一種高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料,其原料按重量份包括:丁腈橡膠75-80份,三元乙丙橡膠25-30份,氯丁橡膠8-12份,改性石墨烯22-26份,硅藻土11-14份,滑石粉15-18份,云母粉7-10份,炭黑N550?6-9份,單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑1.4-1.6份,4,5-環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸二異辛酯EPS3-6份,液體古馬隆5-6份,硫磺粉0.8-1.2份,促進劑AA2.8-3.1份,促進劑MZ2-2.3份,防老劑D-50?1.2-1.8份,防老劑MBZ1.2-1.6份,環(huán)氧大豆油11-15份。本發(fā)明具有高彈性和優(yōu)異的耐磨性能。
【專利說明】一種高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及改性丁腈橡膠材料【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及一種高彈性耐磨改性丁腈橡膠 材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 丁腈橡膠的分子鏈中含有不飽和雙鍵和極性基團,因而具有極好的耐油性能和優(yōu) 異的物理機械性能,被廣泛應(yīng)用于石油工業(yè)、機械工業(yè)、交通工具等諸多領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟社 會的快速發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)中對丁腈橡膠的彈性和耐磨性能提出了越來越高的要求,研制一 種彈性高、耐磨性能好的丁腈橡膠材料十分迫切。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 基本【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題,本發(fā)明提出了一種高彈性耐磨改性丁腈橡膠材 料,具有高彈性和優(yōu)異的耐磨性能,能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)中對丁腈橡膠彈性和耐磨性能的要 求。
[0004] 本發(fā)明提出的一種高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料,其原料按重量份包括:丁腈橡 膠75-80份,三元乙丙橡膠26-30份,氯丁橡膠9-12份,改性石墨烯22-26份,硅藻土 11-14份,滑石粉15-18份,云母粉7-10份,炭黑N550 6-9份,單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑 1.8-2.2份,4,5_環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸二異辛酯EPS 4-7份,液體古馬隆3-5份,硫磺粉 1.1-1. 5份,促進劑AA 2. 4-2. 8份,促進劑MZ 1.7-2. 1份,防老劑D-50 1.4-1. 9份,防老劑 MBZ 1.1-1. 5份,環(huán)氧大豆油12-16份;
[0005] 其中改性石墨烯的制備方法為:按重量份將盛有110-120份濃度為96-98wt %濃 硫酸的反應(yīng)容器置于溫度為-1?2°C的水浴裝置中,以12-15rpm的攪拌速度攪拌濃硫酸 25-30min,攪拌過程中加入10-13份顆粒度為90-95%的石墨粉和5-9份硝酸鈉,其中顆粒 度是粒徑為20-25 μ m的石墨粉占石墨粉總重量的百分比;向反應(yīng)容器中加入28-32份高錳 酸鉀,將水浴裝置的溫度升至35-38°C后攪拌25-28min,接著加入480-500份去離子水,將 水浴裝置的溫度升至96-98°C后攪拌17-20min,繼續(xù)加入16-20份濃度為30-34wt %的H202 溶液和0. 08-0. 12份濃度為37-39wt %的HC1溶液,得到反應(yīng)液A ;將反應(yīng)液A的pH降至 6. 9-7. 0后,干燥得到氧化石墨烯;將2. 2-2. 5份氧化石墨烯置于850-880份去離子水中, 超聲分散1. 2-1. 5h得到1. 3-1. 6mg/ml的氧化石墨烯溶液,超聲分散的頻率為22-26KHZ,超 聲分散的功率為980-1100W ;將氧化石墨烯溶液置于離心機中,在8000-8200rpm的轉(zhuǎn)速下 離心4-8min得到溶液B ;將180-200份脫氧膽酸鈉加入溶液B中,以90-110rpm的攪拌速 度攪拌35-40min,再加入0. 1-0. 13份濃度為76-80被%的水合肼溶液后,置于80-84°C油浴 中反應(yīng)ll-14h,得到溶液C ;將溶液C置于真空抽濾裝置中,通過0. 2-0. 24 μ m孔徑的尼龍 材質(zhì)抽濾膜進行真空抽濾23-27min得到改性石墨烯,真空壓強為65-68MPa。
