CN1635020A - 负离子橡胶复合材料及其制备方法 - Google Patents

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CN1635020A CN 200410089146 CN200410089146A CN1635020A CN 1635020 A CN1635020 A CN 1635020A CN 200410089146 CN200410089146 CN 200410089146 CN 200410089146 A CN200410089146 A CN 200410089146A CN 1635020 A CN1635020 A CN 1635020A
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顾晓华
李青山
王新伟
华慧
周振芳
郑兵
倪士民
沈新元
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Abstract

本发明公开了一种负离子橡胶复合材料及其制备方法。本发明在橡胶中添加了负离子添加剂，所说的负离子添加剂为一种天然的蛋白石页岩，获得的橡胶，通过负离子测试仪、硬度计、扫描电镜、X射线衍射等测试手段测试表明，橡胶中能够持久的释放负离子，橡胶的物理力学性能明显的改善，可以用来制备21世纪环保型健康的新型功能材料。利用负离子添加剂制得的橡胶与利用其它添加剂制得的橡胶相比较，在各种性能上基本相似，但增加了释放负离子的新功能，因此在高科技医疗领域里使用的弹性体中，作为人工脏器官材料，直接与人的血液接触的实例不少，由于其具有健康、环保、抗菌等方面的优良性能，必将成为一种新型的功能性添加剂而得到更广泛的应用。

