CN115572421A - 一种耐磨丁腈橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨丁腈橡胶材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨丁腈橡胶材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、复合填料50‑70份、硫化剂1‑2份、硫化促进剂0.8‑1.2份、氧化锌4‑6份、硬脂酸2‑3份；其中，复合填料包括：改性白炭黑和改性二硫化钼；在改性二硫化钼的制备过程中，将半胱氨酸改性纳米二硫化钼与羧基丁腈橡胶乳液混匀，然后喷雾干燥得到改性二硫化钼。本发明还公开了上述耐磨丁腈橡胶材料的制备方法。本发明具有良好的机械性能和耐磨性，且硫化速度快。

Description

一种耐磨丁腈橡胶材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种耐磨丁腈橡胶材料及其制备方法。
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。广泛用于各种耐油密封件。密封件要求橡胶材料需要具有良好的耐磨性能。目前，常通过添加耐磨填料来提高橡胶材料的耐磨性；但是填料在橡胶中的分散性不好，会影响橡胶的机械性能，进而降低耐磨性；并且丁腈橡胶的硫化速率较低，交联密度较低，也会影响橡胶的机械性能和耐磨性能。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐磨丁腈橡胶材料及其制备方法，本发明具有良好的机械性能和耐磨性，且硫化速度快。
本发明提出了一种耐磨丁腈橡胶材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、复合填料50-70份、硫化剂1-2份、硫化促进剂0.8-1.2份、氧化锌4-6份、硬脂酸2-3份；
其中，复合填料包括：改性白炭黑和改性二硫化钼；
在改性二硫化钼的制备过程中，将半胱氨酸改性纳米二硫化钼与羧基丁腈橡胶乳液混匀，然后喷雾干燥得到改性二硫化钼。
优选地，在改性二硫化钼的制备过程中，羧基丁腈橡胶乳液的固含量为10-20wt％。
优选地，在改性二硫化钼的制备过程中，半胱氨酸改性纳米二硫化钼和羧基丁腈橡胶乳液的重量比为1:0.5-0.7。
优选地，改性二硫化钼的粒径≤300nm。
优选地，在改性白炭黑的制备过程中，将Si69改性白炭黑与羧基丁腈橡胶乳液混匀，然后喷雾干燥得到改性白炭黑。
优选地，在改性白炭黑的制备过程中，羧基丁腈橡胶乳液的固含量为10-20wt％。
优选地，在改性白炭黑的制备过程中，Si69改性白炭黑和羧基丁腈橡胶乳液的重量比为1:0.5-0.7。
优选地，改性白炭黑和改性二硫化钼的重量比为4-6:1。
优选地，硫化剂为硫磺，硫化促进剂为促进剂CZ。
上述半胱氨酸改性纳米二硫化钼、Si69改性白炭黑可以按照本领域常规改性方法制得。
例如，半胱氨酸改性纳米二硫化钼的制备方法可以为：将纳米二硫化钼与半胱氨酸水溶液混匀，进行接枝反应得到半胱氨酸改性纳米二硫化钼。
Si69改性白炭黑的制备方法可以为：将白炭黑与Si69的乙醇水溶液混匀，进行接枝反应得到Si69改性白炭黑。
上述羧基丁腈橡胶乳液可以从市场购得，然后稀释至适宜固含量后使用。
上述耐磨丁腈橡胶材料的原料还可以含有阻燃剂、润滑剂、稳定剂等。
本发明还提出了上述耐磨丁腈橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：取丁腈橡胶、复合填料、氧化锌、硬脂酸混炼，然后加入硫化剂、硫化促进剂混匀，硫化得到耐磨丁腈橡胶材料。
有益效果：
本发明选用羧基丁腈橡胶乳液分别与半胱氨酸改性纳米二硫化钼、Si69改性白炭黑混合，橡胶中的羧基与半胱氨酸中的氨基、Si69水解后的羟基形成共价键，并采用喷雾干燥使得羧基丁腈橡胶接枝包覆在纳米二硫化钼、白炭黑表面，提高纳米二硫化钼、白炭黑与丁腈橡胶的相容性，提高纳米二硫化钼、白炭黑与丁腈橡胶的界面结合力，抑制微裂纹和微裂纹扩展，从而大幅提高耐磨性，并保持橡胶的机械性能；
并且纳米二硫化钼为固体润滑剂，可以改善界面间摩擦性能，提高橡胶的耐磨性；白炭黑可以提高橡胶的硬度，进一步提高其耐磨性；另外Si69中含有四硫键，可与硫磺、促进剂CZ的硫化体系，相互配合，促进丁腈橡胶的硫化、提高交联密度，从而进一步提高耐磨性。
本发明从改善填料分散性；提高界面结合力，抑制微裂纹和微裂纹扩展；改善界面间摩擦性能；提高硬度、提高交联密度多个方面相互配合，使得本发明具有良好的机械性能和耐磨性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但是应该明确提出这些实施例用于举例说明，但是不解释为限制本发明的范围。
实施例1
一种耐磨丁腈橡胶材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶100g、改性白炭黑40g、改性二硫化钼10g、硫磺2g、促进剂CZ 0.8g、氧化锌6g、硬脂酸2g；
其中，在改性二硫化钼的制备过程中，将10g半胱氨酸改性纳米二硫化钼与7g固含量为10wt％的羧基丁腈橡胶乳液混匀，然后调节进风口温度为160℃，出风口温度为180℃，喷雾干燥得到粒径≤300nm的改性二硫化钼；
在改性白炭黑的制备过程中，将100g Si69改性白炭黑与70g固含量为10wt％的羧基丁腈橡胶乳液混匀，然后调节进风口温度为160℃，出风口温度为180℃，喷雾干燥得到改性白炭黑。
