一种复合型耐磨橡胶材料制造技术

一种复合型耐磨橡胶材料，由橡胶基料和橡胶基料重量20‑25%的增强橡胶在170‑180℃条件下混炼1h制成。本发明专利技术通过将特殊成分的橡胶基料与增强橡胶在高温下混炼形成，使其不仅兼具两种橡胶的特点，而且，其中含有改性氧化铝微粉、改性空心玻璃微珠和改性纳米二氧化硅的增强剂，由于这些物质的表面性质已被改变，从而在加入到橡胶基体中时，能够与其余有机和无机组分更好的结合，大幅度增强了复合型橡胶的强度和耐磨性能。

【技术实现步骤摘要】
一种复合型耐磨橡胶材料
本专利技术属于管道流体输送领域用到的橡胶内衬材料，具体的说是一种复合型耐磨橡胶材料。
技术介绍
管道是用管子、管子联接件和阀门等联接成的用于输送气体、液体或带固体颗粒的流体的装置。通常，流体经鼓风机、压缩机、泵和锅炉等增压后，从管道的高压处流向低压处，也可利用流体自身的压力或重力输送。在输送过程中，管道内的流体会对管道的内壁造成冲刷和磨损，从而在长时间的使用后会导致管道的磨损等问题。为了解决管道的磨损问题，往往在管道内壁设置橡胶或陶瓷内衬层，而现有的橡胶内衬层由于材质的限定，其耐磨性能并不优异，从而导致其使用寿命很低。
技术实现思路
为解决现有技术中耐磨管道中使用的橡胶内衬的耐磨性能并不优异所导致的使用寿命低的问题，本专利技术提供了一种复合型耐磨橡胶材料，通过在管道内设置该复合型耐磨橡胶材料，从而大大增强了该管道的耐磨性能。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种复合型耐磨橡胶材料，由橡胶基料和橡胶基料重量20-25%的增强橡胶在170-180℃条件下混炼1h制成，其中，按照重量比，所述橡胶基料由40～50份的芳纶橡胶、10～20份的锦纶纤维、1～3份的硫化剂、3～4份的促进剂、7～9份的炭黑、2～3份的碳酸钙和1～2份的滑石粉在120～140℃条件下混炼而成；所述增强橡胶由10～12份的锦纶纤维、30～34份的氟橡胶、4～5份的碳纤维、2～3份的硫化剂、5～7份的炭黑、1～2份的氧化铝微粉和3～5份的增强剂在120～140℃条件下混炼而成，按照重量比，所述增强剂由24-26份的硅溶胶、3-5份的改性氧化铝微粉、5-7份的改性空心玻璃微珠和6-8份的改性纳米二氧化硅混合而成，所述改性空心玻璃微珠指将市售的空心玻璃微珠与其重量3-5%的表面改性剂Ⅰ混合后静置1-2h后过滤晾干得到，所用表面改性剂Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成；所述改性纳米二氧化硅和改性氧化铝微粉分别是将市售的纳米二氧化硅和氧化铝微粉与其重量3-5%的表面改性剂Ⅱ混合得到，该表面改性剂Ⅱ由氢氧化钡、碳酸钠和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成。所述滑石粉在使用前先经过改性处理，改性处理是指：将市售的滑石粉与其重量3-5%的表面改性剂Ⅰ混合后静置1-2h后过滤晾干得到，所用表面改性剂Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成。所述橡胶基料中含有芳纶橡胶重量10%的填料，按照重量比，所述填料由4～5份海泡石绒、1～2份的纳米锌粉、10～15份正硅酸乙酯制成，所述填料的制备方法为：按照重量比，取10～15份正硅酸乙酯与去离子水按照1:8-10的比例混合，再向其中依次加入正硅酸乙酯重量10%的冰醋酸、正硅酸乙酯重量5%的碳粉、4～5份海泡石绒和1～2份的纳米锌粉混合均匀进行反应，反应过程中，每隔20min向反应体系内施加频率350-370kHz的超声波1min，待反应结束后对反应体系进行超滤得到固体粉末，最后将固体粉末在有氧条件下充分灼烧除去碳粉即得到填料。