CN107602959A - 一种减震橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种减震橡胶，属于橡胶制备领域，包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1.5～2份，防老剂4～5份，高耐磨炭黑30～35份，喷雾炭黑35～40份，白炭黑10份，芳纶纤维8～10份，硫载体2.5～3份，硫磺0.3～0.5份，硫化促进剂3份。本发明通过添加芳纶纤维对丁腈橡胶进行了改性，使丁腈橡胶的网状结构在动态疲劳冲击下，更趋坚固耐用，削减了丁腈橡胶滞后性生热大的弱点，又有效地提高了动态条件下的撕裂性能等不良状况，显著改善了动态疲劳与冲击疲劳性，从而提高了减震橡胶的耐久性疲劳寿命。实施例的数据表明，本发明提供的减震橡胶具有良好的耐油性和耐高温性能。

Description

一种减震橡胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶制备技术领域，尤其涉及一种减震橡胶及其制备方法。

背景技术

现实生活中振动无处不在，振动会导致装置的损坏，振动产生的噪音会严重影响人类的生活环境等，怎样将振动对人类生活的影响降低到最小是当前减震技术追求的方向，橡胶行业一直致力于控制和消除不利振动。

减震橡胶的现有优质配方，基本上都是由天然橡胶作为主要原材料，但由于天然橡胶是不耐油类介质，同时存在只能耐70～80℃特性的缺点，不能用于油类介质以及高温使用的场合，应用范围受到了限制，如中国专利CN104610591A公开了以天然橡胶为主要原料制备减震橡胶，但是没有关于耐久性以及耐热性的相关记载；中国专利CN104109265A公开了一种减震橡胶，包括100份天然橡胶，没有关于耐久性以及耐热性的相关记载。

为了克服耐久性和耐热性的缺陷，现有技术中也有一些利用丁腈橡胶的耐高温性能(100～120℃)制备减震橡胶的相关记载，但是丁腈橡胶存在损耗因子(NBR)大、滞后生热大、耐疲劳性不好的问题，从理论上来说，也不适合做减震材料。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种减震橡胶及其制备方法，具有良好的耐油性和耐高温性能，同时具有一定的耐久性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种减震橡胶，包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1.5～2份，防老剂4～5份，高耐磨炭黑30～35份，喷雾炭黑35～40份，白炭黑10份，芳纶纤维8～10份，硫载体2.5～3份，硫磺0.3～0.5份，硫化促进剂3份。

优选地，所述减震橡胶包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1.5～2份，防老剂4份，高耐磨炭黑30份，喷雾炭黑35～40份，白炭黑10份，芳纶纤维10份，硫载体2.5～3份，硫磺0.3～0.5份，硫化促进剂3份。

优选地，所述芳纶纤维的长度为3～5mm，所述芳纶纤维的直径为2D。

本发明还提供了上述技术方案所述减震橡胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将丁腈橡胶塑炼，得到塑炼物料；

