一種自潤滑耐磨丁腈橡膠的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種自潤滑耐磨丁腈橡膠的制備方法，該制備方法，包括如下步驟：(1)在丁腈橡膠混煉過程中，加入橡膠基礎配方2-6wt%的減磨填料，混煉25-30min后，再在150℃下，硫化10min，得到橡膠半成品；(2)在橡膠半成品的表面噴涂、固化固體潤滑涂層材料，得到自潤滑耐磨丁腈橡膠。本發明通過在橡膠混煉過程中添加減磨填料，得到具有高耐磨性能的橡膠半成品；在得到的橡膠半成品的工作表面噴涂固體潤滑涂層，以降低摩擦系數，減少磨損，延長橡膠使用壽命。
【專利說明】一種自潤滑耐磨丁腈橡膠的制備方法

【技術領域】
[0001]本發明屬于丁腈橡膠【技術領域】，特別涉及一種自潤滑耐磨丁腈橡膠的制備方法。

【背景技術】
[0002]橡膠作為高分子材料的重要組成部分，在輪胎制造及某些特殊領域具有其它材料不可替代的作用，并已成為國民經濟和日常生活中不可缺少的重要物質。資料顯示，世界橡膠工業產量已達到了相當大的規模，年耗膠量接近1700萬噸。隨著世界經濟的全球化，橡膠市場的競爭愈加激烈，環保要求日益苛刻，高性能、低能耗、低物耗、低成本的技術需求也更加緊迫。丁腈橡膠因具有優異的耐油性、耐熱性、耐化學穩定性以及易加工的特點，因而具有高耐磨性能的丁腈橡膠產品的應用空間和市場前景十分廣闊。
[0003]目前為了改善橡膠材料的耐磨性能，一般通過添加耐磨性較好的填料。專利CN102020782公開了以玉器加工過程中產生的碎屑為原料，經過研磨細化，篩選、分級、干燥處理得到硅酸鹽化合物顆粒，利用偶聯劑將一定量的該硅酸鹽化合物顆粒活化處理后得到功能性填料，經過此種填料改性的橡膠制品具有優良的耐磨性能。專利CN101353454公開了填充炭黑、納米白炭黑以及經過硅烷偶聯劑和甲苯表面處理的碳化硅(粒徑小于50Mm)之后制得的碳化硅橡膠耐磨性能好，提高了橡膠的使用壽命。專利CN101456974和CN1896130也分別公開了在橡膠混煉過程中分別添加經過有機改性劑處理的質量分數為
0.5%~5%稀土氧化物、經過有機表面改性劑處理的質量分數為1%~5%納米天然重晶石粉體，橡膠的耐磨性能提高。上述專利技術均涉及了通過添加各種不同耐磨添加劑的方法，使得改性過后的橡膠不同程度上具有了較好的耐磨性能，但卻未涉及在橡膠制品表面涂覆潤滑涂層，以達到自潤滑的目的。
[0004]另外一種能達到耐磨效果的方法是在橡膠表面涂覆保護涂層。專利CN101457118公開了一種納米耐磨潤滑涂料，其組分包括粘結劑、納米固體潤滑劑、分散劑、表面活性劑和助劑，其中固體潤滑劑粒徑為2(T40nm，涂料的制備方法是將其所有組分在28~10kHz超聲波中分散3~4h。該專利公開了在橡膠工作表面涂覆耐磨潤滑涂層來提高橡膠耐磨性，但未涉及到通過添加減磨填料來提高橡膠的耐磨性能，也未公開涂層制備的工藝條件和工藝過程。


【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供一種自潤滑耐磨丁腈橡膠的制備方法，通過在橡膠混煉過程中添加減磨填料，得到具有高耐磨性能的橡膠半成品；在得到的橡膠半成品的工作表面噴涂固體潤滑涂層，以降低摩擦系數，減少磨損，延長橡膠使用壽命。
[0006]一種自潤滑耐磨丁腈橡膠的制備方法，包括如下步驟:
(1)在丁腈橡膠混煉過程中，加入橡膠基礎配方2-6wt%的減磨填料，混煉25-30min后，再在150°C下,硫化1min,得到橡膠半成品；
(2)在橡膠半成品的表面噴涂、固化固體潤滑涂層材料，得到自潤滑耐磨丁腈橡膠。
[0007]所述表面噴涂的涂層厚度為20_30Mm。
[0008]所述橡膠基礎配方，由包含以下重量份的組分制成:丁腈100份、硫磺0.8份、促進劑2、2’_ 二硫代二苯并噻唑(DM)1份、促進劑TMTD 0.5份、交聯劑過氧化二異丙苯(DCP) 3份、防老劑4010NA 1份、氧化鋅4.5份、炭黑45份、石蠟2份和硬脂酸3份。
