CN115926273A

CN115926273A - 一种高强韧的nbr复合材料及制备方法

Info

Publication number: CN115926273A
Application number: CN202211070074.3A
Authority: CN
Inventors: 文军; 赵瀚辰; 王廷梅; 刘楠; 叶剑君; 白小元; 王建峰; 陈守兵; 李宋; 李阳; 杨成龙
Original assignee: Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS; Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd; Huaneng Group Technology Innovation Center Co Ltd
Current assignee: Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS; Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd; Huaneng Group Technology Innovation Center Co Ltd
Priority date: 2022-09-02
Filing date: 2022-09-02
Publication date: 2023-04-07

Abstract

本发明提出一种高强韧的NBR复合材料的制备方法，包括以下步骤：将丁腈橡胶生胶和补强剂混合并进行薄通至完全融合后再加入填料薄通至完全融合得到第一混料；所述填料包括二氧化硅和/或Ti₃C₂‑MXene；其中所述丁腈橡胶生胶与所述填料的质量比为(30‑50)：(0.8‑2.4)；将硫化助剂、防老剂和硫化剂加入所述第一混料中并在15分钟内完成薄通；再依次进行固化成型得到改性NBR复合材料。

Description

一种高强韧的NBR复合材料及制备方法

技术领域

本发明涉及改性橡胶技术领域，尤其涉及一种高强韧的NBR复合材料及制备方法。

背景技术

NBR(丁腈橡胶)复合材料因其易于制造、成本低以及优异的机械性能而广泛用于飞机、汽车、铁路装备、航空航天装备和国防工业。随着现代工业化的发展及对自然探索的深入，丁腈橡胶在水润滑尾轴承的应用对其性能提出更高的要求，其最大优点就在于对泥沙不敏感，缺点是承载能力小，在高载低速情况下(边界和混合润滑条件)容易产生高磨损、甚至撕裂现象。因此，提高NBR复合材料韧性和形变量是首要的工作。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种高强韧的NBR复合材料及制备方法，利用其中Ti₃C₂-MXene和/或二氧化硅填料的添加，并且Ti₃C₂-MXene和/或二氧化硅在硫化剂硫粉添加后添加，增强与丁腈橡胶生胶基体界面结合作用，使得改性NBR复合材料的力学性能更好。

为达到上述目的，根据本发明的第一个方面提出了一种高强韧的NBR复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将丁腈橡胶生胶和补强剂混合并进行薄通至完全融合后再加入填料薄通至完全融合，得到第一混料；所述填料包括二氧化硅和/或Ti₃C₂-MXene；其中所述丁腈橡胶生胶与所述填料的质量比为(30-50)：(0.8-2.4)；

将硫化助剂、防老剂和硫化剂加入所述第一混料中并在15分钟内完成薄通；再依次进行固化成型得到改性NBR复合材料。

在一些实施例中，所述丁腈橡胶生胶与所述Ti₃C₂-MXene的质量比为(30-50)：(0.4-1.2)。

在一些实施例中，所述丁腈橡胶生胶与所述二氧化硅的质量比为(30-50)：(0.4-1.2)。

在一些实施例中，所述硫化助剂包括ZnO、硬脂酸、促进剂TMTD、防焦剂CTP、促进剂MBT和促进剂CZ。

在一些实施例中，所述硫化剂为硫粉，其中所述丁腈橡胶生胶与所述硫粉的质量比为(30-50)：(0.6-1)。

在一些实施例中，所述补强剂选自炭黑，其中所述丁腈橡胶生胶与所述炭黑的质量比为(30-50)：(9-11)。

在一些实施例中，所述丁腈橡胶生胶的型号为2665E或N220S-JSR，所述2665E的丙烯腈含量为29％，门尼粘度为66；所述N220S-JSR的丙烯腈含量41％，门尼粘度为56。

