CN117417580A - 一种橡胶材料及其制备方法和环境适应型橡胶支座 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种橡胶材料及其制备方法和环境适应型橡胶支座，涉及高分子材料技术领域。本发明提供了一种橡胶材料，以重量份数计，包括以下制备原料：天然橡胶60~80份、低苯基硅橡胶10~20份、补强剂30~60份、软化剂5~20份、硫化剂0.8~2.1份、活性剂4~8份、促进剂1.3~2.1份、防老剂2~5份，烯烃嵌段共聚物弹性体10~20份、硅氧烷偶联剂0.5~2份和过氧化苯甲酰0.1~0.5份。采用本发明橡胶材料制成的橡胶支座，在高、低温环境下力学性能稳定、老化性能优异，具有良好的环境适应性。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种橡胶材料及其制备方法和环境适应型橡胶支座。
背景技术
橡胶支座广泛应用于公路、铁路和城市桥梁支座和建筑工程框架基础，主要功能是将上部结构的反力可靠地传递给墩台，并同时能适应梁部结构的变形（位移和转角）。因此要求橡胶支座在垂直方向应具有足够的刚度，从而保证在最大竖向荷载作用下支座产生较小的压缩变形，一般要求支座的最大压缩变形不得超过橡胶厚度的15%；在水平方向则应具有一定柔性，以适应车辆制动力、温度、混凝土收缩和徐变及活载作用下梁体的水平位移。
橡胶支座由多层均匀分布的橡胶与钢板粘接叠合而成，其质量直接影响着支座的作用功能和结构安全可靠度和使用寿命。橡胶支座在使用过程中受热、光、氧和机械作用，会逐渐氧化分解，使各项物理机械性能下降，在气温较低的情况下，易产生结晶现象。我国东北、华北及西北地区(除青海)的平均年冻融循环日数一般为60~130天，冬季的昼夜温差约为12℃，对橡胶支座的耐低温性能有较高要求；而在夏季，这些地区的夏季平均气温25℃左右，这种高温气候对橡胶支座的耐高温性能同样有着较高的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种橡胶材料及其制备方法和环境适应型橡胶支座。采用本发明橡胶材料制成的橡胶支座，在高、低温环境下力学性能稳定、老化性能优异，具有良好的环境适应性。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种橡胶材料，以重量份数计，包括以下制备原料：
天然橡胶60~80份、低苯基硅橡胶10~20份、补强剂30~60份、软化剂5~20份、硫化剂0.8~2.1份、活性剂4~8份、促进剂1.3~2.1份、防老剂2~5份，烯烃嵌段共聚物弹性体10~20份、硅氧烷偶联剂0.5~2份和过氧化苯甲酰0.1~0.5份；所述软化剂为液体丁二烯橡胶。
优选的，所述低苯基硅橡胶中苯基的含量为5~10%。
优选的，所述烯烃嵌段共聚物弹性体的拉伸强度为10~15MPa，拉断伸长率为550~800%，在190℃/2.16kg条件下的熔体流动速率为0.45~0.65g/10min。
优选的，所述硅氧烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，密度为0.8~1.0g/cm3。
优选的，所述补强剂为炭黑N330和纳米二氧化硅的混合物，所述炭黑N330和纳米二氧化硅的质量比为2~3:1。
优选的，所述液体丁二烯橡胶的数均分子量为20000~40000，玻璃化转变温度为-80~ -100℃。
优选的，所述硫化剂包括硫磺0.5~1.5份和2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷0.3~0.6份。
优选的，所述促进剂包括N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺0.8~2.0份和二硫化四烷秋兰姆0.1~0.5份。
本发明提供了上述方案所述橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
将烯烃嵌段共聚物弹性体、硅氧烷偶联剂、过氧化苯甲酰和部分补强剂混合，进行接枝反应，得到硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体；
将天然橡胶、低苯基硅橡胶和所述硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体进行第一混炼，向所得混炼物中加入活性剂、防老剂、剩余补强剂和软化剂，进行第二混炼，排胶，得到混炼胶；
将所述混炼胶、硫化剂和促进剂进行第三混炼，排胶后，在开炼机上翻倒，下片，得到橡胶材料。
