一种橡胶陶瓷化复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种橡胶陶瓷化复合材料及其制备方法，其组分为天然胶料50%‑55%、纳米粉体50%‑45%，总计100%，均为重量百分比。所述纳米粉体包括如下组分，纳米二氧化硅 40‑45份，纳米三氧化二铝 35‑40份，纳米二氧化钼 1‑1.5份，纳米石墨烯 0.8‑1份，硅烷偶联剂 1.5‑2份，辅料10‑10.5份，均为重量份。本发明专利技术的复合材料中四种纳米分散粒子均匀地容嵌在橡胶大分子网格中作为网格核，相互配合作用，有效提高复合材料的耐磨性、抗老化性，延长了使用寿命。

Rubber ceramic composite material and preparation method thereof

The present invention provides a rubber ceramic composite material and a preparation method thereof, the group was divided into 50% natural rubber nano powder 55%, 50% 45%, a total of 100%, are weight percent. The nano powder comprises the following components, nano silica 40 45, three two aluminum oxide nano 35 40, two 1 nano molybdenum oxide 1.5, nano graphene 0.8 1, silane coupling agent 1.5 2 copies, 10.5 copies of all 10 accessories. For weight. The composite material of the invention in four kinds of nano particles were uniformly embedded in the volume of rubber molecules in the grid as the grid core, and interacts with each other, effectively improve the composite abrasion resistance, aging resistance, prolong the life.

【技术实现步骤摘要】
一种橡胶陶瓷化复合材料及其制备方法
本专利技术属于纳米高分子材料
，具体涉及一种提高滚筒包胶耐磨性的橡胶陶瓷化复合材料及其制备方法。
技术介绍
目前市场上普遍使用的滚筒包胶耐磨复合橡胶材料包括热硫化包胶、冷包胶、聚氨酯包胶、陶瓷块包胶。所述热硫化包胶的应用比较早，优点在于成本较低，传统热硫化包胶粘接力是目前粘结力最强的粘接技术，从而热硫化包胶是目前中小型输送机械的主流选择。然而，热硫化包胶的滚筒由于硫化压强低、硫含量高，再加上包胶面板含胶量低，胶面耐磨性能差，使用寿命短，在正常工作条件下老化后会变硬，导致输送滚筒与皮带的附着力下降，清洁功能下降。传统滚筒热包胶工艺配方技术不完善，操作复杂，不能进行现场施工作业等缺陷。冷包胶采用现场冷包胶技术，具有现场施工方便、硫化速度快、理论使用寿命长，滚筒橡胶胶板采用耐磨胶板，这种橡胶材质致密，含胶量高、耐磨、抗拉及抗撕裂性能优异，在常温常压下自然硫化。此技术适合现场抢修，特别适合空间狭小场地等一些不具备热硫化包胶条件的场合。但是冷硫化粘接力的性能极不稳定，施工粉尘环境与温度条件要求很苛刻，很多时候橡胶层没有磨损，胶板就出现脱胶现象，价格较高，性价比很差，可靠性是几种包胶形式中最差的。聚氨酯包胶的粘接强度仅次于热硫化包胶，性能极其稳定，耐磨是之前两种的3-5倍，使用寿命3-5倍。