[0009]所述橡膠基礎配方還包括聚乙烯蠟0.8重量份。
[0010]所述步驟(1)中減磨填料選自氫氧化鎂、氧化鋁或機油中的一種。
[0011]所述機油為100#機油。
[0012]所述步驟(1)中固體減磨填料處理方法為:將固體減磨填料研磨，經過200目篩之后，用乙醇洗滌，在60°C真空干燥12h，得到固體減磨填料，其粒徑小于75ΜΠ1。
[0013]所述步驟(2)中固體潤滑涂層材料，由包含以下重量份的組分制成:粘結基體50-100份；固體潤滑劑20-50份；分散劑150-250份；硅烷偶聯劑2-5份；助劑4-10份。
[0014]所述粘結基體選自環氧樹脂、酚醛環氧樹脂、有機硅改性環氧樹脂中的一種或幾種。
[0015]所述固體潤滑劑為脲醛樹脂包覆的100#機油微膠囊；所述固體潤滑劑還包括二硫化鎢、二硫化鑰和聚四氟乙烯中的一種或幾種；所述固體潤滑劑的平均粒徑小于lOMffl。
[0016]所述分散劑選自乙醇、丙酮和二甲苯中的一種或幾種。
[0017]所述硅烷偶聯劑選自KH-550、KH-560和KH-570中的一種。
[0018]所述助劑選自納米氧化鋁、納米氧化鋯和納米碳化硅中的一種或幾種。
[0019]所述步驟(2)中固體潤滑涂層固化條件為在50_70°C下固化l_2h。
[0020]所述脲醛樹脂包覆的100#機油微膠囊制備方法如下:
a.脲醛樹脂預聚體溶液制備:在裝有電動攪拌裝置和冷凝管的三口燒瓶中加入15g尿素和45ml甲醛溶液(脲醛基比1: 2)和300ml去離子水，60°C水浴加熱下調動攪拌使尿素溶解于甲醛溶液中，用0.lmol/L的氫氧化鈉溶液調節pH值為8.5，保溫攪拌1.5小時，得粘稠透明的脲甲醛預聚體溶液；
b.乳化液制備:將1.5被％納米鎳鋅銅鐵氧體超聲分散的100#機油3(^，6被％的聚乙烯醇(PVA)水溶液150ml，十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)6g和150ml蒸餾水，高速磁力攪拌30min，得到乳化液；
c.將乳化液加入脲甲醛預聚體溶液中，60°C下攪拌20min，用0.lmol/L的鹽酸溶液調節PH值為3，保溫攪拌1.5小時，抽濾、用蒸餾水清洗三次，干燥，得到脲醛樹脂包覆的100#機油微膠囊。
[0021]本發明與現有技術相比較，其有益效果為:
(I)本發明通過在制備過程中添加合適易得的減磨填料，提高了丁腈橡膠的耐磨性能，同時在橡膠半成品的表面噴涂固體潤滑材料，降低摩擦系數，減少磨損，延長橡膠使用壽命O
[0022](2)本發明提高了丁腈橡膠耐磨減摩性能，不僅延長橡膠的使用壽命，而且制得的丁腈橡膠還能滿足在無油密封領域中的應用。
[0023](3)本發明的減磨填料粒子粒徑較小，微觀分散到橡膠內部后與橡膠聚合物形成較強的結合，改進橡膠聚合物的力學性能，尤其是耐磨性能顯著提高。

【具體實施方式】
[0024]實施例1
將氫氧化鎂或氧化鋁研磨細化，通過200目篩子篩選后，用乙醇洗滌，經60°C真空干燥12h，得到減磨填料，其平均粒徑小于75ΜΠ1。
[0025]實施例2
a.脲醛樹脂預聚體溶液制備:在裝有電動攪拌裝置和冷凝管的三口燒瓶中加入15g尿素和45ml甲醛溶液(脲醛基比1: 2)和300ml去離子水，60°C水浴加熱下調動攪拌使尿素溶解于甲醛溶液中，用0.lmol/L的氫氧化鈉溶液調節pH值為8.5，保溫攪拌1.5小時，得粘稠透明的脲甲醛預聚體溶液；
b.乳化液制備:將1.5wt%納米鎳鋅銅鐵氧體超聲分散的100#機油30g，6wt%的聚乙烯醇水溶液150ml，十二烷基苯磺酸鈉6g和150ml蒸餾水，高速磁力攪拌30min，得到乳化液；
c.將乳化液加入脲甲醛預聚體溶液中，60°C下攪拌20min，用0.lmol/L的鹽酸溶液調節PH值為3，保溫攪拌1.5小時，抽濾、用蒸餾水清洗三次，干燥，得到脲醛樹脂包覆的100#機油微膠囊。
