CN104292552A - 一种高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料,其原料按重量份包括:丁苯橡胶55-58份,氯化丁基橡胶12-15份,甲基苯基乙烯基硅橡胶35-38份,过氧化二苯甲酰BPO 1.1-1.6份,促进剂DM 1.8-2.1份,硫磺1.8-2.1份,改性紫炭黑30-35份,短切玻璃纤维20-24份,聚酯纤维15-19份,云母粉30-33份,重质碳酸钙22-26份,硅烷偶联剂DL171 2.4-2.7份,氢氧化镁12-16份,三氧化二锑5-8份,氰尿酸三聚氰胺盐12-16份,防老剂800-A 1.3-1.5份,防老剂800-B 1.3-1.8份,液体古马隆5-6份。
Description
技术领域
本发明涉及丁苯橡胶材料技术领域,尤其涉及一种高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料。
背景技术
丁苯橡胶由1,3-丁二烯和苯乙烯构成,是目前产量最大的通用合成橡胶,丁苯橡胶综合性能良好,价格低,在多数场合可代替天然橡胶使用,主要用于轮胎工业,汽车部件、胶管、胶带、胶鞋、电线电缆以及其它橡胶制品,但是其弹性、耐磨性能和阻燃效果不理想,应用时一般经过改性加工。
发明内容
基本背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料,弹性高、耐磨性好且阻燃效果优异。
本发明提出的一种高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料,其原料按重量份包括:丁苯橡胶55-58份,氯化丁基橡胶12-15份,甲基苯基乙烯基硅橡胶35-38份,过氧化二苯甲酰BPO 1.1-1.6份,促进剂DM 1.8-2.1份,硫磺1.8-2.1份,改性紫炭黑30-35份,短切玻璃纤维20-24份,聚酯纤维15-19份,云母粉30-33份,重质碳酸钙22-26份,硅烷偶联剂DL1712.4-2.7份,氢氧化镁12-16份,三氧化二锑5-8份,氰尿酸三聚氰胺盐12-16份,防老剂800-A 1.3-1.5份,防老剂800-B 1.3-1.8份,液体古马隆5-6份;
其中改性紫炭黑的制备方法为:向反应容器中加入90-95份的无水乙醇,再添加浓度为7-9mol/L的氢氧化钠溶液调节PH值为9-10,加入13-16份1200-1400目的紫炭黑,对含有紫炭黑的无水乙醇溶液进行超声处理得到溶液A,超声处理的频率为25-28KHz,超声处理的功率为1000-1200W,向溶液A中加入9-12份硅烷偶联剂KH550,以160-180rpm的搅拌速度磁力搅拌10-13h得到溶液B,将溶液B陈化24-27h,再放入烘箱,以102-106℃的温度烘干,研磨,得到改性紫炭黑;
制备过程中,预热密炼机到70-75℃,将丁苯橡胶、氯化丁基橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶投入密炼机中,以200-230rpm的搅拌速度密炼21-24min得到橡胶主料,过程中打三角包6-9次,继续投入改性紫炭黑、短切玻璃纤维、聚酯纤维、云母粉、重质碳酸钙、和硅烷偶联剂DL171,以125-130rpm的搅拌速度密炼24-28min得到物料C;将液体古马隆、氢氧化镁、三氧化二锑、氰尿酸三聚氰胺盐加入含物料C的密炼机中以110-120rpm的搅拌速度混炼22-25min,再加入防老剂800-A、防老剂800-B,以84-88rpm的搅拌速度混炼12-16min,继续加入过氧化二苯甲酰BPO、促进剂DM、硫磺以82-86rpm的搅拌速度密炼18-20min,将温度升至152-157℃再混炼13-16min后,降温出料,得到高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料。