耐油、耐寒、耐冲击，性价比要高于之前两种。但是，聚氨酯包胶的胶面光洁度比较高导致接触面摩擦系数比较低，在瞬间大流量、雨雪极端天气输送过程中皮带较容易打滑跑偏，故目前聚氨酯包胶还不能适用于驱动滚筒。陶瓷块包胶是滚筒包胶的一种新兴工艺方式，它的主要特点在于每块陶瓷胶板的表面都将几百个独立的小块陶瓷片铸进橡胶板中，底层橡胶所具有的弹性能够起到很好的抗冲击作用。表面陶瓷的高耐磨性及特殊结构的陶瓷排布方式，以及特殊的橡胶结构，使其与皮带间的摩擦系数得到有效提升。陶瓷的耐磨性，使驱动滚筒的使用寿命提高数倍以上。但是陶瓷包胶由于采取冷粘方式黏贴，使得对滚筒表面的处理及环境的要求比较高；由于陶瓷包胶为单片结构粘贴，片与片之间会有一定的缝隙，虽经处理但是无法与滚筒粘结在一起，一旦有水或泥浆侵入与胶带挤压势必形成开胶层；另外由于小块陶瓷片与橡胶板的贴合经过长时间的使用极易脱落；陶瓷的高硬度降低了与皮带之间的摩擦系数，遇到极端雨雪天气就会出现驱动打滑现象，使胶带磨损加重，严重影响胶带的使用寿命。因此目前国内皮带机滚筒包胶耐磨技术各有优缺点，传统工艺的耐磨技术不能完全满足现场工况的要求，需要有集各传统工艺优势于一体的新型产品来取代，避开传统工艺的缺点，将橡胶的耐冲击及附着力好的优点与陶瓷、聚氨酯的高耐磨性能有机融合在一起，成为本次的新材料专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有高耐磨性的用于滚筒包胶的橡胶陶瓷化复合材料及其制备方法。一种橡胶陶瓷化复合材料，其组分为天然胶料50％-55％、纳米粉体50％-45％，总计100％，均为重量百分比；所述纳米粉体包括如下组分，纳米二氧化硅40-45份，纳米三氧化二铝35-40份，纳米二氧化钼1-1.5份，纳米石墨烯0.8-1份，硅烷偶联剂Si-691.5-2份，辅料10-10.5份，均为重量份。进一步的，所述纳米粉体的粒径均为10-40nm。本专利技术的一种橡胶陶瓷化复合材料的制备工艺，步骤为1)在天然胶料中加入配方量的纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、纳米二氧化钼、纳米石墨烯，硅烷偶联剂Si-69进行混炼，薄通，拉出料坯待用；2)然后在料坯中加入配方量的硫磺、硫化促进剂、纳米ZnO、防老剂、聚酯纤维进行混炼，薄通，拉出复合原材料；3)将混炼后的复合原材料进行蒸汽硫化，得到橡胶陶瓷化复合材料。进一步的，所述步骤1)中混炼温度是50-60℃，薄通2-3遍，拉出5-8mm的料坯。进一步的，所述步骤2)中混炼温度是35-45℃，薄通4-6遍，拉出8-10mm的复合原材料。进一步的，所述步骤3)的蒸汽硫化过程是在硫化前将材料粘贴在构件表面上，施加恒压，放入硫化罐中，蒸汽阀打开将蒸汽放入压力罐中逐渐升温，蒸汽上升至0.4MPa，蒸汽温度达到110-127℃后，稳压持续3-4h，自然冷却至50℃从罐中取出。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术的橡胶陶瓷化复合材料以天然橡胶为基体，同时加入纳米SiO2(二氧化硅)和纳米Al2O3(三氧化二铝)，使得复合材料同时具有陶瓷的高耐磨性，再配合使用纳米MoO2(二氧化钼)和纳米石墨烯，优化各组分的用量，使得弹性体碳链与碳双键间生成热稳定共价键，四种纳米分散粒子均匀地容嵌在橡胶大分子网格中作为网格核，相互配合作用，有效提高复合材料的耐磨性、抗老化性，延长了使用寿命。本专利技术的橡胶陶瓷化复合材料制备成滚筒包胶后，与滚筒表面有较强的附着力，不会脱离、分层、开裂；和胶带之间形成较高的摩擦系数，有效地防止胶带打滑和胶带跑偏的现象发生，避免了胶带的磨损，延长了胶带的使用寿命。具体实施方式一)下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步详细的说明。