一种减振橡胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及功能橡胶领域，涉及一种减振橡胶及其制备方法，特别是一种耐疲劳、低生热、耐老化减振橡胶，其在以NR橡胶为主的基胶基础上，通过在传统炭黑、白炭黑补强体系中并用改性芳纶浆粕，利用改性芳纶浆粕独特的高模量、高比表面积以及和橡胶分子良好的界面结合力等特性，降低橡胶分子网络的应力水平并提升材料抗裂纹扩展能力，同时可显著提升材料模量，从而改善NR基减振橡胶耐疲劳性能、生热性能；通过反应性防老剂与传统防老体系匹配使用，实现良好的协同作用，在控制成本的前提下大大提升材料的长期耐老化性能。升材料的长期耐老化性能。

【技术实现步骤摘要】
一种减振橡胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及功能橡胶领域，涉及一种减振橡胶及其制备方法，特别是一种耐疲劳、低生热、耐老化减振橡胶。

技术介绍

[0002]天然橡胶(NR)在应变下有诱导结晶特性，是一种自补强橡胶，其综合性能优于众多合成橡胶，因此广泛应用于军、民多个工程领域的减振部件。但是，在动态服役环境中，很容易在循环应力作用下因疲劳、内部生热、老化，导致减振部件功能失效，因此提高橡胶材料的疲劳寿命及耐老化性能、降低生热对实际工程应用有着重要现实意义。
[0003]为了提高天然橡胶材料耐疲劳、耐老化性能，降低生热，国内外相关机构做了大量的研究工作，这些工作可以概括为：
[0004]1、传统填料表面改性
[0005]采用含有长脂肪族链的取代苯酚改性炭黑，用来增强天然橡胶，获得了耐屈挠疲劳性能较好和生热较低的橡胶材料。但该方法制备的橡胶材料硬度较低，与未改性的炭黑相比需要填充更多的填料才能满足制品硬度的要求。
[0006]2、采用大粒径炭黑
[0007]如日本专利采用大粒径的一种或多种炭黑配合制备了天然橡胶材料，其耐疲劳性明显提高，生热减少。但采用较大粒径的炭黑作为填料，对橡胶的补强效果较差，较难获得高硬度和高强度的橡胶材料。
[0008]3、采用不同的硫化体系
[0009]采用多硫键占大多数的普通硫化体系制备的天然橡胶材料抗疲劳性能最好，但采用该硫化体系的材料蠕变大；有效硫化体系虽可降低材料的蠕变，但会降低材料疲劳性能及力学强度。
[0010]4、加入小分子增塑剂
[0011]在天然橡胶中加入一定量的小分子增塑剂，可以降低材料在动态应力作用下的滞后，延长材料的使用寿命，但也降低了材料的力学性能，特别是添加的小分子增塑剂在长期应力的作用下容易迁移到材料的表面而失去降低滞后的效果。
[0012]5、采用多种防老剂并用
[0013]采用不同防老机理的多种传统防老剂并用，加入量少则防老化效果有限；加入量过多一方面会导致喷霜，影响产品外观，同时会因为迁移、抽出等影响长期的防老化效能。
[0014]动态使用条件下，橡胶减振部件除去对橡胶材料的疲劳寿命有很高的要求外对橡胶材料的强度及硬度也有一定要求。传统技术途径难以实现减振橡胶综合性能的平衡。如何进一步提高材料的疲劳寿命及耐热性，降低生热，且不牺牲材料的力学强度，成为一个技术瓶颈。
[0015]中国专利CN201010101666公开了一种耐疲劳天然橡胶纳米复合材料及其制备方法，其特点是采用有机纳米蒙脱土代替传统高结构炭黑填料，在硬度相同的情况下，以较少
的填料用量，降低材料在动态载荷作用下的生热；利用纳米蒙脱土的层状结构有效阻止材料内部裂纹的产生及扩展，获得耐疲劳性能优异的天然橡胶材料，并且保持橡胶材料具有较高的断裂拉伸强度及断裂伸长率。但会导致材料回弹性、耐磨性下降；另外，制备方法需采用开炼工艺，存在粉尘飞扬、劳动强度高等问题，难以满足规模化生产需要。
[0016]中国专利CN1111117004公开了一种低动静比、高疲劳寿命橡胶材料及制备方法和应用，其特点是通过物理防老剂(防护蜡)和化学防老剂(防老剂4020、防老剂D和防老剂H的组合物)配合，提升防老化性能。其化学防老剂仅是物理分散于橡胶基体中，会因迁移等影响长期使用的防老化效果。
[0017]因此，如何克服现有技术的相关缺陷，获得一种性能更加平衡且制备过程更加环保的减振橡胶成为急需解决的问题。

