本发明专利技术提供了一种介孔CeO2‑CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料及其制备方法，涉及橡胶复合材料领域，介孔CeO2‑CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料，由以下重量份的原料制成：丁腈橡胶100份、介孔CeO2‑CuO纳米棒1‑3.5份、针状硅灰石2‑6份、坡缕石粉1‑5份、金红石型钛白粉0.5‑3份、氧化锆0.3‑2份、硫磺1.5‑2.5份、促进剂2‑3.5份、增塑剂0.5‑3份、硅烷偶联剂0.4‑1份、有机硅阻燃剂0.8‑3份、润滑剂0.5‑2份；本发明专利技术制备得到复合材料性能稳定，强度高、韧性强，耐热空气老化性能和耐低温性能好，综合性能优异，可使丁腈橡胶应用于更恶劣的环境中。
Mesoporous CeO_2-CuO nanorods/NBR composites and their preparation methods
The invention provides a mesoporous CeO 2 CuO nanorod/NBR composite material and a preparation method thereof, which relates to the field of rubber composite materials. The mesoporous CeO 2 CuO nanorod/NBR composite material is made of 100 parts of NBR, 1 3.5 parts of mesoporous CeO 2 CuO nanorod, 2 6 parts of needle wollastonite, 1 5 parts of palygorskite powder and 0.5 parts of rutile titanium dioxide powder. 3 phr, 0.3 phr, 2 phr of zirconia, 1.5 phr of sulphur, 2 phr of accelerator, 3.5 phr of plasticizer, 0.5 phr of silane coupling agent, 0.4 phr of organosilicon flame retardant, 0.8 phr of lubricant, 0.5 phr of lubricant; the composite prepared by the method has stable performance, high strength, strong toughness, good heat-air aging resistance and low temperature resistance, and excellent comprehensive performance, which can make nitrile-butadiene rubber more applicable. In harsh environments.
【技术实现步骤摘要】
介孔CeO2-CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料及其制备方法
本专利技术涉及橡胶复合材料
，具体涉及一种介孔CeO2-CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料及其制备方法。
技术介绍
丁腈橡胶(NBR)由丁二烯和丙烯腈通过乳液共聚制得，是目前应用广泛的合成橡胶品种之一。丁腈橡胶中的丙烯腈链段使其具有优异的耐油性(如耐矿物油、动植物油、液体燃料和溶剂等)，而且其耐热性优于天然橡胶、丁苯橡胶等，因此广泛用作耐油密封材料。随着NBR结构中丙烯腈含量的增加，胶料相对密度增大，加工性能良好，硫化速率加快，拉伸强度提高，但回弹性下降，耐寒性变差。随着世界工业的迅速发展，橡胶的使用环境越来越复杂，对丁腈橡胶的性能也提出了更高的要求，促进了研究者对丁腈橡胶的进一步研究，丁腈橡胶的改性研究主要包括合成改性和共混改性。例如：王志远通过DCP和Mg(MMA)2改善聚丙烯(PP)和NBR的相容性，实现两种物质的共混，从而改善丁腈橡胶的耐油性能和压缩永久变形性能；1957年日本Zeon公司通过加氢改性丁腈橡胶，首次实现氢化丁腈橡胶的工业化，加氢后，氢化丁腈橡胶的主链几乎饱和，因此橡胶的弹性、耐老化性能和力学性能均得到很大的提升。在丁腈橡胶的改性中，合成改性可以明显地提高橡胶的性能，但合成改性的成本较高，比如氢化丁腈橡胶，这毫无疑问将阻碍其在工业领域中的大范围应用。中国专利CN103289150A公开了一种耐寒耐磨的丁腈橡胶密封材料及其制备方法，该丁腈橡胶密封材料由丁腈橡胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂、减磨剂、炭黑、TP-95、硫化剂、促进剂制备得到，所得的丁腈橡胶密封材料同时具有较好的耐寒性和耐磨性，但是其耐老化性能仍需做进一步提高。中国专利CN108084518A公开了一种环保型耐老化的丁腈橡胶及其制备方法，其由丁腈橡胶、白炭黑、氧化锌、硬脂酸、增塑剂、白油膏、促进剂和防老剂制备得到，制备得到的保型耐老化的丁腈橡胶具有热稳定性好、环保无毒等优点，但是其拉断伸长率偏低，均在230％以下，从而限定其应用范围。因此，开发一种既具有较好的耐寒性和耐磨性，又具有优异的耐老化性能和力学性能的丁腈橡胶复合材料，对扩大丁腈橡胶材料的应用范围至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种介孔CeO2-CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料及其制备方法，制备得到复合材料性能稳定，强度高、韧性强，耐热空气老化性能和耐低温性能好，综合性能优异，可使丁腈橡胶复合材料应用于更恶劣的环境中。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种介孔CeO2-CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料，由以下重量份的原料制成：优选地，所述丁腈橡胶中的丙烯腈含量为30-35％。优选地，所述促进剂为2,2'-二硫代二苯并噻唑或N,N-四甲基二硫双硫羰胺。优选地，所述增塑剂为环己烷-1,2-二羧酸二异辛酯或环氧化大豆油。优选地，所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570中的一种。优选地，所述有机硅阻燃剂为硅橡胶、硅树脂、有机硅醇酰胺中的一种。优选地，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺、四硬脂酸季戊四醇酯、硬脂酸钠中的一种。