紫炭黑是一种亲水性无机功能性矿物材料,具有优异的导热性能,可降低胶料的生热,提高胶料的弹性、耐老化性能、耐屈挠疲劳性能以及耐油性能,但是紫炭黑颗粒表面能高、亲水疏油,与表面能低、亲油疏水的橡胶基质的界面性质不同,二者兼容性差,难以均匀分散其中,直接填充很容易发生团聚,所以一般要对其表面进行改性处理;
陈化为溶液沉淀完全后,让初生成的沉淀与母液一起放置一段时间,这个过程称为“陈化”。其作用的是:1、去除沉淀中包藏的杂质;2、让沉淀晶体生长增大晶体粒径,并使其粒径分布比较均匀。
优选地,丁苯橡胶、氯化丁基橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶的重量比为26-27:13-14:6-7。
优选地,氯化丁基橡胶的门尼粘度(ML1+4,100℃)为46-51。
优选地,其原料按重量份包括:丁苯橡胶56-57份,氯化丁基橡胶13-14份,甲基苯基乙烯基硅橡胶36-37份,过氧化二苯甲酰BPO 1.3-1.4份,促进剂DM 1.9-2份,硫磺1.9-2份,改性紫炭黑32-33份,短切玻璃纤维22-23份,聚酯纤维16-17份,云母粉31-32份,重质碳酸钙23-24份,硅烷偶联剂DL1712.5-2.6份,氢氧化镁13-14份,三氧化二锑6-7份,氰尿酸三聚氰胺盐14-15份,防老剂800-A 1.4-1.5份,防老剂800-B 1.4-1.6份,液体古马隆5.5-6份;
其中改性紫炭黑的制备方法为:向反应容器中加入92-93份的无水乙醇,再添加浓度为7.5-8mol/L的氢氧化钠溶液调节PH值为9-10,加入14-15份1250-1300目的紫炭黑,对含有紫炭黑的无水乙醇溶液进行超声处理得到溶液A,超声处理的频率为26-27KHz,超声处理的功率为1100-1150W,向溶液A中加入10-11份硅烷偶联剂KH550,以165-170rpm的搅拌速度磁力搅拌11-12h得到溶液B,将溶液B陈化25-26h,再放入烘箱,以103-105℃的温度烘干,研磨,得到改性紫炭黑;
制备过程中,预热密炼机到73-74℃,将丁苯橡胶、氯化丁基橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶投入密炼机中,以210-220rpm的搅拌速度密炼22-23min得到橡胶主料,过程中打三角包7-8次,继续投入改性紫炭黑、短切玻璃纤维、聚酯纤维、云母粉、重质碳酸钙、和硅烷偶联剂DL171,以126-128rpm的搅拌速度密炼25-26min得到物料C;将液体古马隆、氢氧化镁、三氧化二锑、氰尿酸三聚氰胺盐加入含物料C的密炼机中以115-117rpm的搅拌速度混炼23-24min,再加入防老剂800-A、防老剂800-B,以85-87rpm的搅拌速度混炼13-14min,继续加入过氧化二苯甲酰BPO、促进剂DM、硫磺以84-85rpm的搅拌速度密炼18.5-19min,将温度升至154-156℃再混炼14-15min后,降温出料,得到高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料。
本发明以丁苯橡胶、氯化丁基橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶为基料,使本发明具有较高的弹性和阻燃性能的同时,也使本发明具有良好的弹性、耐水耐油性能;添加短切玻璃纤维、聚酯纤维,增加了本发明的柔韧性和耐拉伸性能;以硫磺作为硫化剂,硫化速度适中、操作安全、综合性能好,与过氧化二苯甲酰BPO、促进剂DM组合构成硫化体系,可降低硫环的断裂活化能,并由于促进剂本身的分解,增加了体系中的自由基或离子的浓度,进一步加速了硫化链反应的引发和链增长反应,提高硫化反应速度,改善了本发明的结构和物理机械性能;添加的改性紫炭黑、云母粉、重质