在一些实施例中，所述固化的温度为150-170℃，时间为20-40min，压力为8-10MPa。

在一些实施例中，将所述硫化助剂、所述防老剂和所述硫化剂加入所述第一混料在进行薄通后和固化前，再次薄通5-8次。

根据本发明的第二个方面提出了一种高强韧的NBR复合材料，其利用上述任一实施例中的方法制备而成。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例提出的NBR复合材料的制备流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照实施例，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅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所获得的所有其他技术方案，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是以下示例性的说明中，丁腈橡胶生胶的型号为2665E或N220S-JSR，2665E的丙烯腈含量为29％，门尼粘度为66；N220S-JSR的丙烯腈含量41％，门尼粘度为56。四甲基秋兰姆二硫化物(TMTD)购于宜兴日新化工有限公司；N-环己基-2-苯并噻唑磺酰胺(CZ)购于江苏普莱斯生物科技有限公司；其它硫化剂及硫化助剂如硫磺、炭黑(CB N220)、氧化锌、硬脂酸等均为分析纯，购于国药集团化学试剂有限公司；并采用利安隆博华(天津)医药化学有限公司的四氢呋喃(THF)；采用国药集团化学试剂有限公司提供的，Ti₃C₂-MXene，其粒径为100-200nm；采用上海超威纳米科技有限公司提供的纳米二氧化硅，其粒径为50-100nm。

如图1所示，本发明的目的在于提出一种高强韧的NBR复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1:将丁腈橡胶生胶和补强剂混合并进行薄通至完全融合后再加入填料薄通至完全融合，得到第一混料；填料包括二氧化硅和/或Ti₃C₂-MXene；其中丁腈橡胶生胶与填料的质量比为(30-50)：(0.8-2.4)；

S2:将硫化助剂、防老剂和硫化剂加入第一混料中并在15分钟内完成薄通；再依次进行固化成型得到改性NBR复合材料。

本实施例中，先将丁腈橡胶生胶和补强剂混合后再加入填料，且填料添加顺序在在硫化助剂、防老剂和硫化剂添加之前，利用填料本身性能优异，界面结合作用增强提高了改性NBR复合材料。需要说明的是本实施例中的填料包括二氧化硅和/或Ti₃C₂-MXene可理解为本实施例中的填料包含只有二氧化硅或只有Ti₃C₂-MXene的实施例，也包含了填料包括二氧化硅和Ti₃C₂-MXene的实施例，且本发明实施例中的二氧化硅为纳米二氧化硅。优选的，填料包括二氧化硅和Ti₃C₂-MXene，其中Ti₃C₂-MXene自身强度不如二氧化硅，但纳米二氧化硅的粒径更小，比表面积更大，因此与基体界面结合作用增强，当两者共同作为填料一起使用时产生协同效果，即片层材料与球形颗粒相互作用，使得改性NBR复合材料的力学性能更好。

为达到上述目的，根据本发明的第一个方面提出的制备方法，其中丁腈橡胶生胶与填料的质量比为(30-50)：(0.8-2.4)，且优选为(30-50)：0.9；不限于任何理论，通过丁腈橡胶生胶与填料的质量比，使得各物质之间形成良好的协同作用，从而有利于提高改性NBR复合材料的力学性能。

示例性的，丁腈橡胶生胶与填料的质量比的比值可以为12.5、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、62.5或为其间的任意范围。其中当提高丁腈橡胶生胶的质量含量时，NBR复合材料力学性能下降，主要是因为生胶含量过高时，填料含量太低致力学性能下降，生胶含量过低时，填料含量性对过高，容易团聚，影响改性NBR复合材料的力学性能。

在本实施例中，不同的是在添加硫化助剂之前先将填料Ti₃C₂-MXene、二氧化硅加入其中，利用片层的Ti₃C₂-MXene材料复合球形颗粒的二氧化硅增强与丁腈橡胶生胶的基体界面结合作用；再将硫化助剂、防老剂和硫化剂加入第一混料中并在15分钟内完成薄通，防止薄通过程中会产生高温，对材料熟化从而降低机械性能，而后再依次进行固化成型得到改性NBR复合材料。

在一些实施例中，丁腈橡胶生胶与Ti₃C₂-MXene的质量比为(30-50)：(0.4-1.2)，优选为(30-50):0.45；示例性的，其中丁腈橡胶生胶与填料的质量比的比值可以为25、30、35、40、45、50、55、60、75、85、95、105、115、125或为其间的任意范围。不限于任何理论，其中当提高丁腈橡胶生胶的质量含量时，力学性能下降，主要是因为生胶含量过高时，填料含量太低致力学性能下降，生胶含量过低时，Ti₃C₂-MXene填料含量性对过高，容易团聚。其中本实施例利用片状的Ti₃C₂-MXene填料对丁腈橡胶生胶进行复合时，而Ti₃C₂-MXene具有类石墨烯结构的二维结构，具有较高的硬度，可以极大增强橡胶基体的强度和承载能力，当摩擦时，能很好地将应力传递出去，减少基体的损耗，增强橡胶基体的耐磨性；而且Ti₃C₂-MXene是片层材料，在摩擦时，会发生一定的相对滑移，也能减少基体的磨损，进一步增强橡胶基体的耐磨性。

