一种耐老化天然橡胶复合材料及其在减震支座中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种耐老化天然橡胶复合材料及其在减震支座中的应用，耐老化天然橡胶复合材料包括天然橡胶70~80份，改性顺丁橡胶20~30份，改性碳纳米管3~5份，氧化锌5~8份，硬脂酸2~4份，填充剂65~75份，防老剂3~5份，石蜡油3~5份，硫化剂2.3~3.5份，硫化促进剂1.5~2.5份；改性顺丁橡胶为蛋白质改性的顺丁橡胶，改性碳纳米管为负载有抗氧剂的碳纳米管。本发明专利技术同时使用蛋白质改性顺丁橡胶、使用碳纳米管负载抗氧剂，提高了天然橡胶材料的力学性能、耐热氧老化能力与抗压缩永久变形的能力；天然橡胶复合材料的拉伸强度高于19.0 MPa，断裂伸长率大于400%，在85℃温度下以25%压缩率进行静态压缩的压缩永久变形小于32%，在100℃条件下进行热空气老化70 h后的拉伸强度与断裂伸长率保持率均在75%以上，满足减震支座用天然橡胶复合材料的要求。材料的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种耐老化天然橡胶复合材料及其在减震支座中的应用


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种耐老化天然橡胶复合材料及其在减震支座中的应用
。

技术介绍

[0002]在日常生产生活中，有害震动已经成为严重影响各个领域的问题，环境震动危及建筑物尤其是高层建筑物的安全稳定性，工业震动影响设备和仪器的准确性，一些震动产生的后果将直接对人身和财产安全构成巨大威胁
。
目前，工业中以应用各种减震制品为主要方法，橡胶减震制品是其中重要的组成部分，已经在建筑
、
桥梁
、
车辆等众多领域有所应用
。
例如，车用阻尼减振元件是轨道车辆减振系统中不可或缺的一部分，能有效的减少车辆运行过程中所产生的振动和噪音，而橡胶是元件中的重要组成部分，橡胶是一种粘弹性材料，在室温条件下，具有可逆变形特点，较小的应力条件下就能产生较大的变形，且形变可以全部或部分恢复，同时橡胶在生产过程中，高温下流动性强，形状设计简单可控，可以满足大部分减振制品形状要求，另外橡胶材料可以通过配方设计和研究，调整实际产品的形变量
、
刚度
、
和阻尼减振性能等参数
。
天然橡胶是一种具有良好力学性能
、
高回弹性的橡胶材料，是减震支座用橡胶复合材料的理想基体
。
[0003]天然橡胶主要成分是顺式
‑
1,4
‑
聚异戊二烯，另有
1%
‑
2%/>的蛋白质，由于大量不饱和双键及烯丙基氢的存在，在光照
、
臭氧
、
高温等条件下，容易发生不可逆的老化降解与交联，宏观表现为制品开裂
、
变形
、
机械性能下降等，在众多的老化因素中，由氧气引发的热氧老化是引起橡胶制品劣化的主要因素
。
对此，工程上常用顺丁橡胶与天然橡胶并用的体系
。
顺丁橡胶的耐热老化性能较天然橡胶好，加入顺丁后可以改善胶料的耐热氧老化的性能；顺丁橡胶的分子链上没有甲基，比天然橡胶更柔顺，内耗也较低，有助于降低胶料的压缩永久变形和压缩生热
。
但是顺丁橡胶在拉伸强度
、
撕裂强度等力学性能上不如天然橡胶，在并用后不可避免地会降低整体的力学性能
。
同时，也需要进一步改善整体的抗热氧老化能力
。
[0004]改善顺丁橡胶的力学性能和天然橡胶
/
顺丁橡胶并用体系的耐热氧老化能力，主要考虑以下两个方面：一方面是通过对顺丁橡胶进行改性，提高顺丁橡胶的力学性能，另一方面是通过添加抗氧剂来提高胶料的抗热氧老化能力
。
对于一般减震支座用的橡胶材料而言，橡胶本身所提供的阻尼减震能力是足够的，其重点是在于提高减震支座的使用抗变形
、
抗老化能力，保证支座使用寿命和使用安全性
。
因此，提高支座用橡胶材料的抗老化
、
抗变形能力对于实际应用的意义重大
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中橡胶材料力学性能
、
耐热空气老化性能
、
压缩永久变形性能很难兼具的问题，本专利技术提供了一种耐老化天然橡胶复合材料及其在减震支座中的应用，该耐老化天然橡胶复合材料能够满足减震支座用天然橡胶复合材料的要求
。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现：
一种耐老化天然橡胶复合材料，包括以下重量份的原料：天然橡胶
70~80
份，改性顺丁橡胶
20~30
份，改性碳纳米管
3~5
份，氧化锌
