CN114479209A - 一种高弹性高强度太空豆高分子材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及渔具技术领域，具体涉及一种高弹性高强度太空豆高分子材料及其制备方法，本发明的高弹性高强度太空豆高分子材料包括以下重量份的原料：天然橡胶40‑60份，顺丁橡胶5‑10份，硅强粉25‑40份，偶联剂1‑3份，芳纶浆粕8‑15份，活性剂3‑5份，硫化剂2‑4份，该高弹性高强度太空豆高分子材料具有优异的抗拉伸强度和伸长率，具有优异的抗撕裂性能，兼具良好的硬度，应用于太空豆具有优异的锁紧力和抗撕裂强度，能够很好地完成插标座和铅皮座的锁止固定工作，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及渔具技术领域，具体涉及一种高弹性高强度太空豆高分子材料及其制备方法。
背景技术
太空豆是一种渔具，是中间带孔具有强力弹性的橡胶粒，用自带的细钢丝把大线拉进去，利用其弹性和涩性既能起到限制插标座及铅皮座的移动，又能起到改变插标座及铅皮座位置的作用。影响其使用效果的关键性能要求是对鱼线的锁紧力和抗撕强度。锁紧力不够，插标座和铅皮座会滑动，起不到固定作用；抗撕强度差，在调整其在鱼线位置时会被鱼线割裂，影响其使用寿命。现有的太空豆存在锁紧力不足，抗撕裂强度不够高的缺陷。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高弹性高强度太空豆高分子材料，该高弹性高强度太空豆高分子材料具有优异的抗拉伸强度和伸长率，具有优异的抗撕裂性能，兼具良好的硬度，应用于太空豆具有优异的锁紧力和抗撕裂强度，能够很好地完成插标座和铅皮座的锁止固定工作，使用寿命长。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高弹性高强度太空豆高分子材料，包括以下重量份的原料：天然橡胶40-60份，顺丁橡胶5-10份，硅强粉25-40份，偶联剂1-3份，芳纶浆粕8-15份，活性剂3-5份，硫化剂2-4份。
优选的，所述天然橡胶为天然橡胶SVR3L和SCR5中的一种。
优选的，所述顺丁橡胶是BR9000。
优选的，所述活性剂是氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌中的一种或一种以上的混合物。
优选的，所述硅强粉为长针状硅强粉，所述长针状硅强粉是长径比为19:1，外径为6-8微米，长度为140-160微米的二氧化硅。硅强粉采用纤细的长条结构，在偶联剂的作用下，硅强粉的表面基团能够很好地与橡胶紧密结合，从而使得硅强粉于材料中形成加错杂乱的织网结构，从而显著增强材料的抗撕裂性能和回弹性能，增强材料应用于鱼线的锁紧力，同时提升材料应用于鱼线的抗撕裂性能，有效增强材料应用于鱼线的使用寿命。
优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述偶联剂为双-[γ-（三乙氧基硅）丙基]四硫化物。
优选的，所述芳纶浆粕是平均长度为0.6-1.4mm，比表面积是7-15m2/g的对位芳纶。采用这样的芳纶浆粕，芳纶浆粕具有较长的长丝结构和较大的比表面积，与橡胶材料的接触面积大，且长丝结构能够与材料形成加错杂乱的织网结构，极大地提升了材料的抗撕裂强度和回弹性能，增强太空豆应用于鱼线的抗撕裂性能和锁紧力。
优选的，所述硫化剂是硫磺（S）、二硫化四甲基秋兰姆（TT）、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺（CZ）、2-巯基（硫醇基）苯并噻唑（MBT）、二硫化二苯并噻唑（MBTS）中的至少两种组成的混合物。
如上所述的一种高弹性高强度太空豆高分子材料的制备方法，包括以下步骤：1）、将天然橡胶和顺丁橡胶加入到密炼机中，密炼，2）、继续将芳纶浆粕加入到密炼机中密炼，密炼完成排出胶料并停放一段时间，3）、将胶料、活性剂、硅强粉和偶联剂加入密炼机中，密炼并排出毛料，4）、将毛料加入开炼机内，出片，一次停放一段时间后加入硫化剂，混料均匀后出片，二次停放一段时间即可。
本申请先加入长度较长的芳纶浆粕使其与橡胶形成交错杂乱的织网结构，再加入长度较短的硅强粉与胶料形成加错杂乱的织网结构，长度较短的硅强粉能够融入到长度较长的芳纶浆粕形成的长度较长的交错杂乱的织网结构之中，对长度较长的交错杂乱的织网结构之中未形成织网结构的空隙部位进行补充填充，从而进一步增强织网结构的整体强度，进而增强材料的抗撕裂性能和回弹性能，进一步增强材料应用于鱼线的抗撕裂性能和锁紧力，延长材料的使用寿命。
