CN117304521A - 高耐疲劳橡胶纳米复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
高耐疲劳橡胶纳米复合材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117304521A CN117304521A CN202311599464.4A CN202311599464A CN117304521A CN 117304521 A CN117304521 A CN 117304521A CN 202311599464 A CN202311599464 A CN 202311599464A CN 117304521 A CN117304521 A CN 117304521A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- percha
- gutta
- rubber
- natural rubber
- parts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 82
- 239000005060 rubber Substances 0.000 title claims abstract description 82
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000899 Gutta-Percha Substances 0.000 claims abstract description 122
- 240000000342 Palaquium gutta Species 0.000 claims abstract description 122
- 229920000588 gutta-percha Polymers 0.000 claims abstract description 122
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 claims abstract description 118
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 118
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 claims abstract description 118
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims abstract description 31
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000010058 rubber compounding Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 24
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 claims description 18
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 11
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 10
- XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L zinc stearate Chemical compound [Zn+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- OUBMGJOQLXMSNT-UHFFFAOYSA-N N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine Chemical compound C1=CC(NC(C)C)=CC=C1NC1=CC=CC=C1 OUBMGJOQLXMSNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- OWRCNXZUPFZXOS-UHFFFAOYSA-N 1,3-diphenylguanidine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC(=N)NC1=CC=CC=C1 OWRCNXZUPFZXOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims description 7
