一种耐磨橡胶组合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种耐磨橡胶组合物及其制备方法，属于橡胶组合物技术领域。所述耐磨橡胶组合物的制备方法由以下步骤组成：制备耐磨剂、制备耐磨增强剂、填料改性、混炼、硫化。其中，制备耐磨剂中设置预处理、微波处理步骤；制备耐磨增强剂中设置改性、研磨步骤。本发明专利技术的橡胶组合物，拉伸强度为29.0

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨橡胶组合物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及橡胶组合物领域，尤其是涉及一种耐磨橡胶组合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]橡胶是一种具有可逆形变的高弹性聚合物材料。在常温条件下富有弹性，在很小的外力作用下即能够产生较大的形变，且除去外力后能够恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物，其分子量往往很大，大于几十万。
[0003]在现有技术中，橡胶从生胶转变为熟胶，需要经过硫化过程。其硫化过程通常采用添加硫化剂的方式进行。硫化剂对橡胶制品的物理性能有很大的影响，是仅次于生胶的重要因素。虽然在许多橡胶制品中可以常规的使用硫化剂、硫化促进剂或过氧化物，并配合常规硫化手段，如电子束硫化、微波硫化等。但根据橡胶生胶原料的不同，为获得更好的硫化效果，也采用有其他的橡胶硫化体系，如氧化镁硫化，FKM采用多元醇硫化等。同时，根据橡胶制品用途的不同，也可采用辐射硫化、电子束硫化等方法。
[0004]但是，一般仅仅经过硫化就使用的橡胶，由于在硫化过程中添加过硫化剂，而导致橡胶的耐磨性较差，很容易发生磨损，使用寿命较短。目前，改善橡胶耐磨性的方法，是在橡胶硫化时添加耐磨助剂，从而达到增强橡胶耐磨性能的效果。
[0005]专利技术人经研究发现，现有耐磨助剂在橡胶内的分散性能并不理想，在耐磨助剂的添加过程中，不仅需要采用少量多次的添加方式，以尽量提高耐磨助剂在橡胶内的分散性；同时还需要加工装置配合以高温、高剪切转速等工艺手段，其加工过程繁琐，加工设备损耗高。专利技术人还发现，即使采用前述方法，也无法将耐磨助剂均匀分散于橡胶内。而耐磨助剂的不均匀添加，会导致橡胶制品存在有性能薄弱点，橡胶制品整体性能不理想，无法有效延长其使用寿命；并且在较为苛刻环境下，特别是低温环境下，橡胶制品的拉伸强度、断裂伸长率、耐磨性能下降严重，无法始终保持应有的性能，存在巨大安全隐患。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种耐磨橡胶组合物及其制备方法，耐磨助剂能够有效分散于橡胶内，橡胶制品整体性能好，能够有效延长其使用寿命；同时在低温环境下，橡胶制品的拉伸强度、断裂伸长率、耐磨性能稳定，能够稳定保持应有的性能。
[0007]为解决以上技术问题，本专利技术采取的技术方案如下：一种耐磨橡胶组合物的制备方法，由以下步骤组成：制备耐磨剂、制备耐磨增强剂、填料改性、混炼、硫化。
[0008]所述制备耐磨剂的方法，由以下步骤组成：预处理、微波处理。
[0009]所述预处理的方法为，将粘土和α
‑
纤维素投入至球磨机内，控制球料比为6
‑
8:1，球磨转速500
‑
700rpm，球磨10
‑
20min；然后加入邻苯二甲酸二丁酯、聚乙烯蜡，继续球磨5
‑
15min，制得球磨料；将球磨料、聚醚多元醇、纳米二氧化铈、脂肪醇聚氧乙烯醚、硅烷偶联剂
KH
‑
570投入至高速剪切机内，1000
‑
1200rpm剪切处理5
‑
8min，制得预处理物；所述预处理中，粘土、α
‑
纤维素、邻苯二甲酸二丁酯、聚乙烯蜡的重量份比值为2
‑
3:1
‑
2:0.6
‑
1.2:0.3
‑
0.5；所述预处理中，球磨料、聚醚多元醇、纳米二氧化铈、脂肪醇聚氧乙烯醚、硅烷偶联剂KH
‑
570的重量份比值为50
‑
60:5
‑
8:10
‑
15:0.5
‑
1:0.2
‑
0.3；所述预处理中，粘土的粒径为300
‑
350目；按重量百分比，粘土中含有以下成分：二氧化硅含量为45.5
‑
46.5%，氧化铝含量为8.0
‑
8.5%，氧化钙含量为0.5
‑
0.7%，氧化镁含量为0.5
‑
0.8%，二氧化钛含量为0.2
‑
0.25%，氧化铁含量为0.1
‑
0.4%；所述预处理中，α
‑
纤维素的规格为，直径为15
‑
20μm，长度为70
‑
90μm；所述预处理中，聚乙烯蜡的数均分子量为4000
‑
5000；所述预处理中，聚醚多元醇的型号为HK
‑
1301；所述预处理中，纳米二氧化铈的规格为，平均粒径为80
‑
100nm，比表面积25
‑
35m2/g。
[0010]所述微波处理的方法为，将预处理物置于微波发生器内，在氮气气氛条件下，微波处理3
‑
8min；然后在1500
‑
2000rpm转速条件下，研磨10
‑
20min，制得耐磨剂；所述微波处理中，微波频率为2.2
‑
2.5GHz，微波功率为350
‑
550W。
[0011]所述制备耐磨增强剂的方法，由以下步骤组成：改性、研磨。
[0012]所述改性的方法为，将48K碳纤维作为阳极，铜电极作为阴极，在电解液温度为30
‑
40℃条件下，控制电流密度为25
‑
35mA/cm2，改性处理80
‑
100s；然后采用10
‑
15倍体积的去离子水淋洗碳纤维，并置于真空度为0.02
‑
0.05MPa环境下，80
‑
90℃温度条件下，干燥1
‑
2h；再将碳纤维短切为1
‑
3mm，制得改性物；所述改性中，电解液为质量浓度为5
‑
7%的碳酸氢铵溶液。
[0013]所述研磨的方法为，将改性物、聚酰亚胺、茶皂素、硅烷偶联剂KH
‑
550混合，700
‑
900rpm搅拌10
‑
20min后，在2000
‑
2500rpm研磨转速条件下，研磨3
‑
5min，制得耐磨增强剂；所述研磨中，改性物、聚酰亚胺、茶皂素、硅烷偶联剂KH
‑
550的重量份比值为80
‑
90:10
‑
15:5
‑
8:0.1
‑
0.3。
[0014]所述填料改性的方法为，将碳酸钙、云母粉投入至高混机内，搅拌至物料温度为95
‑
105℃后，采用200
‑
300rpm的搅拌速度，继续搅拌20
‑
30min；然后投入玻璃纤维、钛酸酯偶联剂201，400
‑
500rpm搅拌10
‑
20min后，在真空度为0.01
‑
0.03MPa条件下，70...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨橡胶组合物的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：制备耐磨剂、制备耐磨增强剂、填料改性、混炼、硫化；所述制备耐磨剂的方法，由以下步骤组成：预处理、微波处理；所述预处理的方法为，将粘土和α
‑
纤维素投入至球磨机内，控制球料比为6
‑
8:1，球磨转速500
‑
700rpm，球磨10
‑
20min；然后加入邻苯二甲酸二丁酯、聚乙烯蜡，继续球磨5
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15min，制得球磨料；将球磨料、聚醚多元醇、纳米二氧化铈、脂肪醇聚氧乙烯醚、硅烷偶联剂KH
‑
570投入至高速剪切机内，1000
‑
1200rpm剪切处理5
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8min，制得预处理物；所述预处理中，粘土、α
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纤维素、邻苯二甲酸二丁酯、聚乙烯蜡的重量份比值为2
‑
3:1
‑
2:0.6
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1.2:0.3
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0.5；所述预处理中，球磨料、聚醚多元醇、纳米二氧化铈、脂肪醇聚氧乙烯醚、硅烷偶联剂KH
‑
570的重量份比值为50
‑
60:5
‑
8:10
‑
15:0.5
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1:0.2
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0.3；所述预处理中，粘土的粒径为300
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350目；按重量百分比，粘土中含有以下成分：二氧化硅含量为45.5
‑
46.5%，氧化铝含量为8.0
‑
8.5%，氧化钙含量为0.5
‑
0.7%，氧化镁含量为0.5
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0.8%，二氧化钛含量为0.2
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0.25%，氧化铁含量为0.1
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0.4%；所述预处理中，α
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纤维素的规格为，直径为15
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20μm，长度为70
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90μm；所述预处理中，聚乙烯蜡的数均分子量为4000
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5000；所述预处理中，聚醚多元醇的型号为HK
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1301；所述预处理中，纳米二氧化铈的规格为，平均粒径为80
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100nm，比表面积25
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35m2/g；所述微波处理的方法为，将预处理物置于微波发生器内，在氮气气氛条件下，微波处理3
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8min；然后在1500
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2000rpm转速条件下，研磨10
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20min，制得耐磨剂；所述制备耐磨增强剂的方法，由以下步骤组成：改性、研磨；所述改性的方法为，将48K碳纤维作为阳极，铜电极作为阴极，在电解液温度为30
‑
40℃条件下，控制电流密度为25
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35mA/cm2，改性处理80
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100s；然后采用10
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15倍体积的去离子水淋洗碳纤维，并置于真空度为0.02
‑
0.05MPa环境下，80
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90℃温度条件下，干燥1
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2h；再将碳纤维短切为1
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3mm，制得改性物；所述改性中，电解液为质量浓度为5
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7%的碳酸氢铵溶液；所述研磨的方法为，将改性物、聚酰亚胺、茶皂素、硅烷偶联剂KH
‑
550混合，700
‑
900rpm搅拌10
‑
20min...

【专利技术属性】
技术研发人员：王爱，柴雯，吕志林，
申请(专利权)人：潍坊职业学院，
类型：发明
国别省市：