其中，所述步骤1）的密炼时间为3-4min；所述步骤2）的密炼时间为5-6min，停放时间为8-24h；所述步骤3）的密炼时间为10-15min，排料温度为120-130℃；所述步骤4）一次停放时间为8-24h，二次停放时间为4-36h。
本发明的有益效果在于：本发明的高弹性高强度太空豆高分子材料制备得到的太空豆锁紧力高，并且不易割裂，使用寿命长。本发明选用弹性好强度高的天然橡胶NR高分子材料作为主胶，并用少量弹性更好但强度稍差的顺丁橡胶BR，加入硅强粉，与普通补强剂相比抗弯曲恢复性更好，可以进一步提高材料的弹性，通过偶联剂活化硅强粉表面基团，提高其与橡胶结合活性，使高分子材料的机械强度和弹性大幅提高，加入芳纶浆粕，该芳纶浆粕以对位芳纶长丝为原料，经过一系列的切断、研磨等物理化学加工而发生高度原纤化，使其既保持对位芳纶长丝的高强度、高模量等优点，分散性好，抓附力佳，芳纶浆粕的长丝穿插伸入与橡胶内部与橡胶形成共混的交织结构，极大程度地提高了材料本申请的强度，尤其是抗拉伸强度和伸长率得到了极大的提高，显著改善了材料的抗撕裂强度，得到的材料具有高强度、高回弹以及抗撕裂性能，能够很好地抵抗鱼线的撕扯刮擦，同时其本身的优异高回弹性能能够很好地锁紧鱼线，从而完成插标座和铅皮座的固定工作，同时具有极佳的使用寿命。
本发明的一种高弹性高强度太空豆高分子材料的制备方法，其先将主料天然橡胶和顺丁橡胶密炼充分均一再加入芳纶浆粕做进一步密炼，使得芳纶浆粕能与天然橡胶以及顺丁橡胶的混料充分交织在一起，形成加错的织网胶料结构，极大地提升了材料的抗撕裂强度和抗拉伸强度，同时提升材料的回弹性能，增强材料对鱼线的锁紧力，然后加入活性剂、硅强粉和偶联剂做进一步密炼，进一步提升胶料的强度，且硅强粉的表面基团与橡胶具有良好的结合性能能够进一步提升材料的结构强度，增强材料的抗撕裂强度和回弹性能。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种高弹性高强度太空豆高分子材料，包括以下重量份的原料：天然橡胶40份，顺丁橡胶5份，硅强粉25份，偶联剂1份，芳纶浆粕8份，活性剂3份，硫化剂2份。
所述天然橡胶为天然橡胶SVR3L。
所述顺丁橡胶是BR9000。
所述活性剂是氧化锌。
所述硅强粉为长针状硅强粉，所述长针状硅强粉是长径比为19:1，外径为 6-8微米，长度为140-160微米的二氧化硅。
所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述偶联剂为双-[γ-（三乙氧基硅）丙基]四硫化物。
所述芳纶浆粕是平均长度为0.6-1.4mm，比表面积是7-15m2/g的对位芳纶。
所述硫化剂是硫磺（S）和2-巯基（硫醇基）苯并噻唑（MBT）以质量比1:2组成的混合物。
如上所述的一种高弹性高强度太空豆高分子材料的制备方法，包括以下步骤：1）、将天然橡胶和顺丁橡胶加入到密炼机中，密炼，2）、继续将芳纶浆粕加入到密炼机中密炼，密炼完成排出胶料并停放一段时间，3）、将胶料、活性剂、硅强粉和偶联剂加入密炼机中，密炼并排出毛料，4）、将毛料加入开炼机内，出片，一次停放一段时间后加入硫化剂，混料均匀后出片，二次停放一段时间即可。
所述步骤1）的密炼时间为3min；所述步骤2）的密炼时间为5min，停放时间为8h；所述步骤3）的密炼时间为10min，排料温度为120℃；所述步骤4）一次停放时间为8h，二次停放时间为4h。
实施例2
一种高弹性高强度太空豆高分子材料，包括以下重量份的原料：天然橡胶45份，顺丁橡胶6份，硅强粉30份，偶联剂1.5份，芳纶浆粕10份，活性剂3.5份，硫化剂2.5份。
所述天然橡胶为天然橡胶SCR5。
所述顺丁橡胶是BR9000。
所述活性剂是硬脂酸。
所述硅强粉为长针状硅强粉，所述长针状硅强粉是长径比为19:1，外径为 6-8微米，长度为140-160微米的二氧化硅。
所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述偶联剂为双-[γ-（三乙氧基硅）丙基]四硫化物。
所述芳纶浆粕是平均长度为0.6-1.4mm，比表面积是7-15m2/g的对位芳纶。
所述硫化剂是硫磺（S）和二硫化四甲基秋兰姆（TT）以质量比2:1组成的混合物。
如上所述的一种高弹性高强度太空豆高分子材料的制备方法，包括以下步骤：1）、将天然橡胶和顺丁橡胶加入到密炼机中，密炼，2）、继续将芳纶浆粕加入到密炼机中密炼，密炼完成排出胶料并停放一段时间，3）、将胶料、活性剂、硅强粉和偶联剂加入密炼机中，密炼并排出毛料，4）、将毛料加入开炼机内，出片，一次停放一段时间后加入硫化剂，混料均匀后出片，二次停放一段时间即可。