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims description 7
- DEQZTKGFXNUBJL-UHFFFAOYSA-N n-(1,3-benzothiazol-2-ylsulfanyl)cyclohexanamine Chemical compound C1CCCCC1NSC1=NC2=CC=CC=C2S1 DEQZTKGFXNUBJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 6
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 4
- ZZMVLMVFYMGSMY-UHFFFAOYSA-N 4-n-(4-methylpentan-2-yl)-1-n-phenylbenzene-1,4-diamine Chemical compound C1=CC(NC(C)CC(C)C)=CC=C1NC1=CC=CC=C1 ZZMVLMVFYMGSMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 3
- ZRMMVODKVLXCBB-UHFFFAOYSA-N 1-n-cyclohexyl-4-n-phenylbenzene-1,4-diamine Chemical compound C1CCCCC1NC(C=C1)=CC=C1NC1=CC=CC=C1 ZRMMVODKVLXCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 239000008096 xylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 57
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 15
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 10
- 241000208689 Eucommia ulmoides Species 0.000 description 8
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 7
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 7
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 7
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 3
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 3
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 3
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical group CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 241000208688 Eucommia Species 0.000 description 1
- 241000221020 Hevea Species 0.000 description 1
- 241000219793 Trifolium Species 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 description 1
- 230000007910 cell fusion Effects 0.000 description 1
- 229920003211 cis-1,4-polyisoprene Polymers 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229920006173 natural rubber latex Polymers 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 229920003225 polyurethane elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/24—Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C11/00—Pivots; Pivotal connections
