CN114058129A - 导热橡胶材料用橡胶组合物、硫化橡胶及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及导热橡胶领域,公开了一种导热橡胶材料用橡胶组合物、硫化橡胶及其制备方法和应用,该组合物中含有母炼胶、第一补强填充剂、第二补强填充剂、硫化剂、硫化活性剂、增塑剂和硫化助剂,且任选还含有基础橡胶,所述母炼胶通过将碳基填料、偶联剂和至少一部分基础橡胶进行混炼而获得。本发明的组合物获得的硫化胶具有优良的导热性能和物理机械性能。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶领域,具体地,涉及一种导热橡胶材料用橡胶组合物、一种制备硫化橡胶的方法以及由该方法制备得到的硫化橡胶、硫化橡胶在制备导热橡胶材料中的应用。
背景技术
硫化胶囊是轮胎硫化定型时使用的内支撑模具,是生产轮胎的硫化机中最为复杂的活动件之一,使用环境和条件极为苛刻,需要经受热水、蒸汽、氮气不断交换,高温高压,多次脉冲机械形变和长期反复拉伸变形。因此硫化胶囊的使用寿命一直是轮胎企业最关注的问题。
文献《石墨烯用量对丁基橡胶性能的影响》(中国橡胶,2018年第12 期)报道了在偶联剂作用下石墨烯用量对丁基橡胶性能的影响:随着石墨烯用量的增加,硫化胶的最高扭矩MH、最低扭矩ML、表观交联密度呈现出逐渐增大的趋势,焦烧时间和正硫化时间呈现缩短趋势。与未添加石墨烯的丁基硫化胶相比,复合材料的拉伸强度、撕裂强度、定伸应力、邵尔A型硬度均有明显提高,石墨烯对丁基橡胶有良好的补强作用,石墨烯还可以明显改善复合材料的导热性能。但是,该现有技术获得的导热橡胶材料采用石墨烯粉体与橡胶在熔体状态下剪切分散混合,粉体状态的石墨烯由于具有很高的比表面积,容易团聚,从而限制了石墨烯作为高效导热补强剂作用的发挥。
另外,轮胎硫化胶囊要求耐高温,高强度,高伸张,低扯断永久变形(伸张回复性)。
而且,胶囊使用寿命高,才能提高生产效率,确保轮胎质量和控制较低的制造成本。
在现有制备橡胶硫化胶囊的技术中,仍然存在的两个问题:使用寿命很不稳定以及导热效率太低。胶料使用常规的炭黑等填料,硫化胶的导热系数小,导致使用过程中热量不易传导出去,硫化胶囊的耐老化性能以及耐裂纹增长性能不高,导致硫化胶囊平均使用寿命较低,不仅会增加生产成本,还会直接影响到产品的质量和生产效率。
因此,需要提出一种能够解决上述问题的制备硫化胶囊等导热橡胶组合物的新方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的硫化橡胶导热性能和机械强度不佳的缺陷。
为了实现上述目的,本发明的第一方面提供一种导热橡胶材料用橡胶组合物,该组合物中含有各自独立保存或者任意两者以上混合保存的以下组分:
母炼胶、第一补强填充剂、第二补强填充剂、硫化剂、硫化活性剂、增塑剂和硫化助剂,且任选还含有基础橡胶,
所述母炼胶通过将碳基填料、偶联剂和至少一部分基础橡胶进行混炼而获得;
所述基础橡胶为不饱和度低于2%的高饱和基础橡胶;所述碳基填料为石墨烯;所述硫化剂为含有卤素的酚醛树脂;所述硫化助剂为氯丁橡胶和/ 或溴化丁基橡胶;所述第一补强填充剂为DPB吸收值为1.02-1.13cm3/g且粒径大小参数CTAB法表面积为90-120cm2/g的炭黑;所述第二补强填充剂为 DPB吸收值为3.0-3.5cm3/g且粒径大小参数CTAB法表面积为70-90cm2/g的炭黑;
在所述组合物中,相对于100重量份的全部所述基础橡胶,所述碳基填料的含量为1-15重量份,所述第一补强填充剂的含量为5-60重量份,所述第二补强填充剂的含量为10-40重量份,所述偶联剂的含量为0.05-2重量份,所述硫化剂的含量为3-15重量份,所述硫化活性剂的含量为1-11重量份,所述增塑剂的含量为1-10重量份,所述硫化助剂的含量为1-10重量份。