[0006] 改性石墨烯的制備方法中的石墨粉顆粒度是指粒徑為20-25 μ m的石墨粉占石墨 粉總重量的百分比。
[0007] 優(yōu)選地,丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、氯丁橡膠的重量比為76-78 :28-29 :10-11。
[0008] 優(yōu)選地,改性石墨烯、硅藻土、滑石粉、云母粉、炭黑N550的重量比為24-25 : 12-13 :16-17 :8-9 :7-8。
[0009] 優(yōu)選地,其原料按重量份包括:丁腈橡膠76-78份,三元乙丙橡膠28-29份,氯丁 橡膠10-11份,改性石墨烯24-25份,硅藻土 12-13份,滑石粉16-17份,云母粉8-9份, 炭黑N550 7-8份,單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑2. 1-2. 2份,4, 5-環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸二異辛 酯EPS 5-6份,液體古馬隆4-4. 5份,硫磺粉1. 2-1. 4份,促進劑AA 2. 6-2. 7份,促進劑MZ 1.8-2份,防老劑D-50 1.5-1. 7份,防老劑MBZ 1.2-1. 4份,環(huán)氧大豆油13-15份;
[0010] 其中改性石墨烯的制備方法為:按重量份將盛有115-118份濃度為97-97. 5wt% 濃硫酸的反應(yīng)容器置于溫度為〇?l°c的水浴裝置中,以13-14rpm的攪拌速度攪拌濃 硫酸26-28min,攪拌過程中加入11-12份顆粒度為92-94 %的石墨粉和6-8份硝酸鈉, 其中顆粒度是粒徑為20-25 μ m的石墨粉占石墨粉總重量的百分比;向反應(yīng)容器中加入 29-30份高錳酸鉀,將水浴裝置的溫度升至36-37°C后攪拌26-27min,接著加入485-490 份去離子水,將水浴裝置的溫度升至96. 5-97°C后攪拌18-19min,繼續(xù)加入17-18份濃度 為31-33wt %的H202溶液和0· 1-0. 11份濃度為37. 5-38wt %的HC1溶液,得到反應(yīng)液A ; 將反應(yīng)液A的pH降至6. 9-7. 0后,干燥得到氧化石墨烯;將2. 3-2. 4份氧化石墨烯置于 860-870份去離子水中,超聲分散1. 3-1. 4h得到1. 4-1. 5mg/ml的氧化石墨烯溶液,超聲分 散的頻率為23-24KHZ,超聲分散的功率為990-1000W ;將氧化石墨烯溶液置于離心機中,在 8100-8150rpm的轉(zhuǎn)速下離心5-7min得到溶液B ;將185-190份脫氧膽酸鈉加入溶液B中, 以100-105rpm的攪拌速度攪拌36-38min,再加入0. 11-0. 12份濃度為77-78wt %的水合肼 溶液后,置于81-82°C油浴中反應(yīng)12-13h,得到溶液C ;將溶液C置于真空抽濾裝置中,通過 0. 22-0. 23 μ m孔徑的尼龍材質(zhì)抽濾膜進行真空抽濾24-25min得到改性石墨烯,真空壓強 為 66-67MPa。
[0011] 本發(fā)明還提出一種高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料的制備方法,預(yù)熱密煉機到 77-80°C,將丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、氯丁橡膠在密煉機中以225-230rpm的攪拌速度密練 27-32min得到橡膠主料,其中塑煉過程中打三角包5-8次,繼續(xù)投入改性石墨烯、硅藻土、 滑石粉、云母粉、炭黑N550和單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑,以118-126rpm的攪拌速度密練 20-23min得到混合物料D ;將4, 5-環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸二異辛酯EPS、液體古馬隆、環(huán)氧大 豆油加入含混合物料D的密煉機中以104-108rpm的攪拌速度混煉20-22min,再加入防老劑 D-50、防老劑MBZ以80-85rpm的攪拌速度混煉15-20min,繼續(xù)加入硫磺粉、促進劑AA、促進 劑MZ以90-96rpm的攪拌速度密煉12-18min,將溫度升至150-155°C再混煉10_12min后, 降溫出料,得到高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料。
