CN108084507A - 一种耐疲劳橡胶复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐疲劳橡胶复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于橡胶材料技术领域，涉及一种耐疲劳橡胶复合材料。一种耐疲劳橡胶复合材料，包括以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶120‑140份、碳纳米管30‑40份、白炭黑40‑50份、炭黑20‑30份、硫磺3‑6份、氧化锌3‑5份、硬脂酸5‑6份、促进剂2‑3份和防老剂80‑100份。该发明耐疲劳橡胶复合材料具有良好的物理机械性能，优异的耐疲劳性能等优点。

Description

一种耐疲劳橡胶复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶材料技术领域，涉及一种耐疲劳橡胶复合材料。
背景技术
近年来，橡胶作为一种高弹性材料具有耐热、良好的绝缘性、耐油等优点，在国民经济中有着广泛的应用。提高橡胶制品的疲劳寿命和耐磨性，会在节能减排、减少雾霸污染等方面产生可观效益，为经济的可持续发展带来一定的推动。 但是，由于橡胶与人们的日常生活之息息相关，而大多数的橡胶制品，在动态条件下使用时，会因制品疲劳造成的意外事故，因此，提高橡胶制品的疲劳寿命，减少是因制品疲劳造成的意外事故是至关重要的。因此，研制一种机械性能好的耐疲劳橡胶复合材料是非常必要的。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种耐疲劳橡胶复合材料。本发明耐疲劳橡胶复合材料具有良好的物理机械性能，优异的耐疲劳性能等优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为。
一种耐疲劳橡胶复合材料，包括以下重量份数的原料制备而成：
天然橡胶 120-140份
碳纳米管 30-40份
白炭黑 40-50份
炭黑 20-30份
硫磺 3-6份
氧化锌 3-5份
硬脂酸 5-6份
促进剂 2-3份
防老剂 80-100份。
本发明的一种优选方案，包括以下重量份数的原料制备而成：
天然橡胶 110份
碳纳米管 33份
白炭黑 46份
炭黑 25份
硫磺 4份
氧化锌 4份
硬脂酸 5份
促进剂 3份
防老剂 90份。
所述碳纳米管为多壁碳纳米管。
所述碳纳米管的纯度＞94%。
所述促进剂DTDM或CZ。
所述防老剂为防老剂D或防老剂4020。
本发明的有益效果：本发明采用多壁碳纳米管填充天然橡胶，使胶料粘度的下降，改善了炭黑的分散，
又采用炭黑与白炭黑混合填充天然橡胶，填料掺入时间较短，容易混炼，结合橡胶多，在耐磨耗性能保持不变的情况下，可提高耐疲劳性能。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
一种耐疲劳橡胶复合材料，包括以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶120份、多壁碳纳米管（纯度95%）38份、白炭黑47份、炭黑29份、硫磺4份、氧化锌4份、硬脂酸5份、促进剂DTDM 2份、防老剂D 97份。
制备方法，步骤如下：
（1）按重量份数秤取炭黑、氧化锌、硬脂酸和蒸馏水，放入混炼机中搅拌均匀，再加入白炭黑和促进剂DTDM，搅拌时间10-15min，搅拌转数35-55r/min，再加入天然橡胶、多壁碳纳米管、硫磺和防老剂进行混炼，混炼转速150r/min，制得混料；
（3）硫化：将上述混料放入平板硫化机中进行硫化，硫化温度为175℃，硫化时间35-50min，常温常压下固化即得成品。
实施例2
一种耐疲劳橡胶复合材料，包括以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶130份、多壁碳纳米管（纯度95%）34份、白炭黑42份、炭黑21份、硫磺4份、氧化锌4份、硬脂酸5份、促进剂CZ 2份、防老剂D 87份。
制备方法，步骤如下：
（1）按重量份数秤取炭黑、氧化锌、硬脂酸和蒸馏水，放入混炼机中搅拌均匀，再加入白炭黑和促进剂CZ，搅拌时间10-15min，搅拌转数35-55r/min，再加入天然橡胶、多壁碳纳米管、硫磺和防老剂进行混炼，混炼转速150r/min，制得混料；
（3）硫化：将上述混料放入平板硫化机中进行硫化，硫化温度为175℃，硫化时间35-50min，常温常压下固化即得成品。
实施例3
一种耐疲劳橡胶复合材料，包括以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶135份、多壁碳纳米管（纯度95%）38份、白炭黑44份、炭黑23份、硫磺5份、氧化锌4份、硬脂酸5份、促进剂DTDM 3份、防老剂D 95份。
