一种高耐磨抗冲复合橡胶及其制备方法技术

本发明专利技术具体公开一种高耐磨抗冲复合橡胶及其制备方法。高耐磨抗冲复合橡胶，按重量份数计，包括以下组分，丁腈橡胶100份、氧化锌3～8份、硬脂酸0.5～1份、硫磺1～2份、促进剂0.5～1份、炭黑15～25份、生物质碳微球5～10份以及改性生物质氧化石墨烯1～5份；其中，所述生物质碳微球是以天然生物材料为碳源所制备的碳微球；其中，所述改性生物质氧化石墨烯是以天然生物材料为碳源所制备的氧化石墨烯经对苯二胺改性而成。本发明专利技术充分利用作物秸秆，可以变废为宝，减少环境污染。

【技术实现步骤摘要】
一种高耐磨抗冲复合橡胶及其制备方法
本专利技术涉及橡胶
，具体涉及一种高耐磨抗冲复合橡胶及其制备方法。
技术介绍
橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一，其为制造军舰、飞机、汽车、拖拉机、收割机等所必需的材料。作为基础产业材料，应用十分广泛，这更要求了橡胶具有普适性，可以适用于各种环境中。特别在一些娱乐用品、建筑产品、玩具等领域，需要耐磨性能优良且抗冲击效果较佳、生产成本较合理的橡胶制品。作物秸秆是作物生产过程中的主要副产品，但由于秸秆量大，缺少生态、经济有效的再利用方法，迫使一些生产部门通过焚烧处理，造成了环境污染，即便通过秸秆堆肥或直接翻入田土，秸秆自然降解时间过长，一般需要60天以上，转化效率不理想，影响了下茬作物的应用。因此，基于作物秸秆制得一种耐磨性能佳且具有高抗冲性能的橡胶是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高耐磨抗冲复合橡胶及其制备方法，充分利用作物秸秆，可以变废为宝，减少环境污染。为解决以上技术问题，本专利技术提供的技术方案是，一种高耐磨抗冲复合橡胶，按重量份数计，包括以下组分，丁腈橡胶100份、氧化锌3～8份、硬脂酸0.5～1份、硫磺1～2份、促进剂0.5～1份、炭黑15～25份、生物质碳微球5～10份以及改性生物质氧化石墨烯1～5份；其中，所述生物质碳微球是以天然生物材料为碳源所制备的碳微球；其中，所述改性生物质氧化石墨烯是以天然生物材料为碳源所制备的氧化石墨烯经对苯二胺改性而成。优选的，所述天然生物材料为玉米秸秆、玉米芯、稻草、高粱杆、豆杆中的两种或多种的组合。优选的，所述碳微球的粒径为600～1200目。优选的，所述促进剂为2-硫醇基苯并噻唑。本专利技术还公开了一种高耐磨抗冲复合橡胶的制备方法，包括，制备生物质碳微球；制备改性生物质氧化石墨烯；按权利要求1所述的重量份数称取原料；将改性生物质氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散0.5～1h；加入炭黑、生物质碳微球和硬脂酸，超声分散0.5～1h；加入氧化锌、硫磺和促进剂，超声分散0.5～1h，得到混合溶液；将混合溶液与丁腈橡胶混合，并超声分散0.5～1h，获得稳定的复合乳液；将复合乳液经喷雾干燥，雾化形成复合液液滴，在干燥介质中脱除水分，得到本专利技术的高耐磨抗冲复合橡胶。优选的，所述复合乳液的浓度为10mg/mL～500mg/mL。优选的，所述制备生物质碳微球的具体方法为：将天然生物材料在温度为60℃的条件下干燥24h，用粉碎机粉碎成1～10mm的粉末，得到富含纤维素的天然生物粉末；将天然生物粉末与水混合，加入高温水反应器中反应，反应器温度为180℃，反应1～2h，反应结束后冷却至室温；将得到的产物进行固液分离，对得到的液相进行离心，收集离心后的重相，用去离子水洗涤，即得生物质碳微球。优选的，所述制备改性生物质氧化石墨烯的具体方法为：制备生物质氧化石墨；将生物质氧化石墨与对苯二胺加入去离子水中，800W功率下超声1～2h，滴加氨水调节pH值至10，90～100℃下反应2～3小时；将所得产物真空抽滤，用无水乙醇与去离子水洗涤数次，置于-55℃下冷冻干燥，即得对苯二胺改性的生物质氧化石墨烯。优选的，所述制备生物质氧化石墨的具体方法为：将天然生物材料隔绝空气进行炭化处理，得到生物质炭；将生物质炭浸渍于含有Ni2+的水溶液中24h，干燥得到负载Ni的生物炭；将负载Ni的生物质炭置于高温炉中反应，将生物炭进行石墨化处理，反应结束后用酸洗涤除去Ni，得到生物质石墨；将生物质石墨置于浓硫酸中，加入NaNO3，在冰水浴中加入KMnO4，不断搅拌，使溶液的温度不超过10℃；将混合溶液升温至40℃，反应24h，加入去离子水，继续反应1h；加入去离子水稀释后，再加入质量分数为30%的双氧水，至混合物澄清，过滤；用质量分数为5%的盐酸清洗过滤，将滤饼置于60℃的真空干燥箱中干燥24h，即得生物质氧化石墨。优选的，所述生物质石墨、浓硫酸、NaNO3、KMnO4的重量比为1:20～30:0.5～1:3～4。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术通过科学合理的配方提高了橡胶的机械强度，使得制备得到的橡胶具有良好的耐磨性能、抗冲击性能和防老化性能，可以有效满足商业和工业生产等要求（2）本专利技术充分利用作物秸秆，大范围应用，可以变废为宝，减少环境污染。附图说明附图用来提供对本专利技术的优选的理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术实施例1、实施例2、实施例3老化前后的拉伸强度；图2为本专利技术实施例1、实施例2、实施例3老化前后的断裂伸长率。具体实施方式为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。实施例1（1）制备生物质碳微球；将质量比为1:1:1:1的玉米秸秆、玉米芯、稻草、高粱杆在温度为60℃的条件下干燥24h，用粉碎机粉碎成10mm的粉末，得到富含纤维素的天然生物粉末；将天然生物粉末与水混合，加入高温水反应器中反应，反应器温度为180℃，反应1h，反应结束后冷却至室温；将得到的产物进行固液分离，对得到的液相进行离心，收集离心后的重相，用去离子水洗涤，即得生物质碳微球。（2）制备改性生物质氧化石墨烯；将质量比为1:1:1:1的玉米秸秆、玉米芯、高粱杆、豆杆隔绝空气进行炭化处理，得到生物质炭；将生物质炭浸渍于含有Ni2+的水溶液中24h，干燥得到负载Ni的生物炭；将负载Ni的生物质炭置于高温炉中反应，将生物炭进行石墨化处理，反应结束后用酸洗涤除去Ni，得到生物质石墨；将生物质石墨置于浓硫酸中，加入NaNO3，在冰水浴中加入KMnO4，不断搅拌，使溶液的温度不超过10℃；将混合溶液升温至40℃，反应24h，加入去离子水，继续反应1h；加入去离子水稀释后，再加入质量分数为30%的双氧水，至混合物澄清，过滤；用质量分数为5%的盐酸清洗过滤，将滤饼置于60℃的真空干燥箱中干燥24h，即得生物质氧化石墨；所述生物质石墨、浓硫酸、NaNO3、KMnO4的重量比为1:25:0.5:3.5；将生物质氧化石墨与对苯二胺加入去离子水中，800W功率下超声1h，滴加氨水调节pH值至10，100℃下反应2小时；将所得产物真空抽滤，用无水乙醇与去离子水洗涤数次，置于-55℃下冷冻干燥，即得对苯二胺改性的生物质氧化石墨烯。（3）将重量份数为1份的改性生物质氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散0.5h；（4）加入20份炭黑、5份生物质碳微球和1份硬脂酸，超声分散0.5h；（5）加入5份氧化锌、1.5份硫磺和1份促进剂，超声分散0.5h，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高耐磨抗冲复合橡胶，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分，丁腈橡胶100份、氧化锌3～8份、硬脂酸0.5～1份、硫磺1～2份、促进剂0.5～1份、炭黑15～25份、生物质碳微球5～10份以及改性生物质氧化石墨烯1～5份；/n其中，所述生物质碳微球是以天然生物材料为碳源所制备的碳微球；/n其中，所述改性生物质氧化石墨烯是以天然生物材料为碳源所制备的氧化石墨烯经对苯二胺改性而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种高耐磨抗冲复合橡胶，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分，丁腈橡胶100份、氧化锌3～8份、硬脂酸0.5～1份、硫磺1～2份、促进剂0.5～1份、炭黑15～25份、生物质碳微球5～10份以及改性生物质氧化石墨烯1～5份；
其中，所述生物质碳微球是以天然生物材料为碳源所制备的碳微球；
其中，所述改性生物质氧化石墨烯是以天然生物材料为碳源所制备的氧化石墨烯经对苯二胺改性而成。