在一些实施例中，丁腈橡胶生胶与二氧化硅的质量比为(30-50)：(0.4-1.2)，优选为(30-50):0.45；示例性的，其中丁腈橡胶生胶与二氧化硅的质量比的比值可以为25、30、35、40、45、50、55、60、75、85、95、105、115、125或为其间的任意范围。不限于任何理论，其中当提高丁腈橡胶生胶的质量含量时，力学性能下降，主要是因为生胶含量过高时，填料含量太低致力学性能下降，生胶含量过低时，二氧化硅填料含量性对过高，容易团聚。其中本实施例利用颗粒状的二氧化硅填料对丁腈橡胶生胶进行复合时，利用二氧化硅和丁腈橡胶生胶均以硅氧键为骨架且硅氧键交错排排列，当二者在接触时，二氧化硅表面的硅氧链的螺旋结构将被打开，且甲基向外，使得彼此的润湿性较好，从而达到了利用二氧化硅对丁腈橡胶生胶补强的作用。

在一些实施例中，填料包括二氧化硅和Ti₃C₂-MXene；其中二氧化硅和Ti₃C₂-MXene的质量比优选为(0.4-1.2)：(0.4-1.2)，优选的二氧化硅和Ti₃C₂-MXene的质量比为1:1；示例性的，其中Ti₃C₂-MXene与二氧化硅的质量比的比值可以为0.33、0.5、1、1.5、2.5、3或为其间的任意范围。当两者共同作为填料一起使用时产生协同效果，即片层材料与球形颗粒相互作用，使得改性NBR复合材料的力学性能更好。

在一些实施例中，硫化助剂包括ZnO、硬脂酸、促进剂TMTD、防焦剂CTP、促进剂MBT和促进剂CZ。其中NBR生胶、ZnO、硬脂酸、促进剂TMTD(四甲基硫代过氧化二碳酸二酰胺)、防焦剂CTP(N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺)、促进剂MBT(2-硫醇基苯骈噻唑)、促进剂CZ(N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺)的质量比为(30-50)：(0.9-1.2)：(0.3-0.5)：(0.21-0.25)：(0.15-0.2)：(0.15-0.2)：(0.06-0.08)；其中优选的，NBR生胶、ZnO、硬脂酸、促进剂TMTD(四甲基硫代过氧化二碳酸二酰胺)、防焦剂CTP(N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺)、促进剂MBT(2-硫醇基苯骈噻唑)、促进剂CZ(N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺)的质量比优选为(30-50)：0.9：0.3：0.21：0.15：0.15：0.06。

在一些实施例中，防老剂D(N-苯基-2-萘胺)，其中防老剂D与丁腈橡胶生胶的质量比为(0.3-0.5)：(30-50)；优选为0.3：(30-50)。示例性的，防老剂D与丁腈橡胶生胶的质量比的比值为0.006、0.007、0.008、0.009、0.01、0.0166或为其间的任意范围。而补强剂优选为炭黑(N220)；其中丁腈橡胶生胶与炭黑的质量比的比值为(30-50)：(9-11)，优选为(30-50)：9；示例性的，炭黑与丁腈橡胶生胶的质量比的比值为0.18、0.2、0.25、0.3、0.36或为其间的任意范围。

在一些实施例中，硫化剂为硫粉，其中丁腈橡胶生胶与硫粉的质量比为(30-50)：(0.6-1)，优选为(30-50)：0.6。示例性的，硫粉与丁腈橡胶生胶的质量比的比值为0.012、0.015、0.017、0.018、0.02、0.033或为其间的任意范围。其中，硫粉可降低胶料黏性，防止胶料窝气，减小半成品变形，有利于橡胶加工过程中的排气，降低硫化胶出现气泡的概率；提高NBR复合材料的耐老化性、抗裂口性。试验表明，添加硫化胶粉后的胶料耐老化性、抗裂口性比未添加胶粉的胶料好，当硫粉含量过低时(例如硫粉与丁腈橡胶生胶的质量比低于0.012时)形成的复合材料的硫化程度越低，造成整体的力学性能下降；当硫粉含量过高时(例如硫粉与丁腈橡胶生胶的质量比高于0.033时)，复合材料的硫化程度越高。硫的溶解度受到限制,过量的硫将从复合材料表面沉淀出来。

