耐候減振橡膠材料及其製備方法與流程
2023-05-13 11:02:16
本發明屬於橡膠材料技術領域，具體涉及耐候減振橡膠材料及其製備方法。
背景技術：
橡膠是一種在大變形下能迅速恢復形變的高分子材料。在室溫下富有彈性，在很小的外力作用下能產生較大形變，除去外力後能恢復原狀。近年來，隨著橡膠工業的迅速發展，對橡膠的性能提出了更高的要求，尤其是交通車輛以及航空航天等領域。
減振橡膠是用於消除或減少機械震動的傳遞，達到減振、消音及減少衝擊所致磨損或危害，其廣泛用於飛機、車輛、船艦等的動力機械及風機、水泵等輔助設備及儀器等領域。然而現有的減振橡膠在較大壓力條件下，由於壓縮量大，橡膠的彈性顯著降低，從而大大減弱其減振效果。此外，由於減振橡膠的使用環境苛刻，通常在戶外、高溫、高壓以及高油等環境條件下使用，因此除了對減振橡膠要求其擁有良好的減振效果外，還必須具備良好的耐候性、耐高溫、耐油以及耐老化性能。然而現有的減振橡膠的耐候性能較差，容易失效，使得減振橡膠的使用壽命短，質量可靠性較差。
技術實現要素：
本發明的目的是提供耐候減振橡膠材料及其製備方法，以解決上述技術問題。
本發明的技術方案來如下：
耐候減振橡膠材料，由如下重量份的原料製備而得：氫化丁腈橡膠32-48份、順丁橡膠21-34份、矽酮橡膠4-13份、鋼纖維0.4-3份、閉孔珍珠巖3-8份、粉煤灰2-8份、硫化鋅1-6份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物1-5份、二烷基二硫代磷酸氧鎢2-5份、硬脂酸鎂0.8-2份、4,4'-二硫代二嗎啉0.6-2份、N,N'-二苯基硫脲0.3-1.8份、三芳基磷酸酯2-7份、2,4-二氯過氧化苯甲醯1-3份、防老劑4020 0.5-1.6份、二丁基二硫代氨基甲酸鎳0.6-1.4份、環氧甘油酯2-5份、植酸1-6份、N-（嗎啉硫代）酞醯亞胺2-4份、鄰苯二甲酸二庚酯6-15份、矽烷偶聯劑0.7-2.8份、丙酮32-44份。
上述技術方案中，所述鋼絲纖維的長度為10mm以下，所述矽烷偶聯劑為KH550或KH560。
上述技術方案中，由如下重量份的原料製備而得：氫化丁腈橡膠34-45份、順丁橡膠23-30份、矽酮橡膠5-11份、鋼纖維0.6-2.2份、閉孔珍珠巖4-7份、粉煤灰3-6.4份、硫化鋅1.5-4份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物1.8-3.6份、二烷基二硫代磷酸氧鎢2.2-4份、硬脂酸鎂1.1-1.8份、4,4'-二硫代二嗎啉0.7-1.5份、N,N'-二苯基硫脲0.6-1.4份、三芳基磷酸酯3-6.2份、2,4-二氯過氧化苯甲醯1.4-2.5份、防老劑4020 0.7-1.4份、二丁基二硫代氨基甲酸鎳0.8-1.3份、環氧甘油酯2.6-4.1份、植酸2-5.5份、N-（嗎啉硫代）酞醯亞胺2.3-3.8份、鄰苯二甲酸二庚酯7-13份、矽烷偶聯劑0.9-2.4份、丙酮35-42份。
上述技術方案中，由如下重量份的原料製備而得：氫化丁腈橡膠43份、順丁橡膠28份、矽酮橡膠8份、鋼纖維1.4份、閉孔珍珠巖5份、粉煤灰4.5份、硫化鋅2.3份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物2.8份、二烷基二硫代磷酸氧鎢2.5份、硬脂酸鎂1.6份、4,4'-二硫代二嗎啉0.9份、N,N'-二苯基硫脲0.8份、三芳基磷酸酯4.3份、2,4-二氯過氧化苯甲醯1.9份、防老劑4020 0.8份、二丁基二硫代氨基甲酸鎳1.1份、環氧甘油酯3.2份、植酸3份、N-（嗎啉硫代）酞醯亞胺2.8份、鄰苯二甲酸二庚酯11份、矽烷偶聯劑1.4份、丙酮38份。
