CN117402418B - 一种高耐磨橡胶软管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域，提出了一种高耐磨橡胶软管及其制备方法。高耐磨橡胶软管，由内到外依次包括内胶层、增强层和外胶层，所述内胶层和外胶层均由共混材料组成，其特征在于，所述共混材料包括以下质量份的组分：丁腈橡胶70份、聚氨酯弹性体30份、相容剂3~8份、填料25~35份、增塑剂5~15份、活化剂5~10份、防老剂1~3份、粘合剂3~5份、促进剂0.5~1份、硫化剂3~5份；所述相容剂为含有异氰酸酯基和酯基的化合物。通过上述技术方案，解决了现有技术中的丁腈橡胶与聚氨酯弹性体间相容性差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体的，涉及一种高耐磨橡胶软管及其制备方法。
背景技术
橡胶软管由橡胶和纤维或金属材料制备而成，基本结构为内胶层、增强层和外胶层，可用于输送气体、液体、浆状和粒状的可流送性物质，如汽车使用的压缩空气、水、燃油、润滑油、制动液，工程中使用的水泥、砂料、石油等。基于橡胶软管的应用领域，橡胶软管需要具备优异的耐油性、耐热性和耐磨性。
丁腈橡胶（NBR）以优异的耐油性而著称，还具有良好的耐热性和耐磨性。聚氨酯弹性体（PU）又称为聚氨基甲酸酯，性能介于塑料和橡胶之间，既有橡胶的高弹性又有塑料的热塑加工性，还具有较好的耐磨性、耐热性和良好的耐油性。因此，丁腈橡胶和聚氨酯弹性体的共混材料被广泛用于橡胶软管的内胶层和外胶层，而丁腈橡胶与聚氨酯弹性体间的相容性会直接影响共混材料的综合性能。
发明内容
本发明提出一种高耐磨橡胶软管及其制备方法，解决了相关技术中的丁腈橡胶与聚氨酯弹性体间相容性差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种高耐磨橡胶软管，由内到外依次包括内胶层、增强层和外胶层，所述内胶层和外胶层均由共混材料组成，所述共混材料包括以下质量份的组分：丁腈橡胶70份、聚氨酯弹性体30份、相容剂3~8份、填料25~35份、增塑剂5~15份、活化剂5~10份、防老剂1~3份、粘合剂3~5份、促进剂0.5~1份、硫化剂3~5份；
所述相容剂为含有异氰酸酯基和酯基的化合物。
作为进一步的技术方案，所述含有异氰酸酯基和酯基的化合物包括4-异氰酰基苯甲酸甲酯、3,5-双(甲氧基羰基)异氰酸苯酯、4-(正丁氧基羰基)苯基异氰酸酯中的一种或几种。
作为进一步的技术方案，所述相容剂为含有1个异氰酸酯基和1个酯基的化合物。
作为进一步的技术方案，所述相容剂为4-异氰酰基苯甲酸甲酯。
作为进一步的技术方案，所述丁腈橡胶包括丙烯腈质量含量32%~34%的丁腈橡胶。
作为进一步的技术方案，所述丁腈橡胶为NBR6240。
作为进一步的技术方案，所述聚氨酯弹性体与相容剂的质量比为30:4~6。
作为进一步的技术方案，所述增强层由纤维编织而成。
作为进一步的技术方案，所述填料包括炭黑、白炭黑、滑石粉中的一种或几种；
所述增塑剂包括偏苯三酸三辛酯和/或均苯四酸四辛酯；
所述活化剂包括氧化锌和/或硬脂酸；
所述防老剂包括防老剂MB、防老剂4010NA、防老剂BLE中的一种或几种；
所述粘合剂包括粘合剂RS、粘合剂HE、粘合剂RH中的一种或几种。
作为进一步的技术方案，所述硫化剂包括硫磺和/或过氧化物；
所述促进剂包括促进剂CZ和/或促进剂H。
本发明还提出了一种高耐磨橡胶软管的制备方法，包括以下步骤：
