一種高補(bǔ)強(qiáng)高機(jī)械性能橡膠材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橡膠技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高補(bǔ)強(qiáng)高機(jī)械性能橡膠材料。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)領(lǐng)域快速發(fā)展，傳統(tǒng)的橡膠材料已經(jīng)滿足不了使用要求，目前經(jīng)常使用無機(jī)粉末礦物質(zhì)來增強(qiáng)橡膠材料，重質(zhì)碳酸鈣作為橡膠常用粉狀無機(jī)填料具有化學(xué)純度高、惰性大、不易化學(xué)反應(yīng)、熱穩(wěn)定性好、在400°C以下不會(huì)分解、無毒、分散性好等優(yōu)點(diǎn)，多年來已被廣泛使用以解決多種問題，重質(zhì)碳酸鈣作為橡膠填充材料得到越來越廣泛的應(yīng)用，重質(zhì)碳酸鈣由天然碳酸鹽礦物如方解石、大理石、石灰石磨碎而成，在橡膠中添加重質(zhì)碳酸鈣可增加橡膠體積，降低產(chǎn)品成本，提高橡膠的尺寸穩(wěn)定性，提高耐熱性，但是由于重質(zhì)碳酸鈣粉體表面有親水性較強(qiáng)的羥基，呈親水疏油性，使其與橡膠的親和性變差，在橡膠中分散不均勻，隨著其在橡膠中填充量的增加，這些缺點(diǎn)更加明顯，如何制備一種物料間相容性好，機(jī)械性能優(yōu)異，補(bǔ)強(qiáng)性能優(yōu)異的橡膠材料成為目前需要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出了一種高補(bǔ)強(qiáng)高機(jī)械性能橡膠材料，機(jī)械性能好，補(bǔ)強(qiáng)性能優(yōu)異，物料間相容性好。
[0004]本發(fā)明提出的一種高補(bǔ)強(qiáng)高機(jī)械性能橡膠材料，其原料按重量份包括:丁基橡膠50-55份，三元乙丙橡膠25-32份，聚丙烯酸酯橡膠15-22份，叔丁基異丙苯基過氧化物0.8-1.3份，2-硫醇基咪唑啉0.5-1份，硅烷偶聯(lián)劑0.8-1.5份，N-環(huán)已基-2-苯并噻唑次磺酰胺1-1.5份，納米氧化鋅1-3份，蒙脫土 30-42份，改性重質(zhì)碳酸鈣30-40份，超細(xì)滑石粉20-25份，煅燒陶土 15-22份，防老劑4020 1-2份，防老劑NBC 1-2份，偏苯三酸三辛酯1-2份，鄰苯二甲酸二辛酯0.5-1份；
[0005]在改性重質(zhì)碳酸鈣的制備過程中，將重質(zhì)碳酸鈣粉末置于烘箱中干燥，向干燥后的重質(zhì)碳酸鈣粉末中加入去離子水進(jìn)行超聲處理，將得到的物料送入反應(yīng)器中加熱攪拌，在攪拌過程中加入鈦酸酯偶聯(lián)劑，攪拌，升溫，加入硬脂酸攪拌，過濾，干燥，粉碎過篩得到物料A ;將液體石蠟、鈦酸酯偶聯(lián)劑混合均勻得到預(yù)制料，將物料A投入高混機(jī)中，升溫，預(yù)熱一段時(shí)間，然后分3-5次噴灑預(yù)制料于高混機(jī)中的物料A中，干燥，粉碎過篩得到改性重質(zhì)碳酸鈣。
[0006]優(yōu)選地，在改性重質(zhì)碳酸鈣的制備過程中，按重量份將30-40份重質(zhì)碳酸鈣粉末置于烘箱中干燥，干燥溫度為100°C，干燥時(shí)間為20-40min，向干燥后的重質(zhì)碳酸鈣粉末中加入80-110份去離子水進(jìn)行超聲處理20-40min，將得到的物料送入反應(yīng)器中，加熱至60-70°C進(jìn)行攪拌，在攪拌過程中加入1.5-2.3份鈦酸酯偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑加入速度為
0.1-0.3份/min，攪拌15_30min，接著升溫至80_88°C，再加入1-2份硬脂酸攪拌25_40min，過濾，干燥，粉碎過篩得到物料A，物料A的粒徑為100-150nm ;將40-50份液體石蠟、
1.2-1.8份鈦酸酯偶聯(lián)劑混合均勻得到預(yù)制料，將物料A投入高混機(jī)中，升溫至50-70°C，預(yù)熱20-30min，然后分3次噴灑預(yù)制料于高混機(jī)中的物料A中，每次噴灑時(shí)間為8_13min，相鄰兩次噴灑的間隔時(shí)間為3-6min，干燥，粉碎過篩得到改性重質(zhì)碳酸鈣。
[0007]優(yōu)選地，丁基橡膠、三元乙丙橡膠及聚丙烯酸酯橡膠的重量比為52-54:28-30:16-20。