1、本专利技术的实质是以天然橡胶基体为连续相，以纳米粉体等改性材料为分散相，通过适当的制备方法将分散相纳米晶粒均匀地分散于基体材料橡胶大分子网格中，形成一项含有较高机械性能及较高耐磨性的复合材料，称之为橡胶陶瓷化复合材料。2、本专利技术是一种橡胶陶瓷化复合材料，其组分为天然胶料50％-55％、纳米粉体50％-45％，总计100％，均为重量百分比。所述纳米粉体包括如下组分，纳米SiO2(二氧化硅)40-45份，纳米Al2O3(三氧化二铝)35-40份，纳米MoO2(二氧化钼)1-1.5份，纳米石墨烯(粉体或油状)0.8-1份，硅烷偶联剂Si-691.5-2份，辅料10-10.5份，所述辅料为硫磺、促进剂、纳米ZnO、防老剂、纳米粉体耐磨剂、聚酯纤维、操作油等，辅料中各组分的用量为工艺常规用量。3、本专利技术以天然胶为填充基体，在复合材料中作为相容、吸附粉体的载体，起辅助作用，保留了橡胶的弹性、粘结性、减振性、抗冲击性。在滚筒表面加工成螺纹沟槽，可以增加附着表面积，使得本专利技术的陶瓷橡胶化复合材料和滚筒之间有足够的附着力，并保留了热硫化包胶粘结力强的优点。4、本专利技术在以天然胶为载体的胶料中添加纳米二氧化硅超细粉体、纳米三氧化二铝超细粉体，特别是同时加入纳米二氧化钼超细粉体和纳米石墨烯粉体或油状，纳米陶瓷粉体Al2O3加入使得橡胶材料具有更高的离子阻燃性和耐磨性。优化各组分的用量，将天然橡胶和粉体纳米材料分别加入进行混炼，使得弹性体碳链与碳双键间生成热稳定共价键，四种纳米分散粒子均匀地容嵌在橡胶大分子网格中作为网格核，相互配合作用，形成的复合材料中每相都会形成二维或三维的相互连接，通过无机粒子，交联、桥键(有机分子间的相互作用)、有机部分与聚合物的良好相容性，赋予复合胶料良好的机械强度、耐磨性、抗老化性、阻燃性。5、所述纳米粉体耐磨剂、硅烷偶联剂(Si69)用于在密练过程中提高介质的分散性(防止粉体团聚)、相容性和补强、交联性、耐磨性。所述防老剂、促进剂用于减缓橡胶基体的衰老期和龟裂期、促进硫化速度，缩短产品的加工周期。所述聚酯纤维用于增强各介质之间的连接强度，提高橡胶陶瓷的韧性及延长材料的龟裂期。所述操作油用于提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种橡胶陶瓷化复合材料，其特征在于，其组分为天然胶料50%‑55%、纳米粉体50%‑45%，总计100%，均为重量百分比；所述纳米粉体包括如下组分，纳米二氧化硅40‑ 45份，纳米三氧化二铝35‑ 40份，纳米二氧化钼 1‑1.5份，纳米石墨烯0.8‑ 1份，硅烷偶联剂Si‑69 1.5‑ 2份，辅料10‑10.5份，均为重量份。

【技术特征摘要】
1.一种橡胶陶瓷化复合材料，其特征在于，其组分为天然胶料50%-55%、纳米粉体50%-45%，总计100%，均为重量百分比；所述纳米粉体包括如下组分，纳米二氧化硅40-45份，纳米三氧化二铝35-40份，纳米二氧化钼1-1.5份，纳米石墨烯0.8-1份，硅烷偶联剂Si-691.5-2份，辅料10-10.5份，均为重量份。2.根据权利要求1所述的一种橡胶陶瓷化复合材料，其特征在于，所述纳米粉体的粒径均为10-40nm。3.一种橡胶陶瓷化复合材料的制备工艺，其特征在于，步骤为在天然胶料中加入配方量的纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、纳米二氧化钼、纳米石墨烯，硅烷偶联剂Si-69进行混炼，薄通，拉出料坯待用；然后在料坯中加入配方量的硫磺...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡连刚，宋彦波，张文军，张涛，田秀德，李强，胡岳，王卫利，张光斌，
申请(专利权)人：胡连刚，
类型：发明
国别省市：山东,37