本发明的第二方面提供一种制备硫化橡胶的方法,该方法应用前述组合物进行,包括:
(1)将碳基填料和偶联剂与至少部分基础橡胶进行第一混炼,得到母炼胶;
(2)将所述母炼胶与组分A进行第二混炼,得到混炼胶,所述组分A 中含有第一补强填充剂、第二补强填充剂、硫化活性剂、增塑剂和硫化助剂,且所述组分A中任选还含有基础橡胶;
(3)将所述混炼胶与硫化剂一起进行第三混炼,得到最终混炼胶;
(4)将所述最终混炼胶进行硫化。
本发明的第三方面提供由前述第二方面所述的方法制备得到的硫化橡胶。
本发明的第四方面提供前述第三方面所述的硫化橡胶在制备导热橡胶材料中的应用。
本发明的发明人发现,通过采用本发明前述的橡胶组合物获得的硫化橡胶的具有相对于现有技术明显更好的导热网络,从而能够提高硫化橡胶的导热系数。发明人分析认为,这可能是由于本发明提供的组合物中的各组分之间的协同效果,特别是本发明的组合物中的基础橡胶、石墨烯、第一补强填充剂和第二补强填充剂之间的协同作用使得由此获得的硫化橡胶的导热系数更高。并且,相比于现有技术,本发明提供的组合物使得不必大量使用补强填充剂就能够获得性能优良的硫化橡胶。
另外,本发明提供的橡胶组合物,能够用于轮胎硫化胶囊等橡胶材料,并且,本领域技术人员公知,橡胶硫化胶囊常用于热水、蒸汽、氮气不断交换,高温高压,多次脉冲和长期反复拉伸变形等环境,对橡胶的耐老化、导热、气密性、曲挠等性能有较高的要求。
附图说明
图1为实施例1至实施例4和对比例1在混炼过程中的第二混炼(丁基橡胶与母炼胶、炭黑、硫化活性剂、增塑剂、硫化助剂一起混炼的步骤)过程中温度-时间曲线;
图2为实施例1至实施例4和对比例在混炼过程中的第二混炼(丁基橡胶与母炼胶、炭黑、硫化活性剂、增塑剂、硫化助剂一起混炼的步骤)过程中功率-时间曲线;
图3为实施例所得最终混炼胶H1~H4和对比例所得最终混炼胶DH1混炼胶经橡胶加工分析仪RPA测定的损耗因子tanδ-应变曲线;
图4为实施例所得最终混炼胶H1~H4和对比例所得最终混炼胶DH1混炼胶经橡胶加工分析仪RPA测定的储能剪切模量G’-应变曲线。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
如前所述,本发明的第一方面提供了一种导热橡胶材料用橡胶组合物,该组合物中含有各自独立保存或者任意两者以上混合保存的以下组分:
母炼胶、第一补强填充剂、第二补强填充剂、硫化剂、硫化活性剂、增塑剂和硫化助剂,且任选还含有基础橡胶,
所述母炼胶通过将碳基填料、偶联剂和至少一部分基础橡胶进行混炼而获得;
所述基础橡胶为不饱和度低于2%的高饱和基础橡胶;所述碳基填料为石墨烯;所述硫化剂为含有卤素的酚醛树脂;所述硫化助剂为氯丁橡胶和/ 或溴化丁基橡胶;所述第一补强填充剂为DPB吸收值为1.02-1.13cm3/g且粒径大小参数CTAB法表面积为90-120cm2/g的炭黑;所述第二补强填充剂为 DPB吸收值为3.0-3.5cm3/g且粒径大小参数CTAB法表面积为70-90cm2/g的炭黑;
在所述组合物中,相对于100重量份的全部所述基础橡胶,所述碳基填料的含量为1-15重量份,所述第一补强填充剂的含量为5-60重量份,所述第二补强填充剂的含量为10-40重量份,所述偶联剂的含量为0.05-2重量份,所述硫化剂的含量为3-15重量份,所述硫化活性剂的含量为1-11重量份,所述增塑剂的含量为1-10重量份,所述硫化助剂的含量为1-10重量份。
