CN107652479A - 一种β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料及其制备方法:先将β型碳化硅晶须与顺丁橡胶混炼制备β型碳化硅晶须/顺丁橡胶混炼胶;再将β型碳化硅晶须与天然橡胶混炼制备β型碳化硅晶须/天然橡胶混炼胶,最后将β型碳化硅晶须/顺丁橡胶与β型碳化硅晶须/天然橡胶混炼制备得到β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料。本发明利用β型碳化硅晶须具有硬度极高、弹性模量极大、抗拉强度极大和耐热温度极高的特点来增强网球胶料的性能;还利用了顺丁橡胶硫化后具有优异的耐寒性、耐磨性和弹性的特点及天然橡胶本身综合性能良好的特点,将两种橡胶取长补短并用来制备网球胶料;所制得的网球胶料具有强度高、回弹性好和定伸应力高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,特别涉及一种β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料及其制备方法。
背景技术
天然橡胶作为重要的工业原料和战略物资,具有优异的综合性能,如高粘弹性、良好的绝缘性、耐磨性、气密性和耐曲挠性能,因此被广泛应用于航天航空、国防军工、汽车轮胎、飞机轮胎和医用弹性体等领域。但天然橡胶本身的强度和模量较低,通常需要使用炭黑、白炭黑、纤维、纳米粉体材料以及晶须材料等增强材料进行改性才具有实际应用价值。
顺丁橡胶是由丁二烯聚合而成的结构规整的合成橡胶,顺丁橡胶是仅次于丁苯橡胶的第二大合成橡胶。与天然橡胶和丁苯橡胶相比,顺丁橡胶硫化后其耐寒性、耐磨性和弹性会变得特别优异,且耐老化性能也有一定的提高。顺丁橡胶在高温下可表现出一定的柔软性和弹性,可加工成型,并与天然橡胶有较好的相容性,在硫黄等硫化剂作用下,可产生硫化作用,实现相间交联。但顺丁橡胶存在拉伸强度及撕裂强度低的缺点,因此,要让顺丁橡胶具有实际应用价值,就必须提高其拉伸强度及撕裂强度。
碳化硅晶须是一种缺陷很少且具有一定长径比的单晶纤维,它是迄今为止已合成出的晶须中硬度最高、弹性模量最大、抗拉强度最大以及耐热温度最高的晶须产品。碳化硅晶须通常分为α型和β型两种形式,其中β型性能优于α型。β型碳化硅晶须较α型具有更高的硬度(莫氏硬度达9.5以上),且在韧性、导电性能、抗磨性、耐高温性、抗震性、耐腐蚀性以及耐辐射性等方面均更优异。因此在众多的晶须材料中,选用β型碳化硅晶须可有效地增强顺丁橡胶/天然橡胶复合混炼胶的力学强度。
网球运动在球类运动中占有重要的地位,要生产出符合国际网协标准的网球通常具有很大的难度,这是因为优质的网球需要符合高定伸应力和高弹性的特点,但这两点在一定程度上是相矛盾的:高定伸应力要求网球胶料在较大外力作用下保持较小的变形度;而高弹性则要求胶料在较小外力下产生较大的弹性形变。因此,设计一个合理的网球胶料配方及其制备方法是非常有必要的,这样既能显著提高网球胶料的定伸应力,又不影响其弹性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料及其制备方法。为了达成上述目的,本发明的解决方案是:
一种β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料,该胶料的组成按质量份数为:β型碳化硅晶须用量85份;顺丁橡胶用量300份;天然橡胶用量1000份;硬脂酸用量3份;氧化锌用量62份;橡胶促进剂DM用量14份;橡胶促进剂TT用量2份;硫磺用量30份;橡胶促进剂D用量10份;橡胶促进剂TMTD用量5份。
优选地,所述的β型碳化硅晶须的直径为0.05~0.2μm,平均长度为10~40μ m。
优选地,所述的顺丁橡胶为高顺式结构的顺丁橡胶。
优选地,所述的天然橡胶为天然生胶。
一种根据权利要求1所述的β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料的制备方法,包括以下步骤:
1)在开炼机上,将质量份数为300份的顺丁橡胶进行塑炼,温度为40℃,时间为3min,待其包辊后,按照质量份数依次加入3份硬脂酸、12份氧化锌、25份β型碳化硅晶须、4份橡胶促进剂DM、2份橡胶促进剂TT和10份硫磺进行混炼,温度为160℃,时间为12min,得到β型碳化硅晶须/顺丁橡胶混炼胶;
2)在开炼机上,将质量份数为1000份天然橡胶进行塑炼,温度为50℃,时间为3min,待其包辊后,按照质量份数依次加入50份氧化锌、60份β型碳化硅晶须、10份橡胶促进剂D、10份橡胶促进剂DM、5份橡胶促进剂TMTD和20份硫磺进行混炼,温度为130℃,时间为15min,得到β型碳化硅晶须/天然橡胶混炼胶;