本發明的另一技術方案來如下：
所述的耐候減振橡膠材料的製備方法，包括如下步驟：
步驟1、將閉孔珍珠巖、粉煤灰和硫化鋅磨成200目細粉，然後與鋼纖維混合均勻，然後加入丙酮、鄰苯二甲酸二庚酯和矽烷偶聯劑混合液中，在50-80℃下攪拌10-24小時，冷卻至是室溫，乾燥後磨細，得到改性填料，備用；
步驟2、將氫化丁腈橡膠、順丁橡膠和矽酮橡膠混合，送入密煉機中，在60-100℃下密煉30-80秒，然後加入硬脂酸鎂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、二烷基二硫代磷酸氧鎢、三芳基磷酸酯和步驟1中的改性填料，在60-80℃下混煉8-15分鐘；
步驟3、再加入防老劑4020、二丁基二硫代氨基甲酸鎳、環氧甘油酯和植酸，在40-60℃下混煉8-20分鐘，排膠，冷卻至室溫；
步驟4、轉移至開煉機中，加入餘下原料，溫度控制為80℃-95℃，薄通4-6遍，靜置冷卻10-24小時，得到耐候減振橡膠材料。
上述技術方案中，在步驟1中，在68℃下攪拌20小時。
上述技術方案中，在步驟2中，在80℃下密煉55秒；在步驟2中，在72℃下混煉14分鐘。
上述技術方案中，在步驟3中，在45℃下混煉15分鐘。
上述技術方案中，在步驟4中，溫度控制為88℃，薄通6遍，靜置冷卻18小時。
由於採用了以上技術方案，本發明的有益效果為：
本發明提供的耐候減振橡膠材料的硬度大於60、拉斷強度高於17MPa、蠕變指數低於15%，力學性能和減振效果良好，同時具有良好的耐臭氧性和耐老化性。本發明的減振橡膠材料不僅具有較高的抗蠕變性能，同時耐候性佳，此外，經測試該橡膠材料的使用壽命大於1500萬次，性能可靠性佳，非常適合用於橡膠減振領域。
具體實施方式
下面結合具體實施例，對本發明作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
實施例1
耐候減振橡膠材料，由如下重量份的原料製備而得：氫化丁腈橡膠32份、順丁橡膠21份、矽酮橡膠4份、鋼纖維0.4份、閉孔珍珠巖3份、粉煤灰2份、硫化鋅1份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物1份、二烷基二硫代磷酸氧鎢2份、硬脂酸鎂0.8份、4,4'-二硫代二嗎啉0.6份、N,N'-二苯基硫脲0.3份、三芳基磷酸酯2份、2,4-二氯過氧化苯甲醯1份、防老劑4020 0.5份、二丁基二硫代氨基甲酸鎳0.6份、環氧甘油酯2份、植酸1份、N-（嗎啉硫代）酞醯亞胺2份、鄰苯二甲酸二庚酯6份、矽烷偶聯劑0.7份、丙酮32份。
所述鋼絲纖維的長度為10mm以下，所述矽烷偶聯劑為KH550。
所述的耐候減振橡膠材料的製備方法，包括如下步驟：
步驟1、將閉孔珍珠巖、粉煤灰和硫化鋅磨成200目細粉，然後與鋼纖維混合均勻，然後加入丙酮、鄰苯二甲酸二庚酯和矽烷偶聯劑混合液中，在50℃下攪拌10小時，冷卻至是室溫，乾燥後磨細，得到改性填料，備用；
步驟2、將氫化丁腈橡膠、順丁橡膠和矽酮橡膠混合，送入密煉機中，在60℃下密煉30秒，然後加入硬脂酸鎂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、二烷基二硫代磷酸氧鎢、三芳基磷酸酯和步驟1中的改性填料，在60℃下混煉8分鐘；
步驟3、再加入防老劑4020、二丁基二硫代氨基甲酸鎳、環氧甘油酯和植酸，在40℃下混煉8分鐘，排膠，冷卻至室溫；
步驟4、轉移至開煉機中，加入餘下原料，溫度控制為80℃，薄通4遍，靜置冷卻10小時，得到耐候減振橡膠材料。
實施例2
