CN110157048A - 一种高导热工程橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高导热工程橡胶材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：天然橡胶95‑110份、高耐磨炭黑40‑50份、芳烃油8‑15份、防老剂4‑5份、氧化锌10‑15份、硬脂酸0.6‑1.2份、促进剂3‑5份、硫磺1‑2份和导热填料60‑90份，导热填料为氮化硼和鳞片状石墨粉的混合物。本发明方法简单、易操作，且制备的高导热工程橡胶材料性能稳定；本发明所提供的橡胶材料经检测证明其具有导热速度快、硫化预热时间短、产品硫化均匀性好等优异性能。本发明的创新之处在于既缩短了橡胶的硫化时间，提高了生产效率，同时采用本发明方法制造的不同生产批次的高导热橡胶材料，其性能差别极小，可用于制造建筑隔震橡胶支座、汽车轮胎、桥梁隔震橡胶支座等。

Description

一种高导热工程橡胶材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶领域，具体是一种高导热工程橡胶材料。
背景技术
橡胶是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物，它的玻璃化转变温度(T g)低，分子量往往很大，大于几十万。橡胶分为天然橡胶与合成橡胶二种，天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成；合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。
目前制造橡胶厚制品仍使用模压及注射硫化的方法。由于硫化时间长，而且在硫化过程中容易导致产品因外表面温度过高而过硫，内表面温度过低而欠硫，从而降低硫化效率，这就影响产品的硫化质量。近年来，橡胶厚制品生产企业和研究单位一直在不断地改进和优化其生产配方和硫化工艺，以解决现有工艺中的缺点，提高产品的硫化质量和生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高导热工程橡胶材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高导热工程橡胶材料，包括以下重量份的原料：天然橡胶95-110份、高耐磨炭黑40-50份、芳烃油8-15份、防老剂4-5份、氧化锌10-15份、硬脂酸0.6-1.2份、促进剂3-5份、硫磺1-2份和导热填料60-90份，导热填料为氮化硼和鳞片状石墨粉的混合物。
作为本发明进一步的方案：氮化硼采用纳米氮化硼，鳞片状石墨粉的粒径为微米级。
所述高导热工程橡胶材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，按照重量份称取原料，备用；
步骤二，将天然橡胶置于密炼机中，在120-130摄氏度下塑炼10-15分钟，停放20-26小时，将塑炼后的天然橡胶在密炼机内炼60-80秒，向密炼机中加入防老剂、氧化锌、硬脂酸、促进剂和氮化硼并且在密炼机内密炼100-135秒，再向密炼机中加入高耐磨炭黑、鳞片状石墨粉和芳烃油并且在密炼机内炼10-15分钟，倒出后在开炼机上薄通1-2次，下片并且晾至45摄氏度以下备用；
步骤三，将步骤二的物料置于开炼机中并且加入硫磺，吃料完毕后，薄通5次下片，即可得到成品。
作为本发明进一步的方案：开炼机采用18寸开炼机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明方法简单、易操作，且制备的高导热工程橡胶材料性能稳定；本发明所提供的新型高导热工程橡胶材料经检测证明其具有导热速度快、硫化预热时间短、产品硫化均匀性好等优异性能；本发明的创新之处在于既缩短了橡胶的硫化时间，提高了生产效率，同时采用本发明方法制造的不同生产批次的高导热橡胶材料，其性能差别极小，可用于制造建筑隔震橡胶支座、汽车轮胎、桥梁隔震橡胶支座等。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种高导热工程橡胶材料，制备方法如下：
步骤一，称取天然橡胶40Kg，高耐磨炭黑16Kg，鳞片状石墨粉24Kg，氮化硼12Kg，芳烃油3.2Kg，防老剂1.8Kg，氧化锌4Kg，硬脂酸0.4Kg，促进剂1.2Kg和硫磺0.4Kg；
