專利名稱：：一種履帶式裝備用橡膠組合物的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種橡膠組合物，具體涉及一種履帶式裝備用橡膠組合物。
背景技術：
：履帶式裝備著地面掛膠可大大減緩金屬履帶與地面間的沖擊及其引發(fā)的噪音，避免金屬履帶對路面(特別是高等級公路)的破壞，有效延長金屬履帶板的壽命，對乘員和儀器設備能起到防振、吸振等作用。隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，高等級公路網(wǎng)已經(jīng)遍布全國。履帶式裝備使用高等級公路的機會將越來越多。如何保護好這些造價昂貴的路面，是一個非常迫切而重要的課題。所以履帶式裝備履帶板掛膠對國防和國民經(jīng)濟都具有重大的意義。過度磨耗、崩花和掉塊、爆裂、金屬與橡膠間的脫粘是造成膠塊損壞的主要原因。膠塊在裝備行駛過程中會受到高應力應變作用，使彈性體產(chǎn)生顯著的粘彈滯后現(xiàn)象，劇烈生熱。據(jù)預測，膠塊的內部溫升可以達到15(TC，最高超過20(TC,表面溫度也在IO(TC以上。所以膠塊的材料除了要具備優(yōu)異的耐熱老化能力外，其抗張、抗撕、耐磨性、與金屬粘合性等能否在高溫、高負荷、高動態(tài)的工作環(huán)境下保持較高水平，是決定膠塊壽命長短的關鍵因素?，F(xiàn)在用的膠塊大多是以天然橡膠和丁苯橡膠為基礎的混煉膠，其耐老化性能、機械性能、耐高溫性能、耐磨性均較差，因此急需新型的一種膠塊來彌補這一空白。
發(fā)明內容針對現(xiàn)有各種履帶式裝備著地面掛膠存在的諸多問題，本發(fā)明提供了一種橡膠組合物，具體提供了一種履帶式裝備用橡膠組合物，該組合物主要成分為氫化丁腈橡膠，輔以不飽和羧酸金屬鹽等其他輔料。此橡膠組合物具有良好的物理機械性能和耐熱氧老化性能，'尤其適用于履帶式裝備的履帶膠塊，如坦克、裝甲車等履帶式裝備，也適合于現(xiàn)有的履帶式拖拉機、挖掘機的使用。本發(fā)明所涉及的履帶式裝備用橡膠組合物，組合物中的組分以重量份計氫化丁腈橡膠100份，不飽和羧酸金屬鹽5-50份，碳黑5-60份，無機納米填料O.5-5份，硫化劑0.5-5份。其優(yōu)選配比為組合物中的組分以重量份計氫化丁腈橡膠100份，不飽和羧酸金屬鹽10-15份；碳黑45-50份；無機納米填料l-2份，硫化劑0.5-5份。為保障本發(fā)明所述材料的各項性能達到均衡性能，上述所有成分都是必須添加的。對包括氫化丁腈橡膠、天然橡膠、纖維素短纖維補強天然橡膠、天然橡膠/丁腈橡膠、丁苯橡膠、硅橡膠、羧基丁腈橡膠、氯丁橡膠、順丁橡膠在內的橡膠材料研究表明，氫化丁腈橡膠在常用5項性能測試中均超過了其他材料。與傳統(tǒng)的丁苯橡膠膠塊相比，在12(TC時，氫化丁腈橡膠膠塊的撕裂強度是前者的2倍，抵抗裂紋增長的能力是前者的4倍，抗崩花掉塊能力提高了76%。因此選擇氫化丁腈橡膠作為履帶式裝備掛膠履帶膠塊的基礎材料。其中本發(fā)明所用氫化丁腈橡膠由丁腈橡膠選擇性加氫反應制得，氫化丁腈橡膠在大幅度改善耐熱氧老化、耐天候性、耐溶劑的同時，膠料的拉伸強度、撕裂強度、耐磨性能、耐低溫性能得以改善，并且在高溫下仍能保持較高的物理機械性能，為了達到最好的效果，其在組合物中用量為ioo份。氫化丁腈橡膠中丙烯腈重量分數(shù)為18-45%，這樣有助于保持材料低溫性能和耐油性能的平衡性，氫化度為95-100%，較高的氫化度有助于提高材料的耐熱氧老化性能，因此控制其氫化度為上述標準，門尼粘度為(ML1M1+4)65-90，將門尼粘度限定在這一范圍中，可以保證材料具有較好的加工性能，方便后期的加工利用。具體生產(chǎn)時氫化丁腈橡膠可以利用拜爾公司的Therban商標系列產(chǎn)品和瑞翁公司的Zetpol商標系列產(chǎn)品，優(yōu)選瑞翁公司的Zetpo11020，其結合丙烯腈含量44%,門尼粘度為(ML1001+4)75;也可選用Therban3407作為有效的替代。所用的不飽和羧酸金屬鹽，其中的不飽和羧酸為丙烯酸或甲基丙烯酸；金屬鹽為鋅鹽或鎂鹽，各種鹽可以混合使用，也可以單獨使用，單獨使用時效果更好；不飽和羧酸金屬鹽優(yōu)選甲基丙烯酸鋅。不飽和羧酸金屬鹽用量為5-50份，優(yōu)選10-15份，特別是采用甲基丙烯酸鋅時，優(yōu)選用量可以達到更好的效果。之所以選用不飽和羧酸金屬鹽，主要原因如下橡膠硫化過程中，在過氧化物存在下，不飽和羧酸金屬鹽在硫化過程中聚合并部分接枝于橡膠分子鏈。從而在硫化膠中生成大量的離子交聯(lián)鍵，分相后形成納米粒子(聚鹽粒子)，每個納米粒子就是一個離子簇，由于不飽和羧酸金屬鹽的二官能度原因，在聚合時形成具有多個支鏈結構或網(wǎng)狀結構的離子聚集體。在聚鹽粒子的表面鍵合有多個橡膠分子鏈，這樣每兩個橡膠分子鏈之間都形成一個離子交聯(lián)鍵，但該交聯(lián)鍵不單是由一個二價金屬離子對形成的，而是由一系列二價金屬離子形成的離子鍵簇構成的。正是由于粒子的這種多官能度交聯(lián)鍵簇的作用，提高了硫化膠的交聯(lián)密度，并由于離子交聯(lián)鍵本身具有滑移特征，大大提高了硫化膠的拉伸強度和撕裂強度。離子交聯(lián)鍵簇的形成是使不飽和羧酸金屬鹽對橡膠產(chǎn)生顯著增強作用的另一個重要原因。所述的無機納米填料為納米氮化硅或納米碳化硅，為了達到最佳的使用效果，兩種無機納米填料一般不混合使用，同時填料顆粒平均直徑在5-50納米之間，優(yōu)選20納米。納米氮化硅和碳化硅是優(yōu)良的橡膠耐磨補強材料。具有小尺度，比表面積大，量子隧道效應等特性。這是依靠超細填料粒子的成核補強效應和裂紋偏轉效應來解決耐磨性和撕裂性的思路。添加在橡膠膠料中，通過對橡膠的補強作用，從而提高了橡膠耐磨性能。納米非晶氮化硅和非晶碳化硅是優(yōu)良的橡膠補強材料。由于納米粉體具有4小尺度，比表面積大，量子隧道效應等特性。添加在橡膠膠料當中，能在基本不改變橡膠原有特性的前提下，大幅度的提高耐磨性，耐熱性，抗沖擊性等力學性能，是航空航天，軍工及高檔橡膠制品的首選補強材料。同時為了達到其與橡膠之間補強作用的均衡，將其用量控制在重量份為0.5-5份，優(yōu)選l-2份。所述的碳黑為高耐磨碳黑或中超耐磨碳黑或超耐磨碳黑或其混合物，選用上述的碳黑，可以有效的提高材料的耐磨性，從而提高由該橡膠制得的掛塊的使用壽命；所用的硫化劑為硫磺和過氧化物或其混合物，優(yōu)選釆用硫磺和過氧化物的混合物，其中過氧化物優(yōu)選過氧化二異丙苯，硫磺用量為0.5-3份，過氧化二異丙苯用量為0.5-3份；硫化劑優(yōu)選用量為硫磺2份，過氧化二異丙苯用量為0.5份；由于履帶式裝備膠塊在使用過程中受到不同振幅和頻率的應力作用，為降低生熱，材料應具有良好的動態(tài)性能，同時材料還應滿足耐熱氧老化的要求，使用硫磺硫化體系有助于提高動態(tài)性能，而耐熱性較差；而過氧化二異丙苯硫化體系則有利于提高耐熱氧老化性能，材料的動態(tài)性能較差，所以當搭配使用時，可以取得動態(tài)性能和耐熱氧老化性能的平衡。除了上述的必要組分外，本發(fā)明所提供的履帶式裝備用橡膠組合物中，還含有防老劑、分散劑、活化劑等其他助劑，其中組合物中防老劑選擇長期老化性能和動態(tài)疲勞性能較好的4010NA和RD并用防老體系，提高材料耐熱氧老化性能，降低屈撓龜裂、臭氧龜裂的發(fā)生。4010NA用量為2份和RD用量為0.5份；所采用的分散劑，可以選擇萊茵散25,用量為l份；所釆用的活化劑，可以選擇氧化鋅和硬脂酸，活化劑的用量為3-6份。制備這種履帶式裝備用橡膠組合物時，其具體的加工方法如下'(1)將配方用量的組分按照氫化丁腈橡膠、活化劑、促進劑、防老劑、填料、硫化劑順序加入，混煉均勻薄通后下片待用；(2)將無機納米填料按照配方用量加入到上述的混合物中，混合均勻后薄通3次；之后按照配方用量加入不飽和羧酸金屬鹽，混合均勻后薄通3次；最后加入碳黑，混合均勻；(3)在上述所得的混合物中按比例加入硫化劑，混煉均勻薄通后下片，停放6-8小時后，即可通過注壓硫化成型的方法成型橡膠履帶板。當采用這種加工方法后，可以有利于納米填料的分散，提高納米填料的補強效果，同時釆用分步加工的方法，可以使各種的補強填料更加緊密的與基料接觸，從而在整體上提高所得產(chǎn)品的性能，防止由于填料分散不均引起的產(chǎn)品質量問題。所制得的這種履帶式裝備用橡膠組合物，可以制造成各種履帶掛塊，廣泛的應用于各種履帶式裝備和設備上，大大減緩金屬履帶與地面間的沖擊及其引發(fā)的噪音，避免金屬履帶對路面(特別是高等級公路)的破壞，有效延長金屬履帶板的壽命，對乘員和儀器設備能起到防振、吸振等作用。綜上所述，釆用本發(fā)明提供的這種履帶式裝備用橡膠組合物，由于利用不飽和羧酸金屬鹽原位生成納米材料補強氫化丁腈橡膠，再進一步利用無機納米填料提高材料的耐磨性，通過調整硫化體系和防老體系，使所發(fā)明的橡膠組合物具有更好的物理機械性能和熱氧老化性能，可以減少履帶式裝備膠塊使用過程中的崩花、掉塊問題，提高膠塊的耐rf性，延長膠塊的使用壽命。具體實施例方式實施例1'一種履帶式裝備用橡膠組合物，組合物中的組分為:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>其加工方法為(1)煉膠釆用常規(guī)開煉機，按表l中的基本配方用量，將組合物按照氫化丁腈橡膠、活化劑、促進劑、防老劑的順序加入，混煉均勻；將無機納米填料(NSN12氮化硅)按照配方用量加入到上述的混合物后，混合均勻后薄通3次；之后按照配方用量加入不飽和羧酸金屬鹽(甲基丙烯酸鋅),混合均勻后薄通3次；最后加入碳黑(N115),混合均勻；在上述所得的混合物中按比例加入硫化劑，混煉均勻薄通后下片，停放6-8小時后可進行硫化；(2)硫化實施模壓硫化，硫化條件為165。C,15分鐘，硫化得到橡膠組合物。(所釆用的硫化過程為現(xiàn)有技術。)實施例2-7中的組分如下表所示，其加工方法如實施例1的加工方法。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>比較例將實施例制得的橡膠組合物及從巿場上購得的現(xiàn)有產(chǎn)品進行物理機械性能測試，其結果如下其中比較例1和2是現(xiàn)有裝備橡膠掛塊，即現(xiàn)有坦克或履帶式拖拉機等采用的常規(guī)掛塊。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實施例1、實施例2、實施例3、實施例4、實施例5進行比較可以看出，實施例1為本發(fā)明的優(yōu)選配合，所加工的組合物在抗動態(tài)疲勞、阿克隆磨耗、拉伸性能等方面具有較好的綜合性能。而與比較例1和2的比較中，可以看到本發(fā)明所提供的橡膠組合物在各個檢驗指標上都有所提高特別是在抗動態(tài)疲勞、阿克隆磨耗等技術指標有了極大的提高，可以解決現(xiàn)有橡膠掛塊存在的各種問題，提高使用壽命。權利要求1.一種履帶式裝備用橡膠組合物，其特征在于組合物中的組分以重量份計氫化丁腈橡膠100份，不飽和羧酸金屬鹽5-50份，碳黑5-60份，無機納米填料0.5-5份，硫化劑0.5-5份。2.根據(jù)權利要求1所述的橡膠組合物，其特征在于組合物中的組分以重量份計氫化丁腈橡膠100份，不飽和羧酸金屬鹽10-15份，碳黑45-50份，無機納米填料l-2份，硫化劑0.5-5份。3.根據(jù)權利要求1或2所述的橡膠組合物，其特征在于所述氫化丁腈橡膠中丙烯腈重量分數(shù)為18-45%,氫化度為95-100%，門尼粘度為(ML14)65-90。4.根據(jù)權利要求1或2所述的橡膠組合物，其特征在于不飽和羧酸金屬鹽中的不飽和羧酸為丙烯酸或甲基丙烯酸；金屬鹽為鋅鹽或鎂鹽。5.根據(jù)權利要求1或2所述的橡膠組合物，其特征在于所述的無機納米填料為納米氮化硅或納米碳化硅。6.根據(jù)權利要求5所述的橡膠組合物，其特征在于所述的無機納米填料平均直徑為5-50納米。7.根據(jù)權利要求1或2所述的橡膠組合物，其特征在于所述的硫化劑為硫磺或過氧化物或其混合物。8.根據(jù)權利要求1或2所述的橡膠組合物，其特征在于所述的碳黑為髙耐磨碳黑或中超耐磨碳黑或超耐磨碳黑或其混合物。9.制備如權利要求1所述的履帶式裝備用橡膠組合物的方法，其特征在于:具體步驟如下(1)將配方用量的組分按照氫化丁腈橡膠、活化劑、促進劑、防老劑、的順序加入，混煉均勻；(2)將無機納米填料按照配方用量加入到上述的混合物后，混合均勻后薄通3次；之后按照配方用量加入不飽和羧酸金屬鹽，混合均勻后薄通3次；最后加入碳黑，混合均勻；(3)在上述所得的混合物中按比例加入硫化劑，混煉均句薄通后下片，停放6-8小時后，即可通過注壓硫化成型的方法成型橡膠履帶板。全文摘要本發(fā)明涉及一種橡膠組合物，具體涉及一種履帶式裝備用橡膠組合物，該組合物主要成分為氫化丁腈橡膠，輔以不飽和羧酸金屬鹽等其他輔料。此橡膠組合物具有良好的物理機械性能和耐熱氧老化性能，尤其適用于履帶式裝備的履帶膠塊，如坦克、裝甲車、履帶式拖拉機、挖掘機等履帶式裝備，大大減緩金屬履帶與地面間的沖擊及其引發(fā)的噪音，避免金屬履帶對路面(特別是高等級公路)的破壞。文檔編號C08L15/00GK101475713SQ200810238319公開日2009年7月8日申請日期2008年12月11日優(yōu)先權日2008年12月11日發(fā)明者寧作憲,李超芹,賈艾昌,陳樹望申請人:陳樹望;李超芹;賈艾昌;寧作憲