[0012] 優(yōu)選地,預(yù)熱密煉機到78-79°C,將丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、氯丁橡膠在密煉機中 以226-228rpm的攪拌速度密練28-30min得到橡膠主料,其中塑煉過程中打三角包6-7次, 繼續(xù)投入改性石墨烯、硅藻土、滑石粉、云母粉、炭黑N550和單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑,以 120-124rpm的攪拌速度密練21-22min得到混合物料D ;將4, 5-環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸二異 辛酯EPS、液體古馬隆、環(huán)氧大豆油加入含混合物料D的密煉機中以106-107rpm的攪拌速度 混煉20. 5-21min,再加入防老劑D-50、防老劑MBZ以82-83rpm的攪拌速度混煉17-18min, 繼續(xù)加入硫磺粉、促進劑AA、促進劑MZ以93-95rpm的攪拌速度密煉14-16min,將溫度升至 152-153°C再混煉10. 5-llmin后,降溫出料,得到高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料。
[0013] 本發(fā)明采用丁腈橡膠、三元乙丙橡膠和氯丁橡膠作為橡塑主料,使本發(fā)明具有優(yōu) 異的彈性、耐磨性能和抗沖擊性能;而改性石墨烯、硅藻土、滑石粉、云母粉、炭黑N550作 為補強填充劑使用,擴大了本發(fā)明容積、降低了成本,增強了本發(fā)明的耐磨性能和抗撕裂性 能,其中改性石墨烯是氧化石墨烯經(jīng)由脫氧膽酸鈉改性生成的,具有極好的穩(wěn)定性和機械 強度,而脫氧膽酸鈉的改性,能夠增加改性石墨烯與橡膠分子的物理交聯(lián)點,也使改性石墨 烯穩(wěn)定、均勻地分散在橡膠分子之間,因而在受到外界沖擊作用力時,橡膠分子能有效地將 載荷轉(zhuǎn)移到高機械強度的改性石墨烯上,從而大大提高了本發(fā)明的耐磨性能;單烷氧基型 鈦酸酯偶聯(lián)劑的使用,增強了各原料的相容性,使上述添加的補強填充劑均勻分布在橡膠 分子構(gòu)成的"網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)"中,大大提高了本發(fā)明的耐磨性能、抗沖擊性能和彈性;以硫磺粉、 促進劑AA、促進劑MZ構(gòu)成的硫化體系,具有具有硫化速度快,壓縮變形率低等特點,促進形 成"網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)"的同時形成了一種"整體網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)",從而增強本發(fā)明的彈性、耐磨性和強度; 防老劑D-50和防老劑MBZ的添加,提高了本發(fā)明抗氧化能力和耐老化能力;4, 5-環(huán)氧四氫 鄰苯二甲酸二異辛酯EPS、液體古馬隆作為主副增塑劑,提高了本發(fā)明的可塑能力,便于制 作各類較為精密橡膠制品;而環(huán)氧大豆油作為輔助增塑劑,能夠提高本發(fā)明柔韌度和可塑 性,同時作為潤滑劑,使改性石墨烯、硅藻土、滑石粉、云母粉、炭黑N550均勻分散在橡膠主 料中,還作為穩(wěn)定劑,與防老劑D-50和防老劑MBZ配合,提高本發(fā)明的耐老化和抗氧化性 能。
【具體實施方式】
[0014] 下面,通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細(xì)說明。
[0015] 實施例1
