CN114805933B - 一种橡胶用补强材料、橡胶制品及制备方法与应用 - Google Patents
一种橡胶用补强材料、橡胶制品及制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114805933B CN114805933B CN202210429129.9A CN202210429129A CN114805933B CN 114805933 B CN114805933 B CN 114805933B CN 202210429129 A CN202210429129 A CN 202210429129A CN 114805933 B CN114805933 B CN 114805933B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rubber
- parts
- graphene
- reinforcing material
- screw pump
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 91
- 239000005060 rubber Substances 0.000 title claims abstract description 91
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 68
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims abstract description 14
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 claims abstract description 10
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 3
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 14
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 claims description 11
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 11
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 claims description 10
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims description 9
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 9
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 claims description 9
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 9
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- KUAZQDVKQLNFPE-UHFFFAOYSA-N thiram Chemical compound CN(C)C(=S)SSC(=S)N(C)C KUAZQDVKQLNFPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 230000008961 swelling Effects 0.000 abstract description 11
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 6
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 6
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- -1 PVP modified graphene Chemical class 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229920006247 high-performance elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000004636 vulcanized rubber Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/08—Ingredients agglomerated by treatment with a binding agent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/041—Carbon nanotubes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/011—Nanostructured additives
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明实施例公开了一种橡胶用补强材料、橡胶制品及制备方法与应用。一种橡胶用补强材料的制备方法包括：将石墨烯、碳纳米管分散在溶剂中，得分散液；向所述分散液中加入聚乙烯吡咯烷酮和抗坏血酸，得悬浮液；在搅拌条件下，将所述悬浮液进行水浴处理，所得反应液经离心、洗涤、干燥、研磨，得所述橡胶用补强材料。本发明的橡胶用补强材料具有优异的分散性能，显著提高其补强能力，所制备的橡胶制品具有优异的力学和摩擦性能，同时兼顾优异的耐溶胀性，极大满足潜油螺杆泵的性能要求。
Description
技术领域
本发明实施例涉及橡胶材料技术领域，具体涉及一种橡胶用补强材料、橡胶制品及制备方法与应用。
背景技术
橡胶材料广泛应用于石油化工、农业、国防、交通、运输、机械制造、医药卫生领域和日常生活等方面中，近年来人们不断通过添加各种各样的补强材料，研发高性能橡胶材料，以提升其力学、热力学、耐磨性能、耐溶胀及老化性能。目前，炭黑、白炭黑等传统补强材料具有影响橡胶轻质、环境污染、补强能力、无功能性有限等劣势，橡胶材料性能无法满足日益增长的工程需求。
螺杆泵定子是潜油螺杆泵的关键部件之一，是决定螺杆泵使用寿命的主要因素。螺杆泵定子所用材料一般为丁腈橡胶，因潜油螺杆泵的工作条件苛刻，如高温、高压、工作时间长、腐蚀性介质、受周期性挤压等，导致定子过早失效。因此，如何提高潜油螺杆泵定子橡胶的耐高温、耐磨及耐溶胀等性能成为研究的热点。
以碳纳米管和石墨烯为代表的纳米材料由于其高强的力学、热力学性能，高比表面积，轻质等优势，逐渐得到了一些学者的重点关注。目前已证实碳纳米管和石墨烯均具有增强橡胶基体的力学和摩擦性能的潜力，但由于纳米材料表面吸附作用明显，在高分子基体中团聚现象比较普遍，严重影响其补强能力，同时所制备的橡胶材料的耐溶胀性较差，不能满足潜油螺杆泵的性能要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种橡胶用补强材料、橡胶制品及制备方法与应用。本发明的橡胶用补强材料具有优异的分散性能，显著提高其补强能力，所制备的橡胶制品具有优异的力学和摩擦性能，同时兼顾优异的耐溶胀性，极大满足潜油螺杆泵的性能要求。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，本发明实施例提供一种橡胶用补强材料的制备方法，包括：将石墨烯、碳纳米管分散在溶剂中，得分散液；向所述分散液中加入聚乙烯吡咯烷酮和抗坏血酸，得悬浮液；在搅拌条件下，将所述悬浮液进行水浴处理，所得反应液经离心、洗涤、干燥、研磨，得所述橡胶用补强材料。
本发明发现，以石墨烯、碳纳米管为底物同时进行上述改性处理，显著提升材料的分散性能，同时，将上述材料作为补强材料添加到橡胶基体中，所制备的橡胶制品具有优异的力学、摩擦性能及耐溶胀性能。
进一步地，所述石墨烯与碳纳米管的质量比为(1～3)：(1～3)。本发明进一步发现，在上述用量配比下，能够进一步提升材料的补强能力，所制备的橡胶制品具有更优异的力学、摩擦性能及耐溶胀性能。
进一步地，所述抗坏血酸的用量为石墨烯和碳纳米管总质量的1.5～2.5倍。
进一步地，所述聚乙烯吡咯烷酮的用量为石墨烯和碳纳米管总质量的0.5～1.5倍。
进一步地，所述溶剂的用量为石墨烯和碳纳米管总质量的400～500倍。
进一步地，所述石墨烯选自氨基化石墨烯、还原氧化石墨烯、氧化石墨烯中的一种或多种，优选氧化石墨烯。
进一步地，所述碳纳米管选自氨基化碳纳米管、羟基化碳纳米管、羧基化碳纳米管中的一种或多种，优选羟基化碳纳米管。
进一步地，所述溶剂选自去离子水、乙醇、甲醇、乙酸中的任意一种，优选去离子水。
进一步地，所述水浴处理的温度为50～100℃，水浴处理的时间为3～5h。
根据本发明实施例的第二方面，本发明实施例提供一种橡胶用补强材料，其由如上所述的制备方法制得。
根据本发明实施例的第三方面，本发明实施例提供如上所述的橡胶用补强材料在橡胶制品制备中的应用，所述橡胶制品为螺杆泵定子。
根据本发明实施例的第四方面，本发明实施例提供一种螺杆泵定子用橡胶，包括如下重量份数的原料：丁腈橡胶100份、如上所述的橡胶用补强材料0.1～2.0份、硫磺1～2份、硬脂酸0.5～1.5份、氧化锌3～6份、防老剂4010 0.5～2.5份、高耐磨炭黑N330 40～80份、软化剂DOP 1～3份、促进剂2～3份。
进一步地，所述促进剂由质量比(2～3)：(0.1～0.5)：(0.1～0.2)的MgO、DM和TMTD组成。本发明进一步发现，采用上述配合的促进剂能够进一步提高螺杆泵定子用橡胶的耐油胀性能。
根据本发明实施例的第五方面，本发明实施例提供如上所述的螺杆泵定子用橡胶的制备方法，包括如下步骤：
将丁腈橡胶置于开炼机上进行包辊薄通；向开炼机中依次加入硫磺、硬脂酸、氧化锌、橡胶用补强材料、防老剂4010、高耐磨炭黑N330、软化剂DOP和促进剂，得混炼胶；将所得混炼胶进行硫化处理。
进一步地，所述硫化处理的温度为100～150℃，硫化处理的时间为tc90+5min，硫化处理的压力为8～15MPa。
本发明实施例具有如下优点：
1、本发明提供的橡胶用补强材料以石墨烯、碳纳米管为底物，碳纳米管与石墨烯相互之间形成阻隔，促进补强材料的分散效果，共同改性时接枝分子可以同时接枝在具有不同形态的石墨烯和碳纳米管上，形成包含一维碳纳米管和二维石墨烯的多维度纳米网状结构，使其具有优异的分散性能，提高其补强能力，另外石墨烯可减小摩擦损耗，碳纳米管可提升橡胶的硬度，从而减小摩擦系数，在摩擦过程中分别起到了不同的耐磨和减摩作用，因而所制备的橡胶制品具有更优异的力学和摩擦性能。
