一种低滚阻高耐磨的橡胶复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低滚阻高耐磨的橡胶复合材料及其制备方法，选用白炭黑、AP、纳米Si3N4、SD共混，首先通过GMA对其进行生物基单体改性制备SiO2杂化材料，然后通过NBR对SiO2杂化材料进行大分子改性处理，制备SiO2/NBR杂化改性母炼胶与SSBR/BR共混，制备的橡胶复合材料除满足轮胎、橡胶输送带等橡胶制品的力学性能外，还具有优异的低滚动阻力性能、耐磨性能和抗湿滑性能，可降低轮胎、橡胶输送带等橡胶制品在使用过程中能源消耗，并延长其使用寿命，同时减少生产过程中的VOC

【技术实现步骤摘要】
一种低滚阻高耐磨的橡胶复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及橡胶复合材料
，具体地说，是一种低滚阻高耐磨的橡胶复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]汽车轮胎、轨道交通橡胶制品、输送带、磨机橡胶衬里等矿山橡胶制品占世界橡胶消耗量的80%以上。科学研究表明，这些制品在使用过程中约有50%左右的动力消耗用于克服因橡胶变形而产生的滚动阻力。对汽车轮胎，降低滚动阻力可以节约燃油消耗，进而减少CO2和其它室温气体的排放；对输送带和磨机橡胶衬里，降低滚动阻力可以降低驱动功率，减少能源消耗。耐磨性能决定轮胎、输送带等橡胶制品使用寿命，提高耐磨性能可以延长其使用寿命，降低运行成本，另一方面，也可以一定程度地降低报废产品回收处理所造成的环境污染。现有技术的低滚阻橡胶材料采用溶聚丁苯橡胶(SSBR)与顺丁橡胶(BR)或天然橡胶(NR)作为基体材料，填料以白炭黑(SiO2)为主，并用部分炭黑(CB)，同时使用硅烷偶联剂来改善白炭黑与橡胶之间的相互作用，这种方式有效降低了复合材料的滚动阻力，但是硅烷偶联剂在改性处理白炭黑和硫化过程中会产生大量的VOCs，造成环境污染。同时，并用BR后复合材料的抗湿滑性能有所下降，并用NR后复合材料的耐磨性能有所下降。另外，虽然填充SiO2比CB具有更低的滚动阻力及更高的抗湿滑性能，但会使复合材料产生静电聚集效应，影响轮胎、输送带等产品的使用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种低滚阻高耐磨的橡胶复合材料，除满足轮胎、橡胶输送带等橡胶制品的力学性能外，还具有优异的低滚动阻力性能、耐磨性能和抗湿滑性能，可降低轮胎、橡胶输送带等橡胶制品在使用过程中能源消耗，并延长其使用寿命，同时减少生产过程中的VOC
S
排放。
[0004]本专利技术的第二个目的是提供该橡胶复合材料的制备方法，工艺简单，易于制造。
[0005]本专利技术的目的通过下述方案予以实现。
[0006]本专利技术提供一种低滚阻高耐磨的橡胶复合材料，所述的橡胶复合材料按重量比的组分组成是：溶聚丁苯橡胶（SSBR
‑ꢀ
2000R）50
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60份，顺丁橡胶（BR
‑
9000）20
‑
30份，丁腈橡胶（NBR
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2907） 20份，氧化锌4
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6份，硬脂酸1
‑
3份，硫磺2
‑
2.2份，促进剂1.6
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2.0份，防老剂2
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3份，防护蜡1
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2份，防焦剂CTP 0.6
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1.0份，炭黑25
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35份，白炭黑杂化材料35
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45份，C9树脂6
‑
8份。
[0007]所述的白炭黑杂化材料是白炭黑（SiO2）/芳纶浆粕(AP)/纳米氮化硅(Si3N4)/甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）/铝银粉（SD）的组合物，白炭黑（SiO2）/芳纶浆粕(AP)/纳米氮化硅(Si3N4)/甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）/铝银粉（SD）的质量占比为80%/8%/6%/5%/1%。
[0008]所述的促进剂选用促进剂CZ与促进剂TMTD的组合。
所述的防老剂选用防老剂RD与防老剂4020的组合。
[0009]所述的炭黑选择N134、N234、N358中的一种、两种或三种组合。
[0010]本专利技术所述的制备方法包括以下步骤：（1）制备白炭黑杂化材料将SiO
2、
AP、纳米Si3N4和SD投入捏合机中加热搅拌，搅拌速度为350
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400转/分钟，加热至40
‑
60℃，开始喷洒GMA，继续加热搅拌，在100℃
‑
105℃的温度下搅拌10
‑
15分钟，对混合物进行生物基单体改性，制成白炭黑杂化材料，冷却至常温备用；（2）制备SiO2/NBR杂化改性母炼胶将步骤（1）制备的白炭黑杂化材料加入密炼机中，密炼机转子转速20转/分钟，加热至70
‑‑
80℃，然后加入NBR共混，对白炭黑杂化材料进行大分子改性，共混时间150
‑
180秒，排胶温度90
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100℃，出片，冷却至常温，制成SiO2/NBR杂化改性母炼胶，停放8小时后使用；（3）制备一段混炼胶首先将SSBR、BR和步骤（2）制备的SiO2/NBR杂化改性母炼胶投入密炼机中，密炼机转子转速40转/分钟，混炼120
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150秒，再投入氧化锌、硬脂酸、防老剂、防焦剂、防护蜡、炭黑、C9树脂，继续混炼210
‑
240秒，排胶温度130
‑
135℃，出片，冷却，制成一段混炼胶，停放8小时后使用；（4）制备二段混炼胶将步骤（3）制备的一段混炼胶及硫磺、促进剂投入密炼机中，密炼机转子速度20转/分钟，混炼100
‑
120秒，排胶温度90
‑
100℃，出片，冷却，制得二段混炼胶，即为本专利技术的低滚阻高耐磨的橡胶复合材料。
[0011]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果。
[0012]1、选用SiO2、AP、纳米Si3N4、SD共混，首先通过GMA对其进行生物基单体改性制备白炭黑杂化材料，然后通过NBR对白炭黑杂化材料进行大分子改性处理，制备SiO2/NBR杂化改性母炼胶与SSBR/BR共混，制备的橡胶复合材料具有优异的低滚动阻力性能、耐磨性能和抗湿滑性能。
[0013]2、使用生物基单体
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甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）替代硅烷偶联剂对SiO2杂化材料进行改性处理，可减少改性处理和硫化过程中的VOCs的排放，有利于保护环境。GMA的加入，可使白炭黑杂化材料分散更均匀，Payne效应减弱，同时复合材料的硫化时间缩短，滚动阻力降低，力学性能提高。
[0014]3、使用NBR对白炭黑杂化材料进行大分子改性，可有效包覆白炭黑杂化材料，而且将NBR先与白炭黑杂化材料混合制备SiO2/NBR杂化改性母炼胶再与SSBR/BR共混，可以在较大提高硫化橡胶抗湿滑性能的同时，提高了硫化橡胶的耐磨性能，并有效降低硫化橡胶的滚动阻力。
[0015]4、在SiO2中加入AP、纳米Si3N4，再进行生物基单体改性和大分子改性，使硫化橡胶的低滚动阻力性能和耐磨耗性能显著提高。
[0016]5、在白炭黑杂化材料中加入SD，有效解决了白炭黑杂化材料的静电集聚效应问题，在提高硫化橡胶的导电性能的同时，也改善了硫化橡胶的耐磨性能和低滚动阻力性能。
具体实施方式
[0017]通过下述实施例有助于对本专利技术的理解，但不能限制本专利技术的内容。
[0018]实施例1本实施例提供一种低滚阻高耐磨的橡胶复合材料，所述的复合材料按重量比的组分组成是：SSBR
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2000R50份，BR
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低滚阻高耐磨的橡胶复合材料，其特征在于：按重量比的组分组成是：溶聚丁苯橡胶SSBR
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2000R50
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60份，顺丁橡胶BR
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900020
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30份，丁腈橡胶NBR
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290720份，氧化锌4
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6份，硬脂酸1
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3份，硫磺2
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2.2份，促进剂1.6
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2.0份，防老剂2
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3份，防护蜡1
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2份，防焦剂CTP0.6
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1.0份，炭黑25
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35份，白炭黑杂化材料35
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45份，C9树脂6
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8份；所述的白炭黑杂化材料是白炭黑/芳纶浆粕/纳米Si3N4/甲基丙烯酸缩水甘油酯/铝银粉的组合物，白炭黑/芳纶浆粕/纳米Si3N4/甲基丙烯酸缩水甘油酯/铝银粉的质量占比为80%/8%/6%/5%/1%。2.如权利要求1所述的低滚阻高耐磨的橡胶复合材料，其特征在于：所述的促进剂选用促进剂CZ与促进剂TMTD的组合。3.如权利要求1所述的低滚阻高耐磨的橡胶复合材料，其特征在于：所述的防老剂选用防老剂RD与防老剂4020的组合。4.如权利要求1所述的低滚阻高耐磨的橡胶复合材料，其特征在于：所述的炭黑选择N134、N234、N358中的一种、两种或三种组合。5.如权利要求1所述的低滚阻高耐磨的橡胶复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）制备白炭黑杂化材...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋鑫，宋长江，周震宇，李朝红，汪健，袁陆海，魏雪梅，
申请(专利权)人：安徽中意胶带有限责任公司，
类型：发明
国别省市：