CN109651667B - 一种红衣陶土改性的橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明利用红衣陶土的高强度和优良稳定性等特点，通过对配方设计和制备工艺的改良研究，实现红衣陶土和橡胶的强结合，本发明制得的红衣陶土改性的橡胶材料，保留了原有橡胶耐磨、耐热、耐油的优点，克服了共混后强度不足、阻燃性低、分散效果差的缺点。同事，本发明的红衣陶土改性的橡胶材料的制备工艺简单，便于节约成本。

Description

一种红衣陶土改性的橡胶材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶材料技术领域，具体涉及一种红衣陶土改性的橡胶材料及其制备方法。
背景技术
随着橡胶工业的迅速发展，橡胶制品已经起到承载现代社会和工业运转的作用。目前，橡胶已成为交通运输、农林水利、土木建筑、电气通讯、医疗卫生等众多领域不可或缺的重要材料。与塑料相比，橡胶材料中可以大量添加各种配合剂，可与各种材料相复合，从而制得性能各异的各种橡胶制品。而橡胶可用的配合剂多种，其配方设计具有多样性、复杂性。
根据原材料来源与方法，橡胶可以分成天然橡胶和合成橡胶两大类。天然橡胶主要来源于三叶橡胶树，而合成橡胶是由人工合成方法制得的。现有的合成橡胶品种很多，包括顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶等等，而其中产量最大的是丁苯橡胶。丁苯橡胶，又称聚乙烯丁二烯共聚物，其大部分性能接近于天然橡胶，而有些性能如耐磨、耐热和耐老化等，比天然橡胶更为优良。然而，纯丁苯橡胶也有其不足，例如，强度低，加入配合剂比天然橡胶难度大，配合剂在丁苯橡胶中分散性差等。因而，开发改性丁苯橡胶是橡胶行业的研究热点，也是市场的需求。
随着人们对橡胶材料性能要求的提高，单一橡胶材料很难满足要求，因此，共混胶的研究也越来越受到重视。目前已有文献报道天然橡胶(NR)与丁苯橡胶(SBR)可以很好地兼容，也有通过在耐油性极好、耐磨性和耐热性较优良但价格高昂的丁腈橡胶(NBR)中添加一定量的丁苯橡胶，从而减低成本。然而，NR/SBR共混胶、NBR/SBR共混胶的强度、阻燃性仍然不足，需要加入增强剂。在橡胶中加入陶土对胶料性能有较大影响，传统陶土对橡胶的补强效果不佳，而红衣陶土具有高模、高强、较好的稳定性与合适的热膨胀系数等特点，是一种较好的增强剂。现有技术中未见有红衣陶土改性的橡胶材料公开。
发明内容
本发明的目的在于解决传统陶土对橡胶材料的补强效果不佳的问题，提供一种强度高、阻燃性好的红衣陶土改性的橡胶材料。
本发明的另一个目的在于提供上述红衣陶土改性的橡胶材料的制备方法。
为实现上述发明的目的，本发明采取的技术方案是：
一种红衣陶土改性的橡胶材料，其原料按重量份计包括：粉末丁苯橡胶35～55份，丁腈橡胶25～45份，ABS树脂10～15份，硫化剂1～3份，促进剂1.5～4份，氧化锌1～4份，硬脂酸0.5～2份，偏苯三酸三辛酯3～6份，石蜡1～3份，炭黑10～15份，抗氧剂2～4份，红衣陶土30～40份。
其中，红衣陶土的组成为：MgO的含量为1.04％、Al2O3的含量为16.93％、SiO2的含量为68.23％、K2O的含量为2.92％、CaO的含量为2.61％、Fe2O3的含量为8.27％。
作为上述一种红衣陶土改性的橡胶材料的进一步改进，其原料按重量份计包括：粉末丁苯橡胶40份，丁腈橡胶30份，ABS树脂12份，硫化剂2份，促进剂2.5份，氧化锌2份，硬脂酸1份，偏苯三酸三辛酯5份，石蜡2份，炭黑12份，抗氧剂3份，红衣陶土35份。
