CN1131272C - 聚酰亚胺增强丁腈橡胶复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种聚酰亚胺增强丁腈橡胶复合材料,具有摩擦力矩低、耐磨性高、耐溶剂性能好等特点。在丁腈橡胶中填加氧化锌、硬脂酸、碳黑、增塑剂、硫磺、促进剂、聚酰亚胺等,在开炼机混炼均匀后,于10~15MPa压力下在平板硫化仪上硫化成型,硫化温度为140~160℃,硫化时间为15~35min。制备的复合材料摩擦系数≤0.22,磨损量≤1.34×10-8kg/(N·m),拉伸强度≥19.7MPa,断裂伸长率≤980%,拉伸永久变形≤40%,硬度(邵尔A)≥63,体积溶胀比≤0.97。
Description
本发明涉及一种聚酰亚胺增强丁腈橡胶复合材料及其制备方法。
在煤矿、油井、码头等使用的传动装置中,运动部件的需求很大,如以传动装置中的托辊为例,据不完全统计,国内年需求量在2000万件以上。目前,实际使用的托辊大多采用铸铁制品,如果用橡塑材料制品替换现在采用的铸铁托辊,可以避免不合理的钢丝绳与铸铁托辊之间钢对钢的摩擦,使钢丝绳的使用寿命提高2倍以上,明显提高安全性能,此外,由于橡塑材料制品的重量轻,同时降低了施工和运输成本。实际使用中,铸铁托辊的腐蚀比较严重,橡塑托辊不存在腐蚀性的问题,只要使其具有良好的耐溶剂性能即可。
本发明旨在提供一种聚酰亚胺增强丁腈橡胶复合材料及其制备方法,该材料具有优良耐磨性能,使用寿命长、能在传动装置中使用等特点。
本发明通过如下措施实现:
一种聚酰亚胺增强丁腈橡胶复合材料,其特征是含有丁腈橡胶100份、氧化锌5~10份、硬脂酸1~5份、碳黑20~50份、增塑剂5~15份、硫磺1~5份、促进剂1~5份、聚酰亚胺10~80份,以质量份数计。
本发明的材料欲适用于传动装置中的托辊,它要求材料具有比较好的摩擦学性能,同时要求具有比较好的综合物理机械性能,因此选择丁腈橡胶作为基体材料。丁腈橡胶因具有极性腈基,对非极性或弱极性的脂肪烃、动植物油、液体燃料和溶剂等有较好的稳定性,并且,丁腈橡胶的耐热性能优于天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶等,同时,它与塑料、树脂等具有较好的相容性,丁腈橡胶曾广泛用于刹车片等,因此,这种材料比较适合于作托辊的基体材料。
本发明中选择上述几种填料的原因如下:氧化锌、硬脂酸、增塑剂、促进剂、硫磺等是橡胶炼胶过程中必要的辅助剂和配合剂,碳黑对橡胶起补强作用,硬脂酸与丁腈橡胶有较好的相容性,能促使碳黑、氧化锌等粉末状配合剂在胶料中均匀分散,又能与氧化锌或促进剂反应而增加其活性,故又可作为主要的硫化促进剂。
本发明中采用的聚酰亚胺是单醚酐型聚酰亚胺模塑粉(结构式如下式所示),粒度不超过200目。聚酰亚胺作为摩擦学性能改进剂,可在一定程度上改善材料的摩擦磨损性能,同时可以大大提高材料的耐溶剂性。
本发明中涉及到的增塑剂有邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、石蜡油、己二酸二辛酯(DOA)、磷酸三丁酯(TBP),增塑剂的作用主要是增大橡胶分子链间的距离,减小分子间的作用力,使分子链之间易滑动,从而增加胶料的塑性,降低其熔体粘度、玻璃化温度或弹性模量。
本发明中涉及到的促进剂有N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酸胺(促进剂CZ)、二硫化四甲基秋兰姆(促进剂TMTD)、一硫化四甲基秋兰姆(促进剂TMTM)、2-硫醇基苯并噻唑(促进剂M)、二苯胍(促进剂D)等,促进剂能大大促进橡胶与硫化剂之间的反应,提高硫化速度,降低硫化温度,缩短硫化时间,减少硫化剂用量,同时能改善硫化胶的物理机械性能。
一种聚酰亚胺增强丁腈橡胶复合材料的制备方法,其特征是在开炼机上将100份丁腈橡胶的生胶进行塑炼,待橡胶光滑包辊后,加入氧化锌5~10份、硬脂酸1~5份、碳黑20~50份、增塑剂5~15份、硫磺1~5份、促进剂1~5份、聚酰亚胺10~80份,以质量份数计,进行混炼,混炼均匀后,在平板硫化仪上模压硫化,脱模后即得材料毛坯。在整个塑炼和混炼过程中,滚筒表面温度保持在45~55℃,硫化温度为140~160℃,硫化时间为15~35min,压力10~15MPa。
本发明材料的基本性能如下:
表1.材料的基本性能
注:1.拉伸强度:GB528-92
项目 单位 性能 备注外观 - 无明显缺陷 肉眼观察拉伸强度 MPa ≥19.7 1拉伸永久变形 % ≤40 2断裂伸长率 % ≤980 3硬度(邵尔A) - ≥63 4体积溶胀比 - ≤0.97 5 |
