一種阻燃防靜電軸承密封圈用橡膠材料及其製備方法與流程
2023-05-23 05:24:21 1
本發明涉及橡膠材料技術領域，尤其涉及一種阻燃防靜電軸承密封圈用橡膠材料及其製備方法。
背景技術：
橡膠作為一種在國民經濟和日常生活中不可缺少的重要高分子材料，具有優良的物理機械性能、彈性和加工性能，在汽車運輸、礦山、化工等多種重要領域具有其它材料難以替代的作用。摩擦學性能是橡膠材料的一項非常重要的指標，涉及到橡膠輪胎製品的耐磨性能、密封件的耐磨性等。改善橡膠材料的耐磨性有利於提高其使用壽命，並能在節約能源、材料、潤滑劑等方面帶來相當可觀的經濟效益和社會效益。
目前，改善橡膠材料耐磨性能較為有效的方法之一就是在橡膠中加入潤滑填料，以降低橡膠材料的摩擦因數。其中石墨作為一種固體潤滑劑，具有環保、性能穩定、潤滑性能優良的特點，受到研究者的青睞。CN101463149通過將納米石墨片層懸浮體系與橡膠膠乳或者溶液相混合製得石墨/橡膠複合材料，有效降低了摩擦係數，並且大大提高材料的抗磨損性能。然而石墨的硬度較低，容易損耗，僅採用石墨作為潤滑組分不利於維持長期的潤滑減摩性能，延長橡膠製品使用壽命的效果有限，有必要對其進行改進。
技術實現要素：
本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種減摩性能持久、耐磨效果好、使用壽命長的阻燃防靜電軸承密封圈用橡膠材料及其製備方法。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種阻燃防靜電軸承密封圈用橡膠材料，其是由下述重量份的原料製得：
丁腈橡膠100-120，白炭黑40-60，導電雲母粉20-30，氧化鋅2-4，硫磺S80 1.5-2.5，防老劑MB 1.5-2.5，促進劑TMTD 0.3-0.5，甲基三甲氧基矽烷2-4，三乙醇胺硼酸酯0.5-1，亞磷酸三苯酯3-5，鈦酸四丁酯0.5-1，鈦酸酯偶聯劑NDZ-401 0.15-0.25，納米石墨粉6-8，蓖麻油4-6，油酸醯胺0.5-1。
一種阻燃防靜電軸承密封圈用橡膠材料的製備方法，包括以下步驟：
（1）按重量稱取原料，先將白炭黑按重量比1:1-1:2加入質量分數為4-6%的醋酸溶液中攪拌0.5-1h得組分1，再將甲基三甲氧基矽烷按重量比1:5-1:10與無水乙醇混合均勻得組分2，將組分1與組分2混合後於40-60℃攪拌2-4h，冷卻、過濾、乾燥後加入導電雲母粉、三乙醇胺硼酸酯、油酸醯胺攪拌均勻，然後加入丁腈橡膠高速共混10-15min；
（2）將納米石墨粉按重量比1:3-1:4加入無水乙醇中攪拌均勻，再加入鈦酸酯偶聯劑NDZ-401並超聲分散10-15min得混懸液，最後加入相當於混懸液體積1/50-1/40的水，攪拌均勻得組分3，將鈦酸四丁酯按重量比1:10-1:15與無水乙醇混合均勻，得組分4，將組分4與組分3混合後高速攪拌10-20min，再加入蓖麻油混合攪拌0.5-1h，最後通過減壓蒸餾除水除醇；
（3）將步驟（1）中得到的物料與步驟（2）中得到的物料混合均勻並在密煉機上於120-140℃密煉5-10min，然後加入其餘原料並在開煉機上60-80℃開煉0.5-1h；
（4）將步驟（3）中得到的物料於160-180℃硫化20-30min，即得阻燃防靜電軸承密封圈用橡膠材料。
本發明的優點是：
本發明以鈦酸四丁酯為前驅體對納米石墨粉進行表面包覆，使納米石墨粉在摩擦過程中不易被磨去，有效改善了潤滑組分的耐磨耗性能；通過甲基三甲氧基矽烷對填料進行改性，有效提升填料與橡膠基體的相容性以及潤滑性，從而提升材料的減摩抗磨性能；通過上述原料、工藝的復配增效效應，再輔以其餘原料的添加，使得到的橡膠材料耐磨效果好、減摩性能持久，同時具有良好的抗靜電阻燃性能，使用壽命長、密封性好，適合用於軸承密封圈用橡膠材料。
具體實施方式
一種阻燃防靜電軸承密封圈用橡膠材料，由下列重量(kg)的組分原料製備而成：
丁腈橡膠100，白炭黑40，導電雲母粉20，氧化鋅2，硫磺S80 1.5，防老劑MB 1.5，促進劑TMTD 0.3，甲基三甲氧基矽烷2，三乙醇胺硼酸酯0.5，亞磷酸三苯酯3，鈦酸四丁酯0.5，鈦酸酯偶聯劑NDZ-401 0.15，納米石墨粉6，蓖麻油4，油酸醯胺0.5。
一種阻燃防靜電軸承密封圈用橡膠材料的製備方法，包括以下步驟：
（1）按重量稱取原料，先將白炭黑按重量比1:1加入質量分數為4%的醋酸溶液中攪拌0.5h得組分1，再將甲基三甲氧基矽烷按重量比1:5與無水乙醇混合均勻得組分2，將組分1與組分2混合後於40℃攪拌2h，冷卻、過濾、乾燥後加入導電雲母粉、三乙醇胺硼酸酯、油酸醯胺攪拌均勻，然後加入丁腈橡膠高速共混10min；
（2）將納米石墨粉按重量比1:3加入無水乙醇中攪拌均勻，再加入鈦酸酯偶聯劑NDZ-401並超聲分散10min得混懸液，最後加入相當於混懸液體積1/50的水，攪拌均勻得組分3，將鈦酸四丁酯按重量比1:10與無水乙醇混合均勻，得組分4，將組分4與組分3混合後高速攪拌10min，再加入蓖麻油混合攪拌0.5h，最後通過減壓蒸餾除水除醇；
（3）將步驟（1）中得到的物料與步驟（2）中得到的物料混合均勻並在密煉機上於120℃密煉5min，然後加入其餘原料並在開煉機上60℃開煉0.5h；
（4）將步驟（3）中得到的物料於160℃硫化20min，即得阻燃防靜電軸承密封圈用橡膠材料。
上述製得的橡膠材料性能測試結果如下：
拉伸強度：22.4MPa；
扯斷伸長率：369%；
邵爾硬度：74度；
磨耗體積：0.217cm3/1.61km。