2、本发明提供的橡胶制品中，石墨烯和碳纳米管由于其表面的大π键结构，对于周围的分子具有较强的吸引能力，当矿物油中的分子在向橡胶内扩散时，补强材料的存在使得扩散分子的运动产生了更高的能垒，对这些分子的扩散起到了抑制作用，且石墨烯的片状结构也能在一定程度上起到阻断扩散路径的作用，因而所制备的橡胶制品具有优异的耐溶胀性能，能够抵抗潜油螺杆泵定子橡胶在工作时候的油溶胀现象，提升了定子橡胶的使用寿命，拓宽了潜油螺杆泵用橡胶的应用范围。
3、本发明提供的制备方法步骤操作简便，工艺流程简单，大幅度减少成本，有利于进行工业化生产。
附图说明
图1为不同纳米材料在水中静置一段时间后的分层现象；
图2为本发明实施例1制备的橡胶用补强材料的扫描电镜图；
图3为本发明实施例1制备的橡胶用补强材料的透射电镜图；
图4为本发明实施例1制备的橡胶用补强材料的氮元素能谱图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均视为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特别说明，均可从商业途径得到。
实施例1
本实施例提供的橡胶用补强材料的制备方法如下：
在去离子水1000ml中加入氨基化石墨烯1.5g、羧基化碳纳米管0.5g，所得混合液在功率360W下超声处理30min，之后加入聚乙烯吡咯烷酮3g和抗坏血酸5g，在磁力搅拌下，80℃水浴处理4h，所得反应液依次在离心速度12000rpm下离心15min，去离子水洗涤，60℃干燥，研磨，过500～1000目筛，制得橡胶用补强材料。
实施例2
本实施例提供的橡胶用补强材料的制备方法如下：
在去离子水1000ml中加入氧化石墨烯1g、羟基化碳纳米管1g，所得混合液在功率360W下超声处理30min，之后加入聚乙烯吡咯烷酮3g和抗坏血酸5g，在磁力搅拌下，80℃水浴处理4h，所得反应液依次在离心速度12000rpm下离心15min，去离子水洗涤，60℃干燥，研磨，过500～1000目筛，制得橡胶用补强材料。
实施例3
本实施例提供的橡胶用补强材料的制备方法如下：
在去离子水1000ml中加入还原氧化石墨烯0.5g、氨基化碳纳米管1.5g，所得混合液在功率360W下超声处理30min，之后加入聚乙烯吡咯烷酮2g和抗坏血酸4g，在磁力搅拌下，80℃水浴处理4h，所得反应液依次在离心速度12000rpm下离心15min，去离子水洗涤，60℃干燥，研磨，过500～1000目筛，制得橡胶用补强材料。
实施例4
本实施例提供的螺杆泵定子用橡胶，包括如下重量份数的原料：丁腈橡胶100份、实施例1的橡胶用补强材料0.3份、硫磺1.5份、硬脂酸1份、氧化锌5份、防老剂4010 1份、高耐磨炭黑N330 50份、软化剂DOP 2份、MgO 2份、DM 0.2份和TMTD 0.1份。
本实施例提供的螺杆泵定子用橡胶的制备方法如下：
(1)将双辊筒开炼机辊距调为0.5mm，取丁腈橡胶薄通5次左右，下片停放待用；
(2)采用三角包法打包后投放开炼机中继续混炼，重复上述操作8次，使配合剂在胶料中进一步混炼均匀后让胶料重新包辊，再行投放下一个配合剂，重复上述过程，直至全部配合剂投放完毕；
(3)投料顺序为：丁腈橡胶→硫磺→硬脂酸→氧化锌→纳米粉末→防老剂4010→N330高耐磨炭黑→软化剂DOP→促进剂MgO→促进剂DM→促进剂TMTD；
(4)将放置24小时的混炼胶投放开炼机返炼3分钟，用硫化仪测定硫化时间tc90；将混炼胶剪裁为适合模具大小并放置于平板硫化机中硫化，硫化温度150℃，硫化时间tc90+5min，硫化压力10MPa，制得硫化胶。
实施例5
本实施例提供的螺杆泵定子用橡胶，包括如下重量份数的原料：丁腈橡胶100份、实施例2制备的橡胶用补强材料1份、硫磺1.5份、硬脂酸1份、氧化锌5份、防老剂1份、炭黑50份、软化剂2份、MgO 2.5份、DM 0.25份和TMTD 0.15份。
本实施例提供的螺杆泵定子用橡胶的制备方法同实施例4。
实施例6
本实施例提供的螺杆泵定子用橡胶，包括如下重量份数的原料：丁腈橡胶100份、实施例2制备的橡胶用补强材料0.5份、硫磺1.5份、硬脂酸1份、氧化锌5份、防老剂1份、炭黑50份、软化剂2份、MgO 2.5份、DM 0.25份和TMTD 0.15份。
本实施例提供的螺杆泵定子用橡胶的制备方法同实施例4。
实施例7
本实施例提供的螺杆泵定子用橡胶，包括如下重量份数的原料：丁腈橡胶100份、实施例3制备的橡胶用补强材料0.8份、硫磺1.5份、硬脂酸1份、氧化锌5份、防老剂1份、炭黑50份、软化剂2份、MgO 2.5份、DM 0.3份和TMTD 0.2份。
本实施例提供的螺杆泵定子用橡胶的制备方法同实施例4。
对比例1
本对比例提供的螺杆泵定子用橡胶与实施例5的区别仅在于，所采用的橡胶用补强材料不同。本对比例提供的橡胶用补强材料的制备方法如下：
(1)在去离子水500ml中加入氨基化石墨烯1g所得混合液在功率360W下超声处理30min，之后加入聚乙烯吡咯烷酮1.5g和抗坏血酸2.5g，在磁力搅拌下，80℃水浴处理4h，所得反应液依次在离心速度12000rpm下离心15min，去离子水洗涤，60℃干燥，研磨，得PVP改性石墨烯；
(2)在去离子水500ml中加入羟基化碳纳米管1g，所得混合液在功率360W下超声处理30min，之后加入聚乙烯吡咯烷酮1.5g和抗坏血酸2.5g，在磁力搅拌下，80℃水浴处理4h，所得反应液依次在离心速度12000rpm下离心15min，去离子水洗涤，60℃干燥，研磨，得PVP改性碳纳米管；
