一种自愈性防滑的非硫化橡胶材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自愈性防滑的非硫化橡胶材料，配方和比例为：橡胶基体20‑50wt％，溴化丁基橡胶1‑50wt％，咪唑衍生物0.1‑0.5wt％，纳米二氧化硅5‑25wt％，增塑剂5‑20wt％，炭黑5‑10wt％，助剂1‑5wt％。本发明专利技术还公开了制备方法。本发明专利技术公开的一种自愈性防滑的非硫化橡胶材料具有优异的耐候性、水密性和气密性，对化学物质、油和溶剂等有良好的抵抗能力，可用于制作鞋底材料，汽车轮胎以及加工制造的各个方面的防滑耐磨材料，还可以用作密封圈和防水材料。

【技术实现步骤摘要】
一种自愈性防滑的非硫化橡胶材料及制备方法
：本专利技术属于非硫化橡胶材料领域，具体涉及一种自愈性防滑的非硫化橡胶材料及制备方法。
技术介绍
：橡胶材料常用于生活及工业制造的各个方面，很多领域要求橡胶材料具有高的抗滑性和耐磨损性，因而橡胶的摩擦系数及磨耗是判断橡胶材料在高摩擦环境使用的关键指标，目前最有效的方法是在橡胶材料中添加纳米填料，其中以纳米二氧化硅最为常用。例如专利CN103857743B，提供了一种可用于无钉防滑轮胎的橡胶组合物，其橡胶组合物包括橡胶、芳香油、二氧化硅、以及炭黑。这种加工橡胶轮胎的方法有效的改善了橡胶的摩擦性能尤其是冰雪上的抗湿滑性能、抓地性能和耐磨性。专利CN104277344B公开了一种厨师鞋鞋底及其制备方法，采用卤化橡胶为基体橡胶，结合耐油的丁腈橡胶以及纳米二氧化硅和各种助剂，获得了一种防滑、舒适的厨师鞋鞋底，这种厨师鞋为在厨房环境下作业的人员提供了有利、可靠的安全保障。以上方法采用传统的对橡胶进行化学硫化的方法，虽然橡胶具有较好的强度和弹性，但对于橡胶的回收再利用和橡胶的自修复是不利的。受使用环境条件的影响，橡胶材料容易产生疲劳和损伤，从而使材料的性能下降，寿命缩短，对于细微的裂纹和损伤，人工修复起来繁琐且修复效率不高。目前，橡胶材料主要是依靠外加含有修复剂的胶囊和离子聚合物，如专利CN104014288，CN105899377A，以及CN103265736B等。由于橡胶需要经过密炼、开炼等工序，要求含修复剂的微胶囊能够稳定且无损耗的存在，同时其与橡胶基材应具有良好的相容性，否则会影响橡胶的强度，因此加工实施起来并不容易。专利CN104610587A提出一种利用硫化橡胶体系内的动态可逆二硫键来制备修复橡胶的方法，但硫磺硫化橡胶加工过程污染严重，且动态二硫键的形成在自愈合过程中具有滞后性，不利于橡胶的修复。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于为了克服现有技术的问题，公开一种自愈性防滑的非硫化橡胶材料，本专利技术的另一目的在于公开一种自愈性防滑的非硫化橡胶材料的制备方法。本专利技术的技术方案如下：一种自愈性防滑的非硫化橡胶材料，配方和比例为：橡胶基体20-50wt％，溴化丁基橡胶1-50wt％，咪唑衍生物0.1-0.5wt％，纳米二氧化硅5-25wt％，增塑剂5-20wt％，炭黑5-10wt％，助剂1-5wt％。还可以为，一种自愈性防滑的非硫化橡胶材料，配方和比例为：橡胶基体25-45wt％，溴化丁基橡胶5-45wt％，咪唑衍生物0.2-0.4wt％，纳米二氧化硅10-20wt％，增塑剂8-15wt％，炭黑6-9wt％，助剂2-4wt％。