一種納米氧化鋅與橡膠復合的減震橡膠材料的配方的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種納米氧化鋅與橡膠復合的減震橡膠材料的配方，橡膠材料包括以下物質(zhì)及質(zhì)量份數(shù)：天然橡膠(NR)與順丁橡膠(BR)復合材料100份；納米氧化鋅和硬脂酸3～6份；補強填充劑40～80份；納米白炭黑5～10份；偶聯(lián)劑1～3份；軟化增塑劑3～8份；防老劑2～3份；硫化劑及硫化助劑4～8份。本技術方案制備減震用橡膠材料，提高了材料的熱空氣老化性、疲勞性和耐久性，從而達到提高高分子材料的使用性能，延長材料的使用壽命的目的，具有重大的科學價值和較大的經(jīng)濟價值。
【專利說明】一種納米氧化鋅與橡膠復合的減震橡膠材料的配方
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及橡膠類復合材料制備【技術領域】，具體涉及一種納米氧化鋅與橡膠復合的耐熱、耐久性良好的減震橡膠材料的配方，該材料可作為減震用橡膠材料使用。
【背景技術】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，儀器設備的功率越來越大，轉速越來越快，振動和噪聲的危害也越來越突出。因此掌握振動與噪聲控制技術是各國工業(yè)發(fā)展面臨的重大課題。橡膠材料由于其自身具有的特性，尤其是在緩沖和減輕震動方面的顯著特點，使其在減震方面得到廣泛應用。汽車工業(yè)的發(fā)展，對減震橡膠制品的使用壽命和可靠性提出了更高的要求，甚至要求能伴隨汽車的使用年限，做到同步報廢，免維修和更換。這就要求減震材料的開發(fā)必須朝兩個方向努力:一是進一步提高高分子材料的力學性能和耐熱老化性，以延長減震制品的使用壽命；二是大力開發(fā)高阻尼的新型彈性體材料，提高減震橡膠制品的動態(tài)性能。
[0003]目前，市場上減震制品所用的材料也從天然橡膠(NR)、氯丁橡膠(CR)和三元乙丙橡膠(EPDM)等單一化向橡-塑復合、橡-橡復合、有機-無機復合等復合材料方向發(fā)展，當然也有其它新型高分子材料應用到減震器的研究中。
[0004]國外，日本、美國和德國對減震橡膠材料的研究最為突出，研究主要方向為:一是采用新的聚合物改性橡膠材料制備成新型減震材料；二是橡-橡復合技術；三是通過新型助劑改性NR ;四是對納米技術的應用，通過納米材料與橡膠材料制備納米級復合高分子減震材料，這是目前減震材料研究的熱點。
[0005]國內(nèi)目前主要研究方向集中在橡-橡復合技術和通過新型助劑改性NR，僅有有限的聞校和機構進行納米級復合聞分子減震材料研究。納米材料特有的表面效應、體積效應和量子隧道效應，使得納米材料與高分子材料大分子之間的接枝作用，不但可以顯著提高高分子材料的綜合性能，尤其是可提高其熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，從而達到提高高分子材料的使用性能，延長材料的使用壽命的目的。因此研究制備納米級復合材料具有重大的科學價值和較大的經(jīng)濟意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于研制一種納米氧化鋅與橡膠復合的減震橡膠材料的配方，提高現(xiàn)有橡膠復合材料易疲勞、耐久性差且老化性能低等問題。通過選取合適的膠種、硫化體系，合理的工藝設計，優(yōu)化材料組成，達到緩解國內(nèi)汽車行業(yè)用減震橡膠材料對進口材料的依賴，有較大的經(jīng)濟價值。選用天然橡膠和順丁橡膠組合作為基體橡膠，添加納米氧化鋅、炭黑、白炭黑及偶聯(lián)劑，借助原位接枝——剪切分散工藝實現(xiàn)無機填料在基體橡膠中均勻分散，以期形成強的無機粒子-橡膠界面之間的結合力，提高膠料的力學強度、耐老化、耐久性能等；通過添加硫化劑、硫化助劑、防老劑、活性劑等，調(diào)節(jié)硫化溫度、硫化速度來控制橡膠件的交聯(lián)程度等其他性能，以滿足膠料的力學性能和老化性能的同時，提高橡膠材料的伸張疲勞系數(shù)和耐久性能。最終獲得耐久性、耐疲勞性良好的減震橡膠材料。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
[0008]一種納米氧化鋅與橡膠復合的減震橡膠材料的配方，其特征在于:包括以下物質(zhì)及質(zhì)量份數(shù):天然橡膠(NR)與順丁橡膠(BR)復合材料100份、納米氧化鋅和硬脂酸3~6份、補強填充劑40~80份、納米白炭黑5~10份、偶聯(lián)劑I~3份、軟化增塑劑3~8份、防老劑2~3份、硫化劑及硫化助劑4~8份。
[0009]所述的天然橡膠(NR)和順丁橡膠(BR)復合材料為基體橡膠，其中天然橡膠在基體橡膠中的含量不低于70%，天然橡膠是煙片膠，順丁橡膠是1，3 丁二烯的聚合物。
[0010]所述的補強填充劑為炭黑N660、DZ-40和納米碳酸鈣中的任意一種或兩種，其中炭黑質(zhì)量份數(shù)至少40份。
[0011]所述的納米白炭黑可為沉淀法、氣相法和溶膠-凝膠法制備，粒徑為10~30nm。
[0012]所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑和磷酸酯偶聯(lián)劑中的任一種，其中優(yōu)選硅烷偶聯(lián)劑。
[0013]所述的軟化增塑劑為石蠟油、環(huán)烷油中的任意一種或兩種，軟化增塑劑的質(zhì)量分數(shù)不超過8份。
[0014]所述的防老劑為RD、4070、BLE中任意一種或兩種組成的，其中防老劑RD質(zhì)量分數(shù)不少于I份。
[0015]所述納米氧化鋅和硬脂酸，其中納米氧化鋅質(zhì)量分數(shù)為3~5份。