- F16C11/04—Pivotal connections
- F16C11/06—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2307/00—Characterised by the use of natural rubber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2407/00—Characterised by the use of natural rubber
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明属于橡胶复合材料技术领域,具体涉及高耐疲劳橡胶纳米复合材料及其制备方法和应用。包括如下步骤:(1)将杜仲胶溶解于有机溶剂中过滤后得到杜仲胶溶液;将天然橡胶解于有机溶剂中过滤后得到天然橡胶溶液;(2)将杜仲胶溶液和天然橡胶溶液混合,得到杜仲胶/天然橡胶混合胶液;(3)向杜仲胶/天然橡胶混合胶液中加入硫化促进剂和硫磺,加热反应,得到反应后混合胶液;(4)将反应后混合胶液去除有机溶剂,得到微交联杜仲胶/天然橡胶复合胶;(5)将微交联杜仲胶/天然橡胶复合胶与橡胶配合剂混炼,即得。本发明提升了材料的耐疲劳性能。本发明还提供了所述复合材料的制备方法和应用。
Description
技术领域
本发明属于橡胶复合材料技术领域,具体涉及高耐疲劳橡胶纳米复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
重型商用车在当前物流运输中占有很大比例,随着运输业的持续发展以及公路设施建设的逐步完善,其比例将持续增加。在重型商用车使役过程中,运输安全是需要关注的重点问题之一。在重型商用车底盘的中桥和后桥平衡悬架上一般都会采用由V型推力杆或I型推力杆总成组成的多连杆结构。重型商用车在起动、加速、制动以及转弯等工况时,保证车架与车桥运动一致,同时防止车桥与车架前后或左右产生过大位移,在此过程中推力杆总成中的橡胶球铰将会频繁地受到拉伸和挤压,承受来自径向、轴向、偏转、扭转等多向载荷的瞬时冲击和疲劳作用,众所周知,橡胶材料承受拉伸作用力的能力很差,容易产生损坏,但承受压缩作用力却是很强的。提高推力杆总成的疲劳寿命,对保证商用车的运输安全具有重要研究意义。
目前,球铰构件的橡胶部分主要选用聚氨酯和天然橡胶两种材料,其中聚氨酯球铰的使用寿命和力学性能不能满足车辆整体要求,天然橡胶是球铰构件的主流橡胶材料。但是,天然橡胶的耐候性不佳,在拉力、压缩以及剪切力等复杂力的作用下,天然橡胶材料的破坏形式主要包括橡胶的龟裂、撕裂、磨损等形式。当橡胶材料频繁地承受复载荷作用时,很容易导致疲劳破坏,使得推力杆总成的疲劳寿命也随之降低。
杜仲胶是三叶橡胶的同分异构体,具有独特的橡塑二重性,可以控制交联程度表现出不同的结晶状态。在半晶状态下,在共混橡胶中以微晶相存在,遇到裂纹时会使其发生偏转,因此,橡胶复合材料具有优异的抗疲劳、耐穿刺等性能。此外,可以通过控制杜仲胶的交联密度,使杜仲胶的tanδ-T曲线呈现双峰分布,在较宽温度范围内具有较高的阻尼因子,在橡胶阻尼减震器件中具有重要的应用价值。
不同橡胶在并用过程中,最难解决的问题就是两者的混合均匀性问题,混合不均匀时会出现相分离的现象,不仅不能改善胶料的性能,反而会因为分散不均匀造成胶料的性能下降。所以解决不同橡胶混合均匀性问题一直是橡胶领域的难题。
天然橡胶和杜仲胶虽然均为异戊二烯结构,但由于顺反的结构差异,两者的物化性能差别较大,通过传统的干法混炼很难实现两者均一的互融,容易出现两相分离现象,虽现有技术中的有通过液相混合来解决此问题的,但大部分液相混合技术也只是简单的混合,天然胶乳粒子和杜仲胶乳粒子独立地分散在液相中,在破乳的过程中,由于亲和性的差异,杜仲胶和天然橡胶更容易各自聚集在一起,微观上仍呈现出结构分离。即使通过细胞融合技术实现了天然橡胶胶乳粒子和杜仲胶乳粒子的融合,也很难保证在乳胶粒子中分子链能实现穿插式的融合,而不是两个分子链团聚体结构。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种高耐疲劳橡胶纳米复合材料,提升了材料的耐疲劳性能,本发明还提供了所述复合材料的制备方法和应用。
本发明所述的高耐疲劳橡胶纳米复合材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将杜仲胶溶解于有机溶剂中过滤后得到杜仲胶溶液;将天然橡胶解于有机溶剂中过滤后得到天然橡胶溶液;
(2)将杜仲胶溶液和天然橡胶溶液混合,得到杜仲胶/天然橡胶混合胶液;
(3)向杜仲胶/天然橡胶混合胶液中加入硫化促进剂和硫磺,加热反应,得到反应后混合胶液;
