本發(fā)明涉及橡膠材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種納米顆粒填充的高強(qiáng)度耐火橡膠材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

早期的橡膠是取自橡膠樹(shù)、橡膠草等植物的膠乳，加工后制成的具有彈性、絕緣性、不透水和空氣的材料。高彈性的高分子化合物。分為天然橡膠與合成橡膠二種。天然橡膠是從橡膠樹(shù)、橡膠草等植物中提取膠質(zhì)后加工制成；合成橡膠則由各種單體經(jīng)聚合反應(yīng)而得。橡膠制品廣泛應(yīng)用于工業(yè)或生活各方面。

橡膠一詞來(lái)源于印第安語(yǔ)cau-uchu，意為“流淚的樹(shù)”。天然橡膠就是由三葉橡膠樹(shù)割膠時(shí)流出的膠乳經(jīng)凝固、干燥后而制得。1770年，英國(guó)化學(xué)家J.普里斯特利發(fā)現(xiàn)橡膠可用來(lái)擦去鉛筆字跡，當(dāng)時(shí)將這種用途的材料稱(chēng)為rubber，此詞一直沿用至今。橡膠的分子鏈可以交聯(lián)，交聯(lián)后的橡膠受外力作用發(fā)生變形時(shí)，具有迅速?gòu)?fù)原的能力，并具有良好的物理力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性。橡膠是橡膠工業(yè)的基本原料，廣泛用于制造輪胎、膠管、膠帶、電纜及其他各種橡膠制品。

天然橡膠是由膠乳制造的，膠乳中所含的非橡膠成分有一部分就留在固體的天然橡膠中。一般天然橡膠中含橡膠烴92%-95%，而非橡膠烴占5%-8%。由于制法不同，產(chǎn)地不同乃至采膠季節(jié)不同，這些成分的比例可能有差異，但基本上都在范圍以?xún)?nèi)。

近幾年來(lái)，橡膠行業(yè)得到不少發(fā)展，已有細(xì)分行業(yè)穩(wěn)中有升，新生橡膠細(xì)分行業(yè)則飛速發(fā)展，但同時(shí)，橡膠行業(yè)也還存在環(huán)境、資源、災(zāi)害、創(chuàng)新等問(wèn)題。

2004年，全國(guó)天然橡膠種植總面積69.62萬(wàn)公頃，開(kāi)割面積45.19萬(wàn)公頃，干膠產(chǎn)量57.33萬(wàn)噸。其中農(nóng)墾橡膠種植面積41.1萬(wàn)公頃，民營(yíng)28.52萬(wàn)公頃，分別占全國(guó)橡膠總面積的59.03%和40.97%。

2005年，海南遭遇50年罕見(jiàn)的干旱和百年不遇的臺(tái)風(fēng)災(zāi)害，天然橡膠生產(chǎn)遭受重創(chuàng)。為挖掘國(guó)內(nèi)天然橡膠種植、加工的發(fā)展?jié)摿?，增加自給，中國(guó)橡膠行業(yè)做出了不懈的努力，認(rèn)真貫徹國(guó)家安全、節(jié)能、環(huán)保和清潔生產(chǎn)方針，并取得重大成果。尤其是橡膠助劑行業(yè)積極調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，綠色環(huán)保型助劑大幅增長(zhǎng)，防老劑優(yōu)良品種產(chǎn)量比例已達(dá)80%，促進(jìn)劑達(dá)50%，有毒、有害、高致癌的NOBS生產(chǎn)量得到有效控制；廢橡膠綜合利用率達(dá)65%以上，再生膠及膠粉后加工利用領(lǐng)域擴(kuò)大。

2006年，中國(guó)橡膠工業(yè)協(xié)會(huì)六屆三次理事會(huì)討論通過(guò)并發(fā)布《中國(guó)橡膠工業(yè)“十一五”科學(xué)發(fā)展規(guī)劃意見(jiàn)》及橡膠行業(yè)“十一五”實(shí)施名牌戰(zhàn)略規(guī)劃意見(jiàn)。這是首次由協(xié)會(huì)組織制訂的行業(yè)規(guī)劃。規(guī)劃表明，橡膠工業(yè)“十一五”期間要走自主創(chuàng)新之路，全行業(yè)要切實(shí)轉(zhuǎn)入科學(xué)發(fā)展的軌道，使中國(guó)成為世界橡膠工業(yè)的強(qiáng)國(guó)。