[0008]優(yōu)選地，丁基橡膠、改性重質(zhì)碳酸鈣的重量比為52-54:32-35。
[0009]優(yōu)選地，丁基橡膠、叔丁基異丙苯基過氧化物的重量比為52-54:1-1.2。
[0010]優(yōu)選地，其原料按重量份包括:丁基橡膠52-54份，三元乙丙橡膠28-30份，聚丙烯酸酯橡膠16-20份，叔丁基異丙苯基過氧化物1-1.2份，2-硫醇基咪唑啉0.6-0.8份，硅烷偶聯(lián)劑1-1.2份，N-環(huán)已基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.2-1.4份，納米氧化鋅1.5-2份，蒙脫土 36-40份，改性重質(zhì)碳酸鈣32-35份，超細(xì)滑石粉22-24份，煅燒陶土 16-20份，防老劑4020 1.2-1.6份，防老劑NBC1.6-1.8份，偏苯三酸三辛酯1.5-1.7份，鄰苯二甲酸二辛酯0.6-0.8 份。
[0011 ] 優(yōu)選地，其原料按重量份包括:丁基橡膠53份，三元乙丙橡膠29份，聚丙烯酸酯橡膠18份，叔丁基異丙苯基過氧化物1.15份，2-硫醇基咪唑啉0.72份，硅烷偶聯(lián)劑1.15份，N-環(huán)已基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.34份，納米氧化鋅1.8份，蒙脫土 38份，改性重質(zhì)碳酸鈣34份，超細(xì)滑石粉23份，煅燒陶土 18份，防老劑4020 1.4份，防老劑NBC 1.7份，偏苯三酸三辛酯1.6份，鄰苯二甲酸二辛酯0.7份。
[0012]優(yōu)選地，在改性重質(zhì)碳酸鈣的制備過程中，按重量份將36份重質(zhì)碳酸鈣粉末置于烘箱中干燥，干燥溫度為100°C，干燥時(shí)間為36min，向干燥后的重質(zhì)碳酸鈣粉末中加入105份去離子水進(jìn)行超聲處理36min，將得到的物料送入反應(yīng)器中，加熱至65°C進(jìn)行攪拌，在攪拌過程中加入2.1份鈦酸酯偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑加入速度為0.25份/min，攪拌21min，接著升溫至84°C，再加入1.6份硬脂酸攪拌32min，過濾，干燥，粉碎過篩得到物料A，物料A的粒徑為100-150nm ;將46份液體石蠟、1.4份鈦酸酯偶聯(lián)劑混合均勻得到預(yù)制料，將物料A投入高混機(jī)中，升溫至62°C，預(yù)熱24min，然后分3次噴灑預(yù)制料于高混機(jī)中的物料A中，每次噴灑時(shí)間為lOmin，相鄰兩次噴灑的間隔時(shí)間為4min，干燥，粉碎過篩得到改性重質(zhì)碳酸鈣。
[0013]上述高補(bǔ)強(qiáng)高機(jī)械性能橡膠材料的制備工藝為，將氯化聚乙稀、三元乙丙橡膠及聚丙烯酸酯橡膠送入密煉機(jī)中混煉l_2min ;加入改性重質(zhì)碳酸鈣、超細(xì)滑石粉、煅燒陶土、偏苯三酸三辛酯、鄰苯二甲酸二辛酯、防老劑4020及防老劑NBC混煉至85-92°C ;加入蒙脫土密煉至115-125°C，密煉時(shí)間為20-40s，其中在117_119°C進(jìn)行提栓操作；停放12_16h后加入叔丁基異丙苯基過氧化物、2-硫醇基咪唑啉、硅烷偶聯(lián)劑及N-環(huán)已基-2-苯并噻唑次磺酰胺混煉至130-135Γ排膠得到中間物；置于平板硫化機(jī)上進(jìn)行硫化，平板壓力為14.5-18MPa，硫化溫度為155_165°C，硫化時(shí)間為2_5min得到高補(bǔ)強(qiáng)高機(jī)械性能橡膠材料。
[0014]本發(fā)明采用丁基橡膠與三元乙丙橡膠為主料配合添加適量聚丙烯酸酯橡膠，與改性重質(zhì)碳酸鈣配合作用，未改性的重質(zhì)碳酸鈣的表面是強(qiáng)極性的，在水中自然沉降，改性重質(zhì)碳酸鈣表面是非極性的，并且具有較強(qiáng)的疏水性，在重質(zhì)碳酸鈣顆粒表面包覆一層表面改性劑，表面能降低，故懸浮液在流動(dòng)時(shí)克服的阻力小，流動(dòng)性增強(qiáng)，表觀粘度較低，在重質(zhì)碳酸鈣中加入適量硬脂酸具有相當(dāng)好的補(bǔ)強(qiáng)作用，制品可取代炭黑和白炭黑填料，有效提高耐沖擊性能，鈦酸酯偶聯(lián)劑能顯著改善重質(zhì)碳酸鈣的表面性能，增強(qiáng)重質(zhì)碳酸鈣與有機(jī)及無機(jī)物料的相容性，鈦酸酯偶聯(lián)劑中的烷氧基和重質(zhì)碳酸鈣表面形成化學(xué)結(jié