3)在开炼机上,将步骤1)中制备得到的β型碳化硅晶须/顺丁橡胶混炼胶与步骤2)中制备得到的β型碳化硅晶须/天然橡胶混炼胶进行混炼,温度为75℃,时间为10min,得到β型碳化硅晶须/顺丁橡胶—β型碳化硅晶须/天然橡胶复合混炼胶;
4)将步骤3)中制备得到的β型碳化硅晶须/顺丁橡胶—β型碳化硅晶须/天然橡胶复合混炼胶用硫化仪测定其正硫化时间t90,再用平板硫化机进行硫化,即可制得所述的β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料。
优选地,步骤4)中所述的硫化温度为135℃。
相对于现有的制备网球胶料的方法,本发明具有以下优点:
(1)本发明所制备的β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料先用β型碳化硅晶须加入顺丁橡胶中以提高顺丁橡胶的拉伸强度及撕裂强度,得到β型碳化硅晶须/ 顺丁橡胶混炼胶;再用β型碳化硅晶须加入天然橡胶中以提高天然橡胶的强度和模量,得到β型碳化硅晶须/天然橡胶混炼胶;最后将β型碳化硅晶须/顺丁橡胶混炼胶与β型碳化硅晶须/天然橡胶混炼胶混炼,制备出网球胶料;这里充分利用了β型碳化硅晶须的硬度极高、弹性模量极大、抗拉强度极大以及耐热温度极高的特性,所制备的网球胶料与现有的网球胶料相比,力学性能和耐热性均得到显著提升。
(2)本发明所制备的β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料采用顺丁橡胶与天然橡胶并用,利用顺丁橡胶硫化后其耐寒性、耐磨性和弹性都特别优异的特点以及天然橡胶本身综合性能良好的特点,将两种橡胶取长补短并用,从而进一步提高了所制备的网球胶料的耐寒性、耐磨性、弹性模量及定伸应力。
(3)本发明的制备方法还具有工艺简单、可操性强以及适合大规模工业生产的优点。依据现有的网球胶料制备方法通常会先将纯顺丁橡胶与纯天然橡胶混炼,再将增强材料加入顺丁橡胶/天然橡胶混炼后的并用胶中,然而这会面临如何选用顺丁橡胶/天然橡胶混炼并用胶配合剂的难题。此外,现有的工艺可用的配合剂种类繁多,在制定胶料配方时,不仅要考虑到每种配合剂之间存在的化学反应,配合剂与增强材料之间存在的化学反应,还需考虑配合剂在纯顺丁橡胶中能促进其硫化,但在顺丁橡胶/天然橡胶混炼胶中是否能促进其硫化等问题。配合剂在两种橡胶混炼胶中的化学机理远比配合剂在一种橡胶中的化学机理要复杂的多,这就会给制备方法的可操性带来麻烦。本发明的制备方法将β型碳化硅晶须分别作为顺丁橡胶及天然橡胶的增强材料,这比直接将β型碳化硅晶须加入到纯顺丁橡胶/纯天然橡胶混炼胶,可操作性更强,工艺也更简单。
(4)本发明所制备的β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料还完全符合网球胶料要求高硬度、高定伸应力和高弹性的特点,在网球的制备和生产中有着广泛的应用前景。
具体实施方式
下面进一步结合实施例以详细说明本发明。同样应理解,以下实施例只用于对本发明进行进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,示例中具体的质量、反应时间和温度、工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例,本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
实施例:
所用试剂如无特别指出均为商品化试剂,从市场上买来均未进行进一步纯化就直接使用。
β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)在开炼机上,将300g高顺式结构的顺丁橡胶在40℃塑炼3min,待其包辊后依次加入3g硬脂酸,12g氧化锌,25gβ型碳化硅晶须,4g橡胶促进剂DM, 2g橡胶促进剂TT和10g硫磺在160℃混炼12min,得到β型碳化硅晶须/顺丁橡胶混炼胶;
(2)在开炼机上,将1000g天然生胶在50℃塑炼3min,待其包辊后依次加入 50g氧化锌,60gβ型碳化硅晶须,10g橡胶促进剂D,10g橡胶促进剂DM,5g橡胶促进剂TMTD和20g硫磺在130℃混炼15min,得到β型碳化硅晶须/天然橡胶混炼胶。