本发明提供了一种环境适应型橡胶支座，由上述方案所述的橡胶材料或上述方案所述制备方法制备得到的橡胶材料与钢板叠层放置后经硫化得到。
本发明提供了一种橡胶材料，以重量份数计，包括以下制备原料：天然橡胶60~80份、低苯基硅橡胶10~20份、补强剂30~60份、软化剂5~20份、硫化剂0.8~2.1份、活性剂4~8份、促进剂1.3~2.1份、防老剂2~5份，烯烃嵌段共聚物弹性体10~20份、硅氧烷偶联剂0.5~2份和过氧化苯甲酰0.1~0.5份；所述软化剂为液体丁二烯橡胶。
低苯基硅橡胶分子结构为在乙烯基硅橡胶的分子链中引入二苯基硅氧烷链节，通过引入大体积的苯基破坏二甲基硅氧烷结构的规整性，降低聚合物的结晶温度和玻璃化温度，硬化温度降到最低值（-115℃），具有最佳的耐低温性能，-100℃下仍具有柔曲弹力；烯烃嵌段共聚物弹性体为辛烯、乙烯通过链穿梭聚合而成的多嵌段烯烃共聚物，分子结构中“软段”和“硬段”相互交替排列，结构更加规整，结晶速率更高、结晶形态更规则、性能更优异，表现出优异的拉伸强度、高弹性以及高温状态下的弹性保持率。
本发明通过硫化剂使天然橡胶、烯烃嵌段共聚物弹性体、低苯基硅橡胶发生交联反应，制备的三元共聚物兼具天然橡胶优异的力学性能、加工性能以及低苯基硅橡胶的耐低温环境性能、烯烃嵌段共聚物弹性体的耐高温性能，综合提高橡胶复合材料的高、低温环境适应性。
此外，烯烃嵌段共聚物弹性体因分子结构与极性与天然橡胶相近，与天然橡胶相容性较好；但低苯基硅橡胶与天然橡胶、烯烃嵌段共聚物弹性体相容性较差，在天然橡胶中不能均匀分散，充分体现其耐低温性能。因此本发明通过过氧化苯甲酰引发分子聚合将硅氧烷接枝到烯烃嵌段共聚物弹性体大分子上，形成硅氧烷偶联剂接枝烯烃嵌段共聚物弹性体，可显著提高低苯基硅橡胶与天然橡胶、烯烃嵌段共聚物弹性体相容性。
本发明采用液体丁二烯橡胶作为软化剂与橡胶大分子交联，进一步提高橡胶复合材料的温度适应性。
液体丁二烯橡胶是一种反应型软化剂，其大分子链上含有双键，可以与橡胶共硫化，减少软化剂迁移，同时液体丁二烯橡胶具有优异的耐低温性能，提高了橡胶支座在高温和低温环境下的弹性保持率。
具体实施方式
本发明提供了一种橡胶材料，以重量份数计，包括以下制备原料：
天然橡胶60~80份、低苯基硅橡胶10~20份、补强剂30~60份、软化剂5~20份、硫化剂0.8~2.1份、活性剂4~8份、促进剂1.3~2.1份、防老剂2~5份，烯烃嵌段共聚物弹性体10~20份、硅氧烷偶联剂0.5~2份和过氧化苯甲酰0.1~0.5份；所述软化剂为液体丁二烯橡胶。
在本发明中，未经特殊说明，所用原料均为本领域熟知的市售商品。
以重量份数计，本发明提供的橡胶材料的制备原料包括天然橡胶60~80份，优选为65~75份，更优选为68~72份。
以所述天然橡胶的重量份数为基准，本发明提供的橡胶材料的制备原料包括低苯基硅橡胶10~20份，优选为12~18份，更优选为14~16份。在本发明中，所述低苯基硅橡胶中苯基的含量（苯基与硅原子比）优选为5~10%，更优选为6~8%。所述低苯基硅橡胶其分子结构为在乙烯基硅橡胶的分子链中引入二苯基硅氧烷链节，通过引入大体积的苯基破坏二甲基硅氧烷结构的规整性，降低聚合物的结晶温度和玻璃化温度，硬化温度降到最低值（-115℃），具有最佳的耐低温性能，-100℃下仍具有柔曲弹力。
以所述天然橡胶的重量份数为基准，本发明提供的橡胶材料的制备原料包括补强剂30~60份，优选为35~55份，更优选为40~50份。在本发明中，所述补强剂优选为炭黑N330和纳米二氧化硅的混合物，所述炭黑N330和纳米二氧化硅的质量比优选为2~3:1，更优选为2.2~2.8:1，进一步优选为2.4~2.6:1。在本发明中，所述炭黑N330属于高耐磨炭黑，能赋予橡胶材料较好的力学性能、抗撕裂性能、耐磨性和弹性；纳米二氧化硅具有粒径很小比表面积大、表面能大、分散性能好、热阻等方面具有特异的性能，以及优越的稳定性、补强性和触变性，因此能明显改善橡胶材料的力学强度、抗撕裂性、耐高温和耐老化性能。
以所述天然橡胶的重量份数为基准，本发明提供的橡胶材料的制备原料包括软化剂5~20份，优选为8~16份，更优选为10~14份。在本发明中，所述软化剂为液体丁二烯橡胶，数均分子量优选为20000~40000，玻璃化转变温度优选为-80~ -100℃。液体丁二烯橡胶是一种反应型软化剂，其大分子链上含有双键，可以与橡胶共硫化，减少软化剂迁移，同时液体丁二烯橡胶具有优异的耐低温性能，提高了橡胶支座在低温环境下的弹性保持率。
