料：天然橡胶80份；三元乙丙橡胶20份；废旧丁腈橡胶10-13份；丁苯橡胶30-35份；高乙烯基丁二烯橡胶2-4份；纳米粘土母胶6-10份；磷酸酯偶联剂4-5份；硫酸水溶液10-20份；十二烷基硫酸钠10-15份；补强剂30-40份；结晶性高分子材料1-2份；粉煤灰2-4份；高岭土10份；纤维5-10份；锡酸锌5-10份；醋酸纤维6-8份；3-吡啶甲酸12-15份；硅烷偶联剂5-10份；乙醇20-30份。
硫酸水溶液的质量浓度为18wt.%。
抗撕裂耐老化的橡胶靶标的其制作方法，包括如下步骤：
S1、将废旧三元乙丙橡胶、废旧丁腈橡胶依次进行清洗、干燥、粉碎橡胶粉，然后与硫酸水溶液、十二烷基硫酸钠和磷酸酯偶联剂混合均匀，在400W超声功率下超声20min，然后转移至微波反应釜中，在200℃下反应90min，自然冷却至室温，过滤清洗干燥即得预处理废旧橡胶；
S2、向密炼机中加入预处理废旧橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、高乙烯基丁二烯橡胶、纳米粘土母胶，密炼5min；加入总重量1/3的补强剂，十二烷基硫酸钠控制温度在150-200°C范围内，密炼10min；然后加入1/3的补强剂，控制温度在150-200°C范围内，密炼10min后出胶，得到一段混炼胶料；
S3、将步骤S2中的混炼胶料在100℃下与结晶性高分子材料第一次搅拌混合3h，然后加入1/3的补强剂，在70-80℃下第二次搅拌混合20-40min，得到橡胶混合料；
S4、将粉煤灰和高岭土置于300-500℃下煅烧1-3小时后研细，然后与锡酸锌、醋酸纤维、3-吡啶甲酸、硅烷偶联剂一起加入乙醇中，在100℃下搅拌30-60min，过滤并冷冻干燥，得到改性添加剂；
S5、将上述改性添加剂和橡胶混合料在80-90℃下混合均匀，并混合均匀，转移至双螺杆挤出机中，在250-300℃温度，30-40rpm的螺杆转速条件下挤出，即得抗撕裂耐老化的橡胶。
S6、将步骤S5中得到的抗撕裂耐老化的橡胶注入模具中，即可生产得到抗撕裂耐老化的橡胶靶标。
下面对以上各实施例和对比例制备的再生橡胶材料进行性能测试，其测试结果如下表所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
由上述数据结果可以看出，本发明提供的再生橡胶的阿克隆磨耗均低于0.9 cm3/1.61km，撕裂强度高于70N/mm，邵氏硬度值达62-68，拉伸强度高于20MPa，各项力学性能指标达到通用橡胶的行业标准水平，大大提高了再生橡胶的使用价值，延长了使用寿命，应用前景好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抗撕裂耐老化的橡胶靶标，其特征在于，包括以质量份数计量的以下原料：天然橡胶80份；三元乙丙橡胶20份；废旧丁腈橡胶10-13份；丁苯橡胶30-35份；高乙烯基丁二烯橡胶2-4份；纳米粘土母胶6-10份；磷酸酯偶联剂4-5份；硫酸水溶液10-20份；十二烷基硫酸钠10-15份；补强剂30-40份；结晶性高分子材料1-2份；粉煤灰2-4份；高岭土10份；纤维5-10份；锡酸锌5-10份；醋酸纤维6-8份；3-吡啶甲酸12-15份；硅烷偶联剂5-10份；乙醇20-30份。
2.根据权利要求1所述的一种抗撕裂耐老化的橡胶靶标，其特征在于，所述高乙烯基丁二烯橡胶钼系催化高乙烯基聚丁二烯。
3.根据权利要求1所述的一种抗撕裂耐老化的橡胶靶标，其特征在于，所述硫酸水溶液的质量浓度为10wt.%-18wt.%。
4.根据权利要求1所述的一种抗撕裂耐老化的橡胶靶标，其特征在于，所述补强剂组成包括白炭黑、不饱和金属盐。
5.根据权利要求1所述的一种抗撕裂耐老化的橡胶靶标，其特征在于，所述磷酸酯偶联剂组成包括乙撑基双硬脂酰胺、磷酸丙二胺、球状弹性体。
6.根据权利要求1所述的一种抗撕裂耐老化的橡胶靶标，其特征在于，所述磷酸酯偶联剂质量份数为：乙撑基双硬脂酰胺10-15份；磷酸丙二胺5-10份；球状弹性体5-10份。
7.根据权利要求5所述的一种抗撕裂耐老化的橡胶靶标，其特征在于，所述球状弹性体为异戊橡胶的炭黑预交联补强颗粒。
8.根据权利要求1所述的一种抗撕裂耐老化的橡胶靶标的其制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将废旧三元乙丙橡胶、废旧丁腈橡胶依次进行清洗、干燥、粉碎橡胶粉，然后与硫酸水溶液、十二烷基硫酸钠和磷酸酯偶联剂混合均匀，在400W超声功率下超声20min，然后转移至微波反应釜中，在200℃下反应90min，自然冷却至室温，过滤清洗干燥即得预处理废旧橡胶；
S2、向密炼机中加入预处理废旧橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、高乙烯基丁二烯橡胶、纳米粘土母胶，密炼5min；加入总重量1/3的补强剂，十二烷基硫酸钠控制温度在150-200°C范围内，密炼10min；然后加入1/3的补强剂，控制温度在150-200°C范围内，密炼10min后出胶，得到一段混炼胶料；
S3、将步骤S2中的混炼胶料在100℃下与结晶性高分子材料第一次搅拌混合3h，然后加入1/3的补强剂，在70-80℃下第二次搅拌混合20-40min，得到橡胶混合料；
S4、将粉煤灰和高岭土置于300-500℃下煅烧1-3小时后研细，然后与锡酸锌、醋酸纤维、3-吡啶甲酸、硅烷偶联剂一起加入乙醇中，在100℃下搅拌30-60min，过滤并冷冻干燥，得到改性添加剂；
S5、将上述改性添加剂和橡胶混合料在80-90℃下混合均匀，并混合均匀，转移至双螺杆挤出机中，在250-300℃温度，30-40rpm的螺杆转速条件下挤出，即得抗撕裂耐老化的橡胶；
S6、将步骤S5中得到的抗撕裂耐老化的橡胶注入模具中，即可生产得到抗撕裂耐老化的橡胶靶标。
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