S1、将丁腈橡胶、聚氨酯弹性体、相容剂混合，进行一次混炼后，加入填料、增塑剂、活化剂、防老剂进行二次混炼，加入粘合剂、促进剂、硫化剂进行三次混炼，得到共混材料；
S2、将纤维编织成筒状与共混材料挤出成型，得到高耐磨橡胶软管。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明采用含有异氰酸酯基和酯基的化合物作为相容剂，利用分子结构中的异氰酸酯基与聚氨酯弹性体作用，酯基与丁腈橡胶作用，改善了丁腈橡胶与聚氨酯弹性体间的相容性，从而提高了橡胶软管的拉伸强度和耐磨性。
2、本发明限定含有1个异氰酸酯基和1个酯基的化合物为相容剂，进一步提高了橡胶软管的拉伸强度和耐磨性。
3、本发明限定丁腈橡胶包括丙烯腈质量含量32%~34%的丁腈橡胶，进一步提高了橡胶软管的拉伸强度和耐磨性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
实施例1
S1、将NBR7150 70份、聚氨酯弹性体1180A 30份、4-异氰酰基苯甲酸甲酯4份在140℃进行一次混炼后，加入炭黑35份、偏苯三酸三辛酯10份、氧化锌5份、硬脂酸3份、防老剂4010NA 2份在155℃进行二次混炼，降温至80℃加入粘合剂HE 4份、促进剂H 0.7份、硫磺4份进行三次混炼，得到共混材料；
S2、将尼龙66纤维编织成筒状与共混材料于185℃挤出成型，得到高耐磨橡胶软管。
实施例2
S1、将NBR7150 70份、聚氨酯弹性体1180A 30份、3,5-双(甲氧基羰基)异氰酸苯酯4份在140℃进行一次混炼后，加入炭黑35份、偏苯三酸三辛酯10份、氧化锌5份、硬脂酸3份、防老剂4010NA 2份在155℃进行二次混炼，降温至80℃加入粘合剂HE 4份、促进剂H 0.7份、硫磺4份进行三次混炼，得到共混材料；
S2、将尼龙66纤维编织成筒状与共混材料于185℃挤出成型，得到高耐磨橡胶软管。
实施例3
S1、将NBR7150 70份、聚氨酯弹性体1180A 30份、4-(正丁氧基羰基)苯基异氰酸酯4份在140℃进行一次混炼后，加入炭黑35份、偏苯三酸三辛酯10份、氧化锌5份、硬脂酸3份、防老剂4010NA 2份在155℃进行二次混炼，降温至80℃加入粘合剂HE 4份、促进剂H 0.7份、硫磺4份进行三次混炼，得到共混材料；
S2、将尼龙66纤维编织成筒状与共混材料于185℃挤出成型，得到高耐磨橡胶软管。
实施例4
S1、将NBR8300 70份、聚氨酯弹性体1180A 30份、4-异氰酰基苯甲酸甲酯4份在140℃进行一次混炼后，加入炭黑35份、偏苯三酸三辛酯10份、氧化锌5份、硬脂酸3份、防老剂4010NA 2份在155℃进行二次混炼，降温至80℃加入粘合剂HE 4份、促进剂H 0.7份、硫磺4份进行三次混炼，得到共混材料；
S2、将尼龙66纤维编织成筒状与共混材料于185℃挤出成型，得到高耐磨橡胶软管。
实施例5
S1、将NBR6840 70份、聚氨酯弹性体1180A 30份、4-异氰酰基苯甲酸甲酯4份在140℃进行一次混炼后，加入炭黑35份、偏苯三酸三辛酯10份、氧化锌5份、硬脂酸3份、防老剂4010NA 2份在155℃进行二次混炼，降温至80℃加入粘合剂HE 4份、促进剂H 0.7份、硫磺4份进行三次混炼，得到共混材料；
S2、将尼龙66纤维编织成筒状与共混材料于185℃挤出成型，得到高耐磨橡胶软管。
实施例6
S1、将NBR6240 70份、聚氨酯弹性体1180A 30份、4-异氰酰基苯甲酸甲酯4份在140℃进行一次混炼后，加入炭黑35份、偏苯三酸三辛酯10份、氧化锌5份、硬脂酸3份、防老剂4010NA 2份在155℃进行二次混炼，降温至80℃加入粘合剂HE 4份、促进剂H 0.7份、硫磺4份进行三次混炼，得到共混材料；
