[發(fā)明專利]一種高耐磨性碳微球-橡膠復(fù)合材料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110305041.8
• 申請(qǐng)日: 2011-10-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102399381A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安玉良;曲健;袁霞;周金華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L7/00
• 分類號(hào): C08L7/00;C08K13/04;C08K7/18;C08K3/06;C08K3/22
• 代理公司: 沈陽(yáng)利泰專利商標(biāo)代理有限公司 21209
• 代理人: 張玉甫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型碳材料和橡膠材料的交叉技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種高耐磨性碳微球-橡膠復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

對(duì)于以碳微球?yàn)樵鰪?qiáng)填充劑，制備具有良好的耐磨性能的橡膠復(fù)合材料，此方面研究在國(guó)內(nèi)外還未見(jiàn)相應(yīng)的報(bào)道，以下對(duì)本發(fā)明的相關(guān)研究背景進(jìn)行簡(jiǎn)要的說(shuō)明。

在科技不斷進(jìn)步工業(yè)高度發(fā)達(dá)的今天，耐磨橡膠材料因自身具備獨(dú)特的功能性，已發(fā)展成為新型材料領(lǐng)域中的一支主力軍。幾乎所有的橡膠在加工過(guò)程中都必須加入一定量的填充劑才能用來(lái)制備有用的橡膠制品。填充劑習(xí)慣上根據(jù)對(duì)生膠料性能的影響分為兩大類：一類是活性填充劑或稱為補(bǔ)強(qiáng)劑，能夠提高橡膠的耐磨耗性、模量、抗張強(qiáng)度、抗撕裂性及耐疲勞性；另一類是非活性填充劑或稱為惰性填充劑，其對(duì)橡膠沒(méi)有補(bǔ)強(qiáng)作用，但卻能在基本上不損害橡膠性能的前提下，降低成本，改善加工性能。目前，在橡膠工業(yè)中廣泛使用的填充劑主要有炭黑、白炭黑、纖維及氧化鈣等各種無(wú)機(jī)陶土等。炭黑是應(yīng)用最早的工業(yè)粉體材料，從第一次世界大戰(zhàn)作為橡膠補(bǔ)強(qiáng)材料以來(lái)，炭黑一直應(yīng)用與世界橡膠工業(yè)；隨著橡膠工業(yè)的快速發(fā)展及行業(yè)要求，研究人員對(duì)非炭黑橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的應(yīng)用效果和性能研究日益增多，其中以白炭黑為最，與炭黑相比，白炭黑粒子更細(xì)，比表面更大，因此其硫化膠的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和耐磨性較高，但白炭黑由于表面極性使其補(bǔ)強(qiáng)效果和加工性能不如炭黑等缺點(diǎn)。近年來(lái)，隨著納米材料快速崛起，取決于納米特殊的體積和表面積效應(yīng)，納米材料（如納米SiC、納米CaO等）增強(qiáng)橡膠在性能改善等方面具有較大的潛力和應(yīng)用前景。但由于納米材料的較高成本、在橡膠基體中分散問(wèn)題等限制，目前而言其在橡膠增強(qiáng)的應(yīng)用受到了一定限制。

隨著工業(yè)和科技的快速發(fā)展，一些特種行業(yè)如高級(jí)轎跑車、軍用車輛等橡膠材料高韌性、高耐磨等性能要求越來(lái)越高。基于此，本發(fā)明提出采用瀝青基中間相石墨碳微球?yàn)槟湍┖铣上鹉z復(fù)合材料，碳微球是一種具有標(biāo)準(zhǔn)的球形的石墨結(jié)構(gòu)材料，由于其特殊的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，有利于增強(qiáng)橡膠的耐磨等特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種以天然橡膠為基體采用碳微球?yàn)檠a(bǔ)強(qiáng)劑的高耐磨性碳微球-橡膠復(fù)合材料及其制備方法，該方法通過(guò)碳微球自潤(rùn)滑作用，增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料耐磨性，延長(zhǎng)復(fù)合材料使用壽命，避免因摩擦磨損對(duì)材料損傷和破壞。

采用的技術(shù)方案：

一種高耐磨性碳微球-橡膠復(fù)合材料，其特征是由天然橡膠?，硫磺，促進(jìn)劑，氧化鋅，硬脂酸，碳微球配制而成，其配方為：天然橡膠?100份，硫磺3份，促進(jìn)劑M1份，氧化鋅5份，硬脂酸2份，碳微球30~50份。

制備方法：

將各種配方原料在混煉機(jī)進(jìn)行混料，混料溫度為70℃，混料時(shí)間為3h。將混煉均勻的生料在平板硫化機(jī)上進(jìn)行硫化，硫化溫度150℃，硫化壓力10MPa，硫化時(shí)間為30min。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

(1)?本發(fā)明是一種采用以碳微球?yàn)檠a(bǔ)強(qiáng)劑制備橡膠復(fù)合材料的方法。通過(guò)降低復(fù)合材料摩擦系數(shù)，提高材料的耐磨性能，延長(zhǎng)材料的使用壽命，具有很大的實(shí)用價(jià)值。

(2)?本發(fā)明采用簡(jiǎn)單的傳統(tǒng)混料工藝即可完成，此技術(shù)對(duì)設(shè)備要求不高，參數(shù)容易控制。

(3)?本發(fā)明采用傳統(tǒng)硫化工藝，操作簡(jiǎn)單，工藝條件易于控制。常規(guī)生產(chǎn)條件下即可制備碳微球-橡膠復(fù)合材料，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

附圖說(shuō)明

圖1?碳微球/橡膠復(fù)合材料摩擦-時(shí)間-摩擦系數(shù)曲線圖。

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具體實(shí)施：

實(shí)施例1

選取石墨化碳微球?yàn)檠a(bǔ)強(qiáng)劑制備碳微球-橡膠復(fù)合材料，其配方如下：天然橡膠?100份，硫磺3份，促進(jìn)劑M?1份，氧化鋅5份，硬脂酸2份，碳微球30份。將各種配方原料在混煉機(jī)進(jìn)行混料，混料溫度為70℃，混料時(shí)間為3h。將混煉均勻的生料在平板硫化機(jī)上進(jìn)行硫化，硫化溫度150℃，硫化壓力10MPa，硫化時(shí)間為30min。

實(shí)施例2

選取石墨化碳微球?yàn)檠a(bǔ)強(qiáng)劑制備碳微球-橡膠復(fù)合材料，其配方如下：定睛橡膠?100份，硫磺3份，促進(jìn)劑M1份，氧化鋅5份，硬脂酸2份，碳微球40份。將各種配方原料在混煉機(jī)進(jìn)行混料，混料溫度為80℃，混料時(shí)間為2h。將混煉均勻的生料在平板硫化機(jī)上進(jìn)行硫化，硫化溫度150℃，硫化壓力10MPa，硫化時(shí)間為30min。

實(shí)施例3

選取石墨化碳微球?yàn)檠a(bǔ)強(qiáng)劑制備碳微球-橡膠復(fù)合材料，其配方如下：順丁橡膠?100份，硫磺3份，促進(jìn)劑M1份，氧化鋅5份，硬脂酸2份，碳微球50份。將各種配方原料在混煉機(jī)進(jìn)行混料，混料溫度為80℃，混料時(shí)間為3h。將混煉均勻的生料在平板硫化機(jī)上進(jìn)行硫化，硫化溫度160℃，硫化壓力10MPa，硫化時(shí)間為30min。