[0016] 本發(fā)明提出的一種高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料,其原料按重量份包括:丁腈橡 膠80份,三元乙丙橡膠26份,氯丁橡膠12份,改性石墨烯22份,硅藻土 14份,滑石粉 15份,云母粉10份,炭黑N550 6份,單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑2. 2份,4, 5-環(huán)氧四氫鄰苯 二甲酸二異辛酯EPS 4份,液體古馬隆5份,硫磺粉1. 1份,促進劑AA 2. 8份,促進劑MZ 1. 7份,防老劑D-50 1. 9份,防老劑MBZ 1. 1份,環(huán)氧大豆油16份;
[0017] 其中改性石墨烯的制備方法為:按重量份將盛有120份濃度為96wt%濃硫酸的反 應(yīng)容器置于溫度為2°C的水浴裝置中,以12rpm的攪拌速度攪拌濃硫酸30min,攪拌過程中 加入10份顆粒度為90%的石墨粉和5份硝酸鈉,其中顆粒度是粒徑為20-25 μ m的石墨粉 占石墨粉總重量的百分比;向反應(yīng)容器中加入32份高錳酸鉀,將水浴裝置的溫度升至35°C 后攪拌28min,接著加入480份去離子水,將水浴裝置的溫度升至98°C后攪拌17min,繼續(xù)加 入20份濃度為30wt %的H202溶液和0. 12份濃度為37wt %的HC1溶液,得到反應(yīng)液A ;將 反應(yīng)液A的pH降至7. 0后,干燥得到氧化石墨烯;將2. 5份氧化石墨烯置于850份去離子 水中,超聲分散1. 5h得到1. 3mg/ml的氧化石墨烯溶液,超聲分散的頻率為26KHz,超聲分散 的功率為980W ;將氧化石墨烯溶液置于離心機中,在8200rpm的轉(zhuǎn)速下離心4min得到溶液 B ;將200份脫氧膽酸鈉加入溶液B中,以90rpm的攪拌速度攪拌40min,再加入0. 1份濃度 為80wt%的水合肼溶液后,置于80°C油浴中反應(yīng)14h,得到溶液C ;將溶液C置于真空抽濾 裝置中,通過0. 2 μ m孔徑的尼龍材質(zhì)抽濾膜進行真空抽濾27min得到改性石墨烯,真空壓 強為65MPa。
[0018] 本發(fā)明還提出一種高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料的制備方法,預(yù)熱密煉機到 80°C,將丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、氯丁橡膠在密煉機中以225rpm的攪拌速度密練32min 得到橡膠主料,其中塑煉過程中打三角包5次,繼續(xù)投入改性石墨烯、硅藻土、滑石粉、云母 粉、炭黑N550和單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑,以126rpm的攪拌速度密練20min得到混合物料 D ;將4, 5-環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸二異辛酯EPS、液體古馬隆、環(huán)氧大豆油加入含混合物料D 的密煉機中以108rpm的攪拌速度混煉20min,再加入防老劑D-50、防老劑MBZ以85rpm的攪 拌速度混煉15min,繼續(xù)加入硫磺粉、促進劑AA、促進劑MZ以96rpm的攪拌速度密煉12min, 將溫度升至155°C再混煉lOmin后,降溫出料,得到高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料。
[0019] 實施例2
[0020] 本發(fā)明提出的一種高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料,其特征在于,其原料按重量份 包括:丁腈橡膠75份,三元乙丙橡膠30份,氯丁橡膠9份,改性石墨烯26份,硅藻土 11 份,滑石粉18份,云母粉7份,炭黑N550 9份,單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑1.8份,4, 5-環(huán) 氧四氫鄰苯二甲酸二異辛酯EPS 7份,液體古馬隆3份,硫磺粉1.5份,促進劑AA 2. 4份, 促進劑MZ 2. 1份,防老劑D-50 1. 4份,防老劑MBZ 1. 5份,環(huán)氧大豆油12份;