耐候減振橡膠材料，由如下重量份的原料製備而得：氫化丁腈橡膠48份、順丁橡膠34份、矽酮橡膠13份、鋼纖3份、閉孔珍珠巖38份、粉煤灰8份、硫化鋅6份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物5份、二烷基二硫代磷酸氧鎢5份、硬脂酸鎂2份、4,4'-二硫代二嗎啉2份、N,N'-二苯基硫脲1.8份、三芳基磷酸酯7份、2,4-二氯過氧化苯甲醯3份、防老劑4020 1.6份、二丁基二硫代氨基甲酸鎳1.4份、環氧甘油酯5份、植酸6份、N-（嗎啉硫代）酞醯亞胺4份、鄰苯二甲酸二庚酯15份、矽烷偶聯劑2.8份、丙酮44份。
所述鋼絲纖維的長度為10mm以下，所述矽烷偶聯劑為KH560。
所述的耐候減振橡膠材料的製備方法，包括如下步驟：
步驟1、將閉孔珍珠巖、粉煤灰和硫化鋅磨成200目細粉，然後與鋼纖維混合均勻，然後加入丙酮、鄰苯二甲酸二庚酯和矽烷偶聯劑混合液中，在80℃下攪拌24小時，冷卻至是室溫，乾燥後磨細，得到改性填料，備用；
步驟2、將氫化丁腈橡膠、順丁橡膠和矽酮橡膠混合，送入密煉機中，在100℃下密煉80秒，然後加入硬脂酸鎂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、二烷基二硫代磷酸氧鎢、三芳基磷酸酯和步驟1中的改性填料，在80℃下混煉15分鐘；
步驟3、再加入防老劑4020、二丁基二硫代氨基甲酸鎳、環氧甘油酯和植酸，在60℃下混煉20分鐘，排膠，冷卻至室溫；
步驟4、轉移至開煉機中，加入餘下原料，溫度控制為95℃，薄通6遍，靜置冷卻24小時，得到耐候減振橡膠材料。
實施例3
耐候減振橡膠材料，由如下重量份的原料製備而得：氫化丁腈橡膠34份、順丁橡膠23份、矽酮橡膠5份、鋼纖維0.6份、閉孔珍珠巖4份、粉煤灰3份、硫化鋅1.5份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物1.8份、二烷基二硫代磷酸氧鎢2.2份、硬脂酸鎂1.1份、4,4'-二硫代二嗎啉0.7份、N,N'-二苯基硫脲0.6份、三芳基磷酸酯3份、2,4-二氯過氧化苯甲醯1.4份、防老劑4020 0.7份、二丁基二硫代氨基甲酸鎳0.8份、環氧甘油酯2.6份、植酸2份、N-（嗎啉硫代）酞醯亞胺2.3份、鄰苯二甲酸二庚酯7份、矽烷偶聯劑0.9份、丙酮35份。
所述鋼絲纖維的長度為10mm以下，所述矽烷偶聯劑為KH550。
所述的耐候減振橡膠材料的製備方法，包括如下步驟：
步驟1、將閉孔珍珠巖、粉煤灰和硫化鋅磨成200目細粉，然後與鋼纖維混合均勻，然後加入丙酮、鄰苯二甲酸二庚酯和矽烷偶聯劑混合液中，在60℃下攪拌18小時，冷卻至是室溫，乾燥後磨細，得到改性填料，備用；
步驟2、將氫化丁腈橡膠、順丁橡膠和矽酮橡膠混合，送入密煉機中，在70℃下密煉50秒，然後加入硬脂酸鎂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、二烷基二硫代磷酸氧鎢、三芳基磷酸酯和步驟1中的改性填料，在65℃下混煉12分鐘；
步驟3、再加入防老劑4020、二丁基二硫代氨基甲酸鎳、環氧甘油酯和植酸，在50℃下混煉14分鐘，排膠，冷卻至室溫；
步驟4、轉移至開煉機中，加入餘下原料，溫度控制為85℃，薄通4-6遍，靜置冷卻20小時，得到耐候減振橡膠材料。
實施例4
耐候減振橡膠材料，由如下重量份的原料製備而得：氫化丁腈橡膠45份、順丁橡膠30份、矽酮橡膠11份、鋼纖維2.2份、閉孔珍珠巖7份、粉煤灰6.4份、硫化鋅4份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物3.6份、二烷基二硫代磷酸氧鎢4份、硬脂酸鎂1.8份、4,4'-二硫代二嗎啉1.5份、N,N'-二苯基硫脲1.4份、三芳基磷酸酯6.2份、2,4-二氯過氧化苯甲醯2.5份、防老劑4020 1.4份、二丁基二硫代氨基甲酸鎳1.3份、環氧甘油酯4.1份、植酸5.5份、N-（嗎啉硫代）酞醯亞胺3.8份、鄰苯二甲酸二庚酯13份、矽烷偶聯劑2.4份、丙酮42份。
