一种抗辐射三元乙丙橡胶复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于橡胶复合材料技术领域，具体涉及一种抗辐射三元乙丙橡胶复合材料及其制备方法。橡胶复合材料由三元乙丙橡胶、补强填料、抗辐射剂、助剂和硫化剂经高温硫化制成；其中，补强填料由炭黑、白炭黑、氧化铅和硫酸钡按照3:1:1:0.6的重量比组成；抗辐射剂由氮化硼和石墨烯按照10:3的重量比组成；基于100重量份的三元乙丙橡胶，补强填料用量为30～40重量份，抗辐射剂用量为13～20重量份，助剂用量为15～25重量份，硫化剂用量为2.5～4重量份。本发明专利技术制备的三元乙丙橡胶复合材料具有优异力学性能的同时兼顾抗辐射性能，经过辐照后，其抗拉强度和回弹率性能的保持率≥90％，具有优异的抗辐照老化性能。异的抗辐照老化性能。

【技术实现步骤摘要】
一种抗辐射三元乙丙橡胶复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于抗辐射橡胶复合材料
，具体涉及一种抗辐射三元乙丙橡胶复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]耐辐射橡胶是一种在γ、β射线辐射下可以保持橡胶原有的物理性能，既能起到密封的作用，又可以抵抗高能射线的侵蚀的特种橡胶，在核反应堆、核电系统、航天飞行器、化工、医疗等高能辐射环境领域具有广阔的应用前景。
[0003]随着我国核电站和空间技术的迅猛发展，越来越多的橡胶制品被用于核反应堆装置、宇航装置、医用防射线用品及防护衣具等方面。由于高能辐射粒子和聚合物材料的相互作用，使橡胶材料产生电离和活化，导致橡胶材料的力学性能发生变化，从而会导致橡胶制品的性能受到不同程度的破坏，因此对橡胶制品的耐辐射性能提出了更高要求。现有的三元乙丙耐辐射橡胶，随抗辐射填料的增加，耐辐射橡胶性能不佳，且橡胶经过辐射降解后抗张强度和回弹性变差，而抗辐射填料减少后，耐辐射耐老化性能差，稳定性下降。因此，如何有效地保证具有优良抗辐射性能的前提下保证力学性能具有重要意义。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提出一种抗辐射三元乙丙橡胶复合材料及其制备方法，以三元乙丙橡胶作为材料基体，选择炭黑、白炭黑，氧化铅和硫酸钡协同作为增强填料，二维石墨烯和氮化硼协同作为抗辐射剂，发出具有优异抗辐射性能的三元乙丙橡胶复合材料。
[0005]本专利技术的目的之一是提供一种抗辐射三元乙丙橡胶复合材料，所述橡胶复合材料由三元乙丙橡胶、补强填料、抗辐射剂、助剂和硫化剂经过高温硫化制成；其中，所述补强填料由炭黑、白炭黑、氧化铅和硫酸钡按照3:1:1:0.6的重量比组成；所述抗辐射剂由氮化硼和石墨烯按照10:3的重量比组成；
[0006]基于100重量份的三元乙丙橡胶，所述补强填料的用量为30～40重量份，所述抗辐射剂的用量为13～20重量份，所述助剂的用量为15～25重量份，所述硫化剂的用量为2.5～4重量份。
[0007]优选的，所述三元乙丙橡胶为乙烯与丙烯的聚合物，三元乙丙橡胶中乙烯含量为60％，丙烯含量为40％。
[0008]优选的，所述所述炭黑为N550炭黑，粒径为25～30μm；所述白炭黑为气相法白炭黑，粒径为10～50nm，比表面积为200～300m2/g。
[0009]优选的，所述助剂为活化剂、防老剂和软化剂，所述活化剂为氧化锌和硬脂酸，所述防老剂为防老剂DPPD和CTU，所述软化剂为石蜡油2280。
[0010]优选的，所述硫化剂为过氧化二异丙苯和助硫化剂，所述助硫化剂为二硫化四甲基秋兰姆。
[0011]优选的，基于100重量份的橡胶，氧化锌的用量为5～8重量份，硬脂酸的用量为1～3重量份，防老剂DPPD的用量为0.5～1重量份，防老剂CTU的用量为0.5～1重量份，石蜡油2280的用量为2～3重量份，过氧化二异丙苯的用量为2～3重量份，二硫化四甲基秋兰姆的用量为0.5～1重量份。
[0012]本专利技术的目的之二是提供上述辐射三元乙丙橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1、按比例称取各原料组分；
[0014]步骤2、塑炼及混炼：将三元乙丙橡胶生胶加入密炼机进行塑炼2～3min，依次加入助剂、补强填料和抗辐射剂密炼10～15min后得到混炼胶；
[0015]步骤3、将步骤2得到的混炼胶置于开炼机中开炼1～2min，然后加入促进剂和硫化剂，待完全混入胶料后，薄通2～3min，按试样要求，将混炼胶压成所需厚度，下片后置于平板硫化机中硫化，硫化完成后开模具取出裁片。
[0016]优选的，步骤3中，所述硫化的压力为10～15MPa，温度为168～175℃，时间为400s。
[0017]本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：
[0018]本专利技术以炭黑、白炭黑、氧化铅和硫酸钡协同作为增强填料，二维石墨烯和氮化硼协同作为抗辐射剂，开发出具有优异力学性能的同时兼顾抗辐射性能的三元乙丙橡胶复合材料，抗辐射三元乙丙橡胶性能指标满足抗拉强度≥13MPa，延伸率≥600％，脆性温度≤
‑
50℃无破裂，邵A硬度55
±
3；经过辐照后，最终性能指标满足抗拉强度、延伸率、回弹率性能的保持率均≥65％，其抗拉强度和回弹率性能的保持率≥90％，具有优异的抗辐照老化性能和力学性能。
具体实施方式
[0019]下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件操作，未注明的实验材料来源均为市售，由于不涉及专利技术点，故不对其步骤进行详细描述。
[0020]实施例1
[0021]一种抗辐射三元乙丙橡胶复合材料，所述橡胶复合材料由三元乙丙橡胶、补强填料、抗辐射剂、防老剂、软化剂和助剂经过高温硫化制成；其中，所述补强填料由炭黑、白炭黑、氧化铅和硫酸钡按照3:1:1:0.6的重量比组成；所述抗辐射剂由氮化硼和石墨烯按照10:3的重量比组成；
[0022]抗辐射三元乙丙橡胶复合材料的配方：
[0023]三元乙丙橡胶600g，补强填料：N550炭黑90g、气相法白炭黑30g、硫酸钡30g、氧化铅18g，抗辐射剂：氮化硼60g、石墨烯18g，防老剂：防老剂DPPD3.0g、防老剂CTU3.0g，活化剂：氧化锌30g、硬脂酸6g，软化剂：石蜡油2280：60g，硫化剂：过氧化二异丙苯DCP：6.0g，促进剂：二硫化四甲基秋兰姆TMTD：3g。
[0024]上述抗辐射三元乙丙橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0025]步骤1、按比例称取各原料组分，将各原料组分在120℃烘箱中干燥处理2h；
[0026]步骤2、塑炼及混炼：将三元乙丙橡胶生胶加入密炼机进行塑炼2～3min，依次加入活化剂、防老剂、补强填料、抗辐射剂和软化剂密炼10～15min后得到混炼胶；
[0027]步骤3、将步骤2得到的混炼胶置于开炼机中开炼1～2min，然后加入促进剂和硫化剂，待完全混入胶料后，薄通2～3min，按试样要求，将混炼胶压成所需厚度，下片后置于平板硫化机中硫化，所述硫化的压力为13MPa，温度为172℃，时间为400s，硫化完成后开模具取出裁片。
[0028]实施例2
[0029]基本同实施例1，区别在于：
[0030]抗辐射三元乙丙橡胶复合材料的配方：
[0031]三元乙丙橡胶600g，补强填料：N550炭黑108g、气相法白炭黑36g、硫酸钡36g、氧化铅21.6g，抗辐射剂：氮化硼60g、石墨烯18g，防老剂：DPPD4.5g、CTU4.5g，活化剂：氧化锌30g、硬脂酸6g，软化剂：石蜡油2280：90g，硫化剂：DCP：6.0g，促进剂：二硫化四甲基秋兰姆TMTD：3g。
[0032]所述硫化的压力为15MPa，温度为168℃，时间为400s。
[0033]实施例3<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗辐射三元乙丙橡胶复合材料，其特征在于，所述橡胶复合材料由三元乙丙橡胶、补强填料、抗辐射剂、助剂和硫化剂经过高温硫化制成；其中，所述补强填料由炭黑、白炭黑、氧化铅和硫酸钡按照3:1:1:0.6的重量比组成；所述抗辐射剂由氮化硼和石墨烯按照10:3的重量比组成；基于100重量份的三元乙丙橡胶，所述补强填料的用量为30～40重量份，所述抗辐射剂的用量为13～20重量份，所述助剂的用量为15～25重量份，所述硫化剂的用量为2.5～4重量份。2.根据权利要求1所述的抗辐射三元乙丙橡胶复合材料，其特征在于，所述三元乙丙橡胶为乙烯与丙烯的聚合物，三元乙丙橡胶中乙烯含量为60％，丙烯含量为40％。3.根据权利要求1所述的抗辐射三元乙丙橡胶复合材料，其特征在于，所述炭黑为N550炭黑，粒径为25～30μm；所述白炭黑为气相法白炭黑，粒径为10～50nm，比表面积为200～300m2/g。4.根据权利要求1所述的抗辐射三元乙丙橡胶复合材料，其特征在于，所述助剂为活化剂、防老剂和软化剂，所述活化剂为氧化锌和硬脂酸，所述防老剂为防老剂DPPD和CTU，所述软化剂为石蜡油2280。5.根据权利要求4所述的抗辐射三元乙丙橡胶复合材料，其特征在于，所述硫化剂为过氧化二异...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军平，杨东，冀建波，张禧澄，杨莫涵，孔杰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：