本专利技术的增强剂中含有改性空心玻璃微珠、改性氧化铝微粉和改性纳米二氧化硅，一方面能够均匀分散在基体中，另一方面是改性过程中使这些材料表面接枝大量的硅羟基，这些基团通过化学反应将其与基体连接起来，保证这三种物质与基体之间具有良好的界面结合力，从而增强了基体材料的耐磨性能和强度；而且在受到外力时，空心玻璃微珠粒子在材料中受到应力发生形变、破坏等，从而吸收冲击能量，提高冲击性能，同时还可以引发银纹，终止裂缝扩展，在一定形态结构下引发基体的剪切屈服，从而消耗大量的冲击能量，又能较好地传递所承受的外力，提高基体的压缩强度、弯曲强度、冲击强度；利用氢氧化钡和碳酸钠混合作为催化剂让纳米级的SiO2粒子和氧化铝微粉的表面能够受到羟基的作用，从而含有一定数量的含氧官能团，增加了纳米级SiO2粒子和氧化铝微粉的有关表面相容性，在纳米级SiO2粒子和氧化铝微粉作为填充料与其余原料充分混合时，因为两者的颗粒都很小，且比表面积大，细微化的结构使得其余物料与其的接触面积增大，使两者可以在物料中均匀分散，从而便于两者与其余物质发生化学键合或者物理结合。此外，均匀分散的纳米级SiO2相当于“锚点”，其能够使高温环境下生成的强化基体与其结合，在受到外力冲击作用下，能够产生“应力集中”的效应，使得其周围的一些基体“屈服”并吸收较多的变形功，此外也能够产生“钉扎-攀越”效应，增大裂纹在扩展时所受到的阻力，消耗变形功，从而使其韧性增加；同样的，滑石粉在经改性处理后，从而使其表面含有一定数量的含氧官能团，增加了有关表面相容性，使其可以在物料中均匀分散，从而便于与其余物质发生化学键合或者物理结合。本专利技术中，所述填料中的海泡石绒在使用前可以先经过改性处理，所述改性处理是指：将市售的海泡石绒粉与其重量3-5%的表面改性剂Ⅰ混合后静置1-2h后过滤晾干得到，所用表面改性剂Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成。海泡石绒粉先经过改性处理，由于其具有很大的内表面积，是具有微孔结构的微粉，这些微孔结构能够有效削减冲击产生的振动，另一方面是改性过程中使海泡石绒粉的内外表面接枝大量的硅羟基，这些基团通过化学反应将海泡石绒粉与基体连接起来，保证具有良好的界面结合力。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具备以下优点：1）本专利技术通过将特殊成分的橡胶基料与增强橡胶在高温下混炼形成，使其不仅兼具两种橡胶的特点，而且，其中含有改性氧化铝微粉、改性空心玻璃微珠和改性纳米二氧化硅的增强剂，由于这些物质的表面性质已被改变，从而在加入到橡胶基体中时，能够与其余有机和无机组分更好的结合，大幅度增强了复合型橡胶的强度和耐磨性能；2）本专利技术的橡胶基料中还加入由海泡石绒、纳米锌粉和正硅酸乙酯制成的填料，从而使得橡胶基料具有优良的耐磨、耐冲刷和耐腐蚀性能，在制备填料时，冰醋酸将纳米锌粉溶解生成醋酸锌，而且由于海泡石绒具有很大的内表面积，在超声波作用下会破坏掉一部分海泡石绒的结构，从而使正硅酸乙酯水解产生的二氧化硅以及醋酸锌直接进入到海泡石绒内部，从而改善了二氧化硅的表面特性以及海泡石绒的物理性能，这样在作为填料与橡胶混炼时，能够充分与橡胶结合，从而大幅度提高橡胶的耐磨、耐冲刷和耐腐蚀性能。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的阐述，以下各实施例中所用的原料均为本领域常规的原料或者是从市面上能够购买得到。