一种耐低温橡胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及材料加工领域，公开了一种耐低温橡胶及其制备方法，该耐低温橡胶包括以下重量份数的组成：硅胶90~110份、氯化丁基胶40~60份、氟硅烷改性的埃洛石纳米管10~15份、改性碳纳米管10~20份、白炭黑10~15份、炭黑220 20~40份、炭黑330 3~7份、氧化锌8~12份、增塑剂DOS 2~4份、精炼石蜡1~3份、硫化剂DCP 0.5~1.5份。本发明专利技术采用氟硅烷改性的埃洛石纳米管、改性碳纳米管和白炭黑一同作为填料制备橡胶，它们与硅胶本体之间能够形成复杂的三维网络结构，制备的橡胶具有良好的耐低温性和耐磨性，制备工艺简单，适合大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种耐低温橡胶及其制备方法
本专利技术涉及材料加工领域，尤其涉及一种耐低温橡胶及其制备方法。
技术介绍
耐低温橡胶是指工作温度在-100℃的橡胶，在极端低温环境中，橡胶分子热运动减弱，分子链及分子链段因冻结而失去弹性。低温会导致橡胶的硬度增加，失去应有弹性，影响其密封性能和机械强度。硅胶主要成分是二氧化硅，化学性质稳定，制备的硅橡胶的主链以Si-O键为主，比一般橡胶分子主链的C-C键的键能高得多，具有优异的耐寒性、耐热性、弹性和温度稳定性等。但是，硅橡胶的耐溶剂性和耐磨性相对较差，需对其进行改性。氯化丁基胶由于极性及较高的结晶性，具有良好的力学性能，及耐油、耐水、耐热等性能。但是，其耐低温和耐磨性能较差。将氯化丁基胶与硅胶共混后，共混物的耐溶剂性和耐低温性能得到很大的改善。然而，其耐磨性能需进一步提高。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种耐低温橡胶及其制备方法。利用该方法生产的橡胶具有优良的耐低温性、耐溶剂性和耐磨性能，且制备工艺简单，生产成本低。本专利技术的具体技术方案为：一种耐低温橡胶，包括以下重量份数的组成：硅胶90～110份、氯化丁基胶40～60份、炭黑-22020～40份、炭黑-3303～7份、氧化锌8～12份、增塑剂DOS2～4份、精炼石蜡1～3份、硫化剂DCP0.5～1.5份。硅胶主要成分是二氧化硅，化学性质稳定，制备的硅橡胶的主链以Si-O键为主，比一般橡胶分子主链的C-C键的键能高得多，具有优异的耐寒性、耐热性、弹性和温度稳定性等。但是，硅橡胶的耐溶剂性和耐磨性相对较差，需对其进行改性。氯化丁基胶由于极性及较高的结晶性，具有良好的力学性能，及耐油、耐水、耐热等性能。但是，其耐低温和耐磨性能较差。将氯化丁基胶与硅胶共混后，共混物的耐溶剂性和耐低温性能得到很大的改善。炭黑-220能赋予橡胶较高的拉伸强度和抗撕裂强度，并有一定的导电性，炭黑-330是一种补强性能良好的炭黑，能赋予橡胶较好的强伸性能、抗撕裂性能、耐磨性和弹性。通过本专利技术方法制备的耐低温橡胶具有良好的耐低温性、抗撕裂强度和弹性，同时还具有较好的耐磨性。作为优选，一种耐低温橡胶的制备方法包括以下步骤：(1)按重量份数称取硅胶、氯化丁基胶、氟硅烷改性的、白炭黑、炭黑220、炭黑330、氧化锌、增塑剂DOS、精炼石蜡、硫化剂DCP及剩余的其他组分，混合均匀后进行混炼，得混炼胶；(2)将混炼胶置于烘箱中进行硫化，得到耐低温橡胶。作为优选，步骤(1)中，所述混炼为在140～200℃混炼20～40min，混炼压力为10～12KN，密炼机转速为50～100r/min。作为优选，步骤(2)中，所述烘箱的温度保持在160～200℃，硫化时间为5～20h。作为优选，所述耐低温橡胶中还包含重量份数为10～15份的氟硅烷改性的埃洛石纳米管，其制备方法为：将埃洛石纳米管分散于水中制成0.5～3mg/ml的分散液，加入水解的氟硅烷溶液混合均匀，其中，混合溶液中氟硅烷与埃洛石纳米管的质量比为1:0.05～10，在25℃～85℃搅拌条件下充分反应1h～48h，得到氟硅烷表面修饰埃洛石纳米管水溶液；冷却，抽滤后干燥得改性埃洛石纳米管。作为优选，所述氟硅烷为三氟甲基三甲基甲硅烷、γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷、二(3,3,3-三氟丙基)二甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。作为优选，所述耐低温橡胶中还包含重量份数为10～20份的改性碳纳米管，改性碳纳米管为酸化改性的粒径为800～900nm的碳纳米管，改性方法为：将碳纳米管加入浓度为60～70wt％的浓硝酸中，每1g碳纳米管用50～100ml浓硝酸，在100～140℃的条件下处理2～8h，冷却、过滤，用蒸馏水清洗至滤液呈中性，干燥，得酸化的碳纳米管。作为优选，所述耐低温硅胶中还包含重量份数为10～15份的白炭黑，其比表面积为70-200m2/g。硅胶与氯化丁基胶混合制备的橡胶具有耐热性、耐低温性、耐溶剂性，然而，其耐磨性较差。