一种自润滑耐磨橡胶材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自润滑耐磨橡胶材料，由如下重量份原料制成：三元乙丙橡胶60‑80份、丁腈橡胶20‑30份、甲基丙烯酸锌4‑5份、碳纳米管2‑3份、改性白炭黑30‑40份、氧化锌4‑5份、硫磺1‑2份、促进剂2‑3份、防老剂1‑2份、石蜡1‑2份、润滑剂10‑11份；本发明专利技术还公开了该橡胶材料的制备方法。本发明专利技术采用三元乙丙橡胶和丁腈橡胶的共混胶作为橡胶基体，并采用甲基丙烯酸锌和碳纳米管作为助交联剂，得到性能优异的橡胶基体；改性白炭黑提高橡胶材料的力学性能和抵抗磨损破坏的能力；润滑剂赋予橡胶材料优良的自润滑性能，在迁移至表面的润滑剂TP16被磨损后，纳米二硫化钼极易滑移的片层结构起到很好的减摩作用，进一步防护橡胶材料。

A self-lubricating wear-resistant rubber material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种自润滑耐磨橡胶材料及其制备方法
本专利技术属于橡胶
，具体地，涉及一种自润滑耐磨橡胶材料及其制备方法。
技术介绍
橡胶材料是具有可逆形变的高弹性聚合物材料。在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶分为橡胶和合成橡胶，合成橡胶在不同环境下使用，具有适应工作环境的条件。EPDM三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物，具有良好的耐热性、耐水性和耐候性，该橡胶制品用于汽车线束，在穿线和安装过程中，要求橡胶制品便于安装于钣金中，摩擦系数低。然而现有橡胶，特别是应用在汽车换挡器、门封线束及汽车所有线束护线套类产品的橡胶，摩擦系数高，润滑性能不足，导致使用寿命低。中国专利CN201410596901.1公开了一种便于装配的自润滑橡胶材料及其制备方法，通过在橡胶混炼时加入润滑剂，硫化成制品后润滑剂会迁移在橡胶制品表面，形成一层薄膜，起到润滑作用，减少橡胶制品的摩擦系数。通过该方法制得的橡胶材料虽然能够改善乙丙橡胶的自润滑性能，但是使用单一的、能析出到橡胶表面的润滑剂，当橡胶摩擦将该种润滑剂磨损完后，将直接磨损橡胶原材料，造成橡胶件失效。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自润滑耐磨橡胶材料及其制备方法，采用三元乙丙橡胶和丁腈橡胶的共混胶作为橡胶基体，并采用甲基丙烯酸锌和碳纳米管作为助交联剂，二者共同加入能够大幅度改善三元乙丙橡胶与丁腈橡胶的相容性，提高共混胶的物理机械性能，得到一种性能优异的橡胶基体；同时，在橡胶材料中加入了改性白炭黑，白炭黑经过改性后与橡胶基体的相容性更好，界面结合力增加，能够更好的发挥白炭黑的增强以及抗磨能力，提高橡胶材料的力学性能和抵抗磨损破坏的能力；另外，润滑剂赋予橡胶材料优良的自润滑性能，在迁移至表面的润滑剂TP16被磨损后，橡胶材料中纳米二硫化钼极易滑移的片层结构在润滑不良时能够起到很好的减摩作用，进一步防护橡胶材料，延长橡胶的使用寿命。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种自润滑耐磨橡胶材料，由如下重量份原料制成：三元乙丙橡胶60-80份、丁腈橡胶20-30份、甲基丙烯酸锌4-5份、碳纳米管2-3份、改性白炭黑30-40份、氧化锌4-5份、硫磺1-2份、促进剂2-3份、防老剂1-2份、石蜡1-2份、润滑剂10-11份；所述自润滑耐磨橡胶材料由如下步骤制成：第一步、设置密炼机的初始温度为90℃，转速为70r/min，先加入三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、甲基丙烯酸锌和碳纳米管，密炼5min后，再将改性白炭黑加入，密炼2min，最后加入氧化锌、促进剂、防老剂、石蜡和润滑剂，继续密炼3min后排胶；第二步、设置开炼机的辊距为1mm，辊温为50℃，辊速为20r/min，将密炼后的胶料在开炼机上进行包辊，包辊后加入硫磺，再采用“左右三刀”法将其混炼均匀，将辊距调至0.2mm后薄通打三角包6次，再将辊距调至1.6mm排气下片，下片时间为1min；第三步、将混炼胶在平板硫化剂上硫化，硫化条件为150℃/10MPa×t90，得到橡胶材料。