(4)将反应后混合胶液去除有机溶剂,得到微交联杜仲胶/天然橡胶复合胶;
(5)将微交联杜仲胶/天然橡胶复合胶与橡胶配合剂混炼,即得。
步骤(1)中,
杜仲胶和天然橡胶质量比为1:(1~19);
杜仲胶为从杜仲树的树皮、叶子或种子中提取的天然杜仲橡胶,杜仲胶溶液的质量浓度为5%~30%;
天然橡胶为从三叶橡胶树中提取的天然橡胶,天然橡胶溶液的质量浓度为5%~30%。
过滤采用100目筛网,将未溶解的凝胶及杂质过滤掉。
有机溶剂为甲苯、二甲苯、苯、环己烷、正己烷、氯仿、丙酮、石油醚中的至少一种;上述溶剂可以单独使用,也可用两种及以上混合使用。
步骤(2)中,
混合形式将质量浓度较小的溶液倒入质量浓度较大的溶液中,混合伴随搅拌,搅拌速度为60~300r/min,搅拌时间为5~60min。
步骤(3)中,
硫化促进剂为促进剂CZ、促进剂NS、促进剂TT、促进剂D、促进剂DM中的至少一种;
以杜仲胶和天然橡胶的质量之和为100份计,硫化促进剂的用量为0.05~5份,优选为0.1~2份;硫磺的用量为0.05~5份,优选的为0.1~2份;
反应伴随搅拌,搅拌转速为60~300r/min;反应温度为25~80℃,优选为30~65℃;反应时间为20~60min。
步骤(4)中,
去除有机溶剂方法为闪蒸法、减压蒸馏法,将复合胶液中的有机溶剂进行脱除。
步骤(5)中,
混炼在开炼机或密炼机中进行。
橡胶配合剂包括填料、活性剂和防老剂,填料为炭黑、白炭黑、碳酸钙、黏土中的至少一种;活性剂为氧化锌、硬脂酸锌中的至少一种;防老剂为防老剂4010、防老剂3100、防老剂4020、防老剂4010NA、防老剂RD中的至少一种。
橡胶配合剂还包括促进剂和硫化剂,促进剂为促进剂CZ、促进剂NS、促进剂TT、促进剂D、促进剂DM中的至少一种;硫化剂为硫磺。
以杜仲胶/天然橡胶复合胶为100重量份计,活性剂为3~7重量份;填料为30~80重量份;防老剂为3~8重量份;促进剂为2~6重量份;硫磺为1~5重量份。
本发明还提供了上述制备方法制备的高耐疲劳橡胶纳米复合材料。
本发明又一目的是提供了所述的橡胶纳米复合材料在推力杆球铰中的应用。
本发明通过将杜仲胶和天然橡胶溶解在有机溶剂中,然后根据所需比例进行融合,在溶剂中实现杜仲胶与天然橡胶分子链尺度的融合,再通过加入适量硫化促进剂和硫磺将混合胶液进行适度交联,再通过脱挥得到微交联杜仲胶/天然橡胶复合胶,以杜仲胶/天然橡胶复合胶为原料,根据使用者需求在开炼机或密炼机中与其他橡胶配合剂进行混合,最终得到高耐疲劳的橡胶纳米复合材料。
本发明在液相中实现了杜仲橡胶和天然橡胶分子链级别的相融合,众所周知,橡胶在良溶剂中是以分子链形式游离在液相中的,通过搅拌即可实现分子链穿插结构,即分子链级别的融合,同时在液相中加入了适量的硫化剂将杜仲胶和天然橡胶分子链进行微交联,通过引入微交联化学键,避免了复合胶在提取过程中杜仲胶和天然橡胶的再次自聚集,实现了两种橡胶理想化的融合及分散,解决传统混炼工艺导致两相混合不均匀,以及造成其他物料在两相中分散不均匀的难点问题,可明显提升杜仲胶/天然橡胶纳米复合材料的综合性能。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、杜仲胶在橡胶基体中可以形成微晶,阻碍裂纹扩展,可以提高材料的耐疲劳性能,本发明提高了杜仲胶在天然橡胶基体中的分散,从而提高了微晶在基体中的均一性,可更好的抵抗裂纹的产生,具有更好的耐疲劳性能;
2、实现了两种橡胶理想化的融合及分散,解决传统混炼工艺导致两相混合不均匀,以及造成其他物料在两相中分散不均匀的难点问题,进一步提高了橡胶纳米复合材料的物理力学等综合性能;
3、本发明中的天然橡胶也可以是其他合成橡胶,本发明提供了一种不同种类橡胶复合的新方法;
4、本发明通过溶液混合法,在液相中完成杜仲胶和天然橡胶的混合,再通过干法混炼技术制备了高耐疲劳的橡胶纳米复合材料,主要应用于推力杆球铰,也可以应用于其他耐疲劳橡胶制品领域。
具体实施方式
下面将结合实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例中用到的所有原料除特殊说明外,均为市购。
实施例1
(1)将杜仲胶溶解在环己烷中,使用100目滤网过滤除杂后得到质量浓度为20%的杜仲胶溶液;将天然橡胶溶解在环己烷中,使用100目滤网过滤除杂后得到质量浓度为20%的天然橡胶溶液;
(2)将杜仲胶溶液和天然橡胶溶液按照干胶质量比为1:9进行混合,60r/min下搅拌30min得到杜仲胶/天然橡胶混合胶液;
(3)以杜仲胶和天然橡胶的质量之和为100份计,向杜仲胶/天然橡胶混合胶液中加入0.1份促进剂CZ和2份硫磺,在30℃,60r/min下搅拌反应30min;
(4)通过减压蒸馏的方式将溶剂除掉得到含有10%杜仲胶的微交联杜仲胶/天然橡胶复合胶;