需要说明的是,在本发明的前述组合物中,由于基础橡胶可能全部用于形成母炼胶,也可能一部分形成母炼胶而剩余部分作为单独的基础橡胶与例如第一补强填充剂等其余组分并存,因此,本发明前述定义的“相对于100 重量份的全部所述基础橡胶”也包括两种不同的含义,当基础橡胶全部用于形成母炼胶时,“相对于100重量份的全部所述基础橡胶”表示用于形成母炼胶的全部基础橡胶;当基础橡胶一部分形成母炼胶而剩余部分作为单独的基础橡胶与例如第一补强填充剂等其余组分并存时,“相对于100重量份的全部所述基础橡胶”表示用于形成母炼胶的基础橡胶与剩余的基础橡胶之和。并且,当基础橡胶一部分形成母炼胶而剩余部分作为单独的基础橡胶与例如第一补强填充剂等其余组分并存时,用于形成母炼胶的基础橡胶的种类可以与剩余的用于与其余组分并存的基础橡胶的种类相同或者不同,本发明对此没有特别的要求。
根据一种特别优选的具体实施方式,所述碳基填料和所述偶联剂与至少部分所述基础橡胶形成母炼胶,并将形成的所述母炼胶与其余组分一起形成所述组合物;更优选地,所述母炼胶通过将至少部分所述基础橡胶、所述碳基填料和所述偶联剂进行第一混炼而获得。本发明的发明人发现,通过将至少部分所述基础橡胶、所述碳基填料和所述偶联剂形成母炼胶,并将形成的所述母炼胶再与其余组分一起形成所述组合物后,能够使得作为碳基填料的石墨烯更好地发挥作用,从而促使由此获得的硫化橡胶填料分散更均匀,有更好的导热性能的效果。
优选情况下,形成所述母炼胶的所述基础橡胶的含量占全部所述基础橡胶的含量的70重量%以上。
优选地,所述第一混炼的条件包括:温度为145-175℃,时间为3-8min。
优选情况下,在所述组合物中,相对于100重量份的所述基础橡胶,所述碳基填料的含量为1-15重量份,所述第一补强填充剂的含量为5-60重量份,所述第二补强填充剂的含量为10-40重量份,所述偶联剂的含量为0.2-2 重量份,所述硫化剂的含量为3-15重量份,所述硫化活性剂的含量为1-11 重量份,所述增塑剂的含量为1-10重量份,所述硫化助剂的含量为1-10重量份。
优选地,所述石墨烯为还原石墨烯和/或氧化石墨烯。优选还原石墨烯和氧化石墨烯的基本结构为层状碳原子层。
本发明的所述氧化石墨烯表示石墨烯片层的结构包括未被氧化的共轭芳环结构以及氧化产生的含氧官能团(环氧基,羟基、羧基)的石墨烯。
本发明的所述还原石墨烯表示氧化石墨烯采用化学还原、高温石墨化、电化学还原、溶剂热还原等方法进行脱氧处理,并修复其中的共轭结构的石墨烯。
本发明中,所述第一补强填充剂为DPB吸收值为1.02-1.13cm3/g且粒径大小参数CTAB法表面积为90-120cm2/g的炭黑;示例性地,所述第一补强填充剂为高耐磨炉黑N330、N375等。
本发明中,所述第二补强填充剂为DPB吸收值为3.0-3.5cm3/g且粒径大小参数CTAB法表面积为70-90cm2/g的炭黑;示例性地,所述第二补强填充剂为乙炔炭黑、高导电炭黑等。
优选情况下,所述偶联剂选自γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷 (KH570)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和双-[γ-(三乙氧基硅)丙基] 四硫化物(Si69)中的至少一种。
优选情况下,所述基础橡胶为丁基橡胶;优选所述丁基橡胶的门尼粘度 ML(1+8min,125℃)为45-55,不饱和度为1.4-1.7%。
为了获得更好的耐热性能,特别优选情况下,所述硫化剂为含有Br元素的酚醛树脂。
优选情况下,所述硫化活性剂选自无机硫化活性剂和有机硫化活性剂中的至少一种。
优选地,所述无机硫化活性剂为氧化锌;所述有机硫化活性剂选自硬脂酸、月桂酸和辛酸中的至少一种。
更优选所述氧化锌选自间接法氧化锌、直接法氧化锌和活性氧化锌中的至少一种。
根据一种优选的具体实施方式,所述硫化活性剂为无机硫化活性剂和有机硫化活性剂,相对于100重量份的所述基础橡胶,所述无机硫化活性剂的含量为2-6重量份,所述有机硫化活性剂的含量为0.2-2重量份。