实施例1

将30g的NBR生胶在双辊开炼机上进行初步辊炼，然后将9g的炭黑(N220)分多次加入辊炼机中辊炼薄通，待将炭黑与NBR生胶完全融合后将0.9g的Ti₃C₂-MXene加入其中得到第一混料。待辊炼完成后再依次将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、0.21g促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g促进剂CZ和0.6g硫化剂S加入第一混料中，并在15min之内辊炼完毕。将辊炼好的混合物再薄通5次。最后，将混炼胶在平板硫化机上施加8MPa的压力，在150℃固化20min后成型制备出NBR复合材料。

实施例2

将30g的NBR生胶在双辊开炼机上进行初步辊炼，然后将9g的炭黑(N220)分多次加入辊炼机中辊炼薄通，待将炭黑与NBR生胶完全融合后将0.9g二氧化硅加入其中得到第一混料。待辊炼完成后再依次将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、0.21g促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g促进剂CZ和0.6g硫化剂S加入第一混料中并在15min之内辊炼完毕。将辊炼好的混合物再薄通5次。最后，将混炼胶在平板硫化机上施加8MPa的压力，在150℃固化20min后成型制备出NBR复合材料。

实施例3

将30g的NBR生胶在双辊开炼机上进行初步辊炼，然后将9g的炭黑(N220)分多次加入辊炼机中辊炼薄通，待将炭黑与NBR生胶完全融合后将0.45g Ti₃C₂-MXene和0.45g二氧化硅加入其中得到第一混料。待辊炼完成后再依次将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、0.21g促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g促进剂CZ和0.6g硫化剂S加入第一混料中并15min之内辊炼完毕。将辊炼好的混合物再薄通5次。最后，将混炼胶在平板硫化机上施加8MPa的压力，在150℃固化20min后成型制备出NBR复合材料。

实施例4

将40g的NBR生胶在双辊开炼机上进行初步辊炼，然后将9g的炭黑(N220)分多次加入辊炼机中辊炼薄通，待将炭黑与NBR生胶完全融合后将0.9g Ti₃C₂-MXene加入其中得到第一混料。待辊炼完成后再依次将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、0.21g促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g促进剂CZ和0.6g硫化剂S加入第一混料中并在15min之内辊炼完毕。将辊炼好的混合物再薄通5次。最后，将混炼胶在平板硫化机上施加10MPa的压力，在150℃固化20min后成型制备出NBR复合材料。

实施例5

将40g的NBR生胶在双辊开炼机上进行初步辊炼，然后将9g的炭黑(N220)分多次加入辊炼机中辊炼薄通，待将炭黑与NBR生胶完全融合后将0.9g二氧化硅加入其中得到第一混料。待辊炼完成后再依次将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、0.21g促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g促进剂CZ和0.6g硫化剂S加入第一混料中并在15min之内辊炼完毕。将辊炼好的混合物再薄通5次。最后，将混炼胶在平板硫化机上施加8MPa的压力，在150℃固化20min后成型制备出NBR复合材料。

实施例6

将40g的NBR生胶在双辊开炼机上进行初步辊炼，然后将9g的炭黑(N220)分多次加入辊炼机中辊炼薄通，待将炭黑与NBR生胶完全融合后将0.45g Ti₃C₂-MXene和0.45g二氧化硅加入其中得到第一混料。待辊炼完成后再依次将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、0.21g促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g促进剂CZ和0.6g硫化剂S加入第一混料中并在15min之内辊炼完毕。将辊炼好的混合物再薄通8次。最后，将混炼胶在平板硫化机上施加8MPa的压力，在150℃固化20min后成型制备出NBR复合材料。

