一种导热硫化胶囊及其制备方法技术

本发明专利技术涉及硫化胶囊技术领域，尤其涉及一种导热硫化胶囊及其制备方法，包括以下步骤：步骤S100.按橡胶主料：炭黑：导热填料：纤维填料：加工助剂＝100：(40～50)：(10～20)：(1～5)：(3～6.5)的质量比混炼制备一段混炼胶；步骤S200.在所述步骤S200中的一段混炼胶中加入配位助剂和硫化助剂混炼制备二段混炼胶；步骤S300.将所述步骤S200中的所述二段混炼胶过滤压片后熟化；步骤S400.将所述步骤S300中熟化后的所述二段混炼胶注射硫化；步骤S400.获得所述导热硫化胶囊。本发明专利技术提供的导热硫化胶囊，热导率高，力学性能好，硫化速度快，具有良好的综合使用性能。

【技术实现步骤摘要】
一种导热硫化胶囊及其制备方法
本专利技术涉硫化胶囊
，尤其涉及一种导热硫化胶囊及其制备方法。
技术介绍
硫化胶囊是轮胎硫化机的中空薄壁橡胶制品，用于装入待硫化的胎坯内腔再通入加热介质，配合硫化机进行定型和硫化作业。将成型完的胎胚放入到硫化机上，在一定的温度、时间和压力下进行硫化，硫化是从胎胚内侧及外侧向胎胚进行传热，胎胚吸收热量，分子链之间产生交联，交联达到一定程度后，胎胚变成弹性体，即为轮胎。胎胚外侧依赖轮胎钢模进行传热，内侧依赖轮胎硫化胶囊进行传热。钢模的导热很快，而硫化胶囊因为是橡胶制品制成的，所以导热较慢，导致轮胎在硫化时外侧硫化快，内侧硫化慢，硫化速度不均匀，影响最终轮胎产品质量。因此，提高硫化胶囊的热导率，即可以保证轮胎的硫化质量，又能提高硫化速度，减少硫化时间，节约能源和提高劳动生产率。硫化胶囊在生产加工过程中，其硫化过程本身是橡胶的物理化学性质发生变化的过程，橡胶通过一系列复杂的化学交联过程，使未硫化胶变成硫化胶，进而由塑性物质变成弹性物质，从而具有良好的物理机械性能和化学性能，所以在硫化胶囊中加入大量的填充材料，就会引起胶料抗张程度、抗撕裂程度、伸长率、硬度、强度、弹性以及定伸应力等产品指标，从而影响了硫化胶囊的使用寿命。
技术实现思路
为解决上述技术问题至少之一，本专利技术提供了一种导热硫化胶囊的制备方法，包括以下步骤：步骤S100.按橡胶主料：炭黑：导热填料：纤维填料：加工助剂＝100：(40～50)：(10～20)：(1～5)：(3～6.5)的质量比混炼制备一段混炼胶；步骤S200.在所述步骤S200中的一段混炼胶中加入配位助剂和硫化助剂混炼制备二段混炼胶；步骤S300.将所述步骤S200中的所述二段混炼胶过滤压片后熟化；步骤S400.将所述步骤S300中熟化后的所述二段混炼胶注射硫化；步骤S400.获得所述导热硫化胶囊；所述步骤S200中所述配位助剂为硬脂酸锌和丙烯酸锌中的至少一种；所述步骤S200中所述硫化助剂包括硬脂酸、氧化锌和酚醛树脂；所述酚醛树脂的临位羟甲基含量大于6％。导热填料可以大幅度提高硫化胶囊的导热性能，但是随着导热填料用量的增加，往往会影响硫化胶囊的弹性性能，例如降低撕裂强度和扯断伸长率等。为了补偿上述性能损失，在橡胶主料中加入纤维填料，纤维填料可以大幅度提高硫化胶囊的撕裂强度，改善硫化胶囊的综合性能。采用临位羟甲基含量大于6％的酚醛树脂作为硫化剂，是因为酚醛树脂的临位羟甲基含量对酚醛树脂的硫化性能影响很大，当羟甲基含量小于1％时，酚醛树脂缺乏交联能力，不能进行硫化，胶料一直处于未硫化状态。当羟甲基含量大于6％时，才能具有正常的交联能力。优选的，所述步骤S100中所述橡胶主料与所述步骤S200中所述配位助剂和所述硫化助剂中所述硬脂酸、所述氧化锌和所述酚醛树脂的质量比为橡胶主料：配位助剂：硬脂酸：氧化锌：酚醛树脂＝100：(1～5)：(0.2～0.5)：(5～10)：(2～4)；所述步骤S100中混炼温度为130～150℃，所述步骤S200中混炼温度为160～180℃。优选的，所述步骤S100中的所述橡胶主料包括低不饱和度的丁基橡胶和改性溴化丁基橡胶，所述改性溴化丁基橡胶通过脱甲基木质素接枝溴化丁基橡胶获得。丁基橡胶是合成橡胶中的一种，具有良好的化学稳定性和热稳定性，并具有突出的气密性和水密性优点。但是丁基橡胶中的不饱和双键会影响硫化胶囊在高温条件下的力学稳定性，使硫化胶囊容易发生老化。