5~8
份，硬脂酸
2~4
份，填充剂
65~75
份，防老剂
3~5
份，石蜡油
3~5
份，硫化剂
2.3~3.5
份，硫化促进剂
1.5~2.5
份；所述的改性顺丁橡胶为蛋白质改性的顺丁橡胶；所述的改性碳纳米管为负载有抗氧剂的碳纳米管
。
[0007]进一步地，所述的蛋白质改性的顺丁橡胶的制备方法为：将顺丁橡胶溶于四氢呋喃中，加入蛋白质，室温下搅拌
3~5h
，经干燥后得蛋白质改性的顺丁橡胶；所述的蛋白质为大豆分离蛋白
、
丝素蛋白和胶乳蛋白中的一种
。
[0008]进一步地，所述的顺丁烯橡胶与蛋白质的质量比为
100:1.5~100:5。
[0009]进一步地，所述的改性碳纳米管的制备方法为：（1）将碳纳米管加入浓硝酸和浓硫酸的混合溶液中，室温下搅拌反应
3~8h
，反应结束后洗涤至中性；（2）步骤（1）处理过的碳纳米管在
120~160℃
下加入至添加抗氧剂的
N,N
‑
二甲酰胺混合物中，搅拌反应
5~8h
，然后用乙醇和水清洗，干燥后得改性碳纳米管；（3）将改性碳纳米管继续加入至添加抗氧剂的
N,N
‑
二甲酰胺混合物中，超声分散
2~5h
后静置，然后用乙醇和水清洗，干燥得改性碳纳米管
。
[0010]进一步地，所述的浓硝酸和浓硫酸的体积比
2:1~4:1
；所述的抗氧剂为
3,9
‑
双
[1,1
‑
二甲基
‑2‑
[(3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基
‑5‑
甲基苯基
)
丙酰氧基
]乙基
]‑
2,4,8,10
‑
四氧杂螺
[5.5]十一烷
、
三乙二醇醚
‑
二
(3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基
‑5‑
甲基苯基
)
丙酸酯
、2,6
‑
二叔丁基对甲苯酚中的一种
。
[0011]进一步地，步骤（2）中抗氧剂与
N,N
‑
二甲酰胺混合物中添加比例为
10~20g/L
；步骤（3）中抗氧剂与
N,N
‑
二甲酰胺混合物中添加比例为
20~30g/L。
[0012]进一步地，所述的防老剂为质量比
1:1
的
N
‑
(1,3
‑
二甲基
)
丁基
‑
N'
‑
苯基对苯二胺和
N,N'
‑
二
(
β
‑
萘基
)
对苯二胺混合物；所述的硫化剂为硫磺
1.2
‑2份，过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种耐老化天然橡胶复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：天然橡胶
70~80
份，改性顺丁橡胶
20~30
份，改性碳纳米管
3~5
份，氧化锌
5~8
份，硬脂酸
2~4
份，填充剂
65~75
份，防老剂
3~5
份，石蜡油
3~5
份，硫化剂
2.3~3.5
份，硫化促进剂
1.5~2.5
份；所述的改性顺丁橡胶为蛋白质改性的顺丁橡胶；所述的改性碳纳米管为负载有抗氧剂的碳纳米管
。2.
根据权利要求1所述的耐老化天然橡胶复合材料，其特征在于，所述的蛋白质改性的顺丁橡胶的制备方法为：将顺丁橡胶溶于四氢呋喃中，加入蛋白质，室温下搅拌
3~5h
，经干燥后得蛋白质改性的顺丁橡胶；所述的蛋白质为大豆分离蛋白
、
丝素蛋白和胶乳蛋白中的一种
。3.
根据权利要求2所述的耐老化天然橡胶复合材料，其特征在于，所述的顺丁烯橡胶与蛋白质的质量比为
100:1.5~100:5。4.
根据权利要求1所述的耐老化天然橡胶复合材料，其特征在于，所述的改性碳纳米管的制备方法为：（1）将碳纳米管加入浓硝酸和浓硫酸的混合溶液中，室温下搅拌反应
3~8h
，反应结束后洗涤至中性；（2）步骤（1）处理过的碳纳米管在
120~160℃
下加入至添加抗氧剂的
N,N
‑
二甲酰胺混合物中，搅拌反应
5~8h
，然后用乙醇和水清洗，干燥后得改性碳纳米管；（3）将改性碳纳米管继续加入至添加抗氧剂的
N,N
‑
二甲酰胺混合物中，超声分散
2~5h
后静置，然后用乙醇和水清洗，干燥得改性碳纳米管
。5.
根据权利要求4所述的耐老化天然橡胶复合材料，其特征在于，所述的浓硝酸和浓硫酸的体积比
2:1~4:1
；所述的抗氧剂为
3,9
‑
双
[1,1
‑
二甲基
‑2‑
[(3
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，何科，魏玉林，刘娟，何少剑，李凡珠，
申请(专利权)人：中国重汽集团济南动力有限公司，
类型：发明
国别省市：