所述步骤1）的密炼时间为3.5min；所述步骤2）的密炼时间为5.5min，停放时间为11h；所述步骤3）的密炼时间为11min，排料温度为122℃；所述步骤4）一次停放时间为12h，二次停放时间为10h。
实施例3
一种高弹性高强度太空豆高分子材料，包括以下重量份的原料：天然橡胶50份，顺丁橡胶8份，硅强粉32份，偶联剂2份，芳纶浆粕12份，活性剂4份，硫化剂3份。
所述天然橡胶为天然橡胶SVR3L。
所述顺丁橡胶是BR9000。
所述活性剂是硬脂酸锌。
所述硅强粉为长针状硅强粉，所述长针状硅强粉是长径比为19:1，外径为 6-8微米，长度为140-160微米的二氧化硅。
所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述偶联剂为双-[γ-（三乙氧基硅）丙基]四硫化物。
所述芳纶浆粕是平均长度为0.6-1.4mm，比表面积是7-15m2/g的对位芳纶。
所述硫化剂是硫磺（S）、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺（CZ）和二硫化二苯并噻唑（MBTS）以质量比2：1:3组成的混合物。
如上所述的一种高弹性高强度太空豆高分子材料的制备方法，包括以下步骤：1）、将天然橡胶和顺丁橡胶加入到密炼机中，密炼，2）、继续将芳纶浆粕加入到密炼机中密炼，密炼完成排出胶料并停放一段时间，3）、将胶料、活性剂、硅强粉和偶联剂加入密炼机中，密炼并排出毛料，4）、将毛料加入开炼机内，出片，一次停放一段时间后加入硫化剂，混料均匀后出片，二次停放一段时间即可。
所述步骤1）的密炼时间为3.5min；所述步骤2）的密炼时间为5.5min，停放时间为16h；所述步骤3）的密炼时间为13min，排料温度为125℃；所述步骤4）一次停放时间为16h，二次停放时间为20h。
实施例4
一种高弹性高强度太空豆高分子材料，包括以下重量份的原料：天然橡胶55份，顺丁橡胶9份，硅强粉35份，偶联剂2.5份，芳纶浆粕14份，活性剂4.5份，硫化剂3.5份。
所述天然橡胶为天然橡胶SCR5。
所述顺丁橡胶是BR9000。
所述活性剂是氧化锌和硬脂酸以质量比1:1组成的混合物。
所述硅强粉为长针状硅强粉，所述长针状硅强粉是长径比为19:1，外径为 6-8微米，长度为140-160微米的二氧化硅。
所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述偶联剂为双-[γ-（三乙氧基硅）丙基]四硫化物。
所述芳纶浆粕是平均长度为0.6-1.4mm，比表面积是7-15m2/g的对位芳纶。
所述硫化剂是硫磺（S）和二硫化四甲基秋兰姆（TT）以质量比1:2组成的混合物。
如上所述的一种高弹性高强度太空豆高分子材料的制备方法，包括以下步骤：1）、将天然橡胶和顺丁橡胶加入到密炼机中，密炼，2）、继续将芳纶浆粕加入到密炼机中密炼，密炼完成排出胶料并停放一段时间，3）、将胶料、活性剂、硅强粉和偶联剂加入密炼机中，密炼并排出毛料，4）、将毛料加入开炼机内，出片，一次停放一段时间后加入硫化剂，混料均匀后出片，二次停放一段时间即可。
所述步骤1）的密炼时间为3.5min；所述步骤2）的密炼时间为5.5min，停放时间为20h；所述步骤3）的密炼时间为14min，排料温度为128℃；所述步骤4）一次停放时间为20h，二次停放时间为29h。
实施例5
一种高弹性高强度太空豆高分子材料，包括以下重量份的原料：天然橡胶60份，顺丁橡胶10份，硅强粉40份，偶联剂3份，芳纶浆粕15份，活性剂5份，硫化剂4份。
所述天然橡胶为天然橡胶SVR3L。
所述顺丁橡胶是BR9000。
所述活性剂是硬脂酸和硬脂酸锌以质量比2:1组成的混合物。
所述硅强粉为长针状硅强粉，所述长针状硅强粉是长径比为19:1，外径为 6-8微米，长度为140-160微米的二氧化硅。
所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述偶联剂为双-[γ-（三乙氧基硅）丙基]四硫化物。
所述芳纶浆粕是平均长度为0.6-1.4mm，比表面积是7-15m2/g的对位芳纶。
所述硫化剂是二硫化四甲基秋兰姆（TT）和N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺（CZ）以质量比1:1组成的混合物。
如上所述的一种高弹性高强度太空豆高分子材料的制备方法，包括以下步骤：1）、将天然橡胶和顺丁橡胶加入到密炼机中，密炼，2）、继续将芳纶浆粕加入到密炼机中密炼，密炼完成排出胶料并停放一段时间，3）、将胶料、活性剂、硅强粉和偶联剂加入密炼机中，密炼并排出毛料，4）、将毛料加入开炼机内，出片，一次停放一段时间后加入硫化剂，混料均匀后出片，二次停放一段时间即可。
