CN113388161A - 一种丁腈橡胶耐磨剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种丁腈橡胶耐磨剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是为了开发新的丁腈橡胶耐磨剂并充分利用过期失效的聚氨酯橡胶，提供了一种丁腈橡胶耐磨剂及其制备方法和应用，属于橡胶材料技术领域。本发明丁腈橡胶耐磨剂的各组分的质量份数为：过期的聚氨酯树脂100份，白炭黑20‑25份，1，4‑丁二醇6‑8份，钛白粉25‑30份，硅烷偶联剂7‑10份。本发明将过期失效的聚氨酯橡胶作为耐磨材料和其它各种配合剂发生了一系列的化学反应，形成立体网状的分子链，从而获得宝贵的物理机械性能，并提高胶辊的耐磨性，解决了聚氨酯材料浪费问题，同时降低橡胶胶辊的制造成本。

Description

一种丁腈橡胶耐磨剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于橡胶材料技术领域，特别涉及一种橡胶耐磨剂及其制备方法和应用。
背景技术
丁腈橡胶(NBR)，是由丙烯腈与丁二烯单体聚合而成的共聚物，主要采用低温乳液聚合法生产，耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强。其缺点是耐低温性差、耐臭氧性差，绝缘性能低劣，弹性稍低。丁腈橡胶广泛用于制各种耐油橡胶制品、多种耐油垫圈、垫片、套管、软包装、软胶管、印染胶辊、电缆胶材料等，在汽车、航空、石油、复印等行业中成为必不可少的弹性材料。若将其应用于橡胶胶辊制品时，在保持丁腈橡胶的常规性能基础上，需要提高耐磨性能，以提高橡胶胶辊制品的使用寿命。
聚氨酯树脂是综合性能优秀的合成树脂之一。由于其合成单体品种多、反应条件温和、专一、可控、配方调整余地大及其高分子材料的微观结构特点，可广泛用于涂料、黏合剂、泡沫塑料、合成纤维以及弹性体，已成为人们衣、食、住、行以及高新技术领域必不可少的材料之一。但是，聚氨酯橡胶放置时间超过保质期后，其性能大幅度下降无法再使用，只能废弃，产生浪费。
发明内容
本发明的目的是为了开发新的丁腈橡胶耐磨剂并充分利用过期失效的聚氨酯橡胶，提供了一种丁腈橡胶耐磨剂及其制备方法和应用。本发明将过期失效的聚氨酯橡胶作为耐磨材料和其它各种配合剂发生了一系列的化学反应，形成立体网状的分子链，从而获得宝贵的物理机械性能，并提高胶辊的耐磨性，解决了聚氨酯材料浪费问题，同时降低橡胶胶辊的制造成本。
本发明的技术方案之一为，一种丁腈橡胶耐磨剂，各组分的质量份数如下：
Figure BDA0003111448600000011
Figure BDA0003111448600000021
其中，过期的聚氨酯树脂，其型号为D3145，过期3个月以上；
硅烷偶联剂SI69-50：有效成份SI-69是一种液体的含双官能基的硫硅烷偶联剂，含有烷氧基和有机硫基；烷氧基在混炼混合时与白炭黑表面的硅醇基缩合形成硅氧烷键，有机硫基则与橡胶于硫化时形成共价键，添加该硅烷偶联剂的效果表现在橡胶制品的物理机械性能(拉伸强度，耐磨性能，压缩永久变形)得到显著的改善；
1，4-丁二醇是生产聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)工程塑料和PBT纤维的基本原料。
本发明的技术方案之二为，上述丁腈橡胶耐磨剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将过期的聚氨酯树脂加入到反应釜中，加热至85～90℃，加热至熔化；
2)按照以下顺序按质量份数比例在反应釜中加入各种材料：白炭黑→硅烷偶联剂→钛白粉→1，4-丁二醇；
3)继续搅拌3-4小时，使其成为膏状，即得。
进一步的，上述制备方法，反应釜中的搅拌器形状采用锚式结构，转速80-100转/分。