[0026]實施例3
稱取與酚醛胺類固化劑TZ-550固化的環氧樹脂E44 100kg、實施例2的100#機油微膠囊20kg、二硫化鑰30kg、乙醇40kg、丙酮150kg、二甲苯60kg、KH_550 5kg、納米氧化招4kg、納米氧化鋯4kg和納米碳化硅2kg，得到固體潤滑涂層材料，所述100#機油微膠囊的平均粒徑小于10Mm。
[0027]實施例4
(1)稱取丁腈10kg、硫磺0.8 kg、促進劑2、2’ - 二硫代二苯并噻唑(DM) I kg、促進劑TMTD 0.5 kg、交聯劑過氧化二異丙苯(DCP) 3kg、防老劑4010NA I kg、氧化鋅4.5kg、炭黑45kg、石蠟2kg和硬脂酸3kg，加入3.216 kg的實施例1的氫氧化鎂減磨填料，混煉25min后，在150°C下，硫化lOmin，得到對比樣丁腈橡膠(1#)；
(2)在步驟I得到的對比樣丁腈橡膠(1#)表面噴涂實施例3的固體潤滑涂層材料，厚度為20Mm，置于60°C干燥箱中固化2h，得到自潤滑耐磨丁腈橡膠(2#)。
[0028]實施例5
稱取與聚酰胺固化劑125固化的酚醛環氧樹脂F51 75kg、實施例2的100#機油微膠囊20 kg、聚四氟乙烯15 kg、乙醇40 kg、丙酮160 kg、KH_560 4kg、納米氧化招4kg和納米氧化鋯4kg，得到固體潤滑涂層材料，所述100#機油微膠囊的平均粒徑小于ΙΟμπι。
[0029]實施例6
(I)稱取丁腈100kg、硫磺0.8 kg、促進劑2、2’ - 二硫代二苯并噻唑(DM)I kg、促進劑TMTD 0.5 kg、交聯劑過氧化二異丙苯(DCP) 3kg、防老劑4010NA I kg、氧化鋅4.5kg、炭黑45kg、石臘2kg、硬脂酸3kg和聚乙烯臘0.8kg,加入6.432 kg的實施例1的氧化招減磨填料，混煉25min后，在150°C下，硫化lOmin，得到對比樣丁腈橡膠(3#)；
(2)在步驟I得到的對比樣丁腈橡膠(3#)表面噴涂實施例5的固體潤滑涂層材料，厚度為25Mm，置于60°C干燥箱中固化2h，得到自潤滑耐磨丁腈橡膠(4#)。
[0030]實施例7稱取與其脂肪族胺類固化劑YH-82固化的有機硅改性環氧樹脂50kg、實施例2的100#機油微膠囊10kg、二硫化鎢10kg、丙酮150kg、KH-570硅烷偶聯劑2kg和納米氧化鋁4 kg,得到固體潤滑涂層材料，所述100#機油微膠囊的平均粒徑小于ΙΟμπι。
[0031]實施例8
(1)稱取丁腈10kg、硫磺0.8 kg、促進劑2、2’ - 二硫代二苯并噻唑(DM) I kg、促進劑TMTD 0.5 kg、交聯劑過氧化二異丙苯(DCP) 3kg、防老劑4010NA I kg、氧化鋅4.5kg、炭黑45kg、石臘2kg、硬脂酸3kg和聚乙烯臘0.8kg,加入9.648 kg的100#機油減磨填料,混煉25min后,在150°C下,硫化1min,得到對比樣丁腈橡膠(5#)；
(2)在步驟I得到的對比樣丁腈橡膠(5#)表面噴涂實施例7的固體潤滑涂層材料，厚度為30Mm，置于60°C干燥箱中固化lh，得到自潤滑耐磨丁腈橡膠(6#)。
[0032]對比例
稱取丁腈100kg、硫磺0.8 kg、促進劑2、2’_ 二硫代二苯并噻唑(DM) I kg、促進劑TMTD 0.5 kg、交聯劑過氧化二異丙苯(DCP) 3kg、防老劑4010NA I kg、氧化鋅4.5kg、炭黑45kg、石臘2kg、硬脂酸3kg和聚乙烯臘0.8kg,混煉25min后，在150°C下,硫化1min,得到空白丁腈橡膠(0#)。
[0033]將實施例4、6、8中得到的1#、2#、3#、4#、5#、6#橡膠試樣以及0#空白橡膠試樣按GB/T 1689-1998進行阿克隆磨耗試驗，試樣總行程為1.61km，利用精度為Img的電子天平稱量橡膠試樣磨耗前后的質量，二者相減得到磨耗質量，具體結果請如表1所示。
