CN116082722A - 一种高强度耐磨丁腈橡胶材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度耐磨丁腈橡胶材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、填料80‑90份、改性芳纶浆粕8‑12份、硫化剂1.5‑2份、促进剂1‑1.5份、氧化锌2‑3份、硬脂酸2‑3份；其中，在改性芳纶浆粕的制备过程中，将芳纶浆粕加入盐酸多巴胺溶液中浸渍，然后取出水洗得到中间物；将中间物加入钼酸铵和硫脲的混合溶液中，进行水热反应，得到改性芳纶浆粕。本发明还公开了上述高强度耐磨丁腈橡胶材料的制备方法。本发明具有良好的拉伸强度和耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种高强度耐磨丁腈橡胶材料及其制备方法。
背景技术
丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合而制得的合成橡胶，其具有优异的耐油性能、良好的物理性能、加工性能和耐化学稳定性能，主要用于耐油密封件等。但是随着工业的发展，对密封件的耐磨性和压缩永久变形的要求越来越高，现有丁腈橡胶材料已经不能满足高性能要求的密封件；特别是接触式动密封制件，其长期处于动态工况，对密封件的耐磨性和压缩永久变形的要求更高。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高强度耐磨丁腈橡胶材料及其制备方法，本发明具有良好的拉伸强度和耐磨性。
本发明提出了一种高强度耐磨丁腈橡胶材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、填料80-90份、改性芳纶浆粕8-12份、硫化剂1.5-2份、促进剂1-1.5份、氧化锌2-3份、硬脂酸2-3份；
其中，在改性芳纶浆粕的制备过程中，将芳纶浆粕加入盐酸多巴胺溶液中浸渍，然后取出水洗得到中间物；将中间物加入钼酸铵和硫脲的混合溶液中，进行水热反应，得到改性芳纶浆粕。
本发明将芳纶浆粕浸泡在盐酸多巴胺溶液中，使得芳纶浆粕表面附着形成一层聚多巴胺薄膜，然后放入钼酸铵和硫脲的混合溶液中进行水热反应；富含氨基的聚多巴胺薄膜表面带有正电荷，可静电吸附带负电荷的钼酸根离子，使得钼酸根离子紧密均匀的固定在附着有聚多巴胺薄膜的芳纶浆粕表面，水热反应在附着有聚多巴胺薄膜的芳纶浆粕的表面均匀生成纳米二硫化钼。
聚多巴胺上含有羟基和亚胺基等官能团，可与丁腈橡胶基体反应，大幅提高芳纶浆粕与橡胶基体界面结合强度，提高本发明的拉伸强度，降低压缩永久形变；并且纳米二硫化钼和芳纶浆粕相互配合，可以大幅提高本发明的耐磨性能。
优选地，浸渍时间为30-36h。
优选地，盐酸多巴胺溶液的溶剂为pH＝8-8.5的Tris-HCl缓冲液。
上述Tris-HCl是指三羟甲基氨基甲烷盐酸盐；Tris-HCl缓冲液可以从市场购得，也可以自己配制。
优选地，盐酸多巴胺的浓度为1.7-1.9g/L。
优选地，钼酸铵的浓度为0.01-0.02g/L。
优选地，钼酸铵和硫脲的重量比为1:1.6-1.8。
优选地，水热反应的温度为180-200℃，水热反应的时间为24-28h。
优选地，混合溶液的溶剂为乙二醇和水的混合溶剂。
优选地，填料为炭黑N330。
选用炭黑N330与改性芳纶浆粕相互配合，可以进一步降低本发明的压缩永久形变，提高本发明的耐磨性。
优选地，硫化剂为过氧化二异丙苯。
优选地，促进剂为促进剂CZ。
选用合适的硫化体系可以提高本发明的交联密度，从而进一步提高本发明的耐磨性和拉伸性能；降低压缩永久形变。
上述高强度耐磨丁腈橡胶材料的原料还包括：抗氧剂、增塑剂、阻燃剂、相容剂等。
本发明还提出了上述高强度耐磨丁腈橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：将丁腈橡胶和改性芳纶浆粕混炼，然后加入填料、氧化锌、硬脂酸、硫化剂、促进剂混炼，然后硫化得到高强度耐磨丁腈橡胶材料。
有益效果：
本发明在芳纶浆粕上形成聚多巴胺薄膜，并吸附钼酸根离子进行水热反应，在芳纶浆粕表面生成纳米二硫化钼；将其用于丁腈橡胶中，可以大幅提高本发明的拉伸强度和耐磨性，降低压缩永久形变；选用炭黑N330和适宜的硫化体系可以进一步提高耐磨性和拉伸性能、降低压缩永久形变。
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
一种高强度耐磨丁腈橡胶材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶100g、炭黑N33080g、改性芳纶浆粕12g、过氧化二异丙苯1.5g、促进剂CZ1.5g、氧化锌2g、硬脂酸3g、抗氧剂10102g、增塑剂5g；
其中，在改性芳纶浆粕的制备过程中，将芳纶浆粕加入浓度为1.7g/L的盐酸多巴胺溶液(其溶剂为pH＝8.5的Tris-HCl缓冲液)中室温浸渍30h，然后取出水洗得到中间物；将中间物加入含有0.02g/L钼酸铵和0.032g/L硫脲的混合溶液(其溶剂为乙二醇:水＝2:1v/v)中混匀，于180℃进行水热反应28h，过滤，水洗，烘干得到改性芳纶浆粕。
上述耐磨密封件材料的制备方法，包括如下步骤：将丁腈橡胶和改性芳纶浆粕混炼30min，然后加入炭黑N330、氧化锌、硬脂酸、过氧化二异丙苯、促进剂CZ、抗氧剂1010、增塑剂混炼30min，然后于9MPa、165℃硫化10min得到高强度耐磨丁腈橡胶材料。
实施例2
一种高强度耐磨丁腈橡胶材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶100g、炭黑N33090g、改性芳纶浆粕8g、过氧化二异丙苯2g、促进剂CZ1g、氧化锌3g、硬脂酸2g、抗氧剂10102g、增塑剂5g；
其中，在改性芳纶浆粕的制备过程中，将芳纶浆粕加入浓度为1.9g/L的盐酸多巴胺溶液(其溶剂为pH＝8的Tris-HCl缓冲液)中室温浸渍36h，然后取出水洗得到中间物；将中间物加入含有0.01g/L钼酸铵和0.018g/L硫脲的混合溶液(其溶剂为乙二醇:水＝2:1v/v)中混匀，于200℃进行水热反应24h，过滤，水洗，烘干得到改性芳纶浆粕。
上述耐磨密封件材料的制备方法，包括如下步骤：将丁腈橡胶和改性芳纶浆粕混炼30min，然后加入炭黑N330、氧化锌、硬脂酸、过氧化二异丙苯、促进剂CZ、抗氧剂1010、增塑剂混炼30min，然后于9MPa、165℃硫化10min得到高强度耐磨丁腈橡胶材料。
实施例3
一种高强度耐磨丁腈橡胶材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶100g、炭黑N33085g、改性芳纶浆粕10g、过氧化二异丙苯1.7g、促进剂CZ1.3g、氧化锌2.5g、硬脂酸2.5g、抗氧剂10102g、增塑剂5g；
其中，在改性芳纶浆粕的制备过程中，将芳纶浆粕加入浓度为1.8g/L的盐酸多巴胺溶液(其溶剂为pH＝8.3的Tris-HCl缓冲液)中室温浸渍33h，然后取出水洗得到中间物；将中间物加入含有0.015g/L钼酸铵和0.026g/L硫脲的混合溶液(其溶剂为乙二醇:水＝2:1v/v)中混匀，于190℃进行水热反应26h，过滤，水洗，烘干得到改性芳纶浆粕。
上述耐磨密封件材料的制备方法，包括如下步骤：将丁腈橡胶和改性芳纶浆粕混炼30min，然后加入炭黑N330、氧化锌、硬脂酸、过氧化二异丙苯、促进剂CZ、抗氧剂1010、增塑剂混炼30min，然后于9MPa、165℃硫化10min得到高强度耐磨丁腈橡胶材料。
对比例1
不含改性芳纶浆粕，其他同实施例3。
对比例2
将“改性芳纶浆粕”替换成“芳纶浆粕”，其他同实施例3。
对比例3
将“改性芳纶浆粕”替换成“实施例3中的中间物”(中间物烘干后使用)，其他同实施例3。
对比例4
将“改性芳纶浆粕10g”替换成“芳纶浆粕10g、纳米二硫化钼2g”，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/T528-2009检测；磨耗按照GB/T9867-2008检测。
表1检测结果
由表1可以看出本发明具有良好的拉伸强度和耐磨性，且压缩永久形变低。
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)
1.一种高强度耐磨丁腈橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、填料80-90份、改性芳纶浆粕8-12份、硫化剂1.5-2份、促进剂1-1.5份、氧化锌2-3份、硬脂酸2-3份；
其中，在改性芳纶浆粕的制备过程中，将芳纶浆粕加入盐酸多巴胺溶液中浸渍，然后取出水洗得到中间物；将中间物加入钼酸铵和硫脲的混合溶液中，进行水热反应，得到改性芳纶浆粕。
2.根据权利要求1所述高强度耐磨丁腈橡胶材料，其特征在于，浸渍时间为30-36h。
3.根据权利要求1或2所述高强度耐磨丁腈橡胶材料，其特征在于，盐酸多巴胺溶液的溶剂为pH＝8-8.5的Tris-HCl缓冲液；优选地，盐酸多巴胺的浓度为1.7-1.9g/L。
4.根据权利要求1-3任一项所述高强度耐磨丁腈橡胶材料，其特征在于，钼酸铵的浓度为0.01-0.02g/L；优选地，钼酸铵和硫脲的重量比为1:1.6-1.8。
5.根据权利要求1-4任一项所述高强度耐磨丁腈橡胶材料，其特征在于，水热反应的温度为180-200℃，水热反应的时间为24-28h。
6.根据权利要求1-5任一项所述高强度耐磨丁腈橡胶材料，其特征在于，混合溶液的溶剂为乙二醇和水的混合溶剂。
7.根据权利要求1-6任一项所述高强度耐磨丁腈橡胶材料，其特征在于，填料为炭黑N330。
8.根据权利要求1-7任一项所述高强度耐磨丁腈橡胶材料，其特征在于，硫化剂为过氧化二异丙苯。
9.根据权利要求1-8任一项所述高强度耐磨丁腈橡胶材料，其特征在于，促进剂为促进剂CZ。
10.一种如权利要求1-9任一项所述高强度耐磨丁腈橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将丁腈橡胶和改性芳纶浆粕混炼，然后加入填料、氧化锌、硬脂酸、硫化剂、促进剂混炼，然后硫化得到高强度耐磨丁腈橡胶材料。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117051591A (zh) * | 2023-10-12 | 2023-11-14 | 烟台泰和兴材料科技股份有限公司 | 一种芳纶浆粕改性处理方法、芳纶浆粕预分散体及其应用 |
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2022
- 2022-12-13 CN CN202211594456.6A patent/CN116082722A/zh active Pending
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