[0021] 其中改性石墨烯的制備方法為:按重量份將盛有110份濃度為98wt%濃硫酸的反 應(yīng)容器置于溫度為-1 °C的水浴裝置中,以15rpm的攪拌速度攪拌濃硫酸25min,攪拌過程中 加入13份顆粒度為95%的石墨粉和9份硝酸鈉,其中顆粒度是粒徑為20-25 μ m的石墨粉 占石墨粉總重量的百分比;向反應(yīng)容器中加入28份高錳酸鉀,將水浴裝置的溫度升至38°C 后攪拌25min,接著加入500份去離子水,將水浴裝置的溫度升至96°C后攪拌20min,繼續(xù)加 入16份濃度為34wt %的H202溶液和0. 08份濃度為39wt %的HC1溶液,得到反應(yīng)液A ;將 反應(yīng)液A的pH降至6. 9后,干燥得到氧化石墨烯;將2. 2份氧化石墨烯置于880份去離子 水中,超聲分散1. 2h得到1. 6mg/ml的氧化石墨烯溶液,超聲分散的頻率為22KHz,超聲分 散的功率為1100W ;將氧化石墨烯溶液置于離心機中,在8000rpm的轉(zhuǎn)速下離心8min得到 溶液B ;將180份脫氧膽酸鈉加入溶液B中,以1 lOrpm的攪拌速度攪拌35min,再加入0. 13 份濃度為76wt%的水合肼溶液后,置于84°C油浴中反應(yīng)llh,得到溶液C ;將溶液C置于真 空抽濾裝置中,通過〇. 24 μ m孔徑的尼龍材質(zhì)抽濾膜進行真空抽濾23min得到改性石墨烯, 真空壓強為68MPa。
[0022] 本發(fā)明還提出一種高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料的制備方法,預(yù)熱密煉機到 77°C,將丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、氯丁橡膠在密煉機中以230rpm的攪拌速度密練27min 得到橡膠主料,其中塑煉過程中打三角包8次,繼續(xù)投入改性石墨烯、硅藻土、滑石粉、云母 粉、炭黑N550和單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑,以118rpm的攪拌速度密練23min得到混合物料 D ;將4, 5-環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸二異辛酯EPS、液體古馬隆、環(huán)氧大豆油加入含混合物料D 的密煉機中以104rpm的攪拌速度混煉22min,再加入防老劑D-50、防老劑MBZ以80rpm的攪 拌速度混煉20min,繼續(xù)加入硫磺粉、促進劑AA、促進劑MZ以90rpm的攪拌速度密煉18min, 將溫度升至150°C再混煉12min后,降溫出料,得到高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料。
[0023] 實施例3
[0024] 本發(fā)明提出的一種高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料,其原料按重量份包括:丁腈橡 膠78份,三元乙丙橡膠28份,氯丁橡膠11份,改性石墨烯24份,硅藻土 13份,滑石粉 16份,云母粉9份,炭黑N550 7份,單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑2. 2份,4, 5-環(huán)氧四氫鄰苯 二甲酸二異辛酯EPS 5份,液體古馬隆4. 5份,硫磺粉1. 2份,促進劑AA 2. 7份,促進劑MZ 1. 8份,防老劑D-50 1. 7份,防老劑MBZ 1. 2份,環(huán)氧大豆油15份;
[0025] 其中改性石墨烯的制備方法為:按重量份將盛有118份濃度為97wt%濃硫酸的反 應(yīng)容器置于溫度為1°C的水浴裝置中,以13rpm的攪拌速度攪拌濃硫酸28min,攪拌過程中 加入11份顆粒度為92%的石墨粉和6份硝酸鈉,其中顆粒度是粒徑為20-25 μ m的石墨粉 占石墨粉總重量的百分比;向反應(yīng)容器中加入30份高錳酸鉀,將水浴裝置的溫度升至36°C 后攪拌27min,接著加入485份去離子水,將水浴裝置的溫度升至97°C后攪拌18min,繼續(xù)加 入18份濃度為31wt %的H202溶液和0. 11份濃度為37. 5wt %的HC1溶液,得到反應(yīng)液A ; 將反應(yīng)液A的pH降至7. 0后,干燥得到氧化石墨烯;將2. 4份氧化石墨烯置于860份去離 子水中,超聲分散1. 4h得到1. 4mg/ml的氧化石墨烯溶液,超聲分散的頻率為24KHz,超聲 分散的功率為990W ;將氧化石墨烯溶液置于離心機中,在8150rpm的轉(zhuǎn)速下離心5min得到 溶液B ;將190份脫氧膽酸鈉加入溶液B中,以lOOrpm的攪拌速度攪拌38min,再加入0. 11 份濃度為78wt%的水合肼溶液后,置于81°C油浴中反應(yīng)13h,得到溶液C ;將溶液C置于真 空抽濾裝置中,通過〇. 22 μ m孔徑的尼龍材質(zhì)抽濾膜進行真空抽濾25min得到改性石墨烯, 真空壓強為66MPa。