將實施例1、2、3中得到的磨耗質量與0#空白橡膠試樣磨耗質量進行對比得到各自的磨耗質量比率，具體結果請如表1所示。
[0034]表1橡膠試樣阿克隆磨耗質量對比

【權利要求】
1.一種自潤滑耐磨丁腈橡膠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)在丁腈橡膠混煉過程中，加入橡膠基礎配方2-6wt%的減磨填料，混煉25-30min后，再在150°C下,硫化1min,得到橡膠半成品； (2)在橡膠半成品的表面噴涂、固化固體潤滑涂層材料，得到自潤滑耐磨丁腈橡膠。
2.根據權利要求1所述的自潤滑耐磨丁腈橡膠的制備方法，其特征在于，所述表面噴涂的涂層厚度為20-30Mm。
3.根據權利要求1所述的自潤滑耐磨丁腈橡膠的制備方法，其特征在于，所述橡膠基礎配方，由包含以下重量份的組分制成:丁腈100份、硫磺0.8份、促進劑2、2’ - 二硫代二苯并噻唑1份、促進劑TMTD 0.5份、交聯劑過氧化二異丙苯3份、防老劑4010NA 1份、氧化鋅4.5份、炭黑45份、石蠟2份和硬脂酸3份。
4.根據權利要求3所述的自潤滑耐磨丁腈橡膠的制備方法，其特征在于，所述橡膠基礎配方還包括聚乙烯臘0.8重量份 。
5.根據權利要求1所述的自潤滑耐磨丁腈橡膠的制備方法，其特征在于，所述步驟I中減磨填料選自氫氧化鎂、氧化鋁或機油中的一種。
6.根據權利要求1所述的自潤滑耐磨丁腈橡膠的制備方法，其特征在于，所述步驟I中固體減磨填料處理方法為:將固體減磨填料研磨，經過200目篩之后，用乙醇洗滌，在60°C真空干燥12h,得到固體減磨填料,其粒徑小于75Mm。
7.根據權利要求1所述的自潤滑耐磨丁腈橡膠的制備方法，其特征在于，所述步驟2中固體潤滑涂層材料，由包含以下重量份的組分制成:粘結基體50-100份；固體潤滑劑20-50份；分散劑150-250份；硅烷偶聯劑2-5份；助劑4-10份。
8.根據權利要求7所述的自潤滑耐磨丁腈橡膠的制備方法，其特征在于，所述粘結基體選自環氧樹脂、酚醛環氧樹脂、有機硅改性環氧樹脂中的一種或幾種；所述固體潤滑劑為脲醛樹脂包覆的100#機油微膠囊；所述固體潤滑劑還包括二硫化鎢、二硫化鑰和聚四氟乙烯中的一種或幾種；所述固體潤滑劑的平均粒徑小于1Mffl;所述分散劑選自乙醇、丙酮和二甲苯中的一種或幾種；所述硅烷偶聯劑選自KH-550、KH-560和KH-570中的一種；所述助劑選自納米氧化鋁、納米氧化鋯和納米碳化硅中的一種或幾種。
9.根據權利要求1所述的自潤滑耐磨丁腈橡膠的制備方法，其特征在于，所述步驟2中固體潤滑涂層固化條件為在50-70°C下固化l_2h。
10.根據權利要求1所述的自潤滑耐磨丁腈橡膠的制備方法，其特征在于，所述脲醛樹脂包覆的100#機油微膠囊制備方法如下: a.脲醛樹脂預聚體溶液制備:在裝有電動攪拌裝置和冷凝管的三口燒瓶中加入15g尿素和45ml甲醛溶液和300ml去離子水，60°C水浴加熱下調動攪拌使尿素溶解于甲醛溶液中，用0.lmol/L的氫氧化鈉溶液調節pH值為8.5，保溫攪拌1.5小時，得粘稠透明的脲甲醛預聚體溶液；所述脲醛基比為1:2; b.乳化液制備:將1.5wt%納米鎳鋅銅鐵氧體超聲分散的100#機油30g，6wt%的聚乙烯醇水溶液150ml，十二烷基苯磺酸鈉6g和150ml蒸餾水，高速磁力攪拌30min，得到乳化液； c.將乳化液加入脲甲醛預聚體溶液中，60°C下攪拌20min，用0.lmol/L的鹽酸溶液調節PH值為3，保溫攪拌1.5小時，抽濾、用蒸餾水清洗三次，干燥，得到脲醛樹脂包覆的100#機油微 膠囊。
【文檔編號】C09D163/00GK104130436SQ201410363636
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】喬紅斌, 章俊強, 張玉珍 申請人:泰州市嘉迪新材料有限公司