碳酸钙与橡胶分子的相容性较好,在橡胶中分散程度高,能够在硫化过程中参与橡胶分子交联,形成一种“整体网络效应”,使本发明的耐磨性能增大,其中改性紫炭黑是由紫炭黑经改性得到的,改性过程中,硅烷接触水分发生水解反应,继而紫炭黑颗粒表面的羟基与硅烷的水解产物缩合、脱水,同时硅烷之间缩聚成低聚合物,低聚合物和紫炭黑表面的羟基形成氢基,通过加热干燥,发生脱水反应,使颗粒表面极性较高的羟基转变成极性较低的共价键,形成界面区域,达到亲油疏水、降低表面能、提高其在橡胶基质中的分散性及相容性的目的,因而在受到外界冲击作用力时,橡胶分子能有效地将载荷转移到高机械强度的改性紫炭黑上,从而大大提高了本发明的强度和弹性,而云母粉本身具有极高的电阻,是一种优异的绝缘材料,即使在遇到高温、燃烧后,仍能保持原有的绝缘状态,这就大大提高了本发明的阻燃性能;而硅烷偶联剂DL171的使用,能够扩大上述添加的改性紫炭黑、云母粉、重质碳酸钙和短切玻璃纤维、聚酯纤维与橡胶分子的接触面积,提高各原料的相容性能;使用氢氧化镁、三氧化二锑、氰尿酸三聚氰胺盐构成的阻燃体系,在燃烧时熔融形成泡沫覆盖本发明以隔绝空气,并通过内部吸热反应,迅速降低燃烧温度,同时三氧化二锑能够被气化,稀释空气中氧气浓度,从而大幅提高本发明的阻燃效果;以液体古马隆为辅助增塑剂提高了本发明的可塑能力;防老剂800-A、防老剂800-B的使用,能够提高本发明的耐老化和耐氧化性能。
具体实施方式
下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料,其原料按重量份包括:丁苯橡胶58份,氯化丁基橡胶12份,甲基苯基乙烯基硅橡胶38份,过氧化二苯甲酰BPO 1.1份,促进剂DM 2.1份,硫磺1.8份,改性紫炭黑35份,短切玻璃纤维20份,聚酯纤维19份,云母粉30份,重质碳酸钙26份,硅烷偶联剂DL1712.4份,氢氧化镁16份,三氧化二锑5份,氰尿酸三聚氰胺盐16份,防老剂800-A 1.3份,防老剂800-B 1.8份,液体古马隆5份;氯化丁基橡胶的门尼粘度(ML1+4,100℃)为46;
其中改性紫炭黑的制备方法为:向反应容器中加入95份的无水乙醇,再添加浓度为7mol/L的氢氧化钠溶液调节PH值为10,加入13份1400目的紫炭黑,对含有紫炭黑的无水乙醇溶液进行超声处理得到溶液A,超声处理的频率为25KHz,超声处理的功率为1200W,向溶液A中加入9份硅烷偶联剂KH550,以180rpm的搅拌速度磁力搅拌10h得到溶液B,将溶液B陈化27h,再放入烘箱,以102℃的温度烘干,研磨,得到改性紫炭黑;
制备过程中,预热密炼机到74℃,将丁苯橡胶、氯化丁基橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶投入密炼机中,以210rpm的搅拌速度密炼23min得到橡胶主料,过程中打三角包7次,继续投入改性紫炭黑、短切玻璃纤维、聚酯纤维、云母粉、重质碳酸钙、和硅烷偶联剂DL171,以128rpm的搅拌速度密炼25min得到物料C;将液体古马隆、氢氧化镁、三氧化二锑、氰尿酸三聚氰胺盐加入含物料C的密炼机中以117rpm的搅拌速度混炼23min,再加入防老剂800-A、防老剂800-B,以87rpm的搅拌速度混炼13min,继续加入过氧化二苯甲酰BPO、促进剂DM、硫磺以85rpm的搅拌速度密炼18.5min,将温度升至156℃再混炼14min后,降温出料,得到高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料。
实施例2