(5)使用杜仲胶/天然橡胶复合胶在密炼机中与橡胶配合剂进行混炼,即得。
以杜仲胶/天然橡胶复合胶为100重量份计,橡胶配合剂为:5份氧化锌、2份硬脂酸锌、55份炭黑、1.5份促进剂CZ、2份防老剂4010NA、2份防老剂4020、2份硫磺。
实施例2
(1)将杜仲胶溶解在二甲苯中,使用100目滤网过滤除杂后得到质量浓度为10%的杜仲胶溶液;将天然橡胶溶解在二甲苯中,使用100目滤网过滤除杂后得到质量浓度为5%的天然橡胶溶液;
(2)将杜仲胶溶液和天然橡胶溶液按照干胶质量比为1:4进行混合,300r/min下搅拌5min得到杜仲胶/天然橡胶混合胶液;
(3)以杜仲胶和天然橡胶的质量之和为100份计,向杜仲胶/天然橡胶混合胶液中加入2份促进剂NS和0.1份硫磺,在65℃,100r/min下搅拌反应20min;
(4)通过闪蒸的方式将溶剂除掉得到含有20%杜仲胶的微交联杜仲胶/天然橡胶复合胶;
(5)使用杜仲胶/天然橡胶复合胶在密炼机中与橡胶配合剂进行混炼,即得。
以杜仲胶/天然橡胶复合胶为100重量份计,橡胶配合剂为:5份氧化锌、2份硬脂酸锌、55份炭黑、1.5份促进剂NZ、2份防老剂4010NA、2份防老剂4020、1.5份硫磺。
实施例3
(1)将杜仲胶溶解在氯仿中,使用100目滤网过滤除杂后得到质量浓度为5%的杜仲胶溶液;将天然橡胶溶解在氯仿中,使用100目滤网过滤除杂后得到质量浓度为30%的天然橡胶溶液;
(2)将杜仲胶溶液和天然橡胶溶液按照干胶质量比为1:19进行混合,200r/min下搅拌10min得到杜仲胶/天然橡胶混合胶液;
(3)以杜仲胶和天然橡胶的质量之和为100份计,向杜仲胶/天然橡胶混合胶液中加入1份促进剂DM和1份硫磺,在45℃,60r/min下搅拌反应60min;
(4)通过减压蒸馏的方式将溶剂除掉得到含有5%杜仲胶的微交联杜仲胶/天然橡胶复合胶;
(5)使用杜仲胶/天然橡胶复合胶在密炼机中与橡胶配合剂进行混炼,即得。
以杜仲胶/天然橡胶复合胶为100重量份计,橡胶配合剂为:5份氧化锌、2份硬脂酸锌、55份炭黑、1.5份促进剂DM、2份防老剂4010NA、2份防老剂4020、1.5份硫磺。
实施例4
(1)将杜仲胶溶解在苯和甲苯混合溶液中(其中苯和甲苯体积比1:1),使用100目滤网过滤除杂后得到质量浓度为30%的杜仲胶溶液;将天然橡胶溶解在苯和甲苯混合溶液中(其中苯和甲苯体积比1:1),使用100目滤网过滤除杂后得到质量浓度为5%的天然橡胶溶液;
(2)将杜仲胶溶液和天然橡胶溶液按照干胶质量比为1:19进行混合,150r/min下搅拌40min得到杜仲胶/天然橡胶混合胶液;
(3)以杜仲胶和天然橡胶的质量之和为100份计,向杜仲胶/天然橡胶混合胶液中加入0.1份促进剂TT和0.5份硫磺,在45℃,60r/min下搅拌反应60min;
(4)通过减压蒸馏的方式将溶剂除掉得到含有5%杜仲胶的微交联杜仲胶/天然橡胶复合胶;
(5)使用杜仲胶/天然橡胶复合胶在密炼机中与橡胶配合剂进行混炼,即得。
以杜仲胶/天然橡胶复合胶为100重量份计,橡胶配合剂为:5份氧化锌、2份硬脂酸锌、55份炭黑、0.1份促进剂TT、0.5份促进剂D、2份防老剂4010NA、2份防老剂4020、2份硫磺。
实施例5
(1)将杜仲胶溶解在正己烷中,使用100目滤网过滤除杂后得到质量浓度为15%的杜仲胶溶液;将天然橡胶溶解在正己烷中,使用100目滤网过滤除杂后得到质量浓度为15%的天然橡胶溶液;
(2)将杜仲胶溶液和天然橡胶溶液按照干胶质量比为1:19进行混合,200r/min下搅拌10min得到杜仲胶/天然橡胶混合胶液;
(3)以杜仲胶和天然橡胶的质量之和为100份计,向杜仲胶/天然橡胶混合胶液中加入0.05份促进剂D和5份硫磺,在25℃,200r/min下搅拌反应60min;
(4)通过减压蒸馏的方式将溶剂除掉得到含有5%杜仲胶的微交联杜仲胶/天然橡胶复合胶;
(5)使用杜仲胶/天然橡胶复合胶在密炼机中与橡胶配合剂进行混炼,即得。
以杜仲胶/天然橡胶复合胶为100重量份计,橡胶配合剂为:2份氧化锌、1份硬脂酸锌、55份白炭黑、25份炭黑、2份促进剂DM、2份防老剂4010、1份防老剂3100、1份硫磺。
实施例6
(1)将杜仲胶溶解在丙酮中,使用100目滤网过滤除杂后得到质量浓度为10%的杜仲胶溶液;将天然橡胶溶解在丙酮中,使用100目滤网过滤除杂后得到质量浓度为10%的天然橡胶溶液;
(2)将杜仲胶溶液和天然橡胶溶液按照干胶质量比为1:2进行混合,200r/min下搅拌10min得到杜仲胶/天然橡胶混合胶液;
(3)以杜仲胶和天然橡胶的质量之和为100份计,向杜仲胶/天然橡胶混合胶液中加入5份促进剂D和0.05份硫磺,在80℃,300r/min下搅拌反应20min;