[0026] 本發(fā)明還提出一種高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料的制備方法,預(yù)熱密煉機到 79°C,將丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、氯丁橡膠在密煉機中以226rpm的攪拌速度密練30min 得到橡膠主料,其中塑煉過程中打三角包6次,繼續(xù)投入改性石墨烯、硅藻土、滑石粉、云母 粉、炭黑N550和單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑,以124rpm的攪拌速度密練21min得到混合物 料D ;將4, 5-環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸二異辛酯EPS、液體古馬隆、環(huán)氧大豆油加入含混合物料 D的密煉機中以107rpm的攪拌速度混煉20. 5min,再加入防老劑D-50、防老劑MBZ以83rpm 的攪拌速度混煉17min,繼續(xù)加入硫磺粉、促進劑AA、促進劑MZ以95rpm的攪拌速度密煉 14min,將溫度升至153°C再混煉10. 5min后,降溫出料,得到高彈性耐磨改性丁腈橡膠材 料。
[0027] 實施例4
[0028] 本發(fā)明提出的一種高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料,其原料按重量份包括:丁腈橡 膠76份,三元乙丙橡膠29份,氯丁橡膠10份,改性石墨烯25份,硅藻土 12份,滑石粉 17份,云母粉8份,炭黑N550 8份,單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑2.1份,4, 5-環(huán)氧四氫鄰苯 二甲酸二異辛酯EPS 6份,液體古馬隆4份,硫磺粉1. 4份,促進劑AA 2. 6份,促進劑MZ 2 份,防老劑D-50 1.5份,防老劑MBZ 1.4份,環(huán)氧大豆油13份;
[0029] 其中改性石墨烯的制備方法為:按重量份將盛有115份濃度為97. 5wt%濃硫酸 的反應(yīng)容器置于溫度為〇°C的水浴裝置中,以14rpm的攪拌速度攪拌濃硫酸26min,攪拌過 程中加入12份顆粒度為94%的石墨粉和8份硝酸鈉,其中顆粒度是粒徑為20-25 μ m的石 墨粉占石墨粉總重量的百分比;向反應(yīng)容器中加入29份高錳酸鉀,將水浴裝置的溫度升至 37°C后攪拌26min,接著加入490份去離子水,將水浴裝置的溫度升至96. 5°C后攪拌19min, 繼續(xù)加入17份濃度為33wt%的H202溶液和0. 1份濃度為38wt%的HC1溶液,得到反應(yīng)液 A ;將反應(yīng)液A的pH降至6. 9后,干燥得到氧化石墨烯;將2. 3份氧化石墨烯置于870份去 離子水中,超聲分散1. 3h得到1. 5mg/ml的氧化石墨烯溶液,超聲分散的頻率為23KHz,超 聲分散的功率為1000W ;將氧化石墨烯溶液置于離心機中,在8100rpm的轉(zhuǎn)速下離心7min 得到溶液B ;將185份脫氧膽酸鈉加入溶液B中,以105rpm的攪拌速度攪拌36min,再加入 〇. 12份濃度為77wt%的水合肼溶液后,置于82°C油浴中反應(yīng)12h,得到溶液C ;將溶液C置 于真空抽濾裝置中,通過0. 23 μ m孔徑的尼龍材質(zhì)抽濾膜進行真空抽濾24min得到改性石 墨烯,真空壓強為67MPa。
[0030] 本發(fā)明還提出一種高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料的制備方法,預(yù)熱密煉機到 78°C,將丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、氯丁橡膠在密煉機中以228rpm的攪拌速度密練28min 得到橡膠主料,其中塑煉過程中打三角包7次,繼續(xù)投入改性石墨烯、硅藻土、滑石粉、云母 粉、炭黑N550和單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑,以120rpm的攪拌速度密練22min得到混合物料 D ;將4, 5-環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸二異辛酯EPS、液體古馬隆、環(huán)氧大豆油加入含混合物料D 的密煉機中以106rpm的攪拌速度混煉21min,再加入防老劑D-50、防老劑MBZ以82rpm的攪 拌速度混煉18min,繼續(xù)加入硫磺粉、促進劑AA、促進劑MZ以93rpm的攪拌速度密煉16min, 將溫度升至152°C再混煉llmin后,降溫出料,得到高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料。