以所述天然橡胶的重量份数为基准，本发明提供的橡胶材料的制备原料包括硫化剂0.8~2.1份，所述硫化剂优选包括硫磺0.5~1.5份和2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷0.3~0.6份；所述硫磺更优选为0.7~1.2份，所述2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷更优选为0.4~0.5份。在本发明中，所述硫磺为主硫化剂，2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷为副硫化剂。2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷属于有机过氧化物硫化剂，在较高的温度下，能迅速分解产生自由基，发生自由基反应，从而使硅橡胶或烯烃嵌段共聚物弹性体产生交联。
以所述天然橡胶的重量份数为基准，本发明提供的橡胶材料的制备原料包括活性剂4~8份，所述活性剂优选包括硬脂酸1~2份和氧化锌3~6份；进一步的，所述硬脂酸更优选为1.5~2份，所述氧化锌更优选为3~5份。在本发明中，所述氧化锌与硬脂酸在橡胶硫化过程中会生成盐类—硬脂酸盐，此种锌盐在橡胶中具备较大的溶解能力。锌盐与交联键的螯合作用会保护橡胶分子中的弱键，使胶料在硫化时形成短的交联键，再增加新交联键，胶料交联密度提高。氧化锌或锌盐与硫化胶的多硫交联反应会使硫化胶中硫原子减少，氧化锌的存在可降低硫化胶应力松弛速度，继而提高硫化胶热稳定性。
以所述天然橡胶的重量份数为基准，本发明提供的橡胶材料的制备原料包括促进剂1.3~2.1份，优选为1.5~2.0份，更优选为1.6~1.8份。在本发明中，所述促进剂优选包括N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺0.8~2.0份和二硫化四烷秋兰姆0.1~0.5份；作为进一步优选的方案，所述N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺更优选为1~1.8份，进一步优选为1.2~1.5份；所述二硫化四烷秋兰姆更优选为0.2~0.4份。
以所述天然橡胶的重量份数为基准，本发明提供的橡胶材料的制备原料包括防老剂2~5份，优选为3~4份。在本发明中，所述防老剂优选为N-异丙基-N'-苯基对苯二胺。
以所述天然橡胶的重量份数为基准，本发明提供的橡胶材料的制备原料包括烯烃嵌段共聚物弹性体10~20份，优选为12~18份，更优选为14~16份。在本发明中，所述烯烃嵌段共聚物弹性体的拉伸强度优选为10~15MPa，拉断伸长率优选为550~800%，在190℃/2.16kg条件下的熔体流动速率优选为0.45~0.65g/10min。在本发明中，所述烯烃嵌段共聚物弹性体为辛烯、乙烯通过链穿梭聚合而成的多嵌段烯烃共聚物，分子结构中“软段”和“硬段”相互交替排列，结构更加规整，结晶速率更高、结晶形态更规则、性能更优异，表现出优异的拉伸强度、高弹性以及高温状态下的弹性保持率。
以所述天然橡胶的重量份数为基准，本发明提供的橡胶材料的制备原料包括硅氧烷偶联剂0.5~2份，优选为0.8~1.6份，更优选为1.0~1.4份。在本发明中，所述硅氧烷偶联剂优选为乙烯基三乙氧基硅烷，密度优选为0.8~1.0g/cm3。在本发明中，所述硅氧烷偶联剂具有优异的耐磨性和抗冲击性,分子结构中含有双键，可与橡胶或是弹性体发生聚合反应形成接枝聚合物。
以所述天然橡胶的重量份数为基准，本发明提供的橡胶材料的制备原料包括过氧化苯甲酰0.1~0.5份，优选为0.2~0.4份，更优选为0.3份。在本发明中，所述过氧化苯甲酰用于引发分子聚合将硅氧烷接枝到烯烃嵌段共聚物弹性体大分子上。
本发明通过硫化剂使天然橡胶、烯烃嵌段共聚物弹性体、低苯基硅橡胶发生交联反应，制备的三元共聚物兼具天然橡胶优异的力学性能、加工性能以及低苯基硅橡胶的耐低温环境性能、烯烃嵌段共聚物弹性体的耐高温性能，综合提高橡胶复合材料的高、低温环境适应性。
本发明提供了上述方案所述橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
将烯烃嵌段共聚物弹性体、硅氧烷偶联剂、过氧化苯甲酰和部分补强剂混合，进行接枝反应，得到硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体；
将天然橡胶、低苯基硅橡胶和所述硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体进行第一混炼，向所得混炼物中加入活性剂、防老剂、剩余补强剂和软化剂，进行第二混炼，排胶，得到混炼胶；
将所述混炼胶、硫化剂和促进剂进行第三混炼，排胶后，在开炼机上翻倒，下片，得到橡胶材料。