上述耐磨丁腈橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：取丁腈橡胶、改性白炭黑、改性二硫化钼、氧化锌、硬脂酸混炼，然后加入硫化剂、促进剂CZ混匀，薄通打三角包，打卷下片，室温停放过夜，然后于160℃、11Mpa硫化得到耐磨丁腈橡胶材料。
实施例2
一种耐磨丁腈橡胶材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶100g、改性白炭黑60g、改性二硫化钼10g、硫磺1g、促进剂CZ 1.2g、氧化锌4g、硬脂酸3g；
其中，在改性二硫化钼的制备过程中，将10g半胱氨酸改性纳米二硫化钼与5g固含量为20wt％的羧基丁腈橡胶乳液混匀，然后调节进风口温度为160℃，出风口温度为180℃，喷雾干燥得到粒径≤300nm的改性二硫化钼；
在改性白炭黑的制备过程中，将100g Si69改性白炭黑与50g固含量为20wt％的羧基丁腈橡胶乳液混匀，然后调节进风口温度为160℃，出风口温度为180℃，喷雾干燥得到改性白炭黑。
上述耐磨丁腈橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：取丁腈橡胶、改性白炭黑、改性二硫化钼、氧化锌、硬脂酸混炼，然后加入硫化剂、促进剂CZ混匀，薄通打三角包，打卷下片，室温停放过夜，然后于160℃、11Mpa硫化得到耐磨丁腈橡胶材料。
实施例3
一种耐磨丁腈橡胶材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶100g、改性白炭黑50g、改性二硫化钼10g、硫磺1.5g、促进剂CZ 1g、氧化锌5g、硬脂酸2.5g；
其中，在改性二硫化钼的制备过程中，将10g半胱氨酸改性纳米二硫化钼与6g固含量为15wt％的羧基丁腈橡胶乳液混匀，然后调节进风口温度为160℃，出风口温度为180℃，喷雾干燥得到粒径≤300nm的改性二硫化钼；
在改性白炭黑的制备过程中，将100g Si69改性白炭黑与60g固含量为15wt％的羧基丁腈橡胶乳液混匀，然后调节进风口温度为160℃，出风口温度为180℃，喷雾干燥得到改性白炭黑。
上述耐磨丁腈橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：取丁腈橡胶、改性白炭黑、改性二硫化钼、氧化锌、硬脂酸混炼，然后加入硫化剂、促进剂CZ混匀，薄通打三角包，打卷下片，室温停放过夜，然后于160℃、11Mpa硫化得到耐磨丁腈橡胶材料。
对比例1
不含改性二硫化钼，其他同实施例3。
对比例2
不含改性白炭黑，其他同实施例3。
对比例3
将“改性白炭黑”替换成“白炭黑”，其他同实施例3。
对比例4
将“硫磺1.5g、促进剂CZ 1g”替换成“过氧化二异丙苯1.5g”，其他同实施例3。
对实施例1-3、对比例1-4制得的橡胶样品进行性能检测，结果如表1所示。
拉伸强度按照GB/T 528-2009检测；撕裂强度按照GB/T 529-2008检测；磨耗按照GB/T 9867-2008检测；按照GB/T1233-2008，设置测试压力为10MPa，角度为±0.5°。
表1检测结果
Figure BDA0003874645640000061
由表1可以看出本发明具有良好的耐磨性和机械性能，且硫化时间短，交联密度明显大于对比例1-4。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐磨丁腈橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、复合填料50-70份、硫化剂1-2份、硫化促进剂0.8-1.2份、氧化锌4-6份、硬脂酸2-3份；
其中，复合填料包括：改性白炭黑和改性二硫化钼；
在改性二硫化钼的制备过程中，将半胱氨酸改性纳米二硫化钼与羧基丁腈橡胶乳液混匀，然后喷雾干燥得到改性二硫化钼。
2.根据权利要求1所述耐磨丁腈橡胶材料，其特征在于，在改性二硫化钼的制备过程中，羧基丁腈橡胶乳液的固含量为10-20wt％。
3.根据权利要求1或2所述耐磨丁腈橡胶材料，其特征在于，在改性二硫化钼的制备过程中，半胱氨酸改性纳米二硫化钼和羧基丁腈橡胶乳液的重量比为1:0.5-0.7。
4.根据权利要求1-3任一项所述耐磨丁腈橡胶材料，其特征在于，改性二硫化钼的粒径≤300nm。
5.根据权利要求1-4任一项所述耐磨丁腈橡胶材料，其特征在于，在改性白炭黑的制备过程中，将Si69改性白炭黑与羧基丁腈橡胶乳液混匀，然后喷雾干燥得到改性白炭黑。
6.根据权利要求5所述耐磨丁腈橡胶材料，其特征在于，在改性白炭黑的制备过程中，羧基丁腈橡胶乳液的固含量为10-20wt％。
7.根据权利要求5所述耐磨丁腈橡胶材料，其特征在于，在改性白炭黑的制备过程中，Si69改性白炭黑和羧基丁腈橡胶乳液的重量比为1:0.5-0.7。
8.根据权利要求1-7任一项所述耐磨丁腈橡胶材料，其特征在于，改性白炭黑和改性二硫化钼的重量比为4-6:1。
9.根据权利要求1-8任一项所述耐磨丁腈橡胶材料，其特征在于，硫化剂为硫磺，硫化促进剂为促进剂CZ。
10.一种如权利要求1-9任一项所述耐磨丁腈橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：取丁腈橡胶、复合填料、氧化锌、硬脂酸混炼，然后加入硫化剂、硫化促进剂混匀，硫化得到耐磨丁腈橡胶材料。
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