中國(guó)橡膠行業(yè)的發(fā)展前景廣闊。到2010年，中國(guó)天然橡膠總消耗量將達(dá)到230萬(wàn)噸，橡膠工業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將有較大變化，新型產(chǎn)品、更新?lián)Q代產(chǎn)品增多、新材料、新工藝應(yīng)用擴(kuò)大，生產(chǎn)技術(shù)有明顯進(jìn)步。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種熱變形溫度高、拉伸強(qiáng)度高、氧指數(shù)高和伸長(zhǎng)率高的納米顆粒填充的高強(qiáng)度耐火橡膠材料及其制備方法，解決現(xiàn)有橡膠材料熱變形溫度低和拉伸強(qiáng)度低等技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種納米顆粒填充的高強(qiáng)度耐火橡膠材料，其原料按質(zhì)量份數(shù)配比如下：天然橡膠100份，納米有機(jī)蒙脫土2-6份，玻璃纖維30-50份，POE10-50份，硅烷偶聯(lián)劑10-30份，抗氧劑1010為2-10份，三氧化二銻5-25份，偶氮二異丁腈0.5-2.5份，甲基丙烯酸1-5份，SMA20-60份。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述納米顆粒填充的高強(qiáng)度耐火橡膠材料的原料按質(zhì)量份數(shù)配比如下：天然橡膠100份，納米有機(jī)蒙脫土2份，玻璃纖維30份，POE10份，硅烷偶聯(lián)劑10份，抗氧劑1010為2份，三氧化二銻5份，偶氮二異丁腈0.5份，甲基丙烯酸1份，SMA20份。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述納米顆粒填充的高強(qiáng)度耐火橡膠材料的原料按質(zhì)量份數(shù)配比如下：天然橡膠100份，納米有機(jī)蒙脫土6份，玻璃纖維50份，POE50份，硅烷偶聯(lián)劑30份，抗氧劑1010為10份，三氧化二銻25份，偶氮二異丁腈2.5份，甲基丙烯酸5份，SMA60份。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述納米顆粒填充的高強(qiáng)度耐火橡膠材料的原料按質(zhì)量份數(shù)配比如下：天然橡膠100份，納米有機(jī)蒙脫土4份，玻璃纖維40份，POE30份，硅烷偶聯(lián)劑20份，抗氧劑1010為6份，三氧化二銻15份，偶氮二異丁腈1.5份，甲基丙烯酸3份，SMA40份。

一種制備所述的納米顆粒填充的高強(qiáng)度耐火橡膠材料的方法，步驟為：

第一步：按照質(zhì)量份數(shù)配比稱(chēng)取天然橡膠、納米有機(jī)蒙脫土、玻璃纖維、POE、硅烷偶聯(lián)劑、抗氧劑1010、三氧化二銻、偶氮二異丁腈、甲基丙烯酸和SMA；

第二步：將天然橡膠投入高速混合機(jī)中，升溫至100-120℃，加入剩余原料，升溫至130-150℃，混合速度800-1000r/min，混合10-30min；

第三步：混合后的原料加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融塑化造粒，溫度200℃、210℃、220℃、220℃、220℃、210℃，螺桿轉(zhuǎn)速100-120r/min。

有益效果

本發(fā)明所述一種納米顆粒填充的高強(qiáng)度耐火橡膠材料及其制備方法采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：1、耐油性能好、耐高溫、耐腐蝕，成本低，彎曲強(qiáng)度230-250MPa，氧指數(shù)30-50%；2、拉伸強(qiáng)度170-190MPa，熱變形溫度140-160℃，耐磨性高、耐熱和彈性?xún)?yōu)良；3、原料資源豐富，可重復(fù)利用，沖擊強(qiáng)度70-90J/m；4、斷裂伸長(zhǎng)率50-70%，可以在各種極端環(huán)境下廣泛使用，在高溫環(huán)境下長(zhǎng)期工作不易老化，符合環(huán)保要求，可以廣泛生產(chǎn)并不斷代替現(xiàn)有材料。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，實(shí)施例僅用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)權(quán)利要求范圍的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的其他替代手段，均在本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)。