Description

负离子橡胶复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种负离子橡胶及其制备方法。
背景技术
橡胶的种类很多，如天然橡胶，顺丁橡胶，丁苯橡胶，颗粒橡胶和20#标准橡胶等，这些在人们的生活中应用很广泛，但随着社会的不断进步，人们对橡胶的要求已经不仅仅限于普通需求，而向着环保型发展。改进的方法之一是添加负离子添加剂增加橡胶释放负离子的新功能。
           表1负离子含量与人体健康的关系
    环境         含量(负离子个数            关系程度
                      /cm3)
森林、瀑布区    100 000～500 000         具有自然痊愈能力
 高山、海边      50 000～100 000         杀菌减少疾病传染
 郊外、田野       5 000～50 000        增强人体免疫力和抗菌力
 都市公园里        1 000～2 000          维持健康的基本需要
 街道绿化区          100～200             诱发生理障碍边缘
都市住宅封闭          40～50        诱发生理障碍如头疼、失眠、神经衰
     区                                      弱、倦怠等
装空调的室内          0～25              引发“空调病”症状
本发明需要解决的技术问题是公开一种负离子橡胶复合材料及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的负离子橡胶复合材料的组分和质量份数包括：
橡胶            100份
硫黄            1～4份
促进剂M         1～4份
硬脂酸            2～6份
黄油              1～3份
氧化锌            3～7份
负离子添加剂      5～15
本发明所用的橡胶选自天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、海南颗粒橡胶或20#马来西亚标准橡胶中的一种；
促进剂M的化学名称为硫醇基苯并噻唑，可采用市售产品，其主要作用是加快硫化反应速度，缩短硫化反应时间，降低硫化反应温度，还可以减少硫化剂用量；
黄油的化学名称为润滑脂，可采用市售产品，其主要作用是在橡胶中起到外润滑作用，避免橡胶在混炼时粘到双辊上；
所说的负离子添加剂为一种天然的蛋白石页岩，又名蛋白土、硅藻岩，是一种稀有矿石，吸附性能特别好，可以大量吸附有毒、有害气体和元素。其化学成分为SiO2，nH2O。常含有蒙托石，方英石，磷英石和有机质，石英，长石等，化学成分为：81.01～89.14％的SiO2，3.67～7.84％Al2O3，0.37～1.68％Fe2O3，含水量为1-14％，矿石具有大量毛孔状微空隙，比表面积特别大，可达277.3cm2/g，吸水率74.4％。主要产地为中国嫩江流域。
优选采用粒径为0.1-0.3μm的纳米级超细粉体，可将天然的蛋白石页岩采用机械方法进行粉碎获得，通过扫描电镜观察，其内部结构既有20～60纳米，也有0.1～0.4微米级孔。
本发明负离子橡胶的制备方法包括如下步骤：
(1)将橡胶在40～60℃下用炼胶机塑炼，然后按如下顺序加入配合剂：负离子添加剂、硫醇基苯并噻唑(促进剂M)、N-苯基-β-萘胺(防老剂)、硬脂酸(软化剂)、黄油、氧化锌(补强填充剂)、硫磺(硫化剂)，每加完一种配合剂均要炼胶两次，并将辊距调到0.5-1mm，翻炼数次，直至符合要求，将胶片割落，然后调节辊距下片，胶片厚2.4±0.2mm；
(2)将平板硫化机的平板温度调节至120～140℃，放入模具，预热5～20min，然后将步骤(1)混炼好的橡胶置于平板硫化机中加压硫化，硫化压力2～4MPa，硫化时间为20～40min，即获得产品。
采用上述方法获得的橡胶，通过负离子测试仪、硬度计、扫描电镜、X射线衍射等测试手段测试表明，橡胶中能够持久的释放负离子，橡胶的物理力学性能明显的改善，可以用来制备21世纪环保型健康的新型功能材料。利用负离子添加剂制得的橡胶与利用其它添加剂制得的橡胶相比较，在各种性能上基本相似，但增加了释放负离子的新功能，因此在高科技医疗领域里使用的弹性体中，作为人工脏器官材料，直接与人的血液接触的实例不少，由于其具有健康、环保、抗菌等方面的优良性能，必将成为一种新型的功能性添加剂而得到更广泛的应用。如体外血液循环材料、输血用具、人工肺、人工皮肤、补助人工心脏材料等。
附图说明
图1为实施例1的扫描电镜图。
图2为实施例9的扫描电镜图。
具体实施方式
                           实施例1
将生胶用开放式炼胶机进行塑炼，辊温控制在50℃；调节辊温至55℃，后辊较前辊温度略低一些，辊距1.5mm，投入塑炼过的生胶，包辊后按顺序加入：负离子添加剂、硫醇基苯并噻唑(促进剂M)、N-苯基-β-萘胺(防老剂)、硬脂酸(软化剂)、黄油、氧化锌(补强填充剂)、硫磺(硫化剂)。混炼数次，符合要求后，将胶片割落，然后调节辊距下片，胶片厚2.4±0.2mm。随后将胶片在平板硫化机中进行硫化，硫化压力3MPa，硫化时间：30min，硫化温度：130℃。取出样品后留待测试。
(见图1，其中图a是加入5％负离子添加剂的天然橡胶样品扫描电镜，图b是图a的局部放大图)。工艺条件与配方见表2，对应负离子释放量见表2。
                     实施例2～3
工艺条件与配方见表2。
                       对比例1
采用天然橡胶，不加负离子添加剂，其他与实施例1相同，其结果见表2。
                            表2天然橡胶
实    负离  硫黄    促     硬   黄     氧   混  炼  硫化后  硫化温  硫化时  硫化压
例    子添  ( 升    进     脂   油     化   后，硫  负离子  度      间      力(Mp)
      加剂  华      剂     酸          锌   化前负  含  量  (℃)    (min)
      的含  硫)     m                       离子含  (   个
      量                                    量(个   /cm3)
      (份                                   /cm3)
      数)
对    0     0       0      0    0      0    410             130    30       3
比                                                  110
1
例
1     5     2.75    1.5    4    1.5    5    5670    3540    130    30       3
2     10    2.75    1.5    4    1.5    5    8420    4270    130    30       3
3     15    2.75    1.5    4    1.5    5    5870    4350    130    30       3
                        实例4～7
将含量分别为0，5，10，15的负离子添加剂与顺丁橡胶进行混炼硫化制成的样品。对应负离子释放量见表3。
                      表3顺丁橡胶
实  负离  硫黄      促     硬     黄       氧  混  炼  硫化  硫化  硫化时  硫
例  子添  (升       进     脂     油       化  后，硫  后负  温度  间      化
    加剂  华        剂     酸              锌  化前负  离子  (℃   (min    压
    的含  硫)       m                          离子含  含量)    )          力
    量                                         量(个   ( 个                (Mp
    (份                                        /cm3)   /cm3)              )
    数)
4   0     0         0       0      0        0   390     190   130  30      3
5   5     2.75      1.5     4      1.5      5   5460    4410  130  30      3
6   10    2.75      1.5     4      1.5      5   8010    3540  130  30      3
7   15    2.75      1.5     4      1.5      5   6700    2240  130  30      3
                         实例8～11
将含量分别为0，5，10，15的负离子添加剂与丁苯橡胶进行混炼硫化制成的样品。对应负离子释放量见表4。(见图2，其中图a是添加5％负离子添加剂的丁苯橡胶样品的扫描电镜图样，图b是图a的局部放大图)
                                表4丁苯橡胶
实  负离  硫黄  促   硬  黄   氧   混  炼  硫化    硫化温  硫化时  硫化
例  子添  (升   进   脂  油   化   后，硫  后负    度      间      压力
    加剂  华    剂   酸       锌   化前负  离子    (℃)    (min)   (Mp)
    的含  硫)   m                  离子含  含量
    量                             量(个   (个
    (份                            /cm3)  /cm3)
   数)
8  0      0     0    0   0    0    240     130     130     30      3
9  5      2.75  1.5  4   1.5  5    5300    4950    130     30      3
10 10     2.75  1.5  4   1.5  5    7740    1700    130     30      3
11 15     2.75  1.5  4   1.5  5    6410    3270    130     30      3
                   实施例12～15
将含量分别为0，5，10，15的负离子添加剂与颗粒橡胶(海南)进行混炼硫化制成的样品。对应负离子释放量见表5。
                 表5颗粒橡胶(海南)
实    负离    硫黄  促    硬    黄    氧    混  炼    硫化    硫化    硫化时  硫
例    子添    (升   进    脂    油    化    后，硫    后负    温度    间      化
      加剂    华    剂    酸          锌    化前负    离子    (℃     (min    压
      的含    硫)   m                       离子含    含量    )        )      力
      量                                    量(个     (  个                   (Mp
      (份                                   /cm3)    /cm3)                   )
      数)
12    0       0     0     0     0     0     290       190     130      30     3
13    5       2.75  1.5   4     1.5   5     7350      3060    130      30     3
14    10      2.75  0     0     1.5   5     4980      5410    130      30     3
15    15      2.75  0     0     1.5   5     7480      6310    130      30     3
                      实施例16～19
将含量分别为0，5，10，15的负离子添加剂与20#标准橡胶(马来西亚)进行混炼硫化制成的样品。对应负离子释放量见表6。
               表6 20#标准橡胶(马来西亚)
实  负离    硫黄     促   硬   黄   氧   混  炼  硫化    硫化  硫化时  硫化
例  子添    (升      进   脂   油   化   后，硫  后负    温度  间      压力
    加剂    华       剂   酸        锌   化前负  离子    ( ℃  (min    (Mp
    的含    硫)      m                   离子含  含量    )     )       )
    量(份                                量(个   (  个
    数)                                  /cm3)  /cm3)
17  0       0        0    0    0    0    630     130     130    30     3
18  5       2.75     0    0    1.5  5    7400    6240    130    30     3
19  10      2.75     0    0    1.5  5    5280    5430    130    30     3
20  15      2.75     0    0    1.5  5    8430    2440    130    30     3