优选情况下,所述增塑剂选自石油系增塑剂、脂肪油系增塑剂和合成增塑剂中的至少一种,所述石油系增塑剂选自环烷油、芳烃油、微晶蜡和石蜡中的至少一种,所述脂肪油系增塑剂选自甘油、蓖麻油、大豆油、油酸和硬脂酸锌中的至少一种,所述合成增塑剂选自乙二醇、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二辛酯和环氧大豆油中的至少一种。
根据一种优选的具体实施方式,所述增塑剂为蓖麻油和微晶蜡,相对于 100重量份的所述基础橡胶,所述蓖麻油的含量为3-7重量份,所述微晶蜡的含量为1-3重量份。本发明的发明人发现,采用该优选的具体实施方式的增塑剂于本发明的组合物中时,混炼胶的加工性能更好,从而使得硫化胶的表面光洁平整、硬度适中。
优选地,所述微晶蜡的熔点为60-95℃,分子量为580-700。特别地,所述微晶蜡主要由C20-60的环烷烃和少量的正、异构烷烃组成。
如前所述,本发明的第二方面提供了一种制备硫化橡胶的方法,该方法应用前述的组合物进行,包括:
(1)将碳基填料和偶联剂与至少部分基础橡胶进行第一混炼,得到母炼胶;
(2)将所述母炼胶与组分A进行第二混炼,得到混炼胶,所述组分A 中含有第一补强填充剂、第二补强填充剂、硫化活性剂、增塑剂和硫化助剂,且所述组分A中任选还含有基础橡胶;
(3)将所述混炼胶与硫化剂一起进行第三混炼,得到最终混炼胶;
(4)将所述最终混炼胶进行硫化。
特别优选情况下,步骤(1)中的所述基础橡胶的用量占全部所述基础橡胶的用量的70重量%以上。
优选地,所述第一混炼的条件包括:温度为145-175℃,时间为3-8min。
优选地,所述第二混炼的条件包括:温度不高于150℃,时间为3-6min。
优选地,所述第三混炼的条件包括:温度不高于120℃,时间为4-7min。
优选情况下,所述硫化的条件包括:温度为140-210℃,压力为3-4MPa,时间为5-50min。
本发明的前述第一混炼和第二混炼均可以在例如密炼机中进行,在没有特别说明的情况下,对密炼机中的具体操作情况没有特别的限制,可以采用本领域内的常规操作方式进行。
本发明的实例部分示例性地列举了详细的操作过程,本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
如前所述,本发明的第三方面提供了由前述第二方面所述的方法制备得到的硫化橡胶。
本发明提供的硫化橡胶具有高导热和耐老化的特性,因此,如前所述,本发明的第四方面提供了前述第三方面所述的硫化橡胶在制备导热橡胶材料中的应用。
优选地,所述导热橡胶材料为硫化胶囊。
以下将通过实例对本发明进行详细描述。以下实例中,在没有特别说明的情况下,使用的各种原料均为市售可得的产品。
基础橡胶:
丁基橡胶:牌号1851,中国石油化工股份有限公司生产,门尼粘度 ML(1+8min,125℃)为48,双键含量(不饱和度)为1.61%。
丁基橡胶:牌号301,阿朗新科公司生产,ML(1+8min,125℃)为52,双键含量(不饱和度)为1.45%。
丁基橡胶:牌号268s,阿朗新科公司生产,ML(1+8min,125℃)为51,双键含量(不饱和度)为1.70%。
碳基填料:
石墨烯:还原石墨烯牌号KNG-T181-2,厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司生产。
偶联剂:
γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si69),购自北京伊诺凯化学试剂公司。
第一补强填充剂:
N330炭黑(高耐磨炭黑),天津黑猫炭黑公司生产,结构参数DPB吸收值为1.08cm3/g,粒径大小参数CTAB法表面积为105cm2/g。
第二补强填充剂:
天津黑猫炭黑公司生产,1#为乙炔炭黑,平均粒径32nm,粒径大小参数CTAB法表面积为72cm2/g,结构参数DPB吸收值为3.5cm3/g;2#为高导电(导热)炭黑,平均粒径39nm,粒径大小参数CTAB法表面积为89cm2/g,结构参数DPB吸收值为3.2cm3/g。
硫化剂:
酚醛树脂:溴化酚醛树脂SP-1055,十拿化工(上海)有限公司产品。
硫化活性剂:
氧化锌、硬脂酸:均购自北京伊诺凯化学试剂公司,化学纯。
增塑剂:
蓖麻油:天津光复化学试剂公司生产。
微晶蜡:购自北京伊诺凯化学试剂公司。
硫化助剂:
氯丁橡胶CR:山西合成橡胶集团有限公司生产。
溴化丁基橡胶:中国石油化工股份有限公司生产。
制备例
将基础橡胶、碳基填料和偶联剂在密炼机中进行第一混炼,得到母炼胶;各制备例中的配方和混炼条件如表1中所示。
表1
制备例1 | 制备例2 | 制备例3 | 制备例4 | 制备例5 | |
<u>基础橡胶</u> | |||||
种类 | IIR 301 | IIR 301 | IIR 268s | IIR 301 | 同制备例1 |
用量 | 79.71 | 79.71 | 100 | 79.71 | 同制备例1 |
<u>碳基填料</u> | |||||
种类 | 石墨烯 | 石墨烯 | 石墨烯 | 石墨烯 | 同制备例1 |
用量 | 8 | 7 | 10 | 6 | 同制备例1 |
<u>偶联剂</u> | |||||
种类 | KH-550 | Si69 | KH-570 | KH-550 | 同制备例1 |
用量 | 0.32 | 0.42 | 0.2 | 0.42 | 0.15 |
<u>母炼胶</u> | |||||
命名 | G1 | G2 | G3 | G4 | G5 |
合计量 | 87.42 | 87.13 | 110.2 | 86.13 | 87.25 |
<u>第一混炼</u> | |||||
温度 | 170℃ | 170℃ | 170℃ | 170℃ | 同制备例1 |
时间 | 6min | 6min | 6min | 6min | 同制备例1 |
转速 | 7rpm | 7rpm | 7rpm | 7rpm | 同制备例1 |
实施例
将第一补强填充剂、第二补强填充剂、硫化活性剂、增塑剂和硫化助剂,或者以及剩余的基础橡胶在密炼机中进行第二混炼,得到混炼胶;以及将所述混炼胶与硫化剂一起在密炼机中进行第三混炼,得到最终混炼胶。
各实施例中的配方和混炼条件如表2中所示。
在没有特别说明的情况下,各实施例还包括开炼机下片,即将辊温调至 40±5℃,辊距调节至0.8mm,将第三混炼后得到的胶料打卷交替从两端纵向薄通6次。将辊距调至6mm,将胶料纵向对折,过辊4次。得到最终混炼胶。
表2
表2(续表)
对比例1
配方:
采用与实施例1相同的方法依次进行第二混炼和第三混炼,并得到混炼胶DH1。
测试例
用于说明本发明提供的混炼胶、最终混炼胶、硫化胶的性能测试。
对最终混炼胶进行下述性能测试,所得结果如表3和图1-4所示。
(1)密炼机加工过程中加工性能的表征
采用采用美国法莱尔公司生产的1.5L密炼机混炼橡胶,并记录第二混炼过程中转子功率和温度变化,本发明的部分结果示例性地见图1和图2,用以表征胶料的加工性能。
(2)门尼粘度
采用中国台湾高铁公司的门尼粘度计测定最终混炼胶的门尼粘度,测试条件 ML(1+8min,125℃),结果见表3。
(3)最终混炼胶的硫化特性
采用对中国台湾高铁公司的无转子硫化仪测试最终混炼胶的硫化性能,其中,测试条件为:振荡角度为1°,频率为1.67Hz,温度为200℃。所得结果如表 3所示。
(4)最终混炼胶中填料的分散性能及硫化胶力学性能的表征
采用RPA2000橡胶加工分析仪(美国alpha公司产品)应变扫描测试,本发明的部分结果示例性地如图3和图4所示。
最终混炼胶:应变扫描范围0.7%-100%,温度125℃,频率1Hz。