进一步地，所述润滑剂包括油酸酰胺和纳米二硫化钼，油酸酰胺和纳米二硫化钼的质量之比为2:8-9。进一步地，所述改性白炭黑由如下方法制备：(1)将0.5mol的正硅酸乙酯、0.01mol赖氨酸、80mol蒸馏水在60℃下搅拌5-6h，得到底液；(2)将2mol的正硅酸乙酯、0.02mol赖氨酸、162mol蒸馏水、2mol环己烷和0.025mol底液在60℃下搅拌12h，过滤、干燥后制得白炭黑颗粒；(3)在pH值为8的NaOH溶液中，室温下，将硅烷偶联剂Si-69搅拌12h，然后升温至40℃，加入白炭黑，恒温搅拌4-5h，过滤、干燥；(4)按照固液比1g：10mL将步骤(3)得到的白炭黑分散于无水乙醇中，加入叶黄素，先机械搅拌，再超声，过滤、干燥，制得改性白炭黑。进一步地，步骤(3)中硅烷偶联剂Si-69和白炭黑的质量之比为1-2:20。进一步地，步骤(4)中叶黄素的加入量为白炭黑质量的0.5％-0.6％。一种自润滑耐磨橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：第一步、设置密炼机的初始温度为90℃，转速为70r/min，先加入三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、甲基丙烯酸锌和碳纳米管，密炼5min后，再将改性白炭黑加入，密炼2min，最后加入氧化锌、促进剂、防老剂、石蜡和润滑剂，继续密炼3min后排胶；第二步、设置开炼机的辊距为1mm，辊温为50℃，辊速为20r/min，将密炼后的胶料在开炼机上进行包辊，包辊后加入硫磺，再采用“左右三刀”法将其混炼均匀，将辊距调至0.2mm后薄通打三角包6次，再将辊距调至1.6mm排气下片，下片时间为1min；第三步、将混炼胶在平板硫化剂上硫化，硫化条件为150℃/10MPa×t90，得到橡胶材料。本专利技术的有益效果：本专利技术采用三元乙丙橡胶和丁腈橡胶作为橡胶材料的基体，三元乙丙橡胶是一种主链饱和的非极性橡胶，具有优异的耐高温、耐臭氧老化性能和电绝缘性能，丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经过无规共聚得到的一种不饱和极性橡胶，具有优良的耐油性和耐磨性能，将这2种橡胶并用，既能提高三元乙丙橡胶的耐油性和黏结性，也能改善丁腈橡胶的耐高温性能，得到一种综合性能强的橡胶基体；甲基丙烯酸锌作为助交联剂在与共混胶发生共聚和自聚时，其具有的金属锌离子和羧酸根阴离子之间的离子键能够促进三元乙丙橡胶和丁腈橡胶交联网络的形成，起到“键合”作用，提高两种橡胶的相容性；同时，碳纳米管自身具有极大长径比和力学强度，在密炼共混过程中，穿插在三元乙丙橡胶和丁腈橡胶两相之间，对两相有“缝合”作用，进一步提高了两相的相容性；因此，甲基丙烯酸锌与碳纳米管的共同加入大幅度改善了三元乙丙橡胶与丁腈橡胶的相容性，提高共混胶的物理机械性能；本专利技术在橡胶材料中掺入了改性白炭黑，先采用正硅酸乙酯进行两步水解制得的白炭黑为独立的均匀球形颗粒，粒径较小，平均粒径为50nm，测得其比表面积为75m2/g；经过硅烷偶联剂Si-69改性的白炭黑其表面硅醇羟基数量大大减少，加入天然叶黄素辅助改性后，叶黄素分子结构中的极性羟基、酮基基团与白炭黑表面未被Si-69改性的硅醇羟基形成氢键相互作用，进一步减少了对硫化促进剂的吸收，能够降低延迟硫化的程度；同时，由于天然叶黄素辅助Si-69改性的白炭黑表面极性更弱，白炭黑粒子填料网络化程度降低，同时与橡胶基体的相容性增加所致，加入改性白炭黑的橡胶材料的回弹值高、弹性好；再者，用天然叶黄素辅助Si-69改性的白炭黑比单独用Si-69改性白炭黑时白炭黑粒子表面附着了共轭双键结构的长碳链，因而与橡胶基体的相容性更好，界面结合力增加，能够更好的发挥白炭黑的增强以及抗磨能力，因此复合材料的力学性能和抵抗磨损破坏的能力提高；本专利技术在橡胶材料中加入了润滑剂，润滑剂使得橡胶材料具有优良的自润滑性能，润滑剂包括润滑剂TP16和纳米二硫化钼，润滑剂TP16(油酸酰胺)，CasNo.