优选地，所述针状硅灰石的长径比为10:1-16:1。优选地，所述介孔CeO2-CuO纳米棒的制备方法为：室温下使Ce2(SO4)3和NaOH在乙醇溶液中发生界面反应；然后将制备得到的CeO2与Cu(CH3COO)2发生溶剂热反应；反应后，CuO高度分散到CeO2纳米棒表面，形成介孔CeO2-CuO纳米棒。由于CeO2表面上存在羟基，通过氢键，Cu(OH)2核心更好地与CeO2作用，使得CuO非常好的分散在介孔CeO2表面上。具体制备步骤参考文献(徐启慧.二氧化铈空心结构复合材料的制备与性能研究[D].济南大学，2016.)本专利技术介孔CeO2-CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)称量：按配方比称取各原料；(2)预混：将介孔CeO2-CuO纳米棒、针状硅灰石、坡缕石粉、金红石型钛白粉、氧化锆、硅烷偶联剂、有机硅阻燃剂置于高速混合机中混合均匀，得预混粉末；(3)混炼：将丁腈橡胶加入到双辊开炼机中进行混炼，再依次加入预混粉末、促进剂、增塑剂、润滑剂、硫磺，当所有原料加入后，取下混炼胶料，将辊距调到最小，薄通6次，打三角包6次，然后调整两辊间距调后出片；将混炼胶在室温下停放20小时后，置于平板硫化机上硫化，硫化温度为160℃，硫化压力为14MPa，硫化时间为16min。本专利技术的有益效果：本专利技术中介孔CeO2-CuO纳米棒，CuO非常好的分散在介孔CeO2表面上；纳米棒具有较高的比表面积以及相对规整的孔道结构，其具有优异的吸附性，从而可使丁腈橡胶填充至纳米棒的孔道内，形成无机-有机互穿网络结构，同时CuO分散于CeO2表面上，其纳米棒与基材的结合力更强。而CeO2-CuO纳米棒加入后，CeO2可吸收紫外线，使复合材料的抗紫外线性能明显增强，在老化过程中，CeO2可阻碍了含氧键的形成，因此可缓解热氧化速度。由于CuO能够捕捉丁腈橡胶侧链氧化过程中产生的自由基，从而抑制氧化降解反应，因此介孔CeO2-CuO纳米棒可有效地提升丁腈橡胶在侧链氧化降解阶段的热稳定性，使其热稳定性进一步增强。本专利技术加入适量介孔CeO2-CuO纳米棒后，还可使丁腈橡胶的强度、韧性、耐寒性、耐臭氧性均有所提升。加入适量的针状硅灰石使复合材料的韧性、强度得到较大增强，其还可改善材料的耐磨性、尺寸稳定性和耐腐蚀性。加入的坡缕石粉可进一步加强复合材料的拉伸强度与断裂伸长率。加入金红石型钛白粉使复合材料的抗臭氧、抗紫外性能强度等增强，而氧化锆对复合材料具有较好的补强效果。本专利技术在制备复合材料时，先将其中一部分原料进行预混合，可增加各原料组份的分散性及兼容性，从而使制备得到的产品性能更加稳定。本专利技术制备得到复合材料强度高、韧性强，耐热空气老化性能和耐低温性能好，综合性能优异，可使丁腈橡胶复合材料应用于更恶劣的环境中。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：一种介孔CeO2-CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料，由以下重量份的原料制成：丁腈橡胶中的丙烯腈含量为32％；针状硅灰石的长径比为12:1-14:1。实施例2：一种介孔CeO2-CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料，由以下重量份的原料制成：丁腈橡胶中的丙烯腈含量为30％；针状硅灰石的长径比为14:1-16:1。实施例3：一种介孔CeO2-CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料，由以下重量份的原料制成：丁腈橡胶中的丙烯腈含量为35％；针状硅灰石的长径比为10:1-12:1。实施例4：一种介孔CeO2-CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料，由以下重量份的原料制成：丁腈橡胶中的丙烯腈含量为33％；针状硅灰石的长径比为12:1-14:1。实施例5：一种介孔CeO2-CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料，由以下重量份的原料制成：丁腈橡胶中的丙烯腈含量为33％；针状硅灰石的长径比为13:1-15:1。实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种介孔CeO2‑CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
【技术特征摘要】
1.一种介孔CeO2-CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：2.根据权利要求1所述的介孔CeO2-CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料，其特征在于，所述丁腈橡胶中的丙烯腈含量为30-35％。3.根据权利要求1所述的介孔CeO2-CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料，其特征在于，所述促进剂为2,2'-二硫代二苯并噻唑或N,N-四甲基二硫双硫羰胺。4.根据权利要求1所述的介孔CeO2-CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料，其特征在于，所述增塑剂为环己烷-1,2-二羧酸二异辛酯或环氧化大豆油。5.根据权利要求1所述的介孔CeO2-CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570中的一种。6.根据权利要求1所述的介孔CeO2-CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料，其特征在于，所述有机硅阻燃剂为硅橡胶、硅树脂、有机硅醇酰胺中的一种。7.根据权利要求1所述的介孔CeO2-CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材料，其特征在于，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺、四硬脂酸季戊四醇酯、硬脂酸钠中的一种。8.根据权利要求7所述的介孔CeO2-CuO纳米棒/丁腈橡胶复合材...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓培，
申请(专利权)人：王晓培，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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