在制备橡胶过程中添加炭黑或碳纳米管能够增加橡胶的耐磨性，但由于炭黑和碳纳米管在橡胶中容易团聚，会对橡胶的强度造成一定的影响。单独以埃洛石纳米管作为橡胶的填料时，其在橡胶中的分散性差，与橡胶的相容性差，难以得到性能优良的橡胶。单独以碳纳米管作为橡胶的填料时，其在橡胶中的分散性差，容易团聚，与橡胶的相容性差，难以得到导热性和抗压性能优良的橡胶。本专利技术人经过实验发现，将碳纳米管改性后与氟硅烷改性的埃洛石纳米管和白炭黑一同作为橡胶的填充剂时，制备的橡胶表现出优异的耐低温性，同时具有良好的耐磨性能。用氟硅烷改性的埃洛石纳米管可以提高埃洛石纳米管在橡胶中的分散性，增加二者的相容性。氟硅烷改性的埃洛石纳米管表面剩余一些羟基和羧基；碳纳米管改性后，表面含有羟基；白炭黑表面也具有羟基基团；将氟硅烷改性的埃洛石纳米管、改性碳纳米管和白炭黑一同作为橡胶的填料时，改性碳纳米管表面的羟基可以与氟硅烷改性的埃洛石纳米管表面的羟基或羧基和白炭黑表面的羟基以及硅胶本体之间形成复杂的三维网络结构，使得制备的橡胶中同时含有四种不同的网络构成，包括埃洛石纳米管本身具有的网络结构、碳纳米管本身具有的网络结构、硅胶自身的网络结构以及白炭黑与氟硅烷改性的埃洛石纳米管、改性碳纳米管以及硅胶形成的复杂网状结构。埃洛石纳米管和碳纳米管自身的网络结构具有很大刚性，形成的这种复杂的三维网络结构能够显著增强橡胶耐磨性，同时制备的橡胶中的复杂网络结构能够作为橡胶的骨架，显著提高橡胶的抗压性和强度。同时，白炭黑与氟硅烷改性的埃洛石纳米管和改性碳纳米管结合后可以解决三者单独作为填料时易团聚的问题，增加白炭黑、氟硅烷改性的埃洛石纳米管和改性碳纳米管在橡胶中的分散性。与现有技术对比，本专利技术的有益效果是：本专利技术采用氟硅烷改性的埃洛石纳米管、改性碳纳米管和白炭黑一同作为填料制备耐低温橡胶，制备的耐低温橡胶具有良好的抗压性和耐磨性，且制备工艺简单，适合大规模生产。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述。在本专利技术中所涉及的装置、连接结构和方法，若无特指，均为本领域公知的装置、连接结构和方法。实施例1一种耐低温橡胶的制备方法包括以下步骤：(1)按重量份数称取硅胶100份、氯化丁基胶50份、炭黑22030份、炭黑3305份、氧化锌10份、增塑剂DOS3份、精炼石蜡2份、硫化剂DCP1份，混合均匀后在170℃混炼30min，混炼压力为11KN，密炼机转速为70r/min，得混炼胶；(2)将混炼胶置于温度保持在180℃的烘箱中硫化13h，得到耐低温橡胶。实施例2一种耐低温橡胶的制备方法包括以下步骤：(1)按重量份数称取硅胶100份、氯化丁基胶50份、氟硅烷改性的埃洛石纳米管13份、改性碳纳米管15份、比表面积为130m2/g的白炭黑13份、炭黑22030份、炭黑3305份、氧化锌10份、增塑剂DOS3份、精炼石蜡2份、硫化剂DCP1份，混合均匀后在170℃混炼30min，混炼压力为11KN，密炼机转速为70r/min，得混炼胶；(2)将混炼胶置于温度保持在180℃的烘箱中硫化13h，得到耐低温橡胶。其中，氟硅烷改性的埃洛石纳米管的制备方法为：将埃洛石纳米管分散于水中制成1.5mg/ml本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐低温橡胶，其特征在于包括以下重量份数的组成：硅胶90~110份、氯化丁基胶40~60份、炭黑‑220 20~40份、炭黑‑330 3~7份、氧化锌8~12份、增塑剂DOS 2~4份、精炼石蜡1~3份、硫化剂DCP 0.5~1.5份。

【技术特征摘要】
1.一种耐低温橡胶，其特征在于包括以下重量份数的组成：硅胶90~110份、氯化丁基胶40~60份、炭黑-22020~40份、炭黑-3303~7份、氧化锌8~12份、增塑剂DOS2~4份、精炼石蜡1~3份、硫化剂DCP0.5~1.5份。2.如权利要求1所述的一种耐低温橡胶，其特征在于：所述橡胶的制备方法包括以下步骤：（1）按重量份数称取硅胶、氯化丁基胶、氟硅烷改性的、白炭黑、炭黑220、炭黑330、氧化锌、增塑剂DOS、精炼石蜡、硫化剂DCP及剩余的其他组分，混合均匀后进行混炼，得混炼胶；（2）将混炼胶置于烘箱中进行硫化，得到耐低温橡胶。3.如权利要求2所述的一种耐低温橡胶，其特征在于：步骤（1）中，所述混炼为在140~200℃混炼20~40min，混炼压力为10~12KN，密炼机转速为50~100r/min。4.如权利要求2所述的一种耐低温橡胶，其特征在于：步骤（2）中，所述烘箱的温度保持在160~200℃，硫化时间为5~20h。5.如权利要求1或2所述的一种耐低温橡胶，其特征在于：所述耐低温橡胶中还包含重量份数为10~15份的氟硅烷改性的埃洛石纳米管，其制备方法为：将埃洛石纳米管分散于...

【专利技术属性】
技术研发人员：闻浩泉，王平，柴耀辉，叶会杰，王孪，周乃旺，谭小均，鲁明，
申请(专利权)人：浙江久运汽车零部件有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33