[0031] 以上所述,僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】,但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此, 任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料,其特征在于,其原料按重量份包括:丁腈橡 膠75-80份,三元乙丙橡膠26-30份,氯丁橡膠9-12份,改性石墨烯22-26份,硅藻土 11-14份,滑石粉15-18份,云母粉7-10份,炭黑N550 6-9份,單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑 1.8-2.2份,4,5_環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸二異辛酯EPS 4-7份,液體古馬隆3-5份,硫磺粉 1.1-1. 5份,促進劑AA 2. 4-2. 8份,促進劑MZ 1.7-2. 1份,防老劑D-50 1.4-1. 9份,防老劑 MBZ 1.1-1. 5份,環(huán)氧大豆油12-16份; 其中改性石墨烯的制備方法為:按重量份將盛有110-120份濃度為96-98wt%濃硫 酸的反應(yīng)容器置于溫度為-1?2°C的水浴裝置中,以12-15rpm的攪拌速度攪拌濃硫酸 25-30min,攪拌過程中加入10-13份顆粒度為90-95%的石墨粉和5-9份硝酸鈉,其中顆粒 度是粒徑為20-25 μ m的石墨粉占石墨粉總重量的百分比;向反應(yīng)容器中加入28-32份高錳 酸鉀,將水浴裝置的溫度升至35-38°C后攪拌25-28min,接著加入480-500份去離子水,將 水浴裝置的溫度升至96-98°C后攪拌17-20min,繼續(xù)加入16-20份濃度為30-34wt%的H 202 溶液和0. 08-0. 12份濃度為37-39wt %的HC1溶液,得到反應(yīng)液A ;將反應(yīng)液A的pH降至 6. 9-7. 0后,干燥得到氧化石墨烯;將2. 2-2. 5份氧化石墨烯置于850-880份去離子水中, 超聲分散1. 2-1. 5h得到1. 3-1. 6mg/ml的氧化石墨烯溶液,超聲分散的頻率為22-26KHZ,超 聲分散的功率為980-1100W ;將氧化石墨烯溶液置于離心機中,在8000-8200rpm的轉(zhuǎn)速下 離心4-8min得到溶液B ;將180-200份脫氧膽酸鈉加入溶液B中,以90-110rpm的攪拌速 度攪拌35-40min,再加入0. 1-0. 13份濃度為76-80被%的水合肼溶液后,置于80-84°C油浴 中反應(yīng)ll-14h,得到溶液C ;將溶液C置于真空抽濾裝置中,通過0. 2-0. 24 μ m孔徑的尼龍 材質(zhì)抽濾膜進行真空抽濾23-27min得到改性石墨烯,真空壓強為65-68MPa。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料,其特征在于,丁腈橡膠、三元乙 丙橡膠、氯丁橡膠的重量比為76-78 :28-29
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料,其特征在于,改性石墨烯、硅藻 土、滑石粉、云母粉、炭黑N550的重量比為24-25 :12-13 :16-17 :8-9 :7-8。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料,其特征在于,其原料按重量份 包括:丁腈橡膠76-78份,三元乙丙橡膠28-29份,氯丁橡膠10-11份,改性石墨烯24-25 份,硅藻土 12-13份,滑石粉16-17份,云母粉8-9份,炭黑N550 7-8份,單烷氧基型鈦酸 酯偶聯(lián)劑2. 1-2. 2份,4, 5-環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸二異辛酯EPS 5-6份,液體古馬隆4-4. 5 份,硫磺粉1.2-1. 4份,促進劑AA 2. 6-2. 7份,促進劑MZ 1.8-2份,防老劑D-50 1.5-1. 7 份,防老劑MBZ 1.2-1. 4份,環(huán)氧大豆油13-15份; 其中改性石墨烯的制備方法為:按重量份將盛有115-118份濃度為97-97. 5wt%濃 硫酸的反應(yīng)容器置于溫度為〇?1°C的水浴裝置中,以13-14rpm的攪拌速度攪拌濃硫 酸26-28min,攪拌過程中加入11-12份顆粒度為92-94%的石墨粉和6-8份硝酸鈉,其中 顆粒度是粒徑為20-25 μ m的石墨粉占石墨粉總重量的百分比;向反應(yīng)容器中加入29-30 份高錳酸鉀,將水浴裝置的溫度升至36-37 °C后攪拌26-27min,接著加入485-490份去 離子水,將水浴裝置的溫度升至96. 5-97°C后攪拌18-19min,繼續(xù)加入17-18份濃度為 31-33wt %的H202溶液和0· 1-0. 11份濃度為37. 5-38wt %的HC1溶液,得到反應(yīng)液A ;將 反應(yīng)液A的pH降至6. 9-7. 0后,干燥得到氧化石墨烯;將2. 3-2. 4份氧化石墨烯置于 860-870份去離子水中,超聲分散1. 3-1. 4h得到1. 4-1. 5mg/ml的氧化石墨烯溶液,超聲分 散的頻率為23-24KHZ,超聲分散的功率為990-1000W ;將氧化石墨烯溶液置于離心機中,在 8100-8150rpm的轉(zhuǎn)速下離心5-7min得到溶液B ;將185-190份脫氧膽酸鈉加入溶液B中, 以100-105rpm的攪拌速度攪拌36-38min,再加入0. 11-0. 12份濃度為77-78wt %的水合肼 溶液后,置于81-82°C油浴中反應(yīng)12-13h,得到溶液C ;將溶液C置于真空抽濾裝置中,通過 0. 22-0. 23 μ m孔徑的尼龍材質(zhì)抽濾膜進行真空抽濾24-25min得到改性石墨烯,真空壓強 為 66-67MPa。
5. -種根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料的制備方法, 其特征在于,預(yù)熱密煉機到77-80°C,將丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、氯丁橡膠在密煉機中以 225-230rpm的攪拌速度密練27-32min得到橡膠主料,其中塑煉過程中打三角包5-8次, 繼續(xù)投入改性石墨烯、硅藻土、滑石粉、云母粉、炭黑N550和單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑,以 118-126rpm的攪拌速度密練20-23min得到混合物料D ;將4, 5-環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸二異 辛酯EPS、液體古馬隆、環(huán)氧大豆油加入含混合物料D的密煉機中以104-108rpm的攪拌速 度混煉20-22min,再加入防老劑D-50、防老劑MBZ以80-85rpm的攪拌速度混煉15-20min, 繼續(xù)加入硫磺粉、促進劑AA、促進劑MZ以90-96rpm的攪拌速度密煉12-18min,將溫度升至 150-155°C再混煉10_12min后,降溫出料,得到高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料的制備方法,其特征在于,預(yù)熱 密煉機到78-79°C,將丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、氯丁橡膠在密煉機中以226-228rpm的攪拌 速度密練28-30min得到橡膠主料,其中塑煉過程中打三角包6-7次,繼續(xù)投入改性石墨烯、 硅藻土、滑石粉、云母粉、炭黑N550和單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑,以120-124rpm的攪拌速度 密練21-22min得到混合物料D ;將4, 5-環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸二異辛酯EPS、液體古馬隆、 環(huán)氧大豆油加入含混合物料D的密煉機中以106-107rpm的攪拌速度混煉20. 5-21min,再 加入防老劑D-50、防老劑MBZ以82-83rpm的攪拌速度混煉17-18min,繼續(xù)加入硫磺粉、促 進劑AA、促進劑MZ以93-95rpm的攪拌速度密煉14-16min,將溫度升至152-153°C再混煉 10. 5-llmin后,降溫出料,得到高彈性耐磨改性丁腈橡膠材料。
【文檔編號】C08K9/04GK104194095SQ201410487359
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】黃海琴, 吳建杰, 徐國鋒, 鄭有松, 周家云, 朱家俊 申請人:安徽電氣集團股份有限公司