[0016]所述的硫化及助劑中硫化劑為硫磺、二硫代二嗎啡啉(DTDM)或二硫化二乙基二苯基秋蘭姆(TE)，促進劑為N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CBS亦稱CZ)或2-硫醇基苯并噻唑(MBT亦稱M)，其中硫化劑的質(zhì)量分數(shù)為2~5份。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明減震橡膠材料中納米氧化鋅用量對膠料拉伸強度和壓縮永久變形的影響。
[0018]圖中:左縱坐標是壓縮永久變形，單位為％，右縱坐標是拉伸強度，單位為MPa ;橫坐標是納米氧化鋅用量，單位為份。
[0019]圖2是本發(fā)明減震橡膠材料中炭黑用量對膠料扯斷伸長率和拉伸強度的影響。
[0020]圖中:左縱坐標為扯斷伸長率，單位為％ ;右縱坐標為拉伸強度，單位為MPa，橫坐標為炭黑用量，單位為份。
【具體實施方式】
[0021]以下通過【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的具體說明:
[0022]實施例1
[0023]將天然橡膠和順丁橡膠按質(zhì)量份數(shù)配比分別為100: 0,90: 10,80: 20、70: 30,60: 40的比例在開煉機中塑煉一定時間、薄通多次后，直至混合膠的門尼粘度
MLwacicrc^4O ~60 范圍內(nèi)。
[0024]將上述塑煉后的母膠移入密煉機，母膠的質(zhì)量分數(shù)按100份計，將5份活性劑(3.5份納米氧化鋅和1.5份硬脂酸)、5份粒徑為10~30nm的氣相納米白炭黑以及1.5份硅烷偶聯(lián)劑S1-69加入密煉機。在高溫、高剪切條件下混合均勻，再加入36份補強填充劑炭黑，混煉后加入軟化增塑劑石蠟油3份、其中密煉機轉子速度控制在40~70r/min，在140°C排膠；停放后將上述母煉膠加入密煉機，隨后加入剩余炭黑24份、化學防老劑40702.0份和防老劑RDl.5份，然后進行密煉，溫度控制在140°C排膠。停放12小時后，在開煉機上加入硫化及助劑，硫化體系選用S/DTDM/CBS/MBT，總用量為5份；薄通3~4遍出片冷卻(整個加硫過程控制輥溫不超過60°C )。
[0025]最后為硫化成型階段，將上述試驗所得的混煉膠停放12小時后，裝入模具中，在平板硫化機上硫化，硫化時間10~15min，硫化溫度150~160°C，硫化壓力9~12Mpa，即得到納米氧化鋅與橡膠復合的減震橡膠材料。
[0026]對不同配比生膠所制備的減震橡膠材料，在其他組分不變和試驗方法均按照國家標準執(zhí)行的前提下，實驗結果見表1:
[0027]表1
[0028]
【權利要求】
1.一種納米氧化鋅與橡膠復合的減震橡膠材料的配方，其特征在于:包括以下物質(zhì)及質(zhì)量份數(shù):天然橡膠與順丁橡膠復合材料100份、納米氧化鋅和硬脂酸3~6份、補強填充劑40~80份、納米白炭黑5~10份、偶聯(lián)劑I~3份、軟化增塑劑3~8份、防老劑2~3份、硫化劑及硫化助劑4~8份。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種納米氧化鋅與橡膠復合的減震橡膠材料的配方，其特征在于:所述的天然橡膠和順丁橡膠復合材料為基體橡膠，其中天然橡膠在基體橡膠中的含量不低于70%，天然橡膠是煙片膠，順丁橡膠是1，3 丁二烯的聚合物。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種納米氧化鋅與橡膠復合的減震橡膠材料的配方，其特征在于:所述的補強填充劑為炭黑N660、DZ-40和納米碳酸鈣中的任意一種或兩種，其中炭黑質(zhì)量份數(shù)至少40份。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種納米氧化鋅與橡膠復合的減震橡膠材料的配方，其特征在于:所述的納米白炭黑可為沉淀法、氣相法和溶膠-凝膠法制備，粒徑為10~30nm。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種納米氧化鋅與橡膠復合的減震橡膠材料的配方，其特征在于:所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑和磷酸酯偶聯(lián)劑中的任一種，其中優(yōu)選硅烷偶聯(lián)劑。
6.根據(jù)權利要求1 所述的一種納米氧化鋅與橡膠復合的減震橡膠材料的配方，其特征在于:所述的軟化增塑劑為石蠟油、環(huán)烷油中的任意一種或兩種并用，軟化增塑劑的質(zhì)量分數(shù)不超過8份。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種納米氧化鋅與橡膠復合的減震橡膠材料的配方，其特征在于:所述的防老劑為RD、4070、BLE中任意一種或兩種組成的，其中防老劑RD質(zhì)量分數(shù)不少于I份。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種納米氧化鋅與橡膠復合的減震橡膠材料的配方，其特征在于:所述的硫化及硫化助劑中硫化劑為硫磺、二硫代二嗎啡啉或二硫化二乙基二苯基秋蘭姆，促進劑為N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺或2-硫醇基苯并噻唑，其中硫化劑的質(zhì)量分數(shù)為2~5份。
【文檔編號】C08L9/00GK103467787SQ201310250240
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年6月24日 優(yōu)先權日:2013年6月24日
【發(fā)明者】扈廣法, 王顯妮, 黃捷, 高超鋒, 郭潛, 李鵬, 陳玉涌 申請人:西安漢華橡膠科技有限公司