實(shí)施例1：

第一步：按照質(zhì)量份數(shù)配比稱(chēng)取天然橡膠100份，納米有機(jī)蒙脫土2份，玻璃纖維30份，POE10份，硅烷偶聯(lián)劑10份，抗氧劑1010為2份，三氧化二銻5份，偶氮二異丁腈0.5份，甲基丙烯酸1份，SMA20份。

第二步：將天然橡膠投入高速混合機(jī)中，升溫至100℃，加入剩余原料，升溫至130℃，混合速度800r/min，混合10min。

第三步：混合后的原料加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融塑化造粒，溫度200℃、210℃、220℃、220℃、220℃、210℃，螺桿轉(zhuǎn)速100r/min。

耐油性能好、耐高溫、耐腐蝕，成本低，彎曲強(qiáng)度230MPa，氧指數(shù)30%；拉伸強(qiáng)度170MPa，熱變形溫度140℃，耐磨性高、耐熱和彈性?xún)?yōu)良；原料資源豐富，可重復(fù)利用，沖擊強(qiáng)度70J/m；斷裂伸長(zhǎng)率50%，可以在各種極端環(huán)境下廣泛使用，在高溫環(huán)境下長(zhǎng)期工作不易老化，符合環(huán)保要求。

實(shí)施例2：

第一步：按照質(zhì)量份數(shù)配比稱(chēng)取天然橡膠100份，納米有機(jī)蒙脫土6份，玻璃纖維50份，POE50份，硅烷偶聯(lián)劑30份，抗氧劑1010為10份，三氧化二銻25份，偶氮二異丁腈2.5份，甲基丙烯酸5份，SMA60份。

第二步：將天然橡膠投入高速混合機(jī)中，升溫至120℃，加入剩余原料，升溫至150℃，混合速度1000r/min，混合30min。

第三步：混合后的原料加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融塑化造粒，溫度200℃、210℃、220℃、220℃、220℃、210℃，螺桿轉(zhuǎn)速-120r/min。

耐油性能好、耐高溫、耐腐蝕，成本低，彎曲強(qiáng)度240MPa，氧指數(shù)40%；拉伸強(qiáng)度180MPa，熱變形溫度150℃，耐磨性高、耐熱和彈性?xún)?yōu)良；原料資源豐富，可重復(fù)利用，沖擊強(qiáng)度80J/m；斷裂伸長(zhǎng)率60%，可以在各種極端環(huán)境下廣泛使用，在高溫環(huán)境下長(zhǎng)期工作不易老化，符合環(huán)保要求。

實(shí)施例3：

第一步：按照質(zhì)量份數(shù)配比稱(chēng)取天然橡膠100份，納米有機(jī)蒙脫土4份，玻璃纖維40份，POE30份，硅烷偶聯(lián)劑20份，抗氧劑1010為6份，三氧化二銻15份，偶氮二異丁腈1.5份，甲基丙烯酸3份，SMA40份。

第二步：將天然橡膠投入高速混合機(jī)中，升溫至110℃，加入剩余原料，升溫至140℃，混合速度900r/min，混合20min。

第三步：混合后的原料加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融塑化造粒，溫度200℃、210℃、220℃、220℃、220℃、210℃，螺桿轉(zhuǎn)速110r/min。

耐油性能好、耐高溫、耐腐蝕，成本低，彎曲強(qiáng)度250MPa，氧指數(shù)50%；拉伸強(qiáng)度190MPa，熱變形溫度160℃，耐磨性高、耐熱和彈性?xún)?yōu)良；原料資源豐富，可重復(fù)利用，沖擊強(qiáng)度90J/m；斷裂伸長(zhǎng)率70%，可以在各種極端環(huán)境下廣泛使用，在高溫環(huán)境下長(zhǎng)期工作不易老化，符合環(huán)保要求。