(2)将所述步骤(1)得到的塑炼物料与氧化锌、硬脂酸、防老剂、高耐磨炭黑、喷雾炭黑、白炭黑以及芳纶纤维进行混炼，得到混炼物料；

(3)将所述步骤(2)得到的混炼物料与硫载体和硫磺以及硫化促进剂进行精炼，得到精炼物料；

(4)将所述步骤(3)得到的精炼物料进行硫化，得到减震橡胶。

优选地，所述步骤(1)中塑炼包括：将所述丁腈橡胶依次进行第一塑炼和第二塑炼。

优选地，所述第一塑炼与第二塑炼的时间间隔为12～36h。

优选地，所述步骤(2)中混炼的温度为90～120℃，所述混炼的时间为11～13min。

优选地，所述步骤(3)中混炼物料进行精炼前还包括停放。

优选地，所述停放的时间为大于12h。

优选地，所述步骤(4)中硫化的温度为165～175℃，所述硫化的时间为300～400s。

本发明提供了一种减震橡胶，包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1.5～2份，防老剂4～5份，高耐磨炭黑30～35份，喷雾炭黑35～40份，白炭黑10份，芳纶纤维8～10份，硫载体2.5～3份，硫磺0.3～0.5份，硫化促进剂3份。本发明通过添加芳纶纤维对丁腈橡胶进行了改性，芳纶纤维的散热耐热补强均极优异，使丁腈橡胶的网状结构在动态疲劳冲击下，更趋坚固耐用，削减了丁腈橡胶滞后性生热大的弱点，又有效地提高了动态条件下的撕裂性能等不良状况，显著改善了动态疲劳与冲击疲劳性，从而提高了减震橡胶的耐久性疲劳寿命。从而，本发明提供的减震橡胶具有耐热、耐油、高定伸的性质以及耐久性。实施例的数据表明，本发明提供的减震橡胶邵尔硬度为85A，扯断强度为16.5MPa，100％定伸强度为13.9MPa，扯断伸长率为125％，在120℃下放置70h后的邵尔硬度为90A，扯断强度为26.9MPa，扯断伸长率为92.2％，在120℃于3#油中放置70h后的邵尔硬度为81A，体积变化率为3.8％，冲击减震100万次无龟裂现象。

具体实施方式

本发明提供了一种减震橡胶，包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1.5～2份，防老剂4～5份，高耐磨炭黑30～35份，喷雾炭黑35～40份，白炭黑10份，芳纶纤维8～10份，硫载体2.5～3份，硫磺0.3～0.5份，硫化促进剂3份。

本发明提供的减震橡胶包括100份重量份数的丁腈橡胶，以丁腈橡胶的质量作为基准。在本发明中，所述丁腈橡胶作为一个基本组分，是减震橡胶的生胶体系，利用丁腈橡胶的耐油与耐高温的特点，使得减震橡胶能够在100～120℃工况条件下使用，弥补了天然橡胶耐热耐油性能的不足。本发明对所述丁腈橡胶的来源没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可，具体的，如日本进口NBR(N230)。

本发明提供的减震橡胶包括5份重量份数的氧化锌。本发明提供的减震橡胶包括1.5～2份重量份数的硬脂酸，优选为1.7～1.9份。在本发明中，所述氧化锌和硬脂酸共同构成减震橡胶的硫化活化体系。

本发明提供的减震橡胶包括4～5份重量份数的防老剂，优选为4.2～4.6份。本发明对所述防老剂的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的防老剂即可，具体的，如胺类防老剂、酚类防老剂或杂环类防老剂。

本发明提供的减震橡胶包括30～35份重量份数的高耐磨炭黑，优选为32～33份。本发明提供的减震橡胶包括35～40份重量份数的喷雾炭黑，优选为37～39份。在本发明中，所述高耐磨炭黑(N330)是一种补强性能良好的炭黑，能赋予胶粒较好的强伸性能、抗撕裂性能、耐磨性和弹性；喷雾炭黑(N990)是补强炭黑，能够增加减震橡胶的耐磨性和使用寿命，本发明中通过限定高耐磨炭黑与喷雾炭黑的用量比为30～35:35～40，使得高耐磨炭黑与喷雾炭黑发挥协同作用，共同提高了减震橡胶的定伸性能、抗撕裂性能、耐磨性以及使用寿命。

本发明提供的减震橡胶包括10份重量份数的白炭黑。在本发明中，所述白炭黑(WCB)是一种补强填充炭黑，有助于提高胶料的抗热撕裂性能。

本发明提供的减震橡胶包括8～10份重量份数的芳纶纤维，优选为9份。在本发明中，所述芳纶纤维的长度优选为3～5mm，更优选为3.5～4.5mm；所述芳纶纤维的直径为2D。在本发明中，所述芳纶纤维对丁腈橡胶进行改性，芳纶纤维的散热耐热补强均极优异，使丁腈橡胶的网状结构在动态疲劳冲击下，更趋坚固耐用，削减了丁腈橡胶滞后性生热大的弱点，又有效地提高了动态条件下的撕裂性能等不良状况，显著改善了动态疲劳与冲击疲劳性，从而提高了减震橡胶的耐久性疲劳寿命。

本发明提供的减震橡胶包括2.5～3份重量份数的硫载体，优选为2.7～2.8份。本发明对所述硫载体的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的硫载体即可，具体的，如***啉类硫载体或秋兰姆类硫载体(DTDM/TMTD)。本发明提供的减震橡胶包括0.3～0.5份重量份数的硫磺，更优选为0.4份。在本发明中，所述硫载体与硫磺共同构成硫化体系。