所述鋼絲纖維的長度為10mm以下，所述矽烷偶聯劑為KH560。
所述的耐候減振橡膠材料的製備方法，包括如下步驟：
步驟1、將閉孔珍珠巖、粉煤灰和硫化鋅磨成200目細粉，然後與鋼纖維混合均勻，然後加入丙酮、鄰苯二甲酸二庚酯和矽烷偶聯劑混合液中，在70℃下攪拌16小時，冷卻至是室溫，乾燥後磨細，得到改性填料，備用；
步驟2、將氫化丁腈橡膠、順丁橡膠和矽酮橡膠混合，送入密煉機中，在80℃下密煉70秒，然後加入硬脂酸鎂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、二烷基二硫代磷酸氧鎢、三芳基磷酸酯和步驟1中的改性填料，在75℃下混煉10分鐘；
步驟3、再加入防老劑4020、二丁基二硫代氨基甲酸鎳、環氧甘油酯和植酸，在55℃下混煉16分鐘，排膠，冷卻至室溫；
步驟4、轉移至開煉機中，加入餘下原料，溫度控制為90℃，薄通4遍，靜置冷卻18小時，得到耐候減振橡膠材料。
實施例5
耐候減振橡膠材料，由如下重量份的原料製備而得：氫化丁腈橡膠43份、順丁橡膠28份、矽酮橡膠8份、鋼纖維1.4份、閉孔珍珠巖5份、粉煤灰4.5份、硫化鋅2.3份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物2.8份、二烷基二硫代磷酸氧鎢2.5份、硬脂酸鎂1.6份、4,4'-二硫代二嗎啉0.9份、N,N'-二苯基硫脲0.8份、三芳基磷酸酯4.3份、2,4-二氯過氧化苯甲醯1.9份、防老劑4020 0.8份、二丁基二硫代氨基甲酸鎳1.1份、環氧甘油酯3.2份、植酸3份、N-（嗎啉硫代）酞醯亞胺2.8份、鄰苯二甲酸二庚酯11份、矽烷偶聯劑1.4份、丙酮38份。
所述鋼絲纖維的長度為10mm以下，所述矽烷偶聯劑為KH560。
所述的耐候減振橡膠材料的製備方法，包括如下步驟：
步驟1、將閉孔珍珠巖、粉煤灰和硫化鋅磨成200目細粉，然後與鋼纖維混合均勻，然後加入丙酮、鄰苯二甲酸二庚酯和矽烷偶聯劑混合液中，在68℃下攪拌20小時，冷卻至是室溫，乾燥後磨細，得到改性填料，備用；
步驟2、將氫化丁腈橡膠、順丁橡膠和矽酮橡膠混合，送入密煉機中，在80℃下密煉55秒，然後加入硬脂酸鎂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、二烷基二硫代磷酸氧鎢、三芳基磷酸酯和步驟1中的改性填料，在72℃下混煉14分鐘；
步驟3、再加入防老劑4020、二丁基二硫代氨基甲酸鎳、環氧甘油酯和植酸，在45℃下混煉15分鐘，排膠，冷卻至室溫；
步驟4、轉移至開煉機中，加入餘下原料，溫度控制為88℃，薄通6遍，靜置冷卻18小時，得到耐候減振橡膠材料。
對比例1
本對比例與實施例1的不同之處在於：不添加粉煤灰、二烷基二硫代磷酸氧鎢和植酸。
對比例2
本對比例與實施例1的不同之處在於：不添加鋼纖維、粉煤灰和N-（嗎啉硫代）酞醯亞胺。
性能測試
對上述實施例和對比例製備的橡膠材料進行相關性能測試，其測試結果如下表所示：
由上表可以看出，本發明提供的橡膠材料（實施例1-實施例5）的硬度大於60、拉斷強度高於17MPa、蠕變指數低於15%，力學性能和減振效果良好，同時具有良好的耐臭氧性和耐老化性。本發明的減振橡膠材料不僅具有較高的抗蠕變性能，同時耐候性佳，此外，經測試該橡膠材料的使用壽命大於1500萬次，性能可靠性佳，非常適合用於橡膠減振領域。