制备方法，步骤如下：
（1）按重量份数秤取炭黑、氧化锌、硬脂酸和蒸馏水，放入混炼机中搅拌均匀，再加入白炭黑和促进剂DTDM，搅拌时间10-15min，搅拌转数35-55r/min，再加入天然橡胶、多壁碳纳米管、硫磺和防老剂进行混炼，混炼转速150r/min，制得混料；
（3）硫化：将上述混料放入平板硫化机中进行硫化，硫化温度为175℃，硫化时间35-50min，常温常压下固化即得成品。
实施例4
一种耐疲劳橡胶复合材料，包括以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶135份、多壁碳纳米管（纯度95%）37份、白炭黑46份、炭黑28份、硫磺5份、氧化锌4份、硬脂酸5份、促进剂CZ 2份、防老剂D 89份。
制备方法，步骤如下：
（1）按重量份数秤取炭黑、氧化锌、硬脂酸和蒸馏水，放入混炼机中搅拌均匀，再加入白炭黑和促进剂CZ，搅拌时间10-15min，搅拌转数35-55r/min，再加入天然橡胶、多壁碳纳米管、硫磺和防老剂进行混炼，混炼转速150r/min，制得混料；
（3）硫化：将上述混料放入平板硫化机中进行硫化，硫化温度为175℃，硫化时间35-50min，常温常压下固化即得成品。
对比例1
一种耐疲劳橡胶复合材料，包括以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶127份、白炭黑48份、炭黑27份、硫磺5份、氧化锌4份、硬脂酸5份、促进剂DTDM 2份、防老剂4020 96份。
制备方法，步骤如下：
（1）按重量份数秤取炭黑、氧化锌、硬脂酸和蒸馏水，放入混炼机中搅拌均匀，再加入白炭黑和促进剂DTDM，搅拌时间10-15min，搅拌转数35-55r/min，再加入天然橡胶、硫磺和防老剂4020进行混炼，混炼转速150r/min，制得混料；
（3）硫化：将上述混料放入平板硫化机中进行硫化，硫化温度为175℃，硫化时间35-50min，常温常压下固化即得成品。
一、性能检测
拉断伸长率按国际标准GB/T 3941-1991中规定测试；拉伸强度按国际标准GB/T 528-1999中规定测试；硬度（邵尔A）按国际标准GB/T 531-1999中规定测试。
1、对实施例1-4和对比例1制备的耐疲劳橡胶复合材料进行性能检测，并与国标作对比，对比结果如表1。
表1实施例1-4和对比例1制备的耐疲劳橡胶复合材料理性指标与国标对比表
项目/编号 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1 国外标准
拉伸强度/MPa 7.5 8.3 8.4 8.3 8.4 ≥5
拉断伸长率/% 513 527 545 426 412 ≥100
硬度（邵尔A） 67 65 64 64 64 75-85
拉断伸长率变化/%（300℃×48h老化） -28 -26 -28 -25 -28 -45至25
硬度变化率，% -4.33 -3.69 -3.75 -3.65 -3.86
拉伸强度变化率，% -14.5 -13.7 -13.5 -13.6 -13.5
由表1可知，本发明耐疲劳橡胶复合材料的物理机械性能良好，具有良好的耐疲劳性能。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种耐疲劳橡胶复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料制备而成：
天然橡胶 120-140份
碳纳米管 30-40份
白炭黑 40-50份
炭黑 20-30份
硫磺 3-6份
氧化锌 3-5份
硬脂酸 5-6份
促进剂 2-3份
防老剂 80-100份。
2. 根据权利要求1所述的耐疲劳橡胶复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料制备而成：
天然橡胶 110份
碳纳米管 33份
白炭黑 46份
炭黑 25份
硫磺 4份
氧化锌 4份
硬脂酸 5份
促进剂 3份
防老剂 90份。
3.根据权利要求1所述的耐疲劳橡胶复合材料，其特征在于：所述碳纳米管为多壁碳纳米管。
4.根据权利要求1所述的耐疲劳橡胶复合材料，其特征在于：所述碳纳米管的纯度＞94%。
5.根据权利要求1所述的耐疲劳橡胶复合材料，其特征在于：所述促进剂DTDM或CZ。
6.根据权利要求1所述的耐疲劳橡胶复合材料，其特征在于：所述防老剂为防老剂D或防老剂4020。
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