CN116218057A - 一种粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法，涉及橡胶材料技术领域，包括以下内容，S1、应用介绍；S2、准备材料；S3、混合制备；S4、粉末化沉淀;S5、冷却脱模：将混炼胶加入延压机中，控制辊筒温度为45~55℃，延压25~35min，得胶料，将胶料加入模具中，并在胶料上表面均匀撒砂预处理硬质合金颗粒。本发明助高速剪切力和无机粒子与弹性的橡胶粒子的碰撞使橡胶粉末与无机填料均匀混合，这样就可保证粉末橡胶在摩擦材料中获得理想的分散，在承受高速摩擦时，不容易出现部分破损的现象，四针状氧化锌晶须具有独特的三维空间的结构，使抗拉强度明显增加，制备具有优良湿抓着性能、耐摩擦性能的防滑橡胶摩擦材料。

Description

一种粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶材料技术领域，具体涉及一种粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法。

背景技术

丁苯橡胶是苯乙烯一丁二烯橡胶的简称，是以丁二烯和苯乙烯为主要单体通过共聚反应合成的高分子弹性体材料，分子量达20-30万，为长链线型结构。带环状结构的苯乙烯为硬段，起抗流动作用；线型结构的丁二烯为软段，起延伸变形作用，PSBR粉末丁苯橡胶是基于在某些领域块状丁苯橡胶无法应用或应用非常不便而研究开发的一种全新形态的丁苯橡胶，橡胶是一种非常重要且用量很大的战略资源。作为衡量橡胶性能的重要指标，橡胶制品的摩擦性能与其他性能一样越来越能引起人们的重视，天然橡胶是一种天然高分子化合物，在常温下具有较高的弹性，机械强度优良，具有优异的综合性能和加工性能，所以其使用范围也极其广泛，目前在全球橡胶用量中占到了40%，是应用最广的通用橡胶。天然橡胶与其他材料相比有着较好的物理机械性能与耐磨性能，但是天然橡胶轮胎材料的防滑耐磨性能远远未能达到人们的要求，混合法工艺,即将粉末橡胶、树脂、纤维、填料等所有摩擦材料的原材料直接在混料机中混合制成压塑料，该方法为树脂与橡胶共混工艺中最方便易行的方法。也是目前国内外摩擦材料生产厂家主要使用的方法。在直接混合法工艺中，粉末橡胶组分在摩擦材料制品中不能获得很好的分散，导致丁苯橡胶成粉率较低，拉伸强度较差。针对现有技术存在以下问题：

1、现有的粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法,粉末橡胶组分在摩擦材料制品中不能获得很好的分散，容易导致丁苯橡胶成粉率较低，拉伸强度较差，导致摩擦材料在承受高速摩擦时，容易出现部分破损的现象；

2、现有的粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法,抗拉强度没有得到明显的增加，不能够避免应力集中现象，耐磨性能较差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法，包括以下内容，

S1、应用介绍：丁苯橡胶SBR，为聚苯乙烯丁二烯共聚物，物理机构性能，加工性能及制品的使用性与天然橡胶相似，耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，广泛应用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具；

S2、准备材料：包括以下原料：丁苯胶乳、高岭土、高分子树脂、氯化钙水溶液、氨水、四针状氧化锌晶须、硫磺、炭黑、白碳黑、硬脂酸、氧化镁、预处理硬质合金颗粒；

S3、混合制备：在聚合釜中依次加入水和丁苯胶乳搅拌升温，加入氧化剂交联反应，得表面交联丁苯胶乳，取硬质合金颗粒，用白刚玉对其喷砂粗化处理至表面粗糙度，再在表面粗化处理的硬质合金颗粒表面涂覆一层聚异氢酸脂胶，在进行干燥，得预处理硬质合金颗粒；

S4、粉末化沉淀：搅拌产物中加入交联丁苯胶乳，在高速搅拌机内进行预混合，混合均匀后加入包覆剂，构成粉末化体系;