实施例7

将50g的NBR生胶在双辊开炼机上进行初步辊炼，然后将9g的炭黑(N220)分多次加入辊炼机中辊炼薄通，待将炭黑与NBR生胶完全融合后将1g Ti₃C₂-MXene加入其中得到第一混料。待辊炼完成后再依次将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、0.21g促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g促进剂CZ和0.6g硫化剂S加入第一混料中并在15min之内辊炼完毕。将辊炼好的混合物再薄通6次。最后，将混炼胶在平板硫化机上施加8MPa的压力，在150℃固化20min后成型制备出NBR复合材料。

实施例8

将50g的NBR生胶在双辊开炼机上进行初步辊炼，然后将9g的炭黑(N220)分多次加入辊炼机中辊炼薄通，待将炭黑与NBR生胶完全融合后将1g二氧化硅加入其中得到第一混料。待辊炼完成后再依次将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、0.21g促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15gCTP、0.15g促进剂MBT、0.06g促进剂CZ和0.6g硫化剂S加入第一混料中并在15min之内辊炼完毕。将辊炼好的混合物再薄通5次。最后，将混炼胶在平板硫化机上施加8MPa的压力，在150℃固化20min后成型制备出NBR复合材料。

实施例9

将50g的NBR生胶在双辊开炼机上进行初步辊炼，然后将9g的炭黑(N220)分多次加入辊炼机中辊炼薄通，待将炭黑与NBR生胶完全融合后将0.5g Ti₃C₂-MXene和0.5g二氧化硅加入其中得到第一混料。待辊炼完成后再依次将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、0.21g促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g促进剂CZ和0.6g硫化剂S加入第一混料中并在15min之内辊炼完毕。将辊炼好的混合物再薄通5次。最后，将混炼胶在平板硫化机上施加8MPa的压力，在150℃固化20min后成型制备出NBR复合材料。

对比例1

将30g的NBR生胶在双辊开炼机上进行初步辊炼，然后将9g的炭黑(N220)分多次加入辊炼机中辊炼薄通，待将炭黑与NBR生胶完全融合后得到第一混料。待辊炼完成后再依次将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、0.21g促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g促进剂CZ和0.6g硫化剂S加入第一混料中并在15min之内辊炼完毕。将辊炼好的混合物再薄通5次。最后，将混炼胶在平板硫化机上施加8MPa的压力，在150℃固化20min后成型制备出NBR材料。

对比例2

将20g的NBR生胶在双辊开炼机上进行初步辊炼，然后将9g的炭黑(N220)分多次加入辊炼机中辊炼薄通，待将炭黑与NBR生胶完全融合后得到第一混料。待辊炼完成后再依次将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、0.21g促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g促进剂CZ和0.6g硫化剂S加入第一混料中并在15min之内辊炼完毕。将辊炼好的混合物再薄通5次。最后，将混炼胶在平板硫化机上施加8MPa的压力，在150℃固化20min后成型制备出NBR材料。

对比例3

将60g的NBR生胶在双辊开炼机上进行初步辊炼，然后将9g的炭黑(N220)分多次加入辊炼机中辊炼薄通，待将炭黑与NBR生胶完全融合后得到第一混料。待辊炼完成后再依次将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、0.21g促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g促进剂CZ和0.6g硫化剂S加入第一混料中并在15min之内辊炼完毕。将辊炼好的混合物再薄通5次。最后，将混炼胶在平板硫化机上施加8MPa的压力，在150℃固化20min后成型制备出NBR材料。

对比例4

将60g的NBR生胶在双辊开炼机上进行初步辊炼，然后将9g的炭黑(N220)分多次加入辊炼机中辊炼薄通，待将炭黑与NBR生胶完全融合后将1g Ti₃C₂-MXene加入其中得到第一混料。待辊炼完成后再依次将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、0.21g促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g促进剂CZ和0.6g硫化剂S加入第一混料中并在15min之内辊炼完毕。将辊炼好的混合物再薄通5次。最后，将混炼胶在平板硫化机上施加8MPa的压力，在150℃固化20min后成型制备出NBR复合材料。

对比例5

对比例6

将60g的NBR生胶在双辊开炼机上进行初步辊炼，然后将9g的炭黑(N220)分多次加入辊炼机中辊炼薄通，待将炭黑与NBR生胶完全融合后将0.5g Ti₃C₂-MXene和0.5g二氧化硅加入其中得到第一混料。待辊炼完成后再依次将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、0.21g促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g促进剂CZ和0.6g硫化剂S加入第一混料中并在15min之内辊炼完毕。将辊炼好的混合物再薄通5次。最后，将混炼胶在平板硫化机上施加8MPa的压力，在150℃固化20min后成型制备出NBR复合材料。