本发明将烯烃嵌段共聚物弹性体、硅氧烷偶联剂、过氧化苯甲酰和部分补强剂混合，进行接枝反应，得到硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体。
在本发明中，当所述补强剂为炭黑N330和纳米二氧化硅的混合物时，所述部分补强剂优选为其中的纳米二氧化硅。
在本发明中，所述接枝反应优选在密炼机中进行；所述接枝反应的温度优选为140~180℃，更优选为150~170℃，进一步优选为155~165℃；所述接枝反应的时间优选为10~30min，更优选为15~25min，进一步优选为20min。在本发明中，所述接枝反应优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速优选为40~80r/min，更优选为50~70r/min。本发明在所述接枝反应过程中，利用过氧化苯甲酰引发分子聚合将硅氧烷接枝到烯烃嵌段共聚物弹性体大分子上，形成硅氧烷偶联剂接枝烯烃嵌段共聚物弹性体，可显著提高低苯基硅橡胶与天然橡胶、烯烃嵌段共聚物弹性体的相容性。
得到硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体后，本发明将天然橡胶、低苯基硅橡胶和所述硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体进行第一混炼，向所得混炼物中加入活性剂、防老剂、剩余补强剂和软化剂，进行第二混炼，排胶，得到混炼胶。
在本发明中，所述剩余补强剂优选为炭黑N330。
在本发明中，所述第一混炼和第二混炼优选在密炼机中进行。所述第一混的转速优选为30~50r/min，更优选为35~45r/min；所述第一混炼的时间优选为30~60s，更优选为35~55s，进一步优选为40~50s；所述第一混炼的温度优选为60~120℃，更优选为70~110℃，进一步优选为80~100℃。
在本发明中，所述第二混炼的转速优选为40~60r/min，更优选为45~55r/min；所述第二混炼的时间优选为40~240s，更优选为60~200s，进一步优选为100~150s；所述第二混炼的温度优选为120~150℃，更优选为125~145℃，进一步优选为130~140℃。
在本发明中，所述排胶后，本发明优选静置24h。
得到混炼胶后，本发明将所述混炼胶、硫化剂和促进剂进行第三混炼，排胶后，在开炼机上翻倒，下片，得到橡胶材料。
在本发明中，所述第三混炼优选在密炼机中进行；所述第三混炼的转速优选为15~40r/min，更优选为20~35r/min，进一步优选为25~30r/min；所述第三混炼的温度优选为60~100℃，更优选为70~90℃，进一步优选为75~85℃；所述第三混炼的时间优选为15~120s，更优选为30~100s，进一步优选为50~80s。
在本发明中，所述翻倒优选在开炼机上进行，所述翻倒的次数优选为3~10次。
本发明提供了一种环境适应型橡胶支座，由上述方案所述的橡胶材料或上述方案所述制备方法制备得到的橡胶材料与钢板叠层放置后经硫化得到。
在本发明中，所述硫化优选在平板硫化机上进行，所述硫化的温度优选为120~150℃，更优选为130~140℃；所述硫化的压力优选为4~18MPa，更优选为6~16MPa，进一步优选为10~14MPa；所述硫化的保温保压时间优选为4~30h，更优选为8~25h，进一步优选为12~20h。
本发明通过硫化剂使天然橡胶、烯烃嵌段共聚物弹性体、低苯基硅橡胶发生交联反应，制备的三元共聚物兼具天然橡胶优异的力学性能、加工性能以及低苯基硅橡胶的耐低温环境性能、烯烃嵌段共聚物弹性体的耐高温性能，综合提高橡胶复合材料的高、低温环境适应性。
下面结合实施例对本发明提供的橡胶材料及其制备方法和环境适应型橡胶支座进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
步骤一，备料
按照重量份比例，称取构成基体橡胶材料的各种组分；
步骤二，制备硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体
将烯烃嵌段共聚物弹性体20份、硅氧烷偶联剂2份、过氧化苯甲酰0.5份、纳米二氧化硅10份加入密炼机中，温度升至180℃，转速80r/min，时间30min；
步骤二，初次混炼
60份天然橡胶、20份低苯基硅橡胶、硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体加入密炼机中，设定转速30r/min，混炼30s，温度60℃；再加入8份活性剂、2份防老剂、20份炭黑N330、5份软化剂加入密炼机中，设定转速40r/min，混炼40s，温度120℃，排胶静置24h备用；
步骤三，二次混炼