S5、冷却脱模：将混炼胶加入延压机中，控制辊筒温度为45~55℃，延压25~35min，得胶料，将胶料加入模具中，并在胶料上表面均匀撒砂预处理硬质合金颗粒。

本发明技术方案的进一步改进在于：S3将高岭土分散在氨水中，加入表面改性剂，在搅拌的过程中进行水浴加热，恒温搅拌，反应时间为1.5h。

本发明技术方案的进一步改进在于：取四针状氧化锌晶须、丁腈橡胶、硫磺、炭黑、白碳黑、硬脂酸、氧化镁，加入密炼机中，在65~85℃下混炼，得混炼胶。

本发明技术方案的进一步改进在于：氧化剂为有机过氧化物，有机过氧化物为异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢或过氧化氢二异丙苯中的一种，表面改性剂为硬脂酸。

本发明技术方案的进一步改进在于：S4再次放置在普通搅拌机内恒温搅拌1h后，加入絮凝剂，再次高速搅拌机内进行强烈搅拌，粉末化体系即发生粉末化凝聚共沉。

本发明技术方案的进一步改进在于：S5封闭模具后将模具置于平板硫化机中，控制温度为135~150℃，压力为25~35MPa，硫化15~25min，冷却至室温后脱模，过滤去水分，用自来水洗涤3次，放入烘干机中脱水，过筛，在烘箱中干燥至恒重，即得粉末丁苯橡胶。

由于采用了上述技术方案，本发明相对现有技术来说，取得的技术进步是：

本发明提供一种粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法，通过混合制备的作用下，在聚合釜中依次加入水和丁苯胶乳搅拌升温,放置在普通搅拌机内恒温搅拌，加入絮凝剂，再次高速搅拌机内进行强烈搅拌，粉末化体系即发生粉末化凝聚共沉，借助高速剪切力和无机粒子与弹性的橡胶粒子的碰撞使橡胶粉末与无机填料均匀混合，这样就可保证粉末橡胶在摩擦材料中获得理想的分散，在承受高速摩擦时，不容易出现部分破损的现象。

本发明提供一种粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法，通过四针状氧化锌晶须的作用下，四针状氧化锌晶须具有独特的三维空间的结构，分散在基体中作为橡胶材料的增强骨架，利用这种特殊结构增强与基体的抓着力，使抗拉强度明显增加，制备具有优良湿抓着性能、耐摩擦性能的防滑橡胶摩擦材料。

本发明提供一种粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法，通过高岭土和硬质合金颗粒的共同作用下，高岭土，对丁苯橡胶粒子有隔离作用，故使体系易于粉末化，成粉率高，久变形显著降低，拉伸强度也有所提高，吸附于合金颗粒表面的橡胶分子链有一定活动能力，在应力作用下，能够在合金粒子表面产生滑动，使材料中的应力重新分布，避免了应力集中，减少损失量，从而提高耐磨性能，并提高了橡胶与外界摩擦的能力。

附图说明

图1为本发明的一种粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法的流程结构示意图；

图2为本发明的混合制备的流程结构示意图。

实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例

如图1-2所示，本发明提供了一种粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法,包括以下内容，

S1、应用介绍：丁苯橡胶SBR，为聚苯乙烯丁二烯共聚物，物理机构性能，加工性能及制品的使用性与天然橡胶相似，耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，广泛应用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具；

S2、准备材料：包括以下原料：丁苯胶乳、高岭土、高分子树脂、氯化钙水溶液、氨水、四针状氧化锌晶须、硫磺、炭黑、白碳黑、硬脂酸、氧化镁、预处理硬质合金颗粒；

S3、混合制备：在聚合釜中依次加入水和丁苯胶乳搅拌升温，加入氧化剂交联反应，得表面交联丁苯胶乳，取硬质合金颗粒，用白刚玉对其喷砂粗化处理至表面粗糙度，再在表面粗化处理的硬质合金颗粒表面涂覆一层聚异氢酸脂胶，在进行干燥，得预处理硬质合金颗粒；