技术实现思路

[0018]本专利技术针对现有技术存在的诸多不足之处，提供了一种减振橡胶，特别是一种耐疲劳、低生热、耐老化减振橡胶，其在以NR为主的基胶基础上，通过在传统炭黑、白炭黑补强体系中并用改性芳纶浆粕，利用改性芳纶浆粕独特的高模量、高比表面积以及和橡胶分子良好的界面结合力等特性，降低橡胶分子网络的应力水平并提升材料抗裂纹扩展能力，同时可显著提升材料模量，从而改善NR基减振橡胶耐疲劳性能、生热性能；通过反应性防老剂与传统防老体系匹配使用，实现良好的协同作用，在控制成本的前提下大大提升材料的长期耐老化性能。
[0019]为了解决现有技术存在的缺陷，专利技术人如上所述采用了改性芳纶浆粕，现有技术中的芳纶浆粕(Aramid Pulp，以下简称AP)是一种高度原纤化的短纤，不仅具有芳纶的高模量、高强度、高稳定性、韧性等特性，还具有特殊的三维结构和较高的比表面积，其微纤可使浆粕锚固在基体材料中，产生独特的“手风琴效应”，补强效能优于炭黑和白炭黑、且滞后生热低，可作为特殊的填料改善材料的强度、耐磨性，多用于摩擦和密封领域，如刹车片、离合器面片等，但因其表面化学惰性和微纤易相互缠结，需对AP进行预处理，同时解决浆粕与基体的界面作用强度及分散问题，否则会成为减振材料的缺陷源，带来不利影响。因此现有技术中的芳纶浆粕难以直接应用于减振材料中，本专利技术的专利技术人基于这一原因，优选采用了改性芳纶浆粕，其主要成分按重量份计为：
[0020]芳纶浆粕10～20份 改性剂2～4份 偶联剂2～4份
[0021]隔离剂0～20份；
[0022]其中所述的改性剂为多异氰酸酯类；
[0023]更进一步的所述的多异氰酸酯类为含两个及两个以上异氰酸基的异氰酸酯类物质，可以是甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种；
[0024]所述的偶联剂为硅烷类偶联剂，如KH
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602、KH
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590、KH
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580、KH
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570、KH
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560、KH
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550中的一种；
[0025]所述的隔离剂为碳酸钙、滑石粉、炭黑或白炭黑。
[0026]上述改性芳纶浆粕及其制备方法为本申请申请人的在先专利申请，已经与2020年3月17日公布，其申请号为CN2019113056154，本申请所采用的改性芳纶浆粕就是其中所述
的芳纶浆粕分散物，专利技术人在此不再赘述；专利技术人需要说明的是，若采用其他方式改性的芳纶浆粕也可以用于本申请的技术方案中，但应视为其是对于本申请技术方案的等同替换；
[0027]在选择上述改性芳纶浆粕的基础上，专利技术人进一步提供了所述减振橡胶的具体组成，按重量份计为：
[0028][0029]上述组分中，天然橡胶为主的基体生胶选自天然胶、环氧化天然胶、脱蛋白天然胶中的一种或多种，或天然胶、环氧化天然胶、脱蛋白天然胶中的一种与反式聚异戊二烯橡胶(TPI)或丁苯胶及顺丁胶中任意一种或两种同时使用；当采用天然橡胶与反式聚异戊二烯橡胶或丁苯橡胶或顺丁橡胶等合成橡胶并用时，两者的重量比为70∶30～95∶5。
[0030]所述的炭黑或白炭黑可单独使用其中一种或任意比混合使用，其中炭黑选自本领域常用炭黑，如N330炭黑或N220炭黑或天然气槽法炭黑或天然气半补强炭黑等；
[0031]所述的传统防老剂为耐热氧防老剂与耐臭氧防老剂的组合物，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减振橡胶，其特征在于：主要成分按重量份计为：其中天然橡胶为主的基体生胶选自天然胶、环氧化天然胶、脱蛋白天然胶中的一种或多种，或天然胶、环氧化天然胶、脱蛋白天然胶中的一种与反式聚异戊二烯橡胶或丁苯胶及顺丁胶中任意一种或两种同时使用。2.根据权利要求1所述的改性芳纶浆粕，其特征在于：所述的改性芳纶浆粕主要成分按重量份计为：芳纶浆粕10～20份 改性剂2～4份 偶联剂2～4份隔离剂0～20份；其中所述的改性剂为多异氰酸酯类；所述的偶联剂为硅烷类偶联剂；所述的隔离剂为碳酸钙或滑石粉或炭黑或白炭黑。3.根据权利要求1所述的减振橡胶，其特征在于：所述的多异氰酸酯类为甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种；所述的偶联剂为KH
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602、KH
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590、KH
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580、KH
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570、KH
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560、KH
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550中的一种。4.根据权利要求1所述的减振橡胶，其特征在于：所述的炭黑或白炭黑可单独使用其中一种或任意比混合使用。5.根据权利要求1所述的减振橡胶，其特征在于：所述的传统防老剂为耐热氧防老剂与耐臭氧防老剂的组合物，其中耐热氧防老剂选自防老剂RD或防老剂A或其任意比组合物；耐臭氧防老剂选自4010、4010NA、AW、3100...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志勇，丁佳伟，李辉，李斌，王美芳，杜明欣，杜华太，孙国华，马卫东，张鲲，
申请(专利权)人：山东非金属材料研究所，
类型：发明
国别省市：