本发明提供的减震橡胶包括3份重量份数的硫化促进剂。本发明对所述硫化促进剂的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的硫化促进剂即可，具体的，如次磺酰胺类促进剂与噻唑类促进剂。

在本发明中，所述减震橡胶优选包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1.5～2份，防老剂4份，高耐磨炭黑30份，喷雾炭黑35～40份，白炭黑10份，芳纶纤维10～15份，硫载体2.5～3份，硫磺0.3～0.5份，硫化促进剂3份。

本发明还提供了上述技术方案所述减震橡胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将丁腈橡胶塑炼，得到塑炼物料；

(2)将所述步骤(1)得到的塑炼物料与氧化锌、硬脂酸、防老剂、高耐磨炭黑、喷雾炭黑、白炭黑以及芳纶纤维进行混炼，得到混炼物料；

(3)将所述步骤(2)得到的混炼物料与硫载体和硫磺以及硫化促进剂进行精炼，得到精炼物料；

(4)将所述步骤(3)得到的精炼物料进行硫化，得到减震橡胶。

本发明将丁腈橡胶塑炼，得到塑炼物料。在本发明中，所述塑炼包括：将所述丁腈橡胶依次进行第一塑炼和第二塑炼。在本发明中，所述第一塑炼和第二塑炼的温度独立地优选为40～60℃，更优选为50℃；所述第一塑炼和第二塑炼的时间独立地优选为0.3h。在本发明中，所述塑炼优选在开炼机中进行，所述开炼机的辊距优选为1mm。

在本发明中，所述第一塑炼与第二塑炼的时间间隔优选为12～24h。在本发明中，所述塑炼物料的可塑度指标优选为0.32～0.36，更优选为0.34～0.35。

得到塑炼物料后，本发明将所述塑炼物料与氧化锌、硬脂酸、防老剂、高耐磨炭黑、喷雾炭黑、白炭黑以及芳纶纤维进行混炼，得到混炼物料。在本发明中，所述混炼的温度优选为90～120℃，更优选为100～110℃；所述混炼的时间优选为11～13min，更优选为12min。在本发明中，所述混炼温度过低，动能消耗大，不利分散；混炼温度过高，减震橡胶热历史积累对后期的焦烧性能不利。

本发明对所述塑炼物料与氧化锌、硬脂酸、防老剂、高耐磨炭黑、喷雾炭黑、白炭黑以及芳纶纤维的加入顺序没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的加料方式即可，具体的，如先将塑炼物料与芳纶纤维单独薄通得到预混料，以达到芳纶纤维分散均匀，然后再将预混料与氧化锌、硬脂酸、防老剂、高耐磨炭黑、喷雾炭黑、白炭黑同步投入密炼机中进行混炼。在本发明中，所述薄通的次数优选为8次。在本发明中，所述高耐磨炭黑与喷雾炭黑以及白炭黑的用量较多，优选将所有的炭黑独立地平均分成两次加入。

得到混炼物料后，本发明将所述混炼物料与硫载体和硫磺以及硫化促进剂进行精炼，得到精炼物料。在本发明中，所述混炼物料进行精炼前优选进行停放，所述停放的时间优选为大于12h，更优选为14～18h。在本发明中，所述停放的温度优选为室温，不需要额外的加热或降温。

在本发明中，所述精炼的温度优选为70℃以下，更优选为60℃以下；所述精炼的时间优选为0.2h。在本发明中，所述精炼在开炼机中进行。本发明对混炼物料与硫载体和硫磺以及硫化促进剂的加料顺序没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的加入顺序即可，具体的，如将混炼物料与硫载体和硫磺以及硫化促进剂同步加入到开炼机中，先在辊距为1mm的情况下薄通3次，然后放大辊距至6mm左右，出片。

得到精炼物料后，本发明将所述精炼物料进行硫化，得到减震橡胶。在本发明中，所述硫化的温度优选为165～175℃，更优选为170℃；所述硫化的时间优选为300～400s，更优选为350～380s。