(3)将步骤(1)的PVP改性石墨烯和步骤(2)的PVP改性碳纳米管混合即得橡胶用补强材料。
测试例1
PVP-CNT：对比例1步骤(2)得到的反应液。
PVP-CNT/GO：实施例1得到的反应液。
PVP-GO：对比例1步骤(1)得到的反应液。
GO：0.2g氧化石墨烯与100ml去离子水在功率360W下超声处理30min后，得到的混合液。
将上述混合液静置1h，参见图1，PVP-CNT/GO未出现明显的团聚分层现象。
测试例2
对实施例4-7和对比例1所得的螺杆泵定子用橡胶的性能进行测试，结果如下。
表1
其中：硬度测试采用国标GB 531-1999，拉伸测试采用国标GB/T 528-2009，磨损测试采用国标GB/T 1689-1998，溶胀测试采用石化行业标准SH/T 1159-2010。
结果显示，与对比例1相比较，本发明实施例提供的橡胶具有优异的力学性能、摩擦性能及耐溶胀性，能够满足采油螺杆泵的性能要求。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种螺杆泵定子用橡胶，其特征在于，包括如下重量份数的原料：丁腈橡胶100份、橡胶用补强材料0.1～2.0份、硫磺1～2份、硬脂酸0.5～1.5份、氧化锌3～6份、防老剂40100.5～2.5份、高耐磨炭黑N330 40～80份、软化剂DOP 1～3份、促进剂2～3份；
所述橡胶用补强材料的制备方法包括：
将石墨烯、碳纳米管分散在溶剂中，得分散液；
向所述分散液中加入聚乙烯吡咯烷酮和抗坏血酸，得悬浮液；
在搅拌条件下，将所述悬浮液进行水浴处理，所得反应液经离心、洗涤、干燥、研磨，得所述橡胶用补强材料；
所述石墨烯与碳纳米管的质量比为(1～3)：(1～3)；
所述抗坏血酸的用量为石墨烯和碳纳米管总质量的1.5～2.5倍；
所述聚乙烯吡咯烷酮的用量为石墨烯和碳纳米管总质量的0.5～1.5倍；
所述溶剂的用量为石墨烯和碳纳米管总质量的400～500倍；
所述促进剂由质量比(2～3)：(0.1～0.5)：(0.1～0.2)的MgO、DM和TMTD组成。
2.根据权利要求1所述的螺杆泵定子用橡胶，其特征在于，
所述石墨烯选自氨基化石墨烯、还原氧化石墨烯、氧化石墨烯中的一种或多种；
和/或，所述碳纳米管选自氨基化碳纳米管、羟基化碳纳米管、羧基化碳纳米管中的一种或多种；
和/或，所述溶剂选自去离子水、乙醇、甲醇、乙酸中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的螺杆泵定子用橡胶，其特征在于，所述水浴处理的温度为50～100℃，水浴处理的时间为3～5h。
4.权利要求1所述的螺杆泵定子用橡胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将丁腈橡胶置于开炼机上进行包辊薄通；
向开炼机中依次加入硫磺、硬脂酸、氧化锌、橡胶用补强材料、防老剂4010、高耐磨炭黑N330、软化剂DOP和促进剂，得混炼胶；
将所得混炼胶进行硫化处理。
5.根据权利要求4所述的螺杆泵定子用橡胶的制备方法，其特征在于，所述硫化处理的温度为100～150℃，硫化处理的时间为tc90+5min，硫化处理的压力为8～15MPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210429129.9A CN114805933B (zh) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 一种橡胶用补强材料、橡胶制品及制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210429129.9A CN114805933B (zh) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 一种橡胶用补强材料、橡胶制品及制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114805933A CN114805933A (zh) | 2022-07-29 |
| CN114805933B true CN114805933B (zh) | 2023-10-27 |
Family
ID=82505370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210429129.9A Active CN114805933B (zh) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 一种橡胶用补强材料、橡胶制品及制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114805933B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105086024A (zh) * | 2015-09-16 | 2015-11-25 | 沈阳工业大学 | 一种低温硫化高性能螺杆泵定子用丁腈橡胶及其制备方法 |
| CN105131359A (zh) * | 2015-09-19 | 2015-12-09 | 四川大学 | 石墨烯/碳纳米管杂化填料网络增强橡胶材料及其制备方法 |
