CN115572421B - 一种耐磨丁腈橡胶材料及其制备方法 - Google Patents
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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
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
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 (7)
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;
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;
Si69改性白炭黑的制备方法为: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;
改性白炭黑和改性二硫化钼的重量比为4-6:1;
硫化剂为硫磺,硫化促进剂为促进剂CZ。
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%。
6.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。
7.一种如权利要求1-6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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