S4、粉末化沉淀：搅拌产物中加入交联丁苯胶乳，在高速搅拌机内进行预混合，混合均匀后加入包覆剂，构成粉末化体系;

S5、冷却脱模：将混炼胶加入延压机中，控制辊筒温度为45~55℃，延压25~35min，得胶料，将胶料加入模具中，并在胶料上表面均匀撒砂预处理硬质合金颗粒。

在本实施案例中，四针状氧化锌晶须具有独特的三维空间的结构，分散在基体中作为橡胶材料的增强骨架，利用这种特殊结构增强与基体的抓着力，使抗拉强度明显增加，制备具有优良湿抓着性能、耐摩擦性能的防滑橡胶摩擦材料，高岭土，对丁苯橡胶粒子有隔离作用，故使体系易于粉末化，成粉率高，久变形显著降低，拉伸强度也有所提高，吸附于合金颗粒表面的橡胶分子链有一定活动能力，在应力作用下，能够在合金粒子表面产生滑动，使材料中的应力重新分布，避免了应力集中，减少损失量，从而提高耐磨性能，并提高了橡胶与外界摩擦的能力。

实施例

如图1-2所示，在实施例1的基础上，本发明提供一种技术方案：优选的，S3将高岭土分散在氨水中，加入表面改性剂，在搅拌的过程中进行水浴加热，恒温搅拌，反应时间为1.5h，取四针状氧化锌晶须、丁腈橡胶、硫磺、炭黑、白碳黑、硬脂酸、氧化镁，加入密炼机中，在65~85℃下混炼，得混炼胶，氧化剂为有机过氧化物，有机过氧化物为异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢或过氧化氢二异丙苯中的一种，表面改性剂为硬脂酸，S4再次放置在普通搅拌机内恒温搅拌1h后，加入絮凝剂，再次高速搅拌机内进行强烈搅拌，粉末化体系即发生粉末化凝聚共沉，S5封闭模具后将模具置于平板硫化机中，控制温度为135~150℃，压力为25~35MPa，硫化15~25min，冷却至室温后脱模，过滤去水分，用自来水洗涤3次，放入烘干机中脱水，过筛，在烘箱中干燥至恒重，即得粉末丁苯橡胶。

在本实施例中，在聚合釜中依次加入水和丁苯胶乳搅拌升温,放置在普通搅拌机内恒温搅拌，加入絮凝剂，再次高速搅拌机内进行强烈搅拌，粉末化体系即发生粉末化凝聚共沉，借助高速剪切力和无机粒子与弹性的橡胶粒子的碰撞使橡胶粉末与无机填料均匀混合，这样就可保证粉末橡胶在摩擦材料中获得理想的分散，在承受高速摩擦时，不容易出现部分破损的现象。