(4)通过减压蒸馏的方式将溶剂除掉得到含有5%杜仲胶的微交联杜仲胶/天然橡胶复合胶;
(5)使用杜仲胶/天然橡胶复合胶在密炼机中与橡胶配合剂进行混炼,即得。
以杜仲胶/天然橡胶复合胶为100重量份计,橡胶配合剂为:3份氧化锌、2份硬脂酸锌、55份碳酸钙、3份促进剂CZ、3份促进剂NS、4份防老剂RD、4份防老剂4020、5份硫磺。
实施例7
(1)将杜仲胶溶解在石油醚中,使用100目滤网过滤除杂后得到质量浓度为10%的杜仲胶溶液;将天然橡胶溶解在石油醚中,使用100目滤网过滤除杂后得到质量浓度为10%的天然橡胶溶液;
(2)将杜仲胶溶液和天然橡胶溶液按照干胶质量比为1:1进行混合,200r/min下搅拌10min得到杜仲胶/天然橡胶混合胶液;
(3)以杜仲胶和天然橡胶的质量之和为100份计,向杜仲胶/天然橡胶混合胶液中加入2份促进剂DM和2份硫磺,在45℃,60r/min下搅拌反应60min;
(4)通过减压蒸馏的方式将溶剂除掉得到含有5%杜仲胶的微交联杜仲胶/天然橡胶复合胶;
(5)使用杜仲胶/天然橡胶复合胶在密炼机中与橡胶配合剂进行混炼,即得。
以杜仲胶/天然橡胶复合胶为100重量份计,橡胶配合剂为:5份氧化锌、2份硬脂酸锌、30份黏土、1.5份促进剂DM、2份防老剂4010NA、2份防老剂4020、3份硫磺。
对比例1
按杜仲橡胶比天然橡胶为1:9的比例,在密炼机中将两种橡胶及橡胶配合剂进行混炼;
以杜仲橡胶和天然橡胶总量为100重量份计,橡胶配合剂为:5份氧化锌、2份硬脂酸锌、55份炭黑、1.5份促进剂CZ、2份防老剂4010NA、2份防老剂4020、1.5份硫磺。
性能测试
将实施例1~7和对比例1所得复合材料停放12h后,硫化进行测试,测试结果见表1。硫化条件为150℃,20min。
表1实施例1~7、对比例1硫化胶的性能测试结果
从表1中可以看出,随着杜仲胶的比例增加,拉伸强度和断裂伸长率均出现下降趋势,而胶料的撕裂强度和屈挠疲劳性能都呈现上升趋势,这是因为杜仲胶加入后,天然橡胶的拉伸结晶性能受到一定阻碍,故力学性能出现下降;而加入杜仲胶后在橡胶基体中引入了杜仲微晶,可阻碍裂纹增长,延长裂纹扩展路径,从宏观表现来看,可提高撕裂性能和屈挠疲劳性能。实施例1与对比例1比较可以看出,本发明复合材料的性能,特别是屈挠疲劳性能要明显优于传统的干法混炼。
Claims (10)
1.一种高耐疲劳橡胶纳米复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将杜仲胶溶解于有机溶剂中过滤后得到杜仲胶溶液;将天然橡胶解于有机溶剂中过滤后得到天然橡胶溶液;
(2)将杜仲胶溶液和天然橡胶溶液混合,得到杜仲胶/天然橡胶混合胶液;
(3)向杜仲胶/天然橡胶混合胶液中加入硫化促进剂和硫磺,加热反应,得到反应后混合胶液;
(4)将反应后混合胶液去除有机溶剂,得到微交联杜仲胶/天然橡胶复合胶;
(5)将微交联杜仲胶/天然橡胶复合胶与橡胶配合剂混炼,即得。
2.根据权利要求1所述的高耐疲劳橡胶纳米复合材料的制备方法,其特征在于,有机溶剂为甲苯、二甲苯、苯、环己烷、正己烷、氯仿、丙酮、石油醚中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高耐疲劳橡胶纳米复合材料的制备方法,其特征在于,杜仲胶和天然橡胶质量比为1:(1~19)。
4.根据权利要求1所述的高耐疲劳橡胶纳米复合材料的制备方法,其特征在于,杜仲胶溶液的质量浓度为5%~30%;天然橡胶溶液的质量浓度为5%~30%。
5.根据权利要求1所述的高耐疲劳橡胶纳米复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,混合形式将质量浓度较小的溶液倒入质量浓度较大的溶液中,混合伴随搅拌,搅拌速度为60~300r/min,搅拌时间为5~60min。
6.根据权利要求1所述的高耐疲劳橡胶纳米复合材料的制备方法,其特征在于,硫化促进剂为促进剂CZ、促进剂NS、促进剂TT、促进剂D、促进剂DM中的至少一种;
以杜仲胶和天然橡胶的质量之和为100份计,硫化促进剂的用量为0.05~5份,硫磺的用量为0.05~5份;
反应伴随搅拌,搅拌转速为60~300r/min;反应温度为25~80℃,反应时间为20~60min。
7.根据权利要求1所述的高耐疲劳橡胶纳米复合材料的制备方法,其特征在于,橡胶配合剂包括填料、活性剂和防老剂,填料为炭黑、白炭黑、碳酸钙、黏土中的至少一种;活性剂为氧化锌、硬脂酸锌中的至少一种;防老剂为防老剂4010、防老剂3100、防老剂4020、防老剂4010NA、防老剂RD中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的高耐疲劳橡胶纳米复合材料的制备方法,其特征在于,橡胶配合剂还包括促进剂和硫化剂,促进剂为促进剂CZ、促进剂NS、促进剂TT、促进剂D、促进剂DM中的至少一种;硫化剂为硫磺;