本发明的技术方案之三为，上述丁腈橡胶耐磨剂的应用为，将所述耐磨剂用于丁腈橡胶中，即一种丁腈橡胶制品，各原料组份的质量份数如下：
Figure BDA0003111448600000022
进一步的，上述丁腈橡胶耐磨剂的应用，所述丁腈橡胶为丁腈橡胶6280；所述增塑剂为已二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯；所述增粘剂为酚醛树脂；所述硫化剂DCP为过氧化二异丙苯。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
1、本发明的耐磨剂利用了过期的聚氨酯树脂，属于废物利用。
2、加入本发明的耐磨剂的丁腈橡胶耐磨性能好，由该丁腈橡胶制得的胶辊在耐磨性能在使用周期上提高20-30％。
具体实施方式
过期的聚氨酯树脂，其型号为D3145，为过期3个月以上的废弃材料。
硅烷偶联剂SI69-50，购自青岛中橡新材科技有限公司。
丁腈橡胶6280购自韩国LG。
己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]为HALLSTAR的TP-95环保增塑剂。
酚醛树脂为ALLNEX PN759。
实施例1
一种丁腈橡胶耐磨剂，各组分的质量份数如下：
Figure BDA0003111448600000031
上述耐磨剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将过期的聚氨酯树脂1000g加入到反应釜中，转速80-100转/分，加热至85～90℃，加热至熔化；
2)按照以下顺序在反应釜中加入各种材料：白炭黑250g→硅烷偶联剂100g→钛白粉300g→1，4-丁二醇80g；
3)保持转速继续搅拌3-4小时，使其成为膏状，即得。
实施例2
一种丁腈橡胶耐磨剂，各组分的质量份数如下：
Figure BDA0003111448600000032
Figure BDA0003111448600000041
制备方法同实施例1。
实施例3
一种丁腈橡胶耐磨剂，各组分的质量份数如下：
Figure BDA0003111448600000042
制备方法同实施例1。
应用例1
一种丁腈橡胶制品，各原料组份的质量份数如下：
Figure BDA0003111448600000043
制备方法为：
将密炼机升温至120℃，放入经过塑炼的1000g丁腈橡胶，开始混合炼胶，按照加料顺序进行加入各种配料，200g炭黑N550→50g增塑剂→300g炭黑N330→80g增粘剂→15g硫化剂→100g实施例1的耐磨剂，再混合10分钟后获得胶料；
将胶料进行薄通处理，压制成0.5毫米的薄片，再打成三角包，重复4次，然后在开炼机上压制成5-6毫米的胶片，通风降至常温，获得丁腈橡胶胶料；其硫化以后物理机械性能为：拉伸强度18-20MPa，撕裂强度50-55KN/M，扯断伸长率260-290％，邵氏硬度75-80HA，磨耗0.14-0.18cm3/1.6km。
应用例2
一种丁腈橡胶制品，各原料组份的质量份数如下：
Figure BDA0003111448600000051
制备方法同应用例1。
其硫化以后物理机械性能为：拉伸强度18-22MPa，撕裂强度52-57KN/M，扯断伸长率240-290％，邵氏硬度75-80HA，磨耗0.13-0.16cm3/1.6km。
应用例3
一种丁腈橡胶制品，各原料组份的质量份数如下：
Figure BDA0003111448600000052
制备方法同应用例1。
应用例4
一种丁腈橡胶制品，各原料组份的质量份数如下：
Figure BDA0003111448600000053
Figure BDA0003111448600000061
制备方法同应用例1。
对比例1
一种丁腈橡胶，各原料组份的质量份数如下：
Figure BDA0003111448600000062
制备方法同应用例1。
其硫化以后物理机械性能为：拉伸强度13-16MPa，撕裂强度45-50KN/M，扯断伸长率260-310％，邵氏硬度73-76HA，磨耗0.16-0.20cm3/1.6km。
对比例2
一种丁腈橡胶，各原料组份的质量份数如下：
Figure BDA0003111448600000063
制备方法同应用例1。
其硫化以后物理机械性能为：拉伸强度19-21MPa，撕裂强度53-58KN/M，扯断伸长率250-300％，邵氏硬度76-80HA，磨耗0.11-0.15cm3/1.6km；
对比例3
一种丁腈橡胶，各原料组份的质量份数如下：
Figure BDA0003111448600000071
制备方法同应用例1。
其硫化以后物理机械性能为：拉伸强度20-24MPa，撕裂强度55-60KN/M，扯断伸长率160-200％，邵氏硬度80-83HA，磨耗0.14-0.18cm3/1.6km；
正常情况下聚氨酯树脂橡胶D3145硫化后的物理机械性能检测结果：硬度为90-92度(邵氏硬度)；拉伸强度50-55MPa；撕裂强度90-100KN/M；扯断伸长率200-260％，阿克隆磨耗0.08cm3/1.6km；
过期三个月以后的聚氨酯树脂D3145，由于部分分子链的自发的分离，造成经过硫化后的物理机械性能指标有所下降，检测结果：硬度为75-86度(邵氏硬度)；拉伸强度30-45MPa；撕裂强度60-75KN/M；扯断伸长率300-400％，阿克隆磨耗0.16-0.22cm3/1.6km；因此不能够再继续正常使用，只能报废处理。如果随意当做垃圾处理，或者丢弃势必会对环境造成污染。
结果显示：
加入本发明耐磨剂的橡胶的大部分性能指标没有发生较大的变化，然而其阿克隆磨耗性能指标有所下降(分别是：0.18；0.15；0.13)。
在橡胶胶辊制造过程中作为橡胶胶辊材料中的耐磨材料(简称耐磨剂)虽然能够提高耐磨性，同时还能够降低原材料的成本，但是在胶辊的生产过程中也不能够大量的使用。由于聚氨酯树脂可塑度低，大量使用后，会造成胶辊的弹性降低，影响胶辊的回弹性，减少胶辊的使用周期，最合适的添加量是100份丁腈橡胶中加入耐磨剂10～15份。经实验检测，添加聚氨酯树脂耐磨剂后的丁腈橡胶胶辊在耐磨性能方面有了较大的提高，在使用周期上，与不添加该耐磨剂胶辊的基础上提高20-30％。

Claims (5)

1.一种丁腈橡胶耐磨剂，其特征在于，各组分的质量份数如下：
Figure FDA0003111448590000011
其中，过期的聚氨酯树脂，其型号为D3145，过期3个月以上；硅烷偶联剂为硅烷偶联剂SI69-50。
2.权利要求1所述丁腈橡胶耐磨剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将过期的聚氨酯树脂加入到反应釜中，加热至85～90℃，加热至熔化；
2)以如下顺序按质量份数比例在反应釜中加入各种材料：白炭黑→硅烷偶联剂→钛白粉→1，4-丁二醇；
3)继续搅拌3-4小时，使其成为膏状，即得。
3.根据权利要求2所述的丁腈橡胶耐磨剂的制备方法，其特征在于，反应釜中的搅拌器形状采用锚式结构，转速80-100转/分。
4.权利要求1所述丁腈橡胶耐磨剂的应用，其特征在于，将耐磨剂用于丁腈橡胶中，即一种丁腈橡胶制品，各原料组份的质量份数如下：
Figure FDA0003111448590000012
5.根据权利要求4所述的丁腈橡胶耐磨剂的应用，其特征在于，所述丁腈橡胶为丁腈橡胶6280；所述增塑剂为己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯；所述增粘剂为酚醛树脂；所述硫化剂DCP为过氧化二异丙苯。
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