因此，在生产配方中采用不饱和程度低的丁基橡胶，减少了双键的含量，有效改善硫化胶囊的热稳定性，提高其耐老化性能。丁基橡胶单独使用时的硫化速度较慢并且炭黑等填料在丁基橡胶中的分散性差。通过改性溴化丁基橡胶与丁基橡胶并用可以有效提高硫化速度。脱甲基木质素中含有大量的极性基团，与溴化丁基橡胶接枝反应后可以提高橡胶链段的极性，从而提高炭黑等填料在橡胶基体中的分散性。优选的，所述导热填料为经过纳米银改性后的硼氮高分子，所述硼氮高分子为六方氮化硼、立方氮化硼和菱方氮化硼中的一种或多种。硼氮高分子具有优异的导热性能，经过纳米银改性后，硼氮高分子的表面附着银离子，各硼氮高分子之间通过其表面附着的银离子形成有效的热传导通路，降低了硼氮高分子之间的接触热阻，极大的提高了硫化胶囊的热导率。优选的，所述步骤S100中的所述炭黑包括乙炔炭黑。乙炔炭黑导热性好，可以进一步提高硫化胶囊的导热性能。优选的，所述步骤S100中的所述纤维填料为经过多巴胺处理的芳纶短纤。芳纶短纤是一种柔性纤维，可以在220℃高温下长期使用而不老化，具有持久的热稳定性。同时，芳纶短纤还具有优良的耐磨抗撕裂性能，可以有效提高硫化胶囊的综合性能。经过多巴胺溶液处理的芳纶短纤，可以改善芳纶短纤的表面性能，提高芳纶短纤在橡胶主体中的分散性。优选的，所述步骤S100中的所述加工助剂包括蓖麻油和微晶蜡。蓖麻油分子量低，可以提高胶料的流动性，提高橡胶主体的加工性能，微晶蜡可以增加硫化过程中的粘结程度，减少重皮，气泡等次、废品的产生。优选的，所述步骤S100具体包括：步骤S110.将苯酚、木质素和溴化氢溶液混合，在80～120℃下微波中反应1～4h，反应完毕后加水稀释并调节pH值＝2，离心、洗涤和干燥后得到脱甲基木质素；步骤S120.将所述步骤S110中的所述脱甲基木质素与溴化丁基橡胶在70～110℃下混炼5～20分钟得到改性溴化丁基橡胶；步骤S130.在所述步骤S120中的所述改性溴化丁基橡胶中加入丁基橡胶，在130～150℃下密炼得到所述橡胶主料；步骤S140.将乙炔炭黑与炭黑N330室温下混合均匀得到所述炭黑；步骤S150.将硼氮高分子加入到氢氧化钠溶液中，在100～120℃下搅拌40～48小时，清洗干燥后得到一次处理硼氮高分子；步骤S160.将硅烷偶联剂加入到乙醇溶液中，在50～60℃下搅拌30～50分钟后得到混合液，在所述混合液中加入通过所述步骤S150获得的所述一次处理硼氮高分子，在100～120℃下搅拌18～24小时，过滤后干燥获得二次处理硼氮高分子；步骤S170.将通过所述步骤S160获得的所述二次处理硼氮高分子与二甲基甲酰胺混合，搅拌均匀后加入硝酸银溶液，在60～80℃下混合搅拌1～2小时，室温静置18～24小时，洗涤干燥后得到所述导热填料；步骤S180.将芳纶纤维剪成2～5mm长的芳纶短纤，将芳纶短纤浸泡于多巴胺溶液中，在65℃下保温4小时后加入硅烷偶联剂并搅拌均匀，继续在65℃下保温4小时后取出所述芳纶短纤，用水冲洗烘干后得到所述纤维填料；步骤S190.将所述步骤S140得到的所述炭黑、所述步骤S170中得到的所述导热填料、所述步骤S180得到的所述纤维填料和所述步骤S100中的所述加工助剂加入所述步骤S130中的所述橡胶主料中，在130～150℃下混炼制备所述一段混炼胶。优选的，在所述步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导热硫化胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S100.按橡胶主料：炭黑：导热填料：纤维填料：加工助剂＝100：(40～50)：(10～20)：(1～5)：(3～6.5)的质量比混炼制备一段混炼胶；/n步骤S200.在所述步骤S200中的一段混炼胶中加入配位助剂和硫化助剂混炼制备二段混炼胶；/n步骤S300.将所述步骤S200中的所述二段混炼胶过滤压片后熟化；/n步骤S400.将所述步骤S300中熟化后的所述二段混炼胶注射硫化；/n步骤S400.获得所述导热硫化胶囊；/n所述步骤S200中所述配位助剂为硬脂酸锌和丙烯酸锌中的至少一种；/n所述步骤S200中所述硫化助剂包括硬脂酸、氧化锌和酚醛树脂；所述酚醛树脂的临位羟甲基含量大于6％。/n