优选的，橡胶基体指异戊二烯橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶，丁基橡胶、卤化丁基橡胶，聚丙烯酸酯橡胶、三元乙丙橡胶中的一种或几种。优选的，所述的溴化丁基橡胶指溴质量百分含量在1.0-2.5％范围的溴化丁基橡胶。优选的，所述的咪唑衍生物指含有咪唑基团的2-乙基咪唑、N-丁基咪唑、N-乙烯基咪唑等氮原子能呈现出正电荷的咪唑类衍生物中的一种。优选的，所述的改性纳米二氧化硅指经过疏水性改性的比表面积大于120m2/g的气相法二氧化硅，所述的改性使用的改性剂为硅烷类改性剂。优选的，所述的硅烷类改性剂包括巯基硅烷偶联剂，硫化物硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂、缩水甘油氧基硅烷偶联剂、硝基硅烷偶联剂；所述增塑剂为具有增塑软化作用增塑油。优选的，所述增塑剂包括但不限于芳香油、石蜡油、环烷油、机油等起增塑软化作用增塑油；所述的炭黑指炉法炭黑；所述的助剂包括但不限于硬脂酸、聚乙烯蜡、氧化锌、防老剂，抗氧化剂。所述的自愈性防滑的非硫化橡胶材料的制备方法，首先将溴化丁基胶和其它基体橡胶在开炼机上分别开炼；然后在80-120℃捏合机中加入开炼后的溴化丁基橡胶和咪唑衍生物，混合2-5分钟后加入开炼后的其它橡胶，再捏合2-5分钟；加入助剂，混合3-8分钟；后加入纳米二氧化硅，混合3-8分钟；再加入炭黑和增塑剂，混合8-15分钟后再转入开炼机中出片并包装备用。助剂为硬脂酸、聚乙烯蜡、氧化锌、防老剂、抗氧化剂等。优选的，所述的自愈性防滑的非硫化橡胶材料的制备方法，首先将溴化丁基胶和其它基体橡胶在开炼机上分别开炼；然后在100℃捏合机中加入开炼后的溴化丁基橡胶和咪唑衍生物，混合3分钟后加入开炼后的其它橡胶，再捏合3分钟；加入助剂，混合5分钟；后加入纳米二氧化硅，混合5分钟；再加入炭黑和增塑剂，混合10分钟后再转入开炼机中出片并包装备用，助剂为硬脂酸、聚乙烯蜡、氧化锌、防老剂、抗氧化剂等。本专利技术的有益效果：与现有技术相比，本专利技术专利具有以下积极的效果：1)采用咪唑衍生物对溴化丁基橡胶进行改性，咪唑基团的氮原子呈正电性，与溴化丁基胶的分子形成离子簇，由于溴与氮原子之间的静电作用，形成的物理交联，代替硫磺硫化的二硫键及多硫键，并且这种物理交联可逆，因而制备的橡胶材料具有自愈合能力；2)该自愈性防滑的改性的橡胶材料采用的是非硫化交联，制得的橡胶材料除了具有自愈合性能外还能回收再利用，加工过程方便环保，具有良好的经济性；3)采用疏水的纳米二氧化硅作为填料，增加了纳米粒子的分散性和与基体之间的相容性，得到优异的补强性能；4)制得的改性橡胶基材具有优良的防滑耐磨性能，在添加10～15wt％的纳米二氧化硅时，在光滑的平面上弹性体的摩擦系数达到1.45；在水膜或者油膜上也具有优异的防滑性，同时在低温环境下也具有良好的抗湿滑性以及抓地能力；5)制得的自愈性防滑的改性橡胶弹性体具有优异的耐候性、水密性和气密性，对化学物质、油和溶剂等有良好的抵抗能力，可用于制作鞋底材料，汽车轮胎以及加工制造的各个方面的防滑耐磨材料，还可以用作密封圈和防水材料。基于此，为了增加优化橡胶材料的性能和延长其使用寿命，本专利提供了一种既能赋予橡胶材料优异的自修复性能，优化加工工艺，延长使用寿命，取消化学硫化并可反复加工利用，减少资源浪费，又能提高橡胶材料的摩擦系数的方法。