本发明提出的一种高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料,其原料按重量份包括:丁苯橡胶55份,氯化丁基橡胶15份,甲基苯基乙烯基硅橡胶35份,过氧化二苯甲酰BPO 1.6份,促进剂DM 1.8份,硫磺2.1份,改性紫炭黑30份,短切玻璃纤维24份,聚酯纤维15份,云母粉33份,重质碳酸钙22份,硅烷偶联剂DL1712.7份,氢氧化镁12份,三氧化二锑8份,氰尿酸三聚氰胺盐12份,防老剂800-A 1.5份,防老剂800-B 1.3份,液体古马隆6份;氯化丁基橡胶的门尼粘度(ML1+4,100℃)为51;
其中改性紫炭黑的制备方法为:向反应容器中加入90份的无水乙醇,再添加浓度为9mol/L的氢氧化钠溶液调节PH值为9,加入16份1200目的紫炭黑,对含有紫炭黑的无水乙醇溶液进行超声处理得到溶液A,超声处理的频率为28KHz,超声处理的功率为1000W,向溶液A中加入12份硅烷偶联剂KH550,以160rpm的搅拌速度磁力搅拌13h得到溶液B,将溶液B陈化24h,再放入烘箱,以106℃的温度烘干,研磨,得到改性紫炭黑;
制备过程中,预热密炼机到73℃,将丁苯橡胶、氯化丁基橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶投入密炼机中,以220rpm的搅拌速度密炼22min得到橡胶主料,过程中打三角包8次,继续投入改性紫炭黑、短切玻璃纤维、聚酯纤维、云母粉、重质碳酸钙、和硅烷偶联剂DL171,以126rpm的搅拌速度密炼26min得到物料C;将液体古马隆、氢氧化镁、三氧化二锑、氰尿酸三聚氰胺盐加入含物料C的密炼机中以115rpm的搅拌速度混炼24min,再加入防老剂800-A、防老剂800-B,以85rpm的搅拌速度混炼14min,继续加入过氧化二苯甲酰BPO、促进剂DM、硫磺以84rpm的搅拌速度密炼19min,将温度升至154℃再混炼15min后,降温出料,得到高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料。
实施例3
本发明提出的一种高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料,其原料按重量份包括:丁苯橡胶57份,氯化丁基橡胶13份,甲基苯基乙烯基硅橡胶37份,过氧化二苯甲酰BPO 1.3份,促进剂DM 2份,硫磺1.9份,改性紫炭黑33份,短切玻璃纤维22份,聚酯纤维17份,云母粉31份,重质碳酸钙24份,硅烷偶联剂DL1712.5份,氢氧化镁14份,三氧化二锑6份,氰尿酸三聚氰胺盐15份,防老剂800-A 1.4份,防老剂800-B 1.6份,液体古马隆5.5份;氯化丁基橡胶的门尼粘度(ML1+4,100℃)为48;
其中改性紫炭黑的制备方法为:向反应容器中加入93份的无水乙醇,再添加浓度为7.5mol/L的氢氧化钠溶液调节PH值为10,加入14份1250-1300目的紫炭黑,对含有紫炭黑的无水乙醇溶液进行超声处理得到溶液A,超声处理的频率为27KHz,超声处理的功率为1100W,向溶液A中加入11份硅烷偶联剂KH550,以165rpm的搅拌速度磁力搅拌12h得到溶液B,将溶液B陈化25h,再放入烘箱,以105℃的温度烘干,研磨,得到改性紫炭黑;
制备过程中,预热密炼机到75℃,将丁苯橡胶、氯化丁基橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶投入密炼机中,以200rpm的搅拌速度密炼24min得到橡胶主料,过程中打三角包6次,继续投入改性紫炭黑、短切玻璃纤维、聚酯纤维、云母粉、重质碳酸钙、和硅烷偶联剂DL171,以130rpm的搅拌速度密炼24min得到物料C;将液体古马隆、氢氧化镁、三氧化二锑、氰尿酸三聚氰胺盐加入含物料C的密炼机中以120rpm的搅拌速度混炼22min,再加入防老剂800-A、防老剂800-B,以88rpm的搅拌速度混炼12min,继续加入过氧化二苯甲酰BPO、促进剂DM、硫磺以86rpm的搅拌速度密炼18min,将温度升至157℃再混炼13min后,降温出料,得到高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料。