作为上述一种红衣陶土改性的橡胶材料的进一步改进，红衣陶土的目数为100～200目。
作为上述一种红衣陶土改性的橡胶材料的进一步改进，硫化剂为氨基甲酸酯硫化剂LH-420。
作为上述一种红衣陶土改性的橡胶材料的进一步改进，促进剂为促进剂PZ、促进剂ZDMC或促进剂NA-22的其中一种。
作为上述一种红衣陶土改性的橡胶材料的进一步改进，炭黑为炭黑N330、炭黑N339、炭黑N550或炭黑N880的其中一种。
作为上述一种红衣陶土改性的橡胶材料的进一步改进，抗氧剂为抗氧剂BLE-25、抗氧剂Irganox 1520或抗氧剂Wingstay K的其中一种。
一种红衣陶土改性的橡胶材料的制备方法，其步骤为：先将粉末丁苯橡胶、丁腈橡胶、ABS树脂放入密炼机中混炼均匀，再加入红衣陶土、偏苯三酸三辛酯、氧化锌、硬脂酸、石蜡进行混炼，再加入炭黑、抗氧剂继续混炼，排胶、出片，加入硫化剂、促进剂混合反应，即得红衣陶土改性橡胶材料。
作为上述制备方法的进一步改进，密炼机的混炼温度为70-74℃，转速为40-50r/min。
作为上述制备方法的进一步改进，加入硫化剂、促进剂混合的反应温度为125-130℃，反应时间为3-5min。
本发明的有益效果是：
本发明利用红衣陶土的高强度和优良稳定性等特点，通过对配方设计和制备工艺的改良研究，实现红衣陶土和橡胶的强结合，本发明制得的红衣陶土改性的橡胶材料，保留了原有橡胶耐磨、耐热、耐油的优点，克服了共混后强度不足、阻燃性低、分散效果差的缺点。同事，本发明的红衣陶土改性的橡胶材料的制备工艺简单，便于节约成本。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明进行说明：
实施例1
本实施例公开一种红衣陶土改性的橡胶材料，其原料按重量份计包括：粉末丁苯橡胶40份，丁腈橡胶30份，ABS树脂12份，硫化剂2份，促进剂2.5份，氧化锌2份，硬脂酸1份，偏苯三酸三辛酯5份，石蜡2份，炭黑12份，抗氧剂3份，红衣陶土35份。
其中，红衣陶土的组成为：MgO的含量为1.04％、Al2O3的含量为16.93％、SiO2的含量为68.23％、K2O的含量为2.92％、CaO的含量为2.61％、Fe2O3的含量为8.27％。按照此配方配制出红衣陶土，其颗粒的粒径控制在100～200目之间。
其中，硫化剂为氨基甲酸酯硫化剂LH-420；促进剂为促进剂PZ；炭黑为炭黑N550；抗氧剂为抗氧剂BLE-25。
该橡胶材料的制备步骤为：先将粉末丁苯橡胶、丁腈橡胶、ABS树脂放入密炼机中混炼均匀，再加入红衣陶土、偏苯三酸三辛酯、氧化锌、硬脂酸、石蜡进行混炼，混炼温度为72℃，转速为45r/min。再加入炭黑、抗氧剂继续混炼，排胶、出片，加入硫化剂、促进剂混合反应，反应温度为128℃，反应时间为4min，即得红衣陶土改性橡胶材料。
实施例2
本实施例公开一种红衣陶土改性的橡胶材料，其原料按重量份计包括：粉末丁苯橡胶45份，丁腈橡胶40份，ABS树脂12份，硫化剂2份，促进剂2.5份，氧化锌2份，硬脂酸1.4份，偏苯三酸三辛酯5份，石蜡2.2份，炭黑12份，抗氧剂3.5份，红衣陶土40份。
其中，红衣陶土的组成为：MgO的含量为1.04％、Al2O3的含量为16.93％、SiO2的含量为68.23％、K2O的含量为2.92％、CaO的含量为2.61％、Fe2O3的含量为8.27％。按照此配方配制出红衣陶土，其颗粒的粒径控制在100～200目之间。
其中，硫化剂为氨基甲酸酯硫化剂LH-420；促进剂为促进剂ZDMC；炭黑为炭黑N330；抗氧剂为抗氧剂Irganox 1520。