硫化橡胶的制备方法为将上述最终混炼胶在4MPa压力和190℃温度下硫化时间为正硫化时间t90(由硫化特性仪测定得到),得到硫化橡胶,硫化橡胶进行如下性能测试。
(1)硫化橡胶的拉伸性能和撕裂强度
拉伸性能和撕裂强度分别按GB/T 528-1998和GB/T 529-1999在中国台湾高铁公司生产的GT-AT-3000型万能拉力试验机上测试。
(2)硫化橡胶的导热系数测定
采用TC3000通用型导热系数测定仪(西安夏溪电子科技有限公司生产) 测定硫化胶在室温下的导热系数,导热系数的测试方法采用瞬态热线法,参考的标准为《GB/T11205-2009橡胶热导率的测定热线法》。
(3)硫化橡胶的气密性测试
采用1mm左右厚度的片状硫化胶材料用于气密性测试,参照国标GB/T 1038-2000,采用博密TM(PERMETM)VAC-V2型压差法气体渗透仪测试气密性,试验结果以材料的气体透过系数pg表示。
表3
表3(续表)
从图1、图2的第二混炼制备混炼胶胶料过程中温度、混炼功率随时间变化的曲线可以看出,本发明橡胶组合物,其加工过程温度、混炼功率比对比例高,说明实施例的橡胶的填充剂与橡胶基体的相互作用比对比例强,补强效果更好,有利于填料的高效分散,使得胶料的机械性能和导热性能更好。
从图3、图4的最终混炼胶RPA应变扫描曲线和最终混炼胶门尼粘度结果可以看出,对比例最终混炼胶DH1的损耗因子tanδ低于实施例1-4的最终混炼胶,而储能模量G’和门尼粘度高于实施例1-4的最终混炼胶,本发明提供的组合物有利于导热填料网络的形成和硫化胶机械性能的提高。
从表5硫化特性结果还能够看出:实施例1-4的TC10、TC50、TC90 的数值比对比例DH1的数值小,说明实施例胶料的硫化能耗会降低;而且比较表征胶料交联密度指标S`Max-S`Min的数据可以看出,实施例的数值高于对比例DH1,说明本发明的组合物提高了胶料的胶料密度,从而提高了硫化胶的机械力学性能。
从表5拉伸撕裂性能结果可以看出:实施例的邵A硬度、扯断伸长率、拉伸强度、定伸应力、永久变形、撕裂强度等性能与对比例相差不大。而从导热性能和气密性结果可以看出,实施例的导热系数高于对比例,气体透过系数pg低于对比例,说明本发明的组合物获得的胶料的导热性能和气密性均优于对比例。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种导热橡胶材料用橡胶组合物,其特征在于,该组合物中含有各自独立保存或者任意两者以上混合保存的以下组分:
母炼胶、第一补强填充剂、第二补强填充剂、硫化剂、硫化活性剂、增塑剂和硫化助剂,且任选还含有基础橡胶,
所述母炼胶通过将碳基填料、偶联剂和至少一部分基础橡胶进行混炼而获得;
所述基础橡胶为不饱和度低于2%的高饱和基础橡胶;所述碳基填料为石墨烯;所述硫化剂为含有卤素的酚醛树脂;所述硫化助剂为氯丁橡胶和/或溴化丁基橡胶;所述第一补强填充剂为DPB吸收值为1.02-1.13cm3/g且粒径大小参数CTAB法表面积为90-120cm2/g的炭黑;所述第二补强填充剂为DPB吸收值为3.0-3.5cm3/g且粒径大小参数CTAB法表面积为70-90cm2/g的炭黑;
在所述组合物中,相对于100重量份的全部所述基础橡胶,所述碳基填料的含量为1-15重量份,所述第一补强填充剂的含量为5-60重量份,所述第二补强填充剂的含量为10-40重量份,所述偶联剂的含量为0.05-2重量份,所述硫化剂的含量为3-15重量份,所述硫化活性剂的含量为1-11重量份,所述增塑剂的含量为1-10重量份,所述硫化助剂的含量为1-10重量份。
2.根据权利要求1所述的组合物,其中,在所述组合物中,相对于100重量份的全部所述基础橡胶,所述碳基填料的含量为2-10重量份,所述第一补强填充剂的含量为10-50重量份,所述第二补强填充剂的含量为30-40重量份,所述偶联剂的含量为0.2-1重量份,所述硫化剂的含量为5-11重量份,所述硫化活性剂的含量为2-8重量份,所述增塑剂的含量为4-9.5重量份,所述硫化助剂的含量为3-7重量份。