实施例4
本发明提出的一种高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料,其原料按重量份包括:丁苯橡胶56份,氯化丁基橡胶14份,甲基苯基乙烯基硅橡胶36份,过氧化二苯甲酰BPO 1.4份,促进剂DM 1.9份,硫磺2份,改性紫炭黑32份,短切玻璃纤维23份,聚酯纤维16份,云母粉32份,重质碳酸钙23份,硅烷偶联剂DL1712.6份,氢氧化镁13份,三氧化二锑7份,氰尿酸三聚氰胺盐14份,防老剂800-A 1.5份,防老剂800-B 1.4份,液体古马隆6份;氯化丁基橡胶的门尼粘度(ML1+4,100℃)为50;
其中改性紫炭黑的制备方法为:向反应容器中加入92份的无水乙醇,再添加浓度为8mol/L的氢氧化钠溶液调节PH值为9,加入15份1250目的紫炭黑,对含有紫炭黑的无水乙醇溶液进行超声处理得到溶液A,超声处理的频率为27KHz,超声处理的功率为1100W,向溶液A中加入11份硅烷偶联剂KH550,以165rpm的搅拌速度磁力搅拌12h得到溶液B,将溶液B陈化25h,再放入烘箱,以105℃的温度烘干,研磨,得到改性紫炭黑;
制备过程中,预热密炼机到73℃,将丁苯橡胶、氯化丁基橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶投入密炼机中,以220rpm的搅拌速度密炼22min得到橡胶主料,过程中打三角包8次,继续投入改性紫炭黑、短切玻璃纤维、聚酯纤维、云母粉、重质碳酸钙、和硅烷偶联剂DL171,以126rpm的搅拌速度密炼26min得到物料C;将液体古马隆、氢氧化镁、三氧化二锑、氰尿酸三聚氰胺盐加入含物料C的密炼机中以115rpm的搅拌速度混炼24min,再加入防老剂800-A、防老剂800-B,以85rpm的搅拌速度混炼14min,继续加入过氧化二苯甲酰BPO、促进剂DM、硫磺以84rpm的搅拌速度密炼19min,将温度升至154℃再混炼15min后,降温出料,得到高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料,其特征在于,其原料按重量份包括:丁苯橡胶55-58份,氯化丁基橡胶12-15份,甲基苯基乙烯基硅橡胶35-38份,过氧化二苯甲酰BPO 1.1-1.6份,促进剂DM 1.8-2.1份,硫磺1.8-2.1份,改性紫炭黑30-35份,短切玻璃纤维20-24份,聚酯纤维15-19份,云母粉30-33份,重质碳酸钙22-26份,硅烷偶联剂DL1712.4-2.7份,氢氧化镁12-16份,三氧化二锑5-8份,氰尿酸三聚氰胺盐12-16份,防老剂800-A 1.3-1.5份,防老剂800-B 1.3-1.8份,液体古马隆5-6份;
其中改性紫炭黑的制备方法为:向反应容器中加入90-95份的无水乙醇,再添加浓度为7-9mol/L的氢氧化钠溶液调节PH值为9-10,加入13-16份1200-1400目的紫炭黑,对含有紫炭黑的无水乙醇溶液进行超声处理得到溶液A,超声处理的频率为25-28KHz,超声处理的功率为1000-1200W,向溶液A中加入9-12份硅烷偶联剂KH550,以160-180rpm的搅拌速度磁力搅拌10-13h得到溶液B,将溶液B陈化24-27h,再放入烘箱,以102-106℃的温度烘干,研磨,得到改性紫炭黑;