对比例7

将30g的NBR生胶在双辊开炼机上进行初步辊炼，然后将9g的炭黑(N220)分多次加入辊炼机中辊炼薄通得到第一混料，待将炭黑与NBR生胶完全融合后再依次将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、0.21g促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g促进剂CZ和0.6g硫化剂S加入其中混炼15min，之后将0.45g Ti₃C₂-MXene和0.45g二氧化硅加入其中辊炼。将辊炼好的混合物再薄通5次。最后，将混炼胶在平板硫化机上施加8MPa的压力，在150℃固化20min后成型，制备出NBR复合材料。

以下，举出实施例及对比例来对本申请的实施方式进行更具体地说明，对各实施例和对比例中的得到的NBR复合材料进行拉伸强度、断裂伸长率以及邵氏硬度(Shore A)进行检测，其中检测方法均为现有方法，不再赘述。其中检测结果如表格1所示。

表1各实施例中NBR复合材料的性能检测

由表1中数据可知，通过实施例1至实施例3的对比、实施例4至实施例6的对比、实施例7至实施例9的对比，可总结出，Ti₃C₂-MXene和纳米二氧化硅共同添加相较于单独添加Ti₃C₂-MXene或纳米二氧化硅，NBR复合材料表现出较好的力学性能；且经过实施例1与实施例2对比、实施例4和实施例5对比以及实施例7和实施例8的对比可知，只添加纳米二氧化硅相较于只添加Ti₃C₂-MXene的NBR复合材料，其力学性能较好。

同时，对比例1中公开了无填料的NBR(丁腈橡胶生胶)复合材料，经过实施例1至实施例3的对比，可进一步证明本发明中填料Ti₃C₂-MXene和/或二氧化硅的添加能提高NBR复合材料的力学性能；且与对比例7中公开了在硫化剂添加后再加入填料Ti₃C₂-MXene和二氧化硅的技术方案，但是经过与实施例3的对比，其生成的NBR复合材料的力学性能较差，其主要原因为：Ti₃C₂-MXene和二氧化硅无法在橡胶基体中均匀分散。

此外，对比例2提供了一种添加丁腈橡胶生胶的比例较小的技术方案，而对比例3至对比例6中提供了多个丁腈橡胶生胶的比例较大的技术方案，经过对各对比例生成的NBR复合材料的性能检测，发现其与前述结论一致，即：丁腈橡胶生胶不在规定范围之内时，NBR复合材料的力学性能下降。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种高强韧的NBR复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将丁腈橡胶生胶和补强剂混合并进行薄通至完全融合后再加入填料薄通至完全融合得到第一混料；所述填料包括二氧化硅和/或Ti₃C₂-MXene；其中所述丁腈橡胶生胶与所述填料的质量比为(30-50)：(0.8-2.4)；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述丁腈橡胶生胶与所述Ti₃C₂-MXene的质量比为(30-50)：(0.4-1.2)。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述丁腈橡胶生胶与所述二氧化硅的质量比为(30-50)：(0.4-1.2)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫化助剂包括ZnO、硬脂酸、促进剂TMTD、防焦剂CTP、促进剂MBT和促进剂CZ。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述硫化剂为硫粉，其中所述丁腈橡胶生胶与所述硫粉的质量比为(30-50)：(0.6-1)。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述补强剂选自炭黑，其中所述丁腈橡胶生胶与所述炭黑的质量比为(30-50)：(9-11)。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述丁腈橡胶生胶的型号为2665E或N220S-JSR，所述2665E的丙烯腈含量为29％，门尼粘度为66；所述N220S-JSR的丙烯腈含量41％，门尼粘度为56。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述固化的温度为150-170℃，时间为20-40min，压力为8-10MPa。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述硫化助剂、所述防老剂和所述硫化剂加入所述第一混料在进行薄通后和固化前，再次薄通5-8次。

10.一种高强韧的NBR复合材料，其特征在于，利用如权利要求1-9中任一项所述的方法制备而成。