S2、将尼龙66纤维编织成筒状与共混材料于185℃挤出成型，得到高耐磨橡胶软管。
实施例7
S1、将NBR3250 70份、聚氨酯弹性体1180A 30份、4-异氰酰基苯甲酸甲酯4份在140℃进行一次混炼后，加入炭黑35份、偏苯三酸三辛酯10份、氧化锌5份、硬脂酸3份、防老剂4010NA 2份在155℃进行二次混炼，降温至80℃加入粘合剂HE 4份、促进剂H 0.7份、硫磺4份进行三次混炼，得到共混材料；
S2、将尼龙66纤维编织成筒状与共混材料于185℃挤出成型，得到高耐磨橡胶软管。
实施例8
S1、将NBR6240 70份、聚氨酯弹性体1180A 30份、4-异氰酰基苯甲酸甲酯5份在140℃进行一次混炼后，加入炭黑35份、偏苯三酸三辛酯10份、氧化锌5份、硬脂酸3份、防老剂4010NA 2份在155℃进行二次混炼，降温至80℃加入粘合剂HE 4份、促进剂H 0.7份、硫磺4份进行三次混炼，得到共混材料；
S2、将尼龙66纤维编织成筒状与共混材料于185℃挤出成型，得到高耐磨橡胶软管。
实施例9
S1、将NBR6240 70份、聚氨酯弹性体1180A 30份、4-异氰酰基苯甲酸甲酯6份在140℃进行一次混炼后，加入炭黑35份、偏苯三酸三辛酯10份、氧化锌5份、硬脂酸3份、防老剂4010NA 2份在155℃进行二次混炼，降温至80℃加入粘合剂HE 4份、促进剂H 0.7份、硫磺4份进行三次混炼，得到共混材料；
S2、将尼龙66纤维编织成筒状与共混材料于185℃挤出成型，得到高耐磨橡胶软管。
实施例10
S1、将NBR7150 70份、聚氨酯弹性体1180A 30份、3,5-双(甲氧基羰基)异氰酸苯酯3份在140℃进行一次混炼后，加入白炭黑30份、均苯四酸四辛酯5份、氧化锌5份、防老剂BLE1份在155℃进行二次混炼，降温至80℃加入粘合剂RH 3份、促进剂CZ 0.5份、1,4-双叔丁基过氧异丙基苯3份进行三次混炼，得到共混材料；
S2、将尼龙66纤维编织成筒状与共混材料于185℃挤出成型，得到高耐磨橡胶软管。
实施例11
S1、将NBR7150 70份、聚氨酯弹性体1180A 30份、4-异氰酰基苯甲酸甲酯6份、3,5-双(甲氧基羰基)异氰酸苯酯2份在140℃进行一次混炼后，加入滑石粉25份、均苯四酸四辛酯5份、偏苯三酸三辛酯10份、氧化锌5份、硬脂酸5份、防老剂MB 3份在155℃进行二次混炼，降温至80℃加入粘合剂RS 5份、促进剂CZ 1份、过氧化二异丙苯5份进行三次混炼，得到共混材料；
S2、将尼龙66纤维编织成筒状与共混材料于185℃挤出成型，得到高耐磨橡胶软管。
对比例1
与实施例1的区别仅在于不添加4-异氰酰基苯甲酸甲酯。
将实施例1~11及对比例1得到的高耐磨橡胶软管参考GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》进行拉伸强度的测试，参考GB/T 1689-2014《硫化橡胶 耐磨性能的测定（用阿克隆磨耗试验机）》进行磨耗体积的测试，结果记录在表1。
表1 橡胶软管的拉伸强度和磨耗体积
由表1可以看出，本发明实施例1~11得到的橡胶软管拉伸强度在14.6MPa以上、磨耗体积在0.097 cm3以下，提供了一种强度高、耐磨性好的橡胶软管。