制备过程中,预热密炼机到70-75℃,将丁苯橡胶、氯化丁基橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶投入密炼机中,以200-230rpm的搅拌速度密炼21-24min得到橡胶主料,过程中打三角包6-9次,继续投入改性紫炭黑、短切玻璃纤维、聚酯纤维、云母粉、重质碳酸钙、和硅烷偶联剂DL171,以125-130rpm的搅拌速度密炼24-28min得到物料C;将液体古马隆、氢氧化镁、三氧化二锑、氰尿酸三聚氰胺盐加入含物料C的密炼机中以110-120rpm的搅拌速度混炼22-25min,再加入防老剂800-A、防老剂800-B,以84-88rpm的搅拌速度混炼12-16min,继续加入过氧化二苯甲酰BPO、促进剂DM、硫磺以82-86rpm的搅拌速度密炼18-20min,将温度升至152-157℃再混炼13-16min后,降温出料,得到高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料。
2.根据权利要求1所述高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料,其特征在于,丁苯橡胶、氯化丁基橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶的重量比为56-57:13-14:36-37。
3.根据权利要求2所述高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料,其特征在于,氯化丁基橡胶的门尼粘度(ML1+4,100℃)为46-51。
4.根据权利要求3所述高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料,其特征在于,其原料按重量份包括:丁苯橡胶56-57份,氯化丁基橡胶13-14份,甲基苯基乙烯基硅橡胶36-37份,过氧化二苯甲酰BPO 1.3-1.4份,促进剂DM 1.9-2份,硫磺1.9-2份,改性紫炭黑32-33份,短切玻璃纤维22-23份,聚酯纤维16-17份,云母粉31-32份,重质碳酸钙23-24份,硅烷偶联剂DL1712.5-2.6份,氢氧化镁13-14份,三氧化二锑6-7份,氰尿酸三聚氰胺盐14-15份,防老剂800-A 1.4-1.5份,防老剂800-B 1.4-1.6份,液体古马隆5.5-6份;
其中改性紫炭黑的制备方法为:向反应容器中加入92-93份的无水乙醇,再添加浓度为7.5-8mol/L的氢氧化钠溶液调节PH值为9-10,加入14-15份1250-1300目的紫炭黑,对含有紫炭黑的无水乙醇溶液进行超声处理得到溶液A,超声处理的频率为26-27KHz,超声处理的功率为1100-1150W,向溶液A中加入10-11份硅烷偶联剂KH550,以165-170rpm的搅拌速度磁力搅拌11-12h得到溶液B,将溶液B陈化25-26h,再放入烘箱,以103-105℃的温度烘干,研磨,得到改性紫炭黑;
制备过程中,预热密炼机到73-74℃,将丁苯橡胶、氯化丁基橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶投入密炼机中,以210-220rpm的搅拌速度密炼22-23min得到橡胶主料,过程中打三角包7-8次,继续投入改性紫炭黑、短切玻璃纤维、聚酯纤维、云母粉、重质碳酸钙、和硅烷偶联剂DL171,以126-128rpm的搅拌速度密炼25-26min得到物料C;将液体古马隆、氢氧化镁、三氧化二锑、氰尿酸三聚氰胺盐加入含物料C的密炼机中以115-117rpm的搅拌速度混炼23-24min,再加入防老剂800-A、防老剂800-B,以85-87rpm的搅拌速度混炼13-14min,继续加入过氧化二苯甲酰BPO、促进剂DM、硫磺以84-85rpm的搅拌速度密炼18.5-19min,将温度升至154-156℃再混炼14-15min后,降温出料,得到高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料。
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