)合，最終在無機(jī)物料和有機(jī)物料界面之間形成有機(jī)活性單分子層，硬脂酸與鈦酸酯偶聯(lián)劑配合作用，改性重質(zhì)碳酸鈣，其與丁基橡膠、三元乙丙橡膠、聚丙烯酸酯橡膠及其他物料相容性好，補(bǔ)強(qiáng)效果優(yōu)異，并采用丁基異丙苯基過氧化物、2-硫醇基咪唑啉、N-環(huán)已基-2-苯并噻唑次磺酰胺、納米氧化鋅作為硫化體系，協(xié)同效果好，保證本發(fā)明具有優(yōu)良的抗老化、耐高溫、耐油及耐腐蝕性能，使用壽命大大延長(zhǎng)，偏苯三酸三辛酯、鄰苯二甲酸二辛酯、硅烷偶聯(lián)劑與上述組分聯(lián)合作用，使制品的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率和回彈性達(dá)到統(tǒng)一，改性重質(zhì)碳酸鈣與蒙脫土、超細(xì)滑石粉、煅燒陶土配合作用，制品分子間隙小，抗老化、耐磨性能好，機(jī)械性能優(yōu)異。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
[0016]本發(fā)明提出的一種高補(bǔ)強(qiáng)高機(jī)械性能橡膠材料，其原料按重量份包括:丁基橡膠50份，三元乙丙橡膠32份，聚丙烯酸酯橡膠15份，叔丁基異丙苯基過氧化物1.3份，2-硫醇基咪唑啉0.5份，硅烷偶聯(lián)劑1.5份，N-環(huán)已基-2-苯并噻唑次磺酰胺I份，納米氧化鋅3份，蒙脫土 30份，改性重質(zhì)碳酸鈣40份，超細(xì)滑石粉20份，煅燒陶土 22份，防老劑4020I份，防老劑NBC 2份，偏苯三酸三辛酯I份，鄰苯二甲酸二辛酯I份；
[0017]在改性重質(zhì)碳酸鈣的制備過程中，按重量份將30份重質(zhì)碳酸鈣粉末置于烘箱中干燥，干燥溫度為100°C，干燥時(shí)間為40min，向干燥后的重質(zhì)碳酸鈣粉末中加入80份去離子水進(jìn)行超聲處理40min，將得到的物料送入反應(yīng)器中，加熱至60°C進(jìn)行攪拌，在攪拌過程中加入2.3份鈦酸酯偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑加入速度為0.1份/min，攪拌30min，接著升溫至80°C，再加入2份硬脂酸攪拌25min，過濾，干燥，粉碎過篩得到物料A，物料A的粒徑為100-150nm ;將50份液體石蠟、1.2份鈦酸酯偶聯(lián)劑混合均勻得到預(yù)制料，將物料A投入高混機(jī)中，升溫至70°C，預(yù)熱20min，然后分3次噴灑預(yù)制料于高混機(jī)中的物料A中，每次噴灑時(shí)間為8min，相鄰兩次噴灑的間隔時(shí)間為6min，干燥，粉碎過篩得到改性重質(zhì)碳酸鈣。
[0018]實(shí)施例2
[0019]本發(fā)明提出的一種高補(bǔ)強(qiáng)高機(jī)械性能橡膠材料，其原料按重量份包括:丁基橡膠55份，三元乙丙橡膠25份，聚丙烯酸酯橡膠22份，叔丁基異丙苯基過氧化物0.8份，2-硫醇基咪唑啉丨份，硅烷偶聯(lián)劑0.8份，N-環(huán)已基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.5份，納米氧化鋅I份，蒙脫土 42份，改性重質(zhì)碳酸鈣30份，超細(xì)滑石粉25份，煅燒陶土 15份，防老劑40202份，防老劑NBC I份，偏苯三酸三辛酯2份，鄰苯二甲酸二辛酯0.5份；
[0020]在改性重質(zhì)碳酸鈣的制備過程中，按重量份將40份重質(zhì)碳酸鈣粉末置于烘箱中干燥，干燥溫度為100°C，干燥時(shí)間為20min，向干燥后的重質(zhì)碳酸鈣粉末中加入110份去離子水進(jìn)行超聲處理20min，將得到的物料送入反應(yīng)器中，加熱至70°C進(jìn)行攪拌，在攪拌過程中加入1.5份鈦酸酯偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑加入速度為0.3份/min，攪拌15min，接著升溫至88°C，再加入I份硬脂酸攪拌40min，過濾，干燥，粉碎過篩得到物料A，物料A的粒徑為100-150nm ;將40份液體石蠟、1.8份鈦酸酯偶聯(lián)劑混合均勻得到預(yù)制料，將物料A投入高混機(jī)中，升溫至50°C，預(yù)熱30min，然后分3次噴灑預(yù)制料于高混機(jī)中的物料A中，每次噴灑時(shí)間為13min，相鄰兩次噴灑的間隔時(shí)間為3min，干燥，粉碎過篩得到改性重質(zhì)碳酸鈣。