摩擦系数 - ≤0.22 6磨损率 10-8kg/(N·m) ≤1.34 7 |
2.拉伸永久变形:GB528-92;
3.断裂伸长率:GB528-92;
4.硬度(邵尔A):GB531-83;
5.体积溶胀比:GB1690-82;
6.摩擦系数:高温三号栓-盘式摩擦磨损试验机,对偶为GGr15
轴承钢球,转速为3.6×10-2m/s,载荷为0.15MPa;
7.磨损率:同上。
本发明与已有技术相比,具有如下实质性特点:该种材料的综和物理机械性能较高,耐磨性较好,摩擦系数较低,使用寿命长,特别适合于在传动装置中使用。
实施例1:按质量份数,丁腈橡胶100,氧化锌5,硬脂酸5,碳黑50,己二酸二辛酯(DOA)5,硫磺1,N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酸胺(促进剂CZ)1,单醚酐型聚酰亚胺10,在开炼机上将丁腈橡胶的生胶进行塑炼,待橡胶光滑包辊后,加入硬脂酸、氧化锌、碳黑、单醚酐型聚酰亚胺等混炼,混炼均匀后,在平板硫化仪上模压硫化,脱模,加工制样。在整个塑炼和混炼过程中,滚筒表面温度保持在45℃,硫化条件为140℃×35min,压力10MPa。
实施例2:按质量份数,丁腈橡胶100,氧化锌7,硬脂酸4,碳黑40,石蜡油8,硫磺2,二硫化四甲基秋兰姆(促进剂TMTD)2,单醚酐型聚酰亚胺20,在开炼机上将丁腈橡胶的生胶进行塑炼,待橡胶光滑包辊后,加入硬脂酸、氧化锌、碳黑、单醚酐型聚酰亚胺等混炼,混炼均匀后,在平板硫化仪上模压硫化,脱模,加工制样。在整个塑炼和混炼过程中,滚筒表面温度保持在45℃,硫化条件为145℃×30min,压力15MPa。
实施例3:按质量份数,丁腈橡胶100,氧化锌8,硬脂酸3,碳黑40,邻苯二甲酸二辛酯(DOP)10,硫磺3,2-硫醇基苯并噻唑(促进剂M)3,单醚酐型聚酰亚胺30,在开炼机上将丁腈橡胶的生胶进行塑炼,待橡胶光滑包辊后,加入硬脂酸、氧化锌、碳黑、单醚酐型聚酰亚胺等混炼,混炼均匀后,在平板硫化仪上模压硫化,脱模,加工制样。在整个塑炼和混炼过程中,滚筒表面温度保持在50℃,硫化条件为150℃×25min,压力15MPa。
实施例4:按质量份数,丁腈橡胶100,氧化锌9,硬脂酸2,碳黑30,磷酸三丁酯(TBP)13,硫磺4,一硫化四甲基秋兰姆(促进剂TMTM)4,单醚酐型聚酰亚胺40,在开炼机上将丁腈橡胶的生胶进行塑炼,待橡胶光滑包辊后,加入硬脂酸、氧化锌、碳黑、单醚酐型聚酰亚胺等混炼,混炼均匀后,在平板硫化仪上模压硫化,脱模,加工制样。在整个塑炼和混炼过程中,滚筒表面温度保持在50℃,硫化条件为155℃×20min,压力10MPa。
实施例5:按质量份数,丁腈橡胶100,氧化锌10,硬脂酸1,碳黑20,邻苯二甲酸二辛酯(DOP)15,硫磺5,二苯胍(促进剂D)5,单醚酐型聚酰亚胺50,在开炼机上将丁腈橡胶的生胶进行塑炼,待橡胶光滑包辊后,加入硬脂酸、氧化锌、碳黑、单醚酐型聚酰亚胺等混炼,混炼均匀后,在平板硫化仪上模压硫化,脱模,加工制样。在整个塑炼和混炼过程中,滚筒表面温度保持在55℃,硫化条件为160℃×15min,压力15MPa。
Claims (5)
1.一种聚酰亚胺增强丁腈橡胶复合材料,其特征是含有丁腈橡胶100份、氧化锌5~10份、硬脂酸1~5份、碳黑20~50份、增塑剂5~15份、硫磺1~5份、促进剂1~5份、聚酰亚胺10~80份,以质量份数计。
3.如权利要求1所说的聚酰亚胺增强丁腈橡胶复合材料,其特征是增塑剂选用邻苯二甲酸二辛酯、石蜡油、己二酸二辛酯、磷酸三丁酯。
4.如权利要求1所说的聚酰亚胺增强丁腈橡胶复合材料,其特征是促进剂选用N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酸胺、二硫化四甲基秋兰姆、一硫化四甲基秋兰姆、2-硫醇基苯并噻唑、二苯胍。
5.如权利要求1所说的聚酰亚胺增强丁腈橡胶复合材料的制备方法,其特征是在开炼机上将100份丁腈橡胶的生胶进行塑炼,待橡胶光滑包辊后,加入氧化锌5~10份,硬脂酸1~5份、碳黑20~50份、增塑剂5~15份、硫磺1~5份、促进剂1~5份、聚酰亚胺10~80份,以质量份数计,进行混炼,混炼均匀后,在平板硫化仪上模压硫化,脱模后即得材料毛坯;在整个塑炼和混炼过程中,滚筒表面温度保持在45~55℃,硫化温度为140~160℃,硫化时间为15~35min,压力为10~15MPa。
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