将上述混炼胶、0.8份硫化剂、2.1份促进剂加入密炼机中，设定转速15r/min，混炼15s，温度60℃，排胶后在开炼机上翻倒3次，下片冷却后制备得到终炼胶，用于环境适应型橡胶支座的橡胶基体；
步骤四，硫化成型
在制作环境适应型橡胶支座时，上述橡胶基体与钢板叠层放置，在平板硫化机上加压加热硫化，硫化温度为120℃，硫化压力4MPa，硫化时间30h。
实施例2
步骤一，备料
按照重量份比例，称取构成基体橡胶材料的各种组分；
步骤二，制备硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体
将烯烃嵌段共聚物弹性体10份、硅氧烷偶联剂0.5份、过氧化苯甲酰0.1份、纳米二氧化硅15份加入密炼机中，温度升至140℃，转速40r/min，时间10min；
步骤二，初次混炼
80份天然橡胶、10份低苯基硅橡胶、硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体加入密炼机中，设定转速50r/min，混炼60s，温度120℃；再加入4份活性剂、5份防老剂、45份炭黑N330、20份软化剂加入密炼机中，设定转速60r/min，混炼240s，温度150℃，排胶静置24h备用；
步骤三，二次混炼
将上述混炼胶、2.1份硫化剂、1.3份促进剂加入密炼机中，设定转速40r/min，混炼120s，温度100℃，排胶后在开炼机上翻倒10次，下片冷却后制备得到终炼胶，用于环境适应型橡胶支座的橡胶基体；
步骤四，硫化成型
在制作环境适应型橡胶支座时，上述橡胶基体与钢板叠层放置，在平板硫化机上加压加热硫化，硫化温度为150℃，硫化压力18MPa，硫化时间4h。
实施例3
步骤一，备料
按照重量份比例，称取构成基体橡胶材料的各种组分；
步骤二，制备硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体
将烯烃嵌段共聚物弹性体18份、硅氧烷偶联剂1.8份、过氧化苯甲酰0.4份、纳米二氧化硅11份加入密炼机中，温度升至170℃，转速70r/min，时间25min；
步骤二，初次混炼
65份天然橡胶、18份低苯基硅橡胶、硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体加入密炼机中，设定转速35r/min，混炼35s，温度70℃；再加入2份硬脂酸和6份氧化锌、2.5份N-异丙基-N'-苯基对苯二胺、25份炭黑N330、10份液体丁二烯橡胶加入密炼机中，设定转速45r/min，混炼60s，温度130℃，排胶静置24h备用；
步骤三，二次混炼
将上述混炼胶、0.5份硫磺和0.6份2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷、0.5份二硫化四烷秋兰姆和0.8份N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺加入密炼机中，设定转速20r/min，混炼45s，温度70℃，排胶后在开炼机上翻倒4次，下片冷却后制备得到终炼胶，用于环境适应型橡胶支座的橡胶基体；
步骤四，硫化成型
在制作环境适应型橡胶支座时，上述橡胶基体与钢板叠层放置，在平板硫化机上加压加热硫化，硫化温度为125℃，硫化压力6MPa，硫化时间26h。
实施例4
步骤一，备料
按照重量份比例，称取构成基体橡胶材料的各种组分；
步骤二，制备硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体
将烯烃嵌段共聚物弹性体16份、硅氧烷偶联剂1.6份、过氧化苯甲酰0.3份、纳米二氧化硅12份加入密炼机中，温度升至160℃，转速60r/min，时间20min；
步骤二，初次混炼
70份天然橡胶、16份低苯基硅橡胶、硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体加入密炼机中，设定转速40r/min，混炼40s，温度90℃；再加入1份硬脂酸和3份氧化锌、3份N-异丙基-N'-苯基对苯二胺、30份炭黑N330、12份液体丁二烯橡胶加入密炼机中，设定转速50r/min，混炼100s，温度135℃，排胶静置24h备用；
步骤三，二次混炼
将上述混炼胶、1.5份硫磺和0.3份2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷、0.1份二硫化四烷秋兰姆和2份N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺加入密炼机中，设定转速25r/min，混炼65s，温度80℃，排胶后在开炼机上翻倒5次，下片冷却后制备得到终炼胶，用于环境适应型橡胶支座的橡胶基体；