实施例1一种复合型耐磨橡胶材料，由橡胶基料和橡胶基料重量20%的增强橡胶在170℃条件下混炼1h制成，其中，按照重量比，所述橡胶基料由40份的芳纶橡胶、10份的锦纶纤维、1份的硫化剂、3份的促进剂、7份的炭黑、2份的碳酸钙和1份的滑石粉在120℃条件下混炼而成；所述增强橡胶由10份的锦纶纤维、30份的氟橡胶、4份的碳纤维、2份的硫化剂、5份的炭黑、1份的氧化铝微粉和3份的增强剂在120℃条件下混炼而成，按照重量比，所述增强剂由24份的硅溶胶、3份的改性氧化铝微粉、5份的改性空心玻璃微珠和6份的改性纳米二氧化硅混合而成，所述改性空心玻璃微珠指将市售的空心玻璃微珠与其重量3%的表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合型耐磨橡胶材料，其特征在于：由橡胶基料和橡胶基料重量20‑25%的增强橡胶在170‑180℃条件下混炼1h制成，其中，按照重量比，所述橡胶基料由40～50份的芳纶橡胶、10～20份的锦纶纤维、1～3份的硫化剂、3～4份的促进剂、7～9份的炭黑、2～3份的碳酸钙和1～2份的滑石粉在120～140℃条件下混炼而成；所述增强橡胶由10～12份的锦纶纤维、30～34份的氟橡胶、4～5份的碳纤维、2～3份的硫化剂、5～7份的炭黑、1～2份的氧化铝微粉和3～5份的增强剂在120～140℃条件下混炼而成，按照重量比，所述增强剂由24‑26份的硅溶胶、3‑5份的改性氧化铝微粉、5‑7份的改性空心玻璃微珠和6‑8份的改性纳米二氧化硅混合而成，所述改性空心玻璃微珠指将市售的空心玻璃微珠与其重量3‑5%的表面改性剂Ⅰ混合后静置1‑2h后过滤晾干得到，所用表面改性剂Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3‑4:80:2‑3:1‑2的比例混合而成；所述改性纳米二氧化硅和改性氧化铝微粉分别是将市售的纳米二氧化硅和氧化铝微粉与其重量3‑5%的表面改性剂Ⅱ混合得到，该表面改性剂Ⅱ由氢氧化钡、碳酸钠和KH550按照重量比3‑4:1‑2:30的比例混合而成。...

【技术特征摘要】
1.一种复合型耐磨橡胶材料，其特征在于：由橡胶基料和橡胶基料重量20-25%的增强橡胶在170-180℃条件下混炼1h制成，其中，按照重量比，所述橡胶基料由40～50份的芳纶橡胶、10～20份的锦纶纤维、1～3份的硫化剂、3～4份的促进剂、7～9份的炭黑、2～3份的碳酸钙和1～2份的滑石粉在120～140℃条件下混炼而成；所述增强橡胶由10～12份的锦纶纤维、30～34份的氟橡胶、4～5份的碳纤维、2～3份的硫化剂、5～7份的炭黑、1～2份的氧化铝微粉和3～5份的增强剂在120～140℃条件下混炼而成，按照重量比，所述增强剂由24-26份的硅溶胶、3-5份的改性氧化铝微粉、5-7份的改性空心玻璃微珠和6-8份的改性纳米二氧化硅混合而成，所述改性空心玻璃微珠指将市售的空心玻璃微珠与其重量3-5%的表面改性剂Ⅰ混合后静置1-2h后过滤晾干得到，所用表面改性剂Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成；所述改性纳米二氧化硅和改性氧化铝微粉分别是将市售的纳米二氧化硅和氧化铝微粉与其重量3-5%的表面改...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓红，吴浩田，王淑娟，魏风军，张炎斌，贾秋丽，穆琳瑛，刘灿，李东海，李亚超，
申请(专利权)人：张炎斌，
类型：发明
国别省市：河南,41