所述步骤1）的密炼时间为4min；所述步骤2）的密炼时间为6min，停放时间为24h；所述步骤3）的密炼时间为15min，排料温度为130℃；所述步骤4）一次停放时间为24h，二次停放时间为36h。
下表为本申请的实施例1-实施例5制备得到的最终高弹性高强度太空豆高分子材料的性能检查表：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 硬度（SHA） | 70 | 68 | 72 | 71 | 69 |
| 抗撕裂强度（KN/M） | 48 | 50 | 51 | 53 | 52 |
| 拉伸强度（Mpa） | 16 | 17 | 16 | 18 | 19 |
| 伸长率（%） | 280 | 295 | 285 | 301 | 304 |
从上表可以看出，本申请的高弹性高强度太空豆高分子材料具有优异的抗撕裂性能，能够很好地满足鱼线的抗撕裂要求，使用寿命长，且拉伸强度和伸长率极佳，对鱼线具有优异的锁紧力，且本申请兼具良好的硬度，受到外力碰撞而不易损伤。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高弹性高强度太空豆高分子材料，其特征在于：包括以下重量份的原料：天然橡胶40-60份，顺丁橡胶5-10份，硅强粉25-40份，偶联剂1-3份，芳纶浆粕8-15份，活性剂3-5份，硫化剂2-4份。
2.根据权利要求1所述的一种高弹性高强度太空豆高分子材料，其特征在于：所述天然橡胶为天然橡胶SVR3L和SCR5中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种高弹性高强度太空豆高分子材料，其特征在于：所述顺丁橡胶是BR9000。
4.根据权利要求1所述的一种高弹性高强度太空豆高分子材料，其特征在于：所述活性剂是氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌中的一种或一种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种高弹性高强度太空豆高分子材料，其特征在于：所述硅强粉为长针状硅强粉，所述长针状硅强粉是长径比为19:1，外径为 6-8微米，长度为140-160微米的二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的一种高弹性高强度太空豆高分子材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述偶联剂为双-[γ-（三乙氧基硅）丙基]四硫化物。
7.根据权利要求1所述的一种高弹性高强度太空豆高分子材料，其特征在于：所述芳纶浆粕是平均长度为0.6-1.4mm，比表面积是7-15m2/g的对位芳纶。
8.根据权利要求1所述的一种高弹性高强度太空豆高分子材料，其特征在于：所述硫化剂是硫磺（S）、二硫化四甲基秋兰姆（TT）、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺（CZ）、2-巯基（硫醇基）苯并噻唑（MBT）、二硫化二苯并噻唑（MBTS）中的至少两种组成的混合物。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种高弹性高强度太空豆高分子材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）、将天然橡胶和顺丁橡胶加入到密炼机中，密炼，2）、继续将芳纶浆粕加入到密炼机中密炼，密炼完成排出胶料并停放一段时间，3）、将胶料、活性剂、硅强粉和偶联剂加入密炼机中，密炼并排出毛料，4）、将毛料加入开炼机内，出片，一次停放一段时间后加入硫化剂，混料均匀后出片，二次停放一段时间即可。
10.根据权利要求9所述的一种高弹性高强度太空豆高分子材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1）的密炼时间为3-4min；所述步骤2）的密炼时间为5-6min，停放时间为8-24h；所述步骤3）的密炼时间为10-15min，排料温度为120-130℃；所述步骤4）一次停放时间为8-24h，二次停放时间为4-36h。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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