步骤四，硫化成型
在制作环境适应型橡胶支座时，上述橡胶基体与钢板叠层放置，在平板硫化机上加压加热硫化，硫化温度为130℃，硫化压力8MPa，硫化时间20h。
实施例5
步骤一，备料
按照重量份比例，称取构成基体橡胶材料的各种组分；
步骤二，制备硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体
将烯烃嵌段共聚物弹性体14份、硅氧烷偶联剂1份、过氧化苯甲酰0.5份、纳米二氧化硅13份加入密炼机中，温度升至150℃，转速50r/min,时间15min。
步骤二，初次混炼
75份天然橡胶、14份低苯基硅橡胶、硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体加入密炼机中，设定转速45r/min，混炼45s，温度100℃；再加入2份硬脂酸和5份氧化锌、3.5份N-异丙基-N'-苯基对苯二胺、35份炭黑N330、16份液体丁二烯橡胶加入密炼机中，设定转速55r/min，混炼160s，温度140℃，排胶静置24h备用；
步骤三，二次混炼
将上述混炼胶、0.8份硫磺和0.5份2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷、0.4份二硫化四烷秋兰姆和1.2份N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺加入密炼机中，设定转速30r/min，混炼95s，温度90℃，排胶后在开炼机上翻倒6次，下片冷却后制备得到终炼胶，用于环境适应型橡胶支座的橡胶基体；
步骤四，硫化成型
在制作环境适应型橡胶支座时，上述橡胶基体与钢板叠层放置，在平板硫化机上加压加热硫化，硫化温度为140℃，硫化压力10MPa，硫化时间15h。
实施例6
步骤一，备料
按照重量份比例，称取构成基体橡胶材料的各种组分；
步骤二，制备硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体
将烯烃嵌段共聚物弹性体12份、硅氧烷偶联剂0.8份、过氧化苯甲酰0.15份、纳米二氧化硅14份加入密炼机中，温度升至145℃，转速45r/min,时间12min；
步骤二，初次混炼
78份天然橡胶、12份低苯基硅橡胶、硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体加入密炼机中，设定转速48r/min，混炼55s，温度110℃；再加入1.5份硬脂酸和5.5份氧化锌、4.5份N-异丙基-N'-苯基对苯二胺、40份炭黑N330、18份液体丁二烯橡胶加入密炼机中，设定转速58r/min，混炼200s，温度145℃，排胶静置24h备用；
步骤三，二次混炼
将上述混炼胶、1.2份硫磺和0.4份2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷、0.2份二硫化四烷秋兰姆和1.6份N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺加入密炼机中，设定转速35r/min，混炼105s，温度95℃，排胶后在开炼机上翻倒8次，下片冷却后制备得到终炼胶，用于环境适应型橡胶支座的橡胶基体；
步骤四，硫化成型
在制作环境适应型橡胶支座时，上述橡胶基体与钢板叠层放置，在平板硫化机上加压加热硫化，硫化温度为145℃，硫化压力15MPa，硫化时间10h。
对比例1
与实施例3形成对比，制备过程中未添加烯烃嵌段共聚物弹性体。
步骤一，备料
按照重量份比例，称取构成基体橡胶材料的各种组分；
步骤二，将65份天然橡胶、18份低苯基硅橡胶、硅氧烷偶联剂1.8份、过氧化苯甲酰0.4份、纳米二氧化硅11份加入密炼机中，温度升至170℃，转速70r/min,时间25min；
步骤二，初次混炼
将步骤一中制备的橡胶复合材料加入密炼机中，设定转速35r/min，混炼35s，温度70℃；再加入2份硬脂酸和6份氧化锌、2.5份N-异丙基-N'-苯基对苯二胺、25份炭黑N330、10份液体丁二烯橡胶加入密炼机中，设定转速45r/min，混炼60s，温度130℃，排胶静置24h备用；
步骤三，二次混炼
将上述混炼胶、0.5份硫磺和0.6份2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷、0.5份二硫化四烷秋兰姆和0.8份N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺加入密炼机中，设定转速20r/min，混炼45s，温度70℃，排胶后在开炼机上翻倒4次，下片冷却后制备得到终炼胶，用于环境适应型橡胶支座的橡胶基体；