以杜仲胶/天然橡胶复合胶为100重量份计,活性剂为3~7重量份;填料为30~80重量份;防老剂为3~8重量份;促进剂为2~6重量份;硫磺为1~5重量份。
9.一种根据权利要求1~8所述的制备方法制备的高耐疲劳橡胶纳米复合材料。
10.一种根据权利要求9所述的橡胶纳米复合材料在推力杆球铰中的应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311599464.4A CN117304521B (zh) | 2023-11-28 | 2023-11-28 | 高耐疲劳橡胶纳米复合材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311599464.4A CN117304521B (zh) | 2023-11-28 | 2023-11-28 | 高耐疲劳橡胶纳米复合材料及其制备方法和应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117304521A true CN117304521A (zh) | 2023-12-29 |
CN117304521B CN117304521B (zh) | 2024-02-09 |
Family
ID=89288748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311599464.4A Active CN117304521B (zh) | 2023-11-28 | 2023-11-28 | 高耐疲劳橡胶纳米复合材料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117304521B (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105801925A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-07-27 | 沈阳化工大学 | 一种天然耐疲劳杜仲硫化橡胶及其制备方法 |
CN111454493A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-07-28 | 江苏华永汽车悬架有限公司 | 一种空气悬架用耐疲劳杜仲胶球铰及其制备方法 |
CN113321855A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-08-31 | 北京化工大学 | 一种低生热高耐磨白炭黑/橡胶复合材料及其制备方法和应用 |
WO2022100629A1 (zh) * | 2020-11-11 | 2022-05-19 | 赛轮集团股份有限公司 | 一种用于工程胎低生热、耐撕裂橡胶组合物及其制备方法 |
CN114907627A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-08-16 | 北京化工大学 | 一种橡胶纳米复合材料的制备方法、橡胶纳米复合材料及应用 |
CN115975269A (zh) * | 2023-02-16 | 2023-04-18 | 江苏通用科技股份有限公司 | 用于制备杜仲胶基橡胶复合材料的组合物及其制备方法 |
-
2023
- 2023-11-28 CN CN202311599464.4A patent/CN117304521B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105801925A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-07-27 | 沈阳化工大学 | 一种天然耐疲劳杜仲硫化橡胶及其制备方法 |
CN111454493A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-07-28 | 江苏华永汽车悬架有限公司 | 一种空气悬架用耐疲劳杜仲胶球铰及其制备方法 |
WO2022100629A1 (zh) * | 2020-11-11 | 2022-05-19 | 赛轮集团股份有限公司 | 一种用于工程胎低生热、耐撕裂橡胶组合物及其制备方法 |
CN113321855A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-08-31 | 北京化工大学 | 一种低生热高耐磨白炭黑/橡胶复合材料及其制备方法和应用 |