下面具体说一下该一种粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法的工作原理。

如图1-2所示，丁苯橡胶SBR，为聚苯乙烯丁二烯共聚物，物理机构性能，加工性能及制品的使用性与天然橡胶相似，耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，广泛应用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具，准备材料：包括以下原料：丁苯胶乳、高岭土、高分子树脂、氯化钙水溶液、氨水、四针状氧化锌晶须、硫磺、炭黑、白碳黑、硬脂酸、氧化镁、预处理硬质合金颗粒，在聚合釜中依次加入水和丁苯胶乳搅拌升温，加入氧化剂交联反应，得表面交联丁苯胶乳，取硬质合金颗粒，用白刚玉对其喷砂粗化处理至表面粗糙度，再在表面粗化处理的硬质合金颗粒表面涂覆一层聚异氢酸脂胶，在进行干燥，得预处理硬质合金颗粒，将高岭土分散在氨水中，加入表面改性剂，在搅拌的过程中进行水浴加热，恒温搅拌，反应时间为1.5h，取四针状氧化锌晶须、丁腈橡胶、硫磺、炭黑、白碳黑、硬脂酸、氧化镁，加入密炼机中，在65~85℃下混炼，得混炼胶，氧化剂为有机过氧化物，有机过氧化物为异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢或过氧化氢二异丙苯中的一种，表面改性剂为硬脂酸，搅拌产物中加入交联丁苯胶乳，在高速搅拌机内进行预混合，混合均匀后加入包覆剂，构成粉末化体系，再次放置在普通搅拌机内恒温搅拌1h后，加入絮凝剂，再次高速搅拌机内进行强烈搅拌，粉末化体系即发生粉末化凝聚共沉，将混炼胶加入延压机中，控制辊筒温度为45~55℃，延压25~35min，得胶料，将胶料加入模具中，并在胶料上表面均匀撒砂预处理硬质合金颗粒，封闭模具后将模具置于平板硫化机中，控制温度为135~150℃，压力为25~35MPa，硫化15~25min，冷却至室温后脱模，过滤去水分，用自来水洗涤3次，放入烘干机中脱水，过筛，在烘箱中干燥至恒重，即得粉末丁苯橡胶。

上文一般性的对本发明做了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对于技术领域的一般技术人员是显而易见的。因此，在不脱离本发明思想精神的修改或改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法，包括以下内容，其特征在于：

S1、应用介绍：丁苯橡胶SBR，为聚苯乙烯丁二烯共聚物，物理机构性能，加工性能及制品的使用性与天然橡胶相似，耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，广泛应用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具；

S2、准备材料：包括以下原料：丁苯胶乳、高岭土、高分子树脂、氯化钙水溶液、氨水、四针状氧化锌晶须、硫磺、炭黑、白碳黑、硬脂酸、氧化镁、预处理硬质合金颗粒；

S3、混合制备：在聚合釜中依次加入水和丁苯胶乳搅拌升温，加入氧化剂交联反应，得表面交联丁苯胶乳，取硬质合金颗粒，用白刚玉对其喷砂粗化处理至表面粗糙度，再在表面粗化处理的硬质合金颗粒表面涂覆一层聚异氢酸脂胶，在进行干燥，得预处理硬质合金颗粒；

S4、粉末化沉淀：搅拌产物中加入交联丁苯胶乳，在高速搅拌机内进行预混合，混合均匀后加入包覆剂，构成粉末化体系;

S5、冷却脱模：将混炼胶加入延压机中，控制辊筒温度为45~55℃，延压25~35min，得胶料，将胶料加入模具中，并在胶料上表面均匀撒砂预处理硬质合金颗粒。

2.根据权利要求1所述的一种粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法，其特征在于：S3将高岭土分散在氨水中，加入表面改性剂，在搅拌的过程中进行水浴加热，恒温搅拌，反应时间为1.5h。

3.根据权利要求2所述的一种粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法，其特征在于：取四针状氧化锌晶须、丁腈橡胶、硫磺、炭黑、白碳黑、硬脂酸、氧化镁，加入密炼机中，在65~85℃下混炼，得混炼胶。

4.根据权利要求1所述的一种粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法，其特征在于：氧化剂为有机过氧化物，有机过氧化物为异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢或过氧化氢二异丙苯中的一种，表面改性剂为硬脂酸。

5.根据权利要求1所述的一种粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法，其特征在于：S4再次放置在普通搅拌机内恒温搅拌1h后，加入絮凝剂，再次高速搅拌机内进行强烈搅拌，粉末化体系即发生粉末化凝聚共沉。

6.根据权利要求1所述的一种粉末丁苯橡胶摩擦材料的应用及制备方法，其特征在于：S5封闭模具后将模具置于平板硫化机中，控制温度为135~150℃，压力为25~35MPa，硫化15~25min，冷却至室温后脱模，过滤去水分，用自来水洗涤3次，放入烘干机中脱水，过筛，在烘箱中干燥至恒重，即得粉末丁苯橡胶。

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