本发明属于橡胶加工处理技术领域，具体涉及一种绝缘、力学特性好的丁腈橡胶的制备方法。
背景技术
丁腈橡胶又称丁二烯一丙烯腈橡胶，简称nbr，平均分子量70万左右。丁腈橡胶具有优良的耐油性，其耐油性