CN114907627A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-08-16 | 北京化工大学 | 一种橡胶纳米复合材料的制备方法、橡胶纳米复合材料及应用 |
CN115975269A (zh) * | 2023-02-16 | 2023-04-18 | 江苏通用科技股份有限公司 | 用于制备杜仲胶基橡胶复合材料的组合物及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
孙霞容;彭亚岚;焦冬生;李轩;: "杜仲胶对天然橡胶性能影响的研究", 特种橡胶制品, no. 02 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN117304521B (zh) | 2024-02-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0978531B1 (de) | Kautschukmischung | |
EP0978532B1 (de) | Kautschukmischung | |
EP0978530B1 (de) | Kautschukmischung | |
DE112013003160B4 (de) | Luftreifen und dessen Verwendung | |
JP5706863B2 (ja) | マスターバッチ、ゴム組成物及び空気入りタイヤ | |
EP2337693B1 (en) | Rubber with recycled content | |
CA2546564A1 (en) | Vinyl-cis-polybutadiene rubber and butadiene rubber composition using the same | |
WO2012170932A1 (en) | Elastomeric compositions comprising reclaimed vulcanized elastomer particles of broad size distribution and chemically modified vulcanized elastomer particles | |
CN114316384B (zh) | 用于形成子口耐磨胶的组合物和子口耐磨胶 | |
CN108774363A (zh) | 一种含胶粉的epdm橡胶配方及制备方法 | |
CN103275365A (zh) | 一种离子液改性炭黑-白炭黑双相粒子填充天然胶及其制备方法 | |
CN102234384B (zh) | Ipn交联结构的轮胎冠部胶胶料及其混炼方法和应用 | |
CN114907627B (zh) | 一种橡胶纳米复合材料的制备方法、橡胶纳米复合材料及应用 | |
JP6050433B1 (ja) | 空気入りタイヤ | |
CN117304521B (zh) | 高耐疲劳橡胶纳米复合材料及其制备方法和应用 | |
CN114058097A (zh) | 一种高性能解交联橡胶沥青及其制备方法 | |
US20030158325A1 (en) | Preparation and use of composite of rubber and carbon black aggregates and articles of manufacture, including tires, having a component comprised thereof | |
CN115160657B (zh) | 一种橡胶母炼胶及其制备方法 | |
CN114015244B (zh) | 一种高性能橡胶沥青及其制备方法 | |
CN114456456B (zh) | 一种耐低温耐油的丁腈橡胶复合材料及其制备方法 | |
CN113736149B (zh) | 一种全钢载重轮胎子午线轮胎胎侧胶料及其制备方法 | |
DE102017202753A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Kautschukmischung umfassend einen Ruß und Verfahren zur Herstellung eines Vulkanisats umfassend die Kautschukmischung | |
JPS645060B2 (zh) | ||
CN111777835A (zh) | 一种免充气胎材料及其制备方法 | |
CN113087983B (zh) | 一种增强型hnbr材料、其制备方法及应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |