一種短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車用橡膠生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材 料和一種短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料的制備方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 材料的復(fù)合化是材料發(fā)展的必然趨勢之一。古代就出現(xiàn)了原始型的復(fù)合材料， 如用草莖和泥土用做建筑材料；沙石和水泥基體復(fù)合的混凝土也有相當(dāng)長的歷史，現(xiàn)代復(fù) 合材料開始于第二次世界大戰(zhàn)中玻璃纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料制造，復(fù)合材料因具有 可設(shè)計性的特點(diǎn)受到各發(fā)達(dá)國家的重視，因而發(fā)展很快，開發(fā)出許多性能優(yōu)良的先進(jìn)復(fù)合 材料，這些材料成為航空、航天工業(yè)的首要關(guān)鍵材料，各種基礎(chǔ)性研宄也得到發(fā)展，使復(fù)合 材料與金屬、陶瓷、高聚物等材料并列為重要材料，以熱塑性聚合物（TP)為基體，以玻璃纖 維、碳纖維、芳族聚酰胺纖維等為增強(qiáng)材料的復(fù)合材料已經(jīng)獲得廣泛和重要應(yīng)用，申請?zhí)枮?CN201010283336. 5公開了一種大豆蛋白增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料的制備方法，包括大豆分離蛋白 0-10份，促進(jìn)劑1-1. 5份，防老劑1-4份，氧化鋅3-5份，偶聯(lián)劑0-3份，硬脂酸2-4份，硫 黃1-3份，炭黑50-40份，不飽和橡膠100份；大豆蛋白原料中蛋白質(zhì)含量在65-95%;大豆 蛋白原料，60-80°C干燥24小時，該發(fā)明大豆蛋白分子功能性官能團(tuán)較多，表面反應(yīng)能力較 強(qiáng)，能較容易與橡膠基體發(fā)生作用，有利于改善橡膠復(fù)合材料的加工性能和力學(xué)性能，用這 種補(bǔ)強(qiáng)劑制成的橡膠復(fù)合材料，與純炭黑增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料比較抗拉強(qiáng)度增加，300%定伸 應(yīng)力增加，磨耗體積得以降低，因此，具有較強(qiáng)的推廣和應(yīng)用價值，但是該種復(fù)合材料力學(xué) 性能還不能滿足汽車用橡膠的要求，且制備工藝較為復(fù)雜，生產(chǎn)周期較長。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的問題是提供一種力學(xué)性能優(yōu)異，制備工藝簡單的短纖維增強(qiáng)氯 丁橡膠復(fù)合材料及其制備方法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：所提供的一種短纖維增強(qiáng)氯丁橡 膠復(fù)合材料，所述短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料的各組份的份數(shù)為氯丁橡膠90~98Phr、 母膠3~7Phr，氧化鋅4~7Phr，氧化鎂2~5Phr，硬脂酸1~3Phr，炭黑18~25 Phr，促進(jìn)劑2~5Phr，抗臭氧劑3~6Phr，棉粉8~13Phr和短纖維13~16Phr。
[0007] 優(yōu)選的，所述短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料的各組份的質(zhì)量份數(shù)為氯丁橡膠95 Phr、母膠5Phr，氧化鋅5Phr，氧化鎂4Phr，硬脂酸1Phr，炭黑20Phr，促進(jìn)劑2Phr，抗 臭氧劑4Phr，棉粉10Phr和短纖維15Phr。
[0008] -種短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料的制備方法，所述的制備工藝按照以下步驟進(jìn) 行， (1)混煉膠制備：將氯丁橡膠在開煉機(jī)上熱煉20~50min后加入母膠，混合均勻后停 放1~2h; (2) 反煉：向開煉機(jī)中按順序加入棉粉，硬脂酸，抗臭氧劑，促進(jìn)劑，短纖維，炭黑，氧化 鎂和氧化鋅進(jìn)行反煉，控制反煉時間為l_2h并搗膠7-9次； (3) 硫化：將反煉后的混合膠放入到平板硫化機(jī)中進(jìn)行硫化處理，控制硫化溫度為 148~158°C，控制硫化壓力為14~16MPa，控制硫化時間為10-30min，硫化后在恒溫箱中 放置3-4d即可得到所需產(chǎn)品。
[0009] 優(yōu)選的，所述促進(jìn)劑具體為促進(jìn)劑NA-22和促進(jìn)劑DM中的一種或兩種。
[0010] 優(yōu)選的，所述抗臭氧劑具體為N-異丙基-N'-苯基對苯二胺和N-環(huán)己基- N'-苯基對苯二胺中的一種或兩種。
[0011] 優(yōu)選的，所述短纖維具體為芳綸或滌綸或碳纖維或天然纖維。
[0012] 優(yōu)選的，所述步驟（1)中所用的開煉機(jī)為雙輥筒開煉機(jī)。
[0013] 采用本發(fā)明的技術(shù)方案，以氯丁橡膠為基質(zhì)，添加國產(chǎn)的短纖維，（如芳綸或滌綸 或碳纖維或天然纖維）作為增強(qiáng)體生產(chǎn)出的復(fù)合材料，由于短纖維分散在氯丁橡膠基體中， 起到了很好的補(bǔ)強(qiáng)作用，使得復(fù)合材料的力學(xué)性能，如拉伸性能、撕裂強(qiáng)度、耐磨性能等都 得到了大幅的提高，在制備的過程中，通過優(yōu)化復(fù)合材料中各組份的配比，提高了復(fù)合材料 的整體性能，制備過程簡單，材料來源廣泛，工藝參數(shù)可控性好。
[0014]
【具體實(shí)施方式】
[0015] 實(shí)施例1 : 一種短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料，所述短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料的各組份的質(zhì) 量份數(shù)為氯丁橡膠95Phr、母膠5Phr，氧化鋅5Phr，氧化鎂4Phr，硬脂酸1Phr，炭黑20 Phr，促進(jìn)劑NA-22 2Phr，N-異丙基W-苯基對苯二胺4Phr，棉粉10Phr和芳綸15 Phr〇
[0016] 一種短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料的制備方法，所述的制備工藝按照以下步驟進(jìn) 行， (1) 混煉膠制備：將氯丁橡膠在雙輥筒開煉機(jī)上熱煉25min后加入母膠，混合均勻后停 放lh; (2) 反煉：向開煉機(jī)中按順序加入棉粉，硬脂酸，N-異丙基-N'-苯基對苯二胺，促進(jìn) 劑NA-22,芳綸，炭黑，氧化鎂和氧化鋅進(jìn)行反煉，控制反煉時間為12min并搗膠8次； (3) 硫化：將反煉后的混合膠放入到平板硫化機(jī)中進(jìn)行硫化處理，控制硫化溫度為 150°C，控制硫化壓力為15MPa，控制硫化時間為25min，硫化后在恒溫箱中放置3d即可得到 所需廣品。
[0017] 實(shí)施例2: 一種短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料，所述短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料的各組份的質(zhì) 量份數(shù)為氯丁橡膠95Phr、母膠5Phr，氧化鋅6Phr，氧化鎂5Phr，硬脂酸1Phr，炭黑23 Phr，促進(jìn)劑NA-22 3Phr，N-環(huán)己基-f-苯基對苯二胺5Phr，棉粉9Phr和碳纖維14 Phr〇
[0018] 一種復(fù)合陶瓷鋸片材料的制備方法，所述的制備工藝按照以下步驟進(jìn)行， (1) 混煉膠制備：將氯丁橡膠在雙輥筒開煉機(jī)上熱煉26min后加入母膠，混合均勻后停 放lh; (2) 反煉：向開煉機(jī)中按順序加入棉粉，硬脂酸，N-環(huán)己基-N'-苯基對苯二胺，促進(jìn) 劑NA-22,碳纖維，炭黑，氧化鎂和氧化鋅進(jìn)行反煉，控制反煉時間為2h并搗膠9次； (3) 硫化：將反煉后的混合膠放入到平板硫化機(jī)中進(jìn)行硫化處理，控制硫化溫度為 155°C，控制硫化壓力為15MPa，控制硫化時間為15min，硫化后在恒溫箱中放置4d即可得到 所需廣品。
[0019] 實(shí)施例3: 一種短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料，所述短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料的各組份的質(zhì) 量份數(shù)為氯丁橡膠95Phr、母膠5Phr，氧化鋅5Phr，氧化鎂3Phr，硬脂酸2Phr，炭黑24 Phr，促進(jìn)劑NA-22 2Phr，N-異丙基-N'-苯基對苯二胺4Phr，棉粉12Phr和天然纖維 16Phr〇
[0020] 一種短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料的制備方法，所述的制備工藝按照以下步驟進(jìn) 行， (1) 混煉膠制備：將氯丁橡膠在雙輥筒開煉機(jī)上熱煉35min后加入母膠，混合均勻后停 放lh; (2) 反煉：向開煉機(jī)中按順序加入棉粉，硬脂酸，抗臭氧劑，促進(jìn)劑，天然纖維，炭黑，氧 化鎂和氧化鋅進(jìn)行反煉，控制反煉時間為2h并搗膠8次； (3) 硫化：將反煉后的混合膠放入到平板硫化機(jī)中進(jìn)行硫化處理，控制硫化溫度為 148°C，控制硫化壓力為15MPa，控制硫化時間為23min，硫化后在恒溫箱中放置3d即可得到 所需產(chǎn)品。
[0021] 經(jīng)過以上工藝步驟后，取出復(fù)合材料樣品，待測：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料，其特征在于：所述短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材 料的各組份的份數(shù)為氯丁橡膠90~98Phr、母膠3~7Phr，氧化鋅4~7Phr，氧化鎂2~ 5Phr，硬脂酸1~3Phr，炭黑18~25Phr，促進(jìn)劑2~5Phr，抗臭氧劑3~6Phr，棉粉 8~13Phr和短纖維13~16Phr。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料，其特征在于：所述短纖 維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料的各組份的質(zhì)量份數(shù)為氯丁橡膠95Phr、母膠5Phr，氧化鋅5 Phr，氧化鎂4Phr，硬脂酸IPhr，炭黑20Phr，促進(jìn)劑2Phr，抗臭氧劑4Phr，棉粉10Phr 和短纖維15Phr。
3. -種根據(jù)權(quán)利要求1或2的短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于： 所述的制備工藝按照以下步驟進(jìn)行， (1) 混煉膠制備：將氯丁橡膠在開煉機(jī)上熱煉20~50min后加入母膠，混合均勻后停 放1~2h; (2) 反煉：向開煉機(jī)中按順序加入棉粉，硬脂酸，抗臭氧劑，促進(jìn)劑，短纖維，炭黑，氧化 鎂和氧化鋅進(jìn)行反煉，控制反煉時間為l_2h并搗膠7-9次； (3) 硫化：將反煉后的混合膠放入到平板硫化機(jī)中進(jìn)行硫化處理，控制硫化溫度為 148~158°C，控制硫化壓力為14~16MPa，控制硫化時間為10-30min，硫化后在恒溫箱中 放置3-4d即可得到所需產(chǎn)品。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料，其特征在于：所述 促進(jìn)劑具體為促進(jìn)劑NA-22和促進(jìn)劑DM中的一種或兩種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料的制備方法，其特征 在于：所述抗臭氧劑具體為N-異丙基-N'-苯基對苯二胺和N-環(huán)己基-N'-苯基對苯 二胺中的一種或兩種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料，其特征在于：所述 短纖維具體為芳綸或滌綸或碳纖維或天然纖維。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于：所述步驟（1)中所用的開煉機(jī)為雙輥筒開煉機(jī)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料及其制備方法，涉及汽車用橡膠生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，所述短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料的各組份的份數(shù)為氯丁橡膠90～98Phr、母膠3～7Phr，氧化鋅4～7Phr，氧化鎂2～5Phr，硬脂酸1～3Phr，炭黑18～25Phr，促進(jìn)劑2～5Phr，抗臭氧劑3～6Phr，棉粉8～13Phr和短纖維13～16Phr，本發(fā)明還公開了一種短纖維增強(qiáng)氯丁橡膠復(fù)合材料的制備方法，包括混煉膠制備，反煉和硫化三個工藝步驟，該種方法制備出的復(fù)合材料的力學(xué)性能，如拉伸性能、撕裂強(qiáng)度、耐磨性能等都得到了大幅的提高，在制備的過程中，通過優(yōu)化復(fù)合材料中各組份的配比，提高了復(fù)合材料的整體性能，制備過程簡單，材料來源廣泛，工藝參數(shù)可控性好。
【IPC分類】C08K5-09, B29C35-02, C08L1-02, C08K7-06, C08L77-10, C08K13-02, C08K3-22, C08K3-04, C08L67-00, C08L11-00, C08K5-18, C08K13-04
【公開號】CN104761780
【申請?zhí)枴緾N201510139606
【發(fā)明人】李俊, 梁天也, 李斌商, 李徐兵
【申請人】安徽微威膠件集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月29日