实施例1~3与对比例1相比，实施例1中添加4-异氰酰基苯甲酸甲酯，实施例2中添加3,5-双(甲氧基羰基)异氰酸苯酯，实施例3中添加4-(正丁氧基羰基)苯基异氰酸酯，对比例1中未添加相容剂，实施例1~3得到的橡胶软管的拉伸强度高于对比例1，磨耗体积低于对比例1，说明添加含有异氰酸酯基和酯基的化合物可以改善丁腈橡胶与聚氨酯弹性体间的相容性，提高了橡胶软管的拉伸强度和耐磨性。实施例1和实施例3得到的橡胶软管的拉伸强度高于实施例2，磨耗体积低于实施例2，说明含有1个异氰酸酯基和1个酯基的化合物作为相容剂比含有1个异氰酸酯基和2个酯基的化合物的效果好。此外，实施例1得到的橡胶软管的拉伸强度高于实施例3，磨耗体积低于实施例3，说明4-异氰酰基苯甲酸甲酯改善丁腈橡胶与聚氨酯弹性体间的相容性效果最好，可以大幅度提高橡胶软管的拉伸强度和耐磨性。
实施例1与实施例4~7相比，实施例1中使用的NBR7150中丙烯腈的质量含量为28.5%，实施例4中使用的NBR8300中丙烯腈的质量含量为32.0%，实施例5中使用的NBR6840中丙烯腈的质量含量为33.4%，实施例6中使用的NBR6240中丙烯腈的质量含量为34.0%，实施例7中使用的NBR3250中丙烯腈的质量含量为41.5%，实施例4~6得到的橡胶软管的拉伸强度高于实施例1和实施例7，磨耗体积低于实施例1和实施例7，说明使用丙烯腈质量含量32%~34%的丁腈橡胶可以提高橡胶软管的拉伸强度和耐磨性。此外，实施例6得到的橡胶软管的拉伸强度高于实施例4~5，磨耗体积低于实施例4~5，说明使用丙烯腈质量含量为34.0%的NBR6240得到的橡胶软管的拉伸强度和耐磨性最好。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高耐磨橡胶软管，由内到外依次包括内胶层、增强层和外胶层，所述内胶层和外胶层均由共混材料组成，其特征在于，所述共混材料包括以下质量份的组分：丁腈橡胶70份、聚氨酯弹性体30份、相容剂3~8份、填料25~35份、增塑剂5~15份、活化剂5~10份、防老剂1~3份、粘合剂3~5份、促进剂0.5~1份、硫化剂3~5份；
所述相容剂为4-异氰酰基苯甲酸甲酯；
所述丁腈橡胶包括丙烯腈质量含量32%~34%的丁腈橡胶。
2.根据权利要求1所述的一种高耐磨橡胶软管，其特征在于，所述丁腈橡胶为NBR6240。
3.根据权利要求1所述的一种高耐磨橡胶软管，其特征在于，所述聚氨酯弹性体与相容剂的质量比为30:4~6。
4.根据权利要求1所述的一种高耐磨橡胶软管，其特征在于，所述增强层由纤维编织而成。
5.根据权利要求1所述的一种高耐磨橡胶软管，其特征在于，所述填料包括炭黑、白炭黑、滑石粉中的一种或几种；
所述增塑剂包括偏苯三酸三辛酯和/或均苯四酸四辛酯；
所述活化剂包括氧化锌和/或硬脂酸；
所述防老剂包括防老剂MB、防老剂4010NA、防老剂BLE中的一种或几种；
所述粘合剂包括粘合剂RS、粘合剂HE、粘合剂RH中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种高耐磨橡胶软管，其特征在于，所述硫化剂包括硫磺和/或过氧化物；
所述促进剂包括促进剂CZ和/或促进剂H。
7.根据权利要求1~6任意一项所述的一种高耐磨橡胶软管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将丁腈橡胶、聚氨酯弹性体、相容剂混合，进行一次混炼后，加入填料、增塑剂、活化剂、防老剂进行二次混炼，加入粘合剂、促进剂、硫化剂进行三次混炼，得到共混材料；
S2、将纤维编织成筒状与共混材料挤出成型，得到高耐磨橡胶软管。
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