(3)在开炼机上,将步骤(1)中制得的β型碳化硅晶须/顺丁橡胶混炼胶与步骤(中)制得的β型碳化硅晶须/天然橡胶混炼胶在75℃混炼10min,得到β型碳化硅晶须/顺丁橡胶—β型碳化硅晶须/天然橡胶复合混炼胶。再将此复合混炼胶用硫化仪测定其正硫化时间t90,用平板硫化机在135℃下硫化,即可制备得到所述β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料
对所合成的网球胶料按照GB/T528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》进行拉伸性能测试,按照GB/T531.1-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分:邵氏硬度计(邵尔硬度)》进行硬度进行测试,所用仪器为:邵尔A型橡胶硬度计LX-A;使用橡胶回弹测试仪测冲击回弹率;结果表明:本发明制得的β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料与纯顺丁橡胶/纯天然橡胶混合胶料相比,在顺丁橡胶与天然橡胶配比相同的情况下,具有以下显著效果:
1、200%定伸应力由8.08Mpa提高到9.39Mpa,
2、300%定伸应力由8.29Mpa提高到9.52Mpa,
3、拉伸强度由13.58Mpa提高到16.77Mpa,
4、拉断伸张率由299%提高到338%,
5、邵尔A型硬度由58度提高到70度,
6、冲击回弹率由65%提高到72%。
本发明所制备的网球胶料在制备具有强度高、回弹性好以及定伸应力高的网球中具有广阔的应用前景。
Claims (6)
1.一种β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料,其特征在于,该胶料的组成按质量份数为:β型碳化硅晶须用量85份;顺丁橡胶用量300份;天然橡胶用量1000份;硬脂酸用量3份;氧化锌用量62份;橡胶促进剂DM用量14份;橡胶促进剂TT用量2份;硫磺用量30份;橡胶促进剂D用量10份;橡胶促进剂TMTD用量5份。
2.根据权利要求1所述的β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料,其特征在于,所述的β型碳化硅晶须的直径为0.05~0.2μm,平均长度为10~40μm。
3.根据权利要求1所述的β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料,其特征在于,所述的顺丁橡胶为高顺式结构的顺丁橡胶。
4.根据权利要求1所述的β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料,其特征在于,所述的天然橡胶为天然生胶。
5.一种根据权利要求1所述的β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)在开炼机上,将质量份数为300份的顺丁橡胶进行塑炼,温度为40℃,时间为3min,待其包辊后,按照质量份数依次加入3份硬脂酸、12份氧化锌、25份β型碳化硅晶须、4份橡胶促进剂DM、2份橡胶促进剂TT和10份硫磺进行混炼,温度为160℃,时间为12min,得到β型碳化硅晶须/顺丁橡胶混炼胶;
2)在开炼机上,将质量份数为1000份天然橡胶进行塑炼,温度为50℃,时间为3min,待其包辊后,按照质量份数依次加入50份氧化锌、60份β型碳化硅晶须、10份橡胶促进剂D、10份橡胶促进剂DM、5份橡胶促进剂TMTD和20份硫磺进行混炼,温度为130℃,时间为15min,得到β型碳化硅晶须/天然橡胶混炼胶;
3)在开炼机上,将步骤1)中制备得到的β型碳化硅晶须/顺丁橡胶混炼胶与步骤2)中制备得到的β型碳化硅晶须/天然橡胶混炼胶进行混炼,温度为75℃,时间为10min,得到β型碳化硅晶须/顺丁橡胶—β型碳化硅晶须/天然橡胶复合混炼胶;
4)将步骤3)中制备得到的β型碳化硅晶须/顺丁橡胶—β型碳化硅晶须/天然橡胶复合混炼胶用硫化仪测定其正硫化时间t90,再用平板硫化机进行硫化,即可制得所述的β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料。
6.根据权利要求5所述的β型碳化硅晶须和橡胶并用的网球胶料的制备方法,其特征在于,步骤4)中所述的硫化温度为135℃。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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