步骤二，将天然橡胶置于密炼机中，在120-130摄氏度下塑炼10-15分钟，停放20-26小时，将塑炼后的天然橡胶在密炼机内炼60-80秒，向密炼机中加入防老剂、氧化锌、硬脂酸、促进剂和氮化硼并且在密炼机内密炼100-135秒，再向密炼机中加入高耐磨炭黑、鳞片状石墨粉和芳烃油并且在密炼机内炼10-15分钟，倒出后在开炼机上薄通1-2次，下片并且晾至45摄氏度以下备用；
步骤三，将步骤二的物料置于开炼机中并且加入硫磺，吃料完毕后，薄通5次下片，即可得到成品。
实施例2-5
制备方法与实施例1相同，只是配方用量及工艺条件有所不同，但均在本发明方法所述范围之内。
对比例
除了不含有导热填料，其余组分和制备方法均与实施例1相同。
将实施例2-5的产品和对比例的产品的组分见表1。
表1
对比例 实例2 实例3 实例4 实例5
天然橡胶 40 40 40 40 40
高耐磨炭黑 16 18 20 18 16
芳烃油 3.2 4.8 6.0 3.2 4.8
鳞片状石墨粉 0 20 16 12 18
氮化硼 0 16 20 24 18
防老剂 1.8 1.7 1.8 2.0 1.8
氧化锌 4.0 4.8 5.2 5.6 6.0
硬脂酸 0.4 0.48 0.4 0.32 0.48
促进剂 1.2 1.6 2.0 2.0 2.0
硫磺 0.4 0.56 0.64 0.72 0.8
将实施例1-5的产品和对比例的产品进行性能测试，试片为标准试片，硫化条件为143摄氏度×15分钟。硬度(邵氏)度依据GB/T513-1999；拉伸强度依据GB/T528-1999；拉断伸长率依据GB/T3512-1999；热空气老化性能依据GB/T3512-2001的有关规定测试，测试结果见表2。
表2
将实施例1-5的产品和对比例的产品在25摄氏度下测量其导热率，测试结果见表3。
表3
对比例 实例1 实例2 实例3 实例4 实例5
热导率W/(m·K) 0.234 0.313 0.332 0.326 0.307 0.311
从表3中可以看出实施例1-5的产品的导热率均优于对比例。
由于非晶聚合物要达到高导热，必须高填充，使填料在体系中相互接触、堆积，形成导热网链。导热网链贯穿整个聚合物基体，大部分热量通过该网链传导，导致整个体系的导热性能大幅提高。本发明所述的新型高导热工程橡胶材料，含有微米级填料粒子鳞片状石墨粉和纳米级填料粒子氮化硼，两者均可以大幅度提高橡胶导热率，从而缩短橡胶厚制品的硫化预热时间，加快硫化速度，缩小支座内外温差，改善硫化均匀性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种高导热工程橡胶材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：天然橡胶95-110份、高耐磨炭黑40-50份、芳烃油8-15份、防老剂4-5份、氧化锌10-15份、硬脂酸0.6-1.2份、促进剂3-5份、硫磺1-2份和导热填料60-90份，导热填料为氮化硼和鳞片状石墨粉的混合物。
2.根据权利要求1所述的高导热工程橡胶材料，其特征在于，所述氮化硼采用纳米氮化硼，鳞片状石墨粉的粒径为微米级。
3.一种如权利要求1-2任一所述的高导热工程橡胶材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，按照重量份称取原料，备用；
步骤二，将天然橡胶置于密炼机中，在120-130摄氏度下塑炼10-15分钟，停放20-26小时，将塑炼后的天然橡胶在密炼机内炼60-80秒，向密炼机中加入防老剂、氧化锌、硬脂酸、促进剂和氮化硼并且在密炼机内密炼100-135秒，再向密炼机中加入高耐磨炭黑、鳞片状石墨粉和芳烃油并且在密炼机内炼10-15分钟，倒出后在开炼机上薄通1-2次，下片并且晾至45摄氏度以下备用；
步骤三，将步骤二的物料置于开炼机中并且加入硫磺，吃料完毕后，薄通5次下片，即可得到成品。
4.根据权利要求3所述的高导热工程橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述开炼机采用18寸开炼机。
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