【技术特征摘要】
1.一种导热硫化胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S100.按橡胶主料：炭黑：导热填料：纤维填料：加工助剂＝100：(40～50)：(10～20)：(1～5)：(3～6.5)的质量比混炼制备一段混炼胶；
步骤S200.在所述步骤S200中的一段混炼胶中加入配位助剂和硫化助剂混炼制备二段混炼胶；
步骤S300.将所述步骤S200中的所述二段混炼胶过滤压片后熟化；
步骤S400.将所述步骤S300中熟化后的所述二段混炼胶注射硫化；
步骤S400.获得所述导热硫化胶囊；
所述步骤S200中所述配位助剂为硬脂酸锌和丙烯酸锌中的至少一种；
所述步骤S200中所述硫化助剂包括硬脂酸、氧化锌和酚醛树脂；所述酚醛树脂的临位羟甲基含量大于6％。


2.根据权利要求1所述的一种导热硫化胶囊的制备方法，其特征在于，
所述步骤S100中所述橡胶主料与所述步骤S200中所述配位助剂和所述硫化助剂中所述硬脂酸、所述氧化锌和所述酚醛树脂的质量比为橡胶主料：配位助剂：硬脂酸：氧化锌：酚醛树脂＝100：(1～5)：(0.2～0.5)：(5～10)：(2～4)；所述步骤S100中混炼温度为130～150℃，所述步骤S200中混炼温度为160～180℃。


3.根据权利要求1所述的一种导热硫化胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤S100中的所述橡胶主料包括低不饱和度的丁基橡胶和改性溴化丁基橡胶，所述改性溴化丁基橡胶通过脱甲基木质素接枝溴化丁基橡胶获得。


4.根据权利要求1所述的一种导热硫化胶囊的制备方法，其特征在于，所述导热填料为经过纳米银改性后的硼氮高分子，所述硼氮高分子为六方氮化硼、立方氮化硼和菱方氮化硼中的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的一种导热硫化胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤S100中的所述炭黑包括乙炔炭黑。


6.根据权利要求1所述的一种导热硫化胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤S100中的所述纤维填料为经过多巴胺处理的芳纶短纤。


7.根据权利要求1所述的一种导热硫化胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤S100中的所述加工助剂包括蓖麻油和微晶蜡。


8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种导热硫化胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤S100具体包括：
步骤S110.将苯酚、木质素和溴化氢溶液混合，在80～120℃下微波中反应1～4h，反应完毕后加水稀释并调节pH值＝2，离心、洗涤和干燥后得到脱甲基木质素；
步骤S120.将所述步骤S110中的所述脱甲基木质素与溴化丁基橡胶在70～110℃下混炼5～20分钟得到改性溴化丁基橡胶；
步骤S130.在所述步骤S120中的所述改性溴化丁基橡胶中加入丁基橡胶，在130～150℃下密炼得到所述橡胶主料；
步骤S140.将乙炔炭黑与炭黑N330室温下混合均匀得到所述炭黑；
步骤S150.将硼氮高分子加入到氢氧化钠溶液中，在100～120...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵会岩，赵海林，范屏，张学永，刘涛，
申请(专利权)人：永一橡胶有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37