Claims (6)

1.一种负离子橡胶复合材料，其特征在于，组分和质量份数包括：
橡胶                100份
硫黄                1～4份
促进剂M             1～4份
硬脂酸              2～6份
黄油                1～3份
氧化锌              3～7份
负离子添加剂        5～15
所说的负离子添加剂为一种天然的蛋白石页岩；
促进剂M的化学名称为硫醇基苯并噻唑。
2.根据权利要求1所述的负离子橡胶复合材料，其特征在于，橡胶选自天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、海南颗粒橡胶或20#马来西亚标准橡胶中的一种。
3.根据权利要求1所述的负离子橡胶复合材料，其特征在于，采用粒径为0.1-0.3μm的纳米级超细粉体。
4.根据权利要求1、2或3所述的负离子橡胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将橡胶在40～60℃下用炼胶机塑炼，然后按如下顺序加入配合剂：负离子添加剂、硫醇基苯并噻唑、N-苯基-β-萘胺、硬脂酸、黄油、氧化锌、硫磺，每加完一种配合剂均要炼胶两次，并将辊距调到0.5-1mm，翻炼，将胶片割落；
(2)将平板硫化机的平板温度调节至120～140℃，放入模具，预热5～20min，然后将步骤(1)混炼好的橡胶置于平板硫化机中加压硫化，即获得产品。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，硫化压力2～4MPa，硫化时间为20～40min。
6.天然的蛋白石页岩在制备负离子橡胶复合材料中的应用。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101781416A (zh) * 2010-03-24 2010-07-21 张拥政 一种负离子高压胶管及制备方法
CN106046437A (zh) * 2016-06-29 2016-10-26 杨昌桦 橡胶砧板
CN106147233A (zh) * 2016-08-30 2016-11-23 任新年 一种抗菌橡胶板及其制备方法
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