在本发明中，所述硫化在硫化机中进行，所述硫化的压力为15～20MPa，更优选为16MPa。

在本发明中，所述精炼物料进行硫化前优选进行预热。在本发明中，所述预热的温度优选为80～100℃，更优选为90℃；所述预热的时间优选为5～15min，更优选为10min。在本发明中，所述预热能够保证产品充分硫化均匀，又不过硫，使性能更加稳定可靠。

硫化完成后，本发明优选对硫化产物依次进行成型裁料和修边得到减震橡胶。本发明对所述成型裁料和修边的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。

下面结合实施例对本发明提供的减震橡胶及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种减震橡胶包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，防老剂4份，高耐磨炭黑30份，喷雾炭黑35份，白炭黑10份，芳纶纤维10份，硫载体2.5份，硫磺0.3份，硫化促进剂3份，其中芳纶纤维的长度为3mm，直径为2D。

制备方法包括以下步骤：

(1)将丁腈橡胶在开炼机中于40℃进行第一塑炼0.3h，间隔12h后再于40℃进行第二塑炼0.3h得到塑炼物料；

(2)将塑炼物料与芳纶纤维单独薄通8次得到预混料，然后再将预混料、氧化锌、硬脂酸、防老剂、高耐磨炭黑、喷雾炭黑、白炭黑同步投入密炼机中于90℃下混炼13min得到混炼物料，其中高耐磨炭黑、喷雾炭黑与白炭黑的总量平均分两批加入；

(3)混炼物料在室温下停放12h后，与硫载体和硫磺以及硫化促进剂加入到开炼机中先在1mm辊距下薄通3次，然后再阿静辊距设为6mm出片，得到精炼物料，精炼时的温度为60℃，精炼的时间为0.2h；

(4)将精炼物料在硫化机中于165℃、15MPa下硫化300s，然后进行成型裁料和修边得到减震橡胶。

对本实施例制得的减震橡胶的性能进行测试，结果如表1所示，由表1可以看出，本实施例制得的减震橡胶具有优良的耐热和耐油性能，符合电锤工况中冲击减震橡胶垫的要求，且只有100％的定伸，而没有300％的数据，说明减震橡胶压变非常的好。比现有的天然胶减震橡胶的使用寿命长3倍以上，抗撕裂和冲击的能力强2到3倍，对配方中的炭黑运用了巧妙的配比，利用了高耐磨炭黑的高定伸性能与耐磨性，与喷雾炭黑的高弹性与耐热性，两者的协同增效作用，还有对硫化体系的优化，配合混炼工艺、硫化工艺的改进，从而使我们拓宽了减震橡胶的范围，使丁腈橡胶作为基质材料的减震橡胶的使用性能与寿命均有了很大的提高。

表1 实施例1制得的减震橡胶的性能测试结果

实施例2

一种减震橡胶包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸2份，防老剂4份，高耐磨炭黑35份，喷雾炭黑40份，白炭黑10份，芳纶纤维8份，硫载体3份，硫磺0.5份，硫化促进剂3份，其中芳纶纤维的长度为5mm，直径为2D。

制备方法包括以下步骤：

(1)将丁腈橡胶在开炼机中于50℃，进行第一塑炼0.3h，间隔36h后再于50℃进行第二塑炼0.3h得到塑炼物料；

(2)将塑炼物料与芳纶纤维单独薄通8次得到预混料，然后再将预混料、氧化锌、硬脂酸、防老剂、高耐磨炭黑、喷雾炭黑、白炭黑同步投入密炼机中于120℃下混炼11min得到混炼物料，其中高耐磨炭黑、喷雾炭黑与白炭黑的总量平均分两批加入；

(3)混炼物料在室温下停放14h后，与硫载体和硫磺以及硫化促进剂加入到开炼机中先在1mm辊距下薄通3次，然后再调整辊距设为6mm出片，得到精炼物料，精炼时的温度为70℃以下，精炼的时间为0.2h；

(4)将精炼物料在硫化机中于175℃、20MPa下硫化400s，然后进行成型裁料和修边得到减震橡胶。

对本实施例制得的减震橡胶的性能进行测试，结果如表2所示，由表2可以看出，本实施例制得的减震橡胶具有优良的耐热和耐油性能，符合电锤工况中冲击减震橡胶垫的要求，且只有100％的定伸，而没有300％的数据，说明减震橡胶压变非常的好。