步骤四，硫化成型
在制作环境适应型橡胶支座时，上述橡胶基体与钢板叠层放置，在平板硫化机上加压加热硫化，硫化温度为125℃，硫化压力6MPa，硫化时间26h。
对比例2
与实施例3形成对比，制备过程中未添加硅氧烷偶联剂和过氧化苯甲酰，即未制备硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体。
步骤一，备料
按照重量份比例，称取构成基体橡胶材料的各种组分；
步骤二，初次混炼
将65份天然橡胶、18份低苯基硅橡胶、烯烃嵌段共聚物弹性体18份、硅氧烷偶联剂1.8份、纳米二氧化硅11份加入密炼机中，设定转速35r/min，混炼35s，温度70℃；再加入2份硬脂酸和6份氧化锌、2.5份N-异丙基-N'-苯基对苯二胺、25份炭黑N330、10份液体丁二烯橡胶加入密炼机中，设定转速45r/min，混炼60s，温度130℃，排胶静置24h备用；
步骤三，二次混炼
将上述混炼胶、0.5份硫磺和0.6份2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷、0.5份二硫化四烷秋兰姆和0.8份N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺加入密炼机中，设定转速20r/min，混炼45s，温度70℃，排胶后在开炼机上翻倒4次，下片冷却后制备得到终炼胶，用于环境适应型橡胶支座的橡胶基体；
步骤四，硫化成型
在制作环境适应型橡胶支座时，上述橡胶基体与钢板叠层放置，在平板硫化机上加压加热硫化，硫化温度为125℃，硫化压力6MPa，硫化时间26h。
对比例3
与实施例5形成对比，制备过程中未添加低苯基硅橡胶
步骤一，备料
按照重量份比例，称取构成基体橡胶材料的各种组分；
步骤二，制备硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体
将烯烃嵌段共聚物弹性体14份、硅氧烷偶联剂1份、过氧化苯甲酰0.5份、纳米二氧化硅13份加入密炼机中，温度升至150℃，转速50r/min,时间15min；
步骤二，初次混炼
75份天然橡胶、硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体加入密炼机中，设定转速45r/min，混炼45s，温度100℃；再加入2份硬脂酸和5份氧化锌、3.5份N-异丙基-N'-苯基对苯二胺、35份炭黑N330、16份液体丁二烯橡胶加入密炼机中，设定转速55r/min，混炼160s，温度140℃，排胶静置24h备用；
步骤三，二次混炼
将上述混炼胶、0.8份硫磺和0.5份2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷、0.4份二硫化四烷秋兰姆和1.2份N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺加入密炼机中，设定转速30r/min，混炼95s，温度90℃，排胶后在开炼机上翻倒6次，下片冷却后制备得到终炼胶，用于环境适应型橡胶支座的橡胶基体；
步骤四，硫化成型
在制作环境适应型橡胶支座时，上述橡胶基体与钢板叠层放置，在平板硫化机上加压加热硫化，硫化温度为140℃，硫化压力10MPa，硫化时间15h。
对比例4
与实施例6形成对比，制备过程中未添加液体丁二烯橡胶，用石蜡油代替。
步骤一，备料
按照重量份比例，称取构成所述基体橡胶材料的各种组分；
步骤二，制备硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体
将烯烃嵌段共聚物弹性体12份、硅氧烷偶联剂0.8份、过氧化苯甲酰0.15份、纳米二氧化硅14份加入密炼机中，温度升至145℃，转速45r/min，时间12min；
步骤二，初次混炼
78份天然橡胶、12份低苯基硅橡胶、硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体加入密炼机中，设定转速48r/min，混炼55s，温度110℃；再加入1.5份硬脂酸和5.5份氧化锌、4.5份N-异丙基-N'-苯基对苯二胺、40份炭黑N330、18份石蜡油加入密炼机中，设定转速58r/min，混炼200s，温度145℃，排胶静置24h备用；
步骤三，二次混炼
将上述混炼胶、1.2份硫磺和0.4份2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷、0.2份二硫化四烷秋兰姆和1.6份N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺加入密炼机中，设定转速35r/min，混炼105s，温度95℃，排胶后在开炼机上翻倒8次，下片冷却后制备得到终炼胶，用于环境适应型橡胶支座的橡胶基体；