该橡胶材料的制备步骤为：先将粉末丁苯橡胶、丁腈橡胶、ABS树脂放入密炼机中混炼均匀，再加入红衣陶土、偏苯三酸三辛酯、氧化锌、硬脂酸、石蜡进行混炼，混炼温度为72℃，转速为45r/min。再加入炭黑、抗氧剂继续混炼，排胶、出片，加入硫化剂、促进剂混合反应，反应温度为128℃，反应时间为4min，即得红衣陶土改性橡胶材料。
对比例1
本实施例与实施例1相比，其区别仅在于，本实施例中中将红衣陶土改成了市售的一种改性陶土，该陶土为通过适量的乙醇浸润后用去离子水漂洗的湿陶土，目数为100目。
对比例2
本实施例与实施例2相比，其区别仅在于，本实施例中的粉末丁苯橡胶为30份，丁腈橡胶为55份。
产品性能测试比较
对实施例1、2和对比例1、2制备的产品及普通市售丁苯橡胶产品(纯胶硫化胶)进行性能测试比较，其结果如表1所示。
Figure BDA0001919733190000041
以上实施例的列举是为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案。需要说明的是，以上实施例并不对本发明所要求的保护范围构成限制。

Claims (10)

1.一种红衣陶土改性的橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份计包括：粉末丁苯橡胶35～55份，丁腈橡胶25～45份，ABS树脂10～15份，硫化剂1～3份，促进剂1.5～4份，氧化锌1～4份，硬脂酸0.5～2份，偏苯三酸三辛酯3～6份，石蜡1～3份，炭黑10～15份，抗氧剂2～4份，红衣陶土30～40份；
其中，红衣陶土的组成为：MgO的含量为1.04％、Al2O3 的含量为16.93％、SiO2 的含量为68.23％、K2O 的含量为2.92％、CaO的含量为2.61％、Fe2O3 的含量为8.27％。
2.根据权利要求1所述的一种红衣陶土改性的橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份计包括：粉末丁苯橡胶40份，丁腈橡胶30份，ABS树脂12份，硫化剂2份，促进剂2.5份，氧化锌2份，硬脂酸1份，偏苯三酸三辛酯5份，石蜡2份，炭黑12份，抗氧剂3份，红衣陶土35份。
3.根据权利要求1所述的一种红衣陶土改性的橡胶材料，其特征在于，红衣陶土的目数为100～200目。
4.根据权利要求1所述的一种红衣陶土改性的橡胶材料，其特征在于，硫化剂为氨基甲酸酯硫化剂LH-420。
5.根据权利要求1所述的一种红衣陶土改性的橡胶材料，其特征在于，促进剂为促进剂PZ、促进剂ZDMC或促进剂NA-22的其中一种。
6.根据权利要求1所述的一种红衣陶土改性的橡胶材料，其特征在于，炭黑为炭黑N330、炭黑N339、炭黑N550或炭黑N880的其中一种。
7.根据权利要求1所述的一种红衣陶土改性的橡胶材料，其特征在于，抗氧剂为抗氧剂BLE-25、抗氧剂Irganox 1520或抗氧剂Wingstay K的其中一种。
8.权利要求1-7中任一项所述的一种红衣陶土改性的橡胶材料的制备方法，其特征在于，其步骤为：先将粉末丁苯橡胶、丁腈橡胶、ABS树脂放入密炼机中混炼均匀，再加入红衣陶土、偏苯三酸三辛酯、氧化锌、硬脂酸、石蜡进行混炼，再加入炭黑、抗氧剂继续混炼，排胶、出片，加入硫化剂、促进剂混合反应，即得红衣陶土改性的橡胶材料。
9.根据权利要求8所述的一种红衣陶土改性的橡胶材料的制备方法，其特征在于，密炼机的混炼温度为70-74℃，转速为40-50r/min。
10.根据权利要求8所述的一种红衣陶土改性的橡胶材料的制备方法，其特征在于，加入硫化剂、促进剂混合的反应温度为125-130℃，反应时间为3-5min。
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