：301-02-0，混炼时加入到胶料内，硫化成制品后，会迁移在橡胶制品表面，形成一层薄膜，起到润滑作用，减少橡胶制品的摩擦系数；纳米二硫化钼粒子尺寸小，表面活性中心多，自身杂质效应不明显，与橡胶基体的相配性高于普通二硫化钼，在外力作用下粒子不易脱离基体，同时纳米粒子分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自润滑耐磨橡胶材料，其特征在于，由如下重量份原料制成：三元乙丙橡胶60‑80份、丁腈橡胶20‑30份、甲基丙烯酸锌4‑5份、碳纳米管2‑3份、改性白炭黑30‑40份、氧化锌4‑5份、硫磺1‑2份、促进剂2‑3份、防老剂1‑2份、石蜡1‑2份、润滑剂10‑11份；所述自润滑耐磨橡胶材料由如下步骤制成：第一步、设置密炼机的初始温度为90℃，转速为70r/min，先加入三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、甲基丙烯酸锌和碳纳米管，密炼5min后，再将改性白炭黑加入，密炼2min，最后加入氧化锌、促进剂、防老剂、石蜡和润滑剂，继续密炼3min后排胶；第二步、设置开炼机的辊距为1mm，辊温为50℃，辊速为20r/min，将密炼后的胶料在开炼机上进行包辊，包辊后加入硫磺，再采用“左右三刀”法将其混炼均匀，将辊距调至0.2mm后薄通打三角包6次，再将辊距调至1.6mm排气下片，下片时间为1min；第三步、将混炼胶在平板硫化剂上硫化，硫化条件为150℃/10MPa×t90，得到橡胶材料。

【技术特征摘要】
1.一种自润滑耐磨橡胶材料，其特征在于，由如下重量份原料制成：三元乙丙橡胶60-80份、丁腈橡胶20-30份、甲基丙烯酸锌4-5份、碳纳米管2-3份、改性白炭黑30-40份、氧化锌4-5份、硫磺1-2份、促进剂2-3份、防老剂1-2份、石蜡1-2份、润滑剂10-11份；所述自润滑耐磨橡胶材料由如下步骤制成：第一步、设置密炼机的初始温度为90℃，转速为70r/min，先加入三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、甲基丙烯酸锌和碳纳米管，密炼5min后，再将改性白炭黑加入，密炼2min，最后加入氧化锌、促进剂、防老剂、石蜡和润滑剂，继续密炼3min后排胶；第二步、设置开炼机的辊距为1mm，辊温为50℃，辊速为20r/min，将密炼后的胶料在开炼机上进行包辊，包辊后加入硫磺，再采用“左右三刀”法将其混炼均匀，将辊距调至0.2mm后薄通打三角包6次，再将辊距调至1.6mm排气下片，下片时间为1min；第三步、将混炼胶在平板硫化剂上硫化，硫化条件为150℃/10MPa×t90，得到橡胶材料。2.根据权利要求1所述的一种自润滑耐磨橡胶材料，其特征在于，所述润滑剂包括油酸酰胺和纳米二硫化钼，油酸酰胺和纳米二硫化钼的质量之比为2:8-9。3.根据权利要求1所述的一种自润滑耐磨橡胶材料，其特征在于，所述改性白炭黑由如下方法制备：(1)将0.5mol的正硅酸乙酯、0.01mol赖氨酸、80mol蒸馏水在60℃下搅拌5-6h，得到底液；(2)将2mol的正硅酸乙酯、0.02mol...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏礼安，陶华伟，
申请(专利权)人：宁国市正道橡塑零部件有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34