| CN107955224A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-04-24 | 新奥石墨烯技术有限公司 | 碳材料增强橡胶及其制备方法 |
| CN111499931A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-08-07 | 云南多宝电缆集团股份有限公司 | 一种高强度耐热电缆线及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009155728A1 (en) * | 2008-06-23 | 2009-12-30 | Lanxess Deutschland Gmbh | Carbon nanotube containing rubber compositions |
-
2022
- 2022-04-22 CN CN202210429129.9A patent/CN114805933B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105086024A (zh) * | 2015-09-16 | 2015-11-25 | 沈阳工业大学 | 一种低温硫化高性能螺杆泵定子用丁腈橡胶及其制备方法 |
| CN105131359A (zh) * | 2015-09-19 | 2015-12-09 | 四川大学 | 石墨烯/碳纳米管杂化填料网络增强橡胶材料及其制备方法 |
| CN107955224A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-04-24 | 新奥石墨烯技术有限公司 | 碳材料增强橡胶及其制备方法 |
| CN111499931A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-08-07 | 云南多宝电缆集团股份有限公司 | 一种高强度耐热电缆线及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114805933A (zh) | 2022-07-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110437612A (zh) | 门窗隔热条用生物基尼龙复合材料及其制备方法 | |
| CN1250633C (zh) | 一种改性氢化丁腈橡胶及其制备方法 | |
| CN107663328B (zh) | 碳纤维和二氧化硅纳米球协同填充的超高分子量聚乙烯耐磨材料的制备方法 | |
| CN108424563B (zh) | 含凯夫拉纳米纤维的高性能橡胶复合材料及其制备方法 | |
| CN105086024A (zh) | 一种低温硫化高性能螺杆泵定子用丁腈橡胶及其制备方法 | |
| CN114805933B (zh) | 一种橡胶用补强材料、橡胶制品及制备方法与应用 | |
| CN102757556A (zh) | 一种纳米金刚石粉填充尼龙复合材料及其制备方法 | |
| CN112920476B (zh) | 一种高强耐磨橡胶料及其在吸砂胶管中的应用 | |
| Lin et al. | Polydopamine/FeOOH-modified interface in carbon cloth/polyimide composites for improved mechanical/tribological properties | |
| CN111777728B (zh) | 一种氧化石墨烯增强聚甲基丙烯酸甲酯/碳微球复合材料的制备方法 | |
| CN101613495B (zh) | 含纳米碳管的橡胶组合物 | |
| CN111423594B (zh) | 木质素/埃洛石杂化填料及其制备方法和应用 | |
| CN107987218B (zh) | 一种原位聚合改性不饱和聚酯树脂的制备方法 | |
| CN115384143B (zh) | 一种综合性能好的复合橡胶垫 | |
| CN108102161B (zh) | 一种纳米改性止水带及其制备方法 | |
| CN109867899A (zh) | 一种尼龙专用接枝改性相容树脂及改性尼龙树脂 | |
| CN114891281A (zh) | 一种同时优化石墨烯改性天然橡胶硫化胶力学、低生热和耐磨性能的精简方法 | |
| CN112175253A (zh) | 一种橡胶复合材料及其制备方法 | |
| CN116355337B (zh) | 一种含氟聚合物-碳纳米管改性聚四氟乙烯及其制备工艺 | |
| CN112094479B (zh) | 一种耐磨聚醚醚酮复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN1240779C (zh) | 聚酰胺复合材料在制备泵或阀方面的应用 | |
| CN114854103B (zh) | 一种改性剑麻纤维素微晶增强天然橡胶复合材料的制备方法 | |
| CN1631980A (zh) | 改性热塑性树脂轴承材料 | |
| CN112175214B (zh) | 一种柔性自润滑复合薄膜及其制备方法和应用 | |
| CN112920477B (zh) | 一种橡胶复合材料及其在吸砂胶管中的应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |