一种高性能NBR/PU复合材料及制备方法技术

本发明专利技术提出一种高性能NBR/PU复合材料及制备方法，其中制备方法包括将PU预聚体和有机溶剂混合后与丁腈橡胶溶液混合，得到第一混合料；将增强填料加入所述第一混合料得到第二混合料；其中所述增强填料包括银纳米线；将硫化剂和硫化助剂及固化剂加入所述第二混合料后混合均匀后干燥，得到预混料；并将所述预混料依次进行薄通、固化成型。固化成型。固化成型。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能NBR/PU复合材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及改性橡胶
，尤其涉及一种高性能NBR/PU复合材料及制备方法。

技术介绍

[0002]NBR(丁腈橡胶)复合材料因其易于制造、成本低以及优异的机械性能而广泛用于飞机、汽车、铁路装备、航空航天装备和国防工业。随着现代工业化的发展及对自然探索的深入，丁腈橡胶在水润滑尾轴承的应用对其性能提出更高的要求，其最大优点就在于对泥沙不敏感，缺点是承载能力小，在高载低速情况下(边界和混合润滑条件)容易产生高磨损、甚至撕裂现象。因此，提高NBR/PU复合材料的力学性能是首要的工作。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一，本专利技术的目的在于提出力学性能优异的NBR/PU复合材料。
[0004]为达到上述目的，根据本专利技术的第一个方面提出了一种高性能NBR/PU复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0005]将PU预聚体和有机溶剂混合后与丁腈橡胶溶液混合，得到第一混合料；
[0006]将增强填料加入所述第一混合料得到第二混合料；其中所述增强填料包括银纳米线；
[0007]将硫化剂和硫化助剂及固化剂加入所述第二混合料后混合均匀后干燥，得到预混料；并将所述预混料依次进行薄通、固化成型。
[0008]在一些实施例中，所述第二混合料中所述丁腈橡胶生胶、所述PU预聚体以及所述银纳米线的质量比为(30
‑
50)：(12
‑
15)：(0.3
‑
0.6)。
[0009]在一些实施例中，所述银纳米线的长度为5
‑
15μm，比表面积10m2/g，平均直径50
‑
100μm。
[0010]在一些实施例中，所述丁腈橡胶生胶的型号为2665E或N220S
‑
JSR，所述2665E的丙烯腈含量为29％，门尼粘度为66；所述N220S
‑
JSR的丙烯腈含量41％，门尼粘度为56。
[0011]在一些实施例中，所述固化成型的温度为150
‑
170℃，时间为30
‑
40min，压力为8
‑
10MPa。
[0012]在一些实施例中，所述硫化助剂包括补强剂、ZnO、硬脂酸、促进剂TMTD、防焦剂CTP、促进剂MBT和促进剂CZ。
[0013]在一些实施例中，所述硫化剂为硫粉，其中所述丁腈橡胶生胶与所述硫粉的质量比为(30
‑
50)：(0.6
‑
1)。
[0014]在一些实施例中，本专利技术实施例还提出了一种高强韧的NBR复合材料，利用如上述任一实施例中所述的方法制备而成。
[0015]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变
得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0016]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0017]图1是本专利技术实施例提出的高性能NBR/PU复合材料的制备流程图。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照实施例，对本专利技术进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他技术方案，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]需要说明的是，本实施例中的示例中均采用济宁乐天工艺品有限公司提供的聚丁二醇(PTMG2000)，采用日本三井武田化学提供的甲苯二异氰酸酯(TDI)；采用利安隆博华(天津)医药化学有限公司的四氢呋喃(THF)；采用丁腈橡胶生胶(2665E)，其丙烯腈含量29％，门尼粘度66；丁腈橡胶生胶N220S
‑
JSR的丙烯腈含量41％，门尼粘度为56；采用北京德科岛金科技有限公司的银纳米线。本实施例中其他未列举的试剂均为分析纯，购于国药集团化学试剂有限公司。
[0020]如图1所示，本专利技术的目的在于提出一种高强韧的NBR复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0021]一种高性能NBR/PU复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0022]S1:将PU预聚体和有机溶剂混合后与丁腈橡胶溶液混合，得到第一混合料；
[0023]S2:将增强填料加入第一混合料得到第二混合料；其中增强填料包括银纳米线；
[0024]S3:将硫化剂和硫化助剂及固化剂加入第二混合料后混合均匀后干燥，得到预混料；并将预混料依次进行薄通、固化成型。
[0025]具体的在本实施例中，本实施例中丁腈橡胶生胶的浓度可为0.05
‑
0.2g/mL，PU预聚体的制备方法优选包括：将甲苯二异氰酸酯(TDI)与聚丁二醇混合，进行加成反应，得到PU预聚体；其中聚丁二醇可选自为PTMG2000、PTMG3000、PTMG4000或PTMG6000中的至少一种，且PU预聚体中聚丁二醇中羟基与甲苯二异氰酸酯中NCO的摩尔比优选为1:2。将本实施例中的甲苯二异氰酸酯(TDI)与聚丁二醇加入到三口烧瓶中混合，优选为70～80℃，历经6h进行加成反应，其中加成反应优选在N2气氛中进行。此外在本实施例中PU预聚体的加成反应优选在剧烈搅拌条件下进行，且搅拌过程持续整个加成反应。
[0026]在本实施例中，有机溶剂优选为三氯甲烷、N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)或N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)。本专利技术对有机溶剂的用量没有特殊的限定，能够保证PU预聚体混合均匀即可。
[0027]本实施例中，先将PU预聚体和有机溶剂混合后与丁腈橡胶溶液混合后再加入填料，且填料添加顺序在在硫化剂和硫化助剂及固化剂添加之前，其中填料包括银纳米线，利用银纳米线本身优异的性能提高NBR/PU复合材料的机械性能和摩擦学性能。本专利技术实施例中主要是利用银纳米线导热性能好，在摩擦过程中能够降低摩擦界面产生的摩擦热，而摩擦热的降低能够缓解复合材料的破坏和磨损，因此提高了NBR/PU复合材料的摩擦学性能。
另外，银纳米线与PU预聚体和丁腈橡胶生胶发生缠结，提高了基体与银纳米线的相互作用，因此使得NBR/PU复合材料的力学性能得到显著的提高。
[0028]示例性的，在本专利技术实施例中丁腈橡胶溶液的溶剂优选为四氢呋喃(THF)、苯或丙酮。在本实施例中丁腈橡胶生胶的型号为2665E或N220S
‑
JSR，2665E的丙烯腈含量为29％，门尼粘度为66。
[0029]在一些实施例中，第二混合料中丁腈橡胶生胶、PU预聚体以及银纳米线的质量比为(30
‑
50)：(12
‑
15)：(0.3
‑
0.6)。
[0030]具体的，本实施例中丁腈橡胶生胶与PU预聚体的质量比为(30<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能NBR/PU复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将PU预聚体和有机溶剂混合后与丁腈橡胶溶液混合，得到第一混合料；将增强填料加入所述第一混合料得到第二混合料；其中所述增强填料包括银纳米线；将硫化剂和硫化助剂及固化剂加入所述第二混合料后混合均匀后干燥，得到预混料；并将所述预混料依次进行薄通、固化成型。2.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二混合料中所述丁腈橡胶生胶、所述PU预聚体以及所述银纳米线的质量比为(30
‑
50)：(12
‑
15)：(0.3
‑
0.6)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述银纳米线的长度为5
‑
15μm，比表面积10m2/g，平均直径50
‑
100μm。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述丁腈橡胶生胶的型号为2665E或N220S...

【专利技术属性】
技术研发人员：文军，李阳，王廷梅，白小元，杜清灿，刘楠，陈守兵，李宋，赵瀚辰，杨成龙，
申请(专利权)人：华能陇东能源有限责任公司中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：