本专利技术借助于离子聚合体的方法，在橡胶中加入适量的具有反应活性的溴化丁基橡胶，并加入咪唑衍生物，以咪唑衍生物取代溴成为丁基橡胶主链上可离子化的侧基，带正电荷的咪唑基团与带负电荷的溴离子满足电荷平衡的同时多个离子还形成离子键的缔合，即在常温下形成咪唑侧基的离子簇，这些离子族成为溴化丁基橡胶的物理交联点，起到交联的作用。与化学硫化不同，高温下这些离子族可解离，交联键消失，因此具有热可塑性。同时在橡胶发生力学损伤产生裂纹时，由于正负电荷之间的作用力，会重新形成离子缔合体修复裂纹，起到自愈合的作用。另外，还采用疏水性的纳米二氧化硅进行补强，利用疏水性纳米二氧化硅在橡胶基体树脂中的良好分散及二氧化硅与橡胶基体之间的良好界面作用力，起到良好的补强作用，二氧化硅纳米效应使本改性的橡胶具有优异的耐磨性能和高的摩擦系数，在水膜界面或者油膜界面上具有优异的防滑性能，可用于橡胶轮胎、鞋底材料等防滑领域。具体实施例：以下实施例和对比例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1：50wt％异戊二烯橡胶、22wt％溴化丁基橡胶、0.5wt％2-乙基咪唑、5wt％纳米二氧化硅、8wt％的环烷油、8wt％炭黑、2wt％氧化锌、1wt％防老剂、1.2wt％抗氧化剂和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自愈性防滑的非硫化橡胶材料，其特征在于：配方和比例为：橡胶基体20‑50wt％，溴化丁基橡胶1‑50wt％，咪唑衍生物0.1‑0.5wt％，纳米二氧化硅5‑25wt％，增塑剂5‑20wt％，炭黑5‑10wt％，助剂1‑5wt％。

【技术特征摘要】
1.一种自愈性防滑的非硫化橡胶材料，其特征在于：配方和比例为：橡胶基体20-50wt％，溴化丁基橡胶1-50wt％，咪唑衍生物0.1-0.5wt％，纳米二氧化硅5-25wt％，增塑剂5-20wt％，炭黑5-10wt％，助剂1-5wt％。2.如权利要求1所述的非硫化橡胶材料，其特征在于：配方和比例为：橡胶基体25-45wt％，溴化丁基橡胶5-45wt％，咪唑衍生物0.2-0.4wt％，纳米二氧化硅10-20wt％，增塑剂8-15wt％，炭黑6-9wt％，助剂2-4wt％。3.如权利要求1或2所述的非硫化橡胶材料，其特征在于：橡胶基体指异戊二烯橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶，丁基橡胶、卤化丁基橡胶，聚丙烯酸酯橡胶、三元乙丙橡胶中的一种或几种。4.如权利要求1或2所述的非硫化橡胶材料，其特征在于：所述的溴化丁基橡胶指溴质量百分含量在1.0-2.5％范围的溴化丁基橡胶。5.如权利要求1或2所述的非硫化橡胶材料，其特征在于：所述的咪唑衍生物指含有咪唑基团的2-乙基咪唑、N-丁基咪唑、N-乙烯基咪唑等氮原子能呈现出正电荷的咪唑类衍生物中的一种。6.如权利要求1或2所述的非硫化橡胶材料，其特征在于：所述的纳米二氧化硅指经过疏水性改性的比表面积大于120m2/g的气相法二氧化硅，所述的改性使用的改性剂为硅烷类改性剂。7.如权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：何波兵，蒋楠，
申请(专利权)人：成都微熵科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51