步骤四，硫化成型
在制作环境适应型橡胶支座时，上述橡胶基体与钢板叠层放置，在平板硫化机上加压加热硫化，硫化温度为145℃，硫化压力15MPa，硫化时间10h。
实施例1~6和对比例1~4制得的硫化橡胶的物理性能检测结果如表1所示。
检测项目：
1、高温状态下的拉伸强度、拉伸弹性模量、扯断伸长率执行标准
执行标准：硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定(GB/T 528-2009 )，试验温度：70℃。
2、低温状态下的拉伸强度、拉伸弹性模量、扯断伸长率执行标准
执行标准：硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定(GB/T 528-2009 )，试验温度：-60℃。
3、高温及低温老化性能
执行标准：硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验(GB/T 3512-2014 )，试验温度和时间：70℃×336h、-60℃×336h。
表1 硫化橡胶的物理性能检测结果
由表1数据可以看出：实施例橡胶材料在高温（70℃）和低温（-60℃）试验环境下具有更高的拉伸强度、扯断伸长率，力学性能稳定，且低温与高温拉伸弹性模量比值更小，即在高温和低温下的拉伸弹性模量波动值更小，性能稳定；在热空气老化（70℃×336h）、低温老化（-60℃×336h）后的性能保持率更高，耐高温、低温老化性能更好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种橡胶材料，其特征在于，以重量份数计，包括以下制备原料：
天然橡胶60~80份、低苯基硅橡胶10~20份、补强剂30~60份、软化剂5~20份、硫化剂0.8~2.1份、活性剂4~8份、促进剂1.3~2.1份、防老剂2~5份，烯烃嵌段共聚物弹性体10~20份、硅氧烷偶联剂0.5~2份和过氧化苯甲酰0.1~0.5份；所述软化剂为液体丁二烯橡胶。
2.根据权利要求1所述的橡胶材料，其特征在于，所述低苯基硅橡胶中苯基的含量为5~10%。
3.根据权利要求1所述的橡胶材料，其特征在于，所述烯烃嵌段共聚物弹性体的拉伸强度为10~15MPa，拉断伸长率为550~800%，在190℃/2.16kg条件下的熔体流动速率为0.45~0.65g/10min。
4.根据权利要求1所述的橡胶材料，其特征在于，所述硅氧烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，密度为0.8~1.0g/cm3。
5.根据权利要求1所述的橡胶材料，其特征在于，所述补强剂为炭黑N330和纳米二氧化硅的混合物，所述炭黑N330和纳米二氧化硅的质量比为2~3:1。
6.根据权利要求1所述的橡胶材料，其特征在于，所述液体丁二烯橡胶的数均分子量为20000~40000，玻璃化转变温度为-80~ -100℃。
7.根据权利要求1所述的橡胶材料，其特征在于，所述硫化剂包括硫磺0.5~1.5份和2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷0.3~0.6份。
8.根据权利要求1所述的橡胶材料，其特征在于，所述促进剂包括N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺0.8~2.0份和二硫化四烷秋兰姆0.1~0.5份。
9.权利要求1~8任一项所述橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将烯烃嵌段共聚物弹性体、硅氧烷偶联剂、过氧化苯甲酰和部分补强剂混合，进行接枝反应，得到硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体；
将天然橡胶、低苯基硅橡胶和所述硅氧烷接枝烯烃嵌段共聚物弹性体进行第一混炼，向所得混炼物中加入活性剂、防老剂、剩余补强剂和软化剂，进行第二混炼，排胶，得到混炼胶；
将所述混炼胶、硫化剂和促进剂进行第三混炼，排胶后，在开炼机上翻倒，下片，得到橡胶材料。
10.一种环境适应型橡胶支座，由权利要求1~8任一项所述的橡胶材料或权利要求9所述制备方法制备得到的橡胶材料与钢板叠层放置后经硫化得到。
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