一種抗老化順丁橡膠材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橡膠技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種抗老化順丁橡膠材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳納米管因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理化學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用于聚合物中以期提高聚合物的導(dǎo)熱、導(dǎo)電和物理性能等。但碳納米管本身具有很高的表面自由能,易發(fā)生團(tuán)聚,在聚合物基體中不易分散,限制了其應(yīng)用。碳納米管的表面改性處理是提高其在聚合物中的分散能力進(jìn)而制備性能優(yōu)良的碳納米管/聚合物復(fù)合材料的重要途徑之一;
端羥基聚丁二烯因其在常溫下是液體,透明度好、粘度低加工性能好;且它與擴(kuò)鏈劑、交聯(lián)劑在室溫或高溫下反應(yīng)可以生成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固化物,該固化物具有優(yōu)異的力學(xué)性能,良好的耐油和耐水性能,特別是耐酸堿、耐磨、耐低溫和電絕緣性能較好,已成為遙爪系列液體橡膠中產(chǎn)量最大,用途最廣泛的一個品種,主要應(yīng)用于固體推進(jìn)劑粘合劑、聚氨酯彈性體、建筑材料、特種涂料、膠粘劑、灌封材料、橡塑及環(huán)氧樹脂改性等方面。端羥基聚丁二烯通過改性以后賦予其更多的特性,提高了其性能,拓寬了端羥基聚丁二烯的應(yīng)用領(lǐng)域。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷,提供一種抗老化順丁橡膠材料及其制備方法。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種抗老化順丁橡膠材料,它是由下述重量份的原料組成的:
防老劑SP1-2、碳納米管30-40、端羥基聚丁二烯50-60、n-甲基吡咯烷酮200-300、氧化硼5-7、促進(jìn)劑AA1-2、順丁橡膠160-200、氟化鈣2-3、防老劑D2-3、硫磺1.3-2、偏硼酸銨3-4、氧化聚乙烯蠟1-3、尿素2-4、亞磷酸三壬基苯酯7-10、聚乙烯醇縮丁醛4-6、干酪素0.7-1。
[0005]—種所述的抗老化順丁橡膠材料的制備方法,包括以下步驟:
(1)將上述干酪素加入到其重量10-13倍去離子水中,攪拌均勻,加入偏硼酸銨,在60-70°C下保溫攪拌4-9分鐘,得干酪素溶液;
(2)將上述碳納米管置于其重量40-50倍、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3-0.5%的過氧化氫水溶液中超聲分散30-40分鐘,在75-80°C下保溫100-120分鐘,過濾、真空干燥,得預(yù)處理碳納米管;
(3)取體積比為3-4:1的硫酸、硝酸溶液混合,攪拌均勻,所述的硫酸濃度為70-75%、硝酸濃度為80-85%;
(4)將上述得到的預(yù)處理碳納米管加入干酪素溶液中,攪拌條件下,滴加上述混合酸溶液,滴加完畢后,在50-60°C下超聲100-110分鐘,減壓過濾,將得到的碳納米管用去離子水反復(fù)洗滌至濾液為中性,放入76-80°C的真空干燥箱中烘干,得到酸化碳納米管;
(5)將上述酸化碳納米管與端羥基聚丁二烯混合,磁力攪拌2-3分鐘,加入到上述η-甲基吡咯烷酮中,超聲10-16分鐘,抽濾,將濾餅在100-105°C下干燥20-30分鐘,得羥基改性酸化碳納米管; (6)將上述羥基改性酸化碳納米管與氧化硼混合,球磨均勻;送入到濃度為10-15%的磷酸溶液中,在150-160°C下恒溫浸漬120-130分鐘,出料,與氟化鈣混合干燥,送入反應(yīng)釜內(nèi),在氮?dú)獗Wo(hù)下,400-450°C下熱處理100-120分鐘,得磷酸浸漬復(fù)合填料;
(7)將上述防老劑SP加入到10-13倍無水乙醇中,攪拌均勾,加入上述氧化聚乙稀錯,送入80-87°C的水浴中,保溫攪拌10-15分鐘,出料冷卻,為防老劑溶液;
(8)將上述防老劑D、聚乙烯醇縮丁醛混合,在60-70°C下保溫攪拌10-13分鐘,加入上述順丁橡膠重量的7-10%,攪拌均勻,滴加尿素,滴加完畢后加入上述防老劑溶液,100-200轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?-4分鐘,得防老劑橡膠溶液;
(9)將上述磷酸浸漬復(fù)合填料、防老劑橡膠溶液、剩余的順丁橡膠混合,攪拌均勻,減壓蒸餾,除去乙醇,在46-50°C下塑煉2-3分鐘,加入剩余各原料,混煉4-6分鐘,將得到的混煉膠置于兩輥開煉機(jī)上,于30-40°C下補(bǔ)充混煉6-10分鐘,出料,將膠料在室溫下停放20-25小時,送入平板硫化機(jī)中,在150-155°C下進(jìn)行硫化,即得。
[0006]所述的一種抗老化順丁橡膠材料的制備方法,所述的混合酸溶液的重量為預(yù)處理碳納米管重量的18-20倍。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點是:
本發(fā)明首先對碳納米管進(jìn)行羧酸化處理,然后與端羥基聚丁二烯反應(yīng),可增強(qiáng)膠料的強(qiáng)度,這是由于碳納米管表面的羧基和端羥基聚丁二烯中的羥基反應(yīng),使碳納米管表面與端羥基聚丁二烯分子鏈通過共價鍵相連,從而提高了其在基體中的分散性,并增強(qiáng)了其與橡膠基體的粘合力,使其在橡膠基體中表現(xiàn)出更好的補(bǔ)強(qiáng)效果;
然后將端羥基聚丁二烯處理后的羧酸碳納米管與氧化硼混合,用磷酸浸漬復(fù)合填料,磷酸熱解生成的產(chǎn)物P4010是磷氧玻璃結(jié)構(gòu),在熔體中引入B203,可以形成[BP04]結(jié)構(gòu)單元,使玻璃結(jié)構(gòu)由鏈狀轉(zhuǎn)變?yōu)榧軤睿@些架狀結(jié)構(gòu)相互交聯(lián),加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),增強(qiáng)與基體的結(jié)合強(qiáng)度,能夠在基體表面覆蓋一層涂層,更加有效地覆蓋表面孔洞,封閉表面活性點,有效阻止氧化性氣體通過微孔或裂紋進(jìn)入基體內(nèi)部,有效的提高了成品的機(jī)械強(qiáng)度以及抗氧化性能;
本發(fā)明的橡膠材料抗老化性能強(qiáng),使用壽命久,耐水、耐濕熱性高。
【具體實施方式】
[0008]—種抗老化順丁橡膠材料,它是由下述重量份的原料組成的:
防老劑SP1、碳納米管30、端羥基聚丁二烯50、n甲基吡咯烷酮200、氧化硼5、促進(jìn)劑AA1、順丁橡膠160、氟化鈣2、防老劑D2、硫磺1.3、偏硼酸銨3、氧化聚乙烯蠟1、尿素2、亞磷酸三壬基苯酯7、聚乙烯醇縮丁醛4、干酪素0.7。
[0009]—種所述的抗老化順丁橡膠材料的制備方法,包括以下步驟:
(1)將上述干酪素加入到其重量10倍去離子水中,攪拌均勻,加入偏硼酸銨,在60°C下保溫攪拌4分鐘,得干酪素溶液;
(2)將上述碳納米管置于其重量40倍、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的過氧化氫水溶液中超聲分散30分鐘,在75°C下保溫100分鐘,過濾、真空干燥,得預(yù)處理碳納