3.根据权利要求1或2所述的组合物,其中,所述石墨烯为还原石墨烯和/或氧化石墨烯。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物,其中,所述偶联剂选自γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物中的至少一种。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的组合物,其中,所述基础橡胶为丁基橡胶;优选所述丁基橡胶的门尼粘度ML(1+8min,125℃)为45-55,不饱和度为1.4-1.7%;
优选地,所述硫化剂为含有Br元素的酚醛树脂。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的组合物,其中,所述硫化活性剂选自无机硫化活性剂和有机硫化活性剂中的至少一种;
优选地,所述无机硫化活性剂为氧化锌,所述有机硫化活性剂选自硬脂酸、月桂酸和辛酸中的至少一种;
优选地,所述氧化锌选自间接法氧化锌、直接法氧化锌和活性氧化锌中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的组合物,其中,所述硫化活性剂为无机硫化活性剂和有机硫化活性剂,相对于100重量份的所述基础橡胶,所述无机硫化活性剂的含量为2-6重量份,所述有机硫化活性剂的含量为0.2-2重量份。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的组合物,其中,所述增塑剂选自石油系增塑剂、脂肪油系增塑剂和合成增塑剂中的至少一种,所述石油系增塑剂选自环烷油、芳烃油、微晶蜡和石蜡中的至少一种,所述脂肪油系增塑剂选自甘油、蓖麻油、大豆油、油酸和硬脂酸锌中的至少一种,所述合成增塑剂选自乙二醇、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二辛酯和环氧大豆油中的至少一种;
优选地,所述增塑剂为蓖麻油和微晶蜡,相对于100重量份的所述基础橡胶,所述蓖麻油的含量为3-7重量份,所述微晶蜡的含量为1-3重量份。
9.一种制备硫化橡胶的方法,其特征在于,该方法应用权利要求1-8中任意一项所述的组合物进行,包括:
(1)将碳基填料和偶联剂与至少部分基础橡胶进行第一混炼,得到母炼胶,优选所述第一混炼的条件包括:温度为145-175℃,时间为3-8min;
(2)将所述母炼胶与组分A进行第二混炼,得到混炼胶,所述组分A中含有第一补强填充剂、第二补强填充剂、硫化活性剂、增塑剂和硫化助剂,且所述组分A中任选还含有基础橡胶,优选所述第二混炼的条件包括:温度不高于150℃,时间为3-6min;
(3)将所述混炼胶与硫化剂一起进行第三混炼,得到最终混炼胶;优选所述第三混炼的条件包括:温度不高于120℃,时间为4-7min;
(4)将所述最终混炼胶进行硫化。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,所述硫化的条件包括:温度为140-210℃,压力为3-4MPa,时间为5-50min。
11.由权利要求9或10所述的方法制备得到的硫化橡胶。
12.权利要求11所述的硫化橡胶在制备导热橡胶材料中的应用;
优选地,所述导热橡胶材料为硫化胶囊。
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赵会岩等: ""石墨烯用量对丁基橡胶性能的影响"", 《中国橡胶》 * |
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