表2 实施例2制得的减震橡胶的性能测试结果

实施例3

一种减震橡胶包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸2份，防老剂4份，高耐磨炭黑35份，喷雾炭黑40份，白炭黑10份，芳纶纤维9份，硫载体3份，硫磺0.4份，硫化促进剂3份，其中芳纶纤维的长度为3.5mm，直径为2D。

制备方法包括以下步骤：

(1)将丁腈橡胶在开炼机中于60℃进行第一塑炼0.3h，间隔36h后再于60℃进行第二塑炼0.3h得到塑炼物料；

(2)将塑炼物料与芳纶纤维单独薄通8次得到预混料，然后再将预混料、氧化锌、硬脂酸、防老剂、高耐磨炭黑、喷雾炭黑、白炭黑同步投入密炼机中于110℃下混炼12min得到混炼物料，其中高耐磨炭黑、喷雾炭黑与白炭黑的总量平均分两批加入；

(3)混炼物料在室温下停放18h后，与硫载体和硫磺以及硫化促进剂加入到开炼机中先在1mm辊距下薄通3次，然后再阿静辊距设为6mm出片，得到精炼物料，精炼时的温度为50℃，精炼的时间为0.2h；

(4)将精炼物料在硫化机中于170℃、16MPa下硫化350s，然后进行成型裁料和修边得到减震橡胶。

对本实施例制得的减震橡胶的性能进行测试，结果如表3所示，由表3可以看出，本实施例制得的减震橡胶具有优良的耐热和耐油性能，符合电锤工况中冲击减震橡胶垫的要求，且只有100％的定伸，而没有300％的数据，说明减震橡胶压变非常的好。

表3 实施例3制得的减震橡胶的性能测试结果

对比例

天然橡胶减震橡胶包括以下重量份数的组分：天然橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，石蜡1份，防老剂4份，高耐磨炭黑25份，喷雾炭黑30～35份，助填料分散剂DR 1.5份、内用特种脱模剂AC-6171.5份，硫载体0.75份，硫磺0.75份，硫化促进剂3.5份。

采用与实施例1相同的制备方法制备。制得的天然橡胶不具有耐油性能，且产生溶胀，在进行冲击减震试验时，32万次就出现龟裂损坏的现象。且耐热温度仅为70℃。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种减震橡胶，包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1.5～2份，防老剂4～5份，高耐磨炭黑30～35份，喷雾炭黑35～40份，白炭黑10份，芳纶纤维8～10份，硫载体2.5～3份，硫磺0.3～0.5份，硫化促进剂3份。

2.根据权利要求1所述的减震橡胶，其特征在于，包括以下重量份数的组分：丁腈橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1.5～2份，防老剂4份，高耐磨炭黑30份，喷雾炭黑35～40份，白炭黑10份，芳纶纤维10份，硫载体2.5～3份，硫磺0.3～0.5份，硫化促进剂3份。

3.根据权利要求1或2所述的减震橡胶，其特征在于，所述芳纶纤维的长度为3～5mm，所述芳纶纤维的直径为2D。

4.权利要求1～3任意一项所述减震橡胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将丁腈橡胶塑炼，得到塑炼物料；

(2)将所述步骤(1)得到的塑炼物料与氧化锌、硬脂酸、防老剂、高耐磨炭黑、喷雾炭黑、白炭黑以及芳纶纤维进行混炼，得到混炼物料；

(3)将所述步骤(2)得到的混炼物料与硫载体和硫磺以及硫化促进剂进行精炼，得到精炼物料；

(4)将所述步骤(3)得到的精炼物料进行硫化，得到减震橡胶。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中塑炼包括：将所述丁腈橡胶依次进行第一塑炼和第二塑炼。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一塑炼与第二塑炼的时间间隔为12～36h。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中混炼的温度为90～120℃，所述混炼的时间为11～13min。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中混炼物料进行精炼前还包括停放。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述停放的时间为大于12h。

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中硫化的温度为165～175℃，所述硫化的时间为300～400s。