2.如权利要求1所述的一种高耐磨抗冲复合橡胶，其特征在于，所述天然生物材料为玉米秸秆、玉米芯、稻草、高粱杆、豆杆中的两种或多种的组合。


3.如权利要求1所述的一种高耐磨抗冲复合橡胶，其特征在于，所述碳微球的粒径为600～1200目。


4.如权利要求1所述的一种高耐磨抗冲复合橡胶，其特征在于，所述促进剂为2-硫醇基苯并噻唑。


5.一种高耐磨抗冲复合橡胶的制备方法，其特征在于，包括，
制备生物质碳微球；
制备改性生物质氧化石墨烯；
按权利要求1所述的重量份数称取原料；
将改性生物质氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散0.5～1h；
加入炭黑、生物质碳微球和硬脂酸，超声分散0.5～1h；
加入氧化锌、硫磺和促进剂，超声分散0.5～1h，得到混合溶液；
将混合溶液与丁腈橡胶混合，并超声分散0.5～1h，获得稳定的复合乳液；
将复合乳液经喷雾干燥，雾化形成复合液液滴，在干燥介质中脱除水分，得到本发明的高耐磨抗冲复合橡胶。


6.如权利要求5所述的一种高耐磨抗冲复合橡胶的制备方法，其特征在于，所述复合乳液的浓度为10mg/mL～500mg/mL。


7.如权利要求5所述的一种高耐磨抗冲复合橡胶的制备方法，其特征在于，所述制备生物质碳微球的具体方法为：
将天然生物材料在温度为6...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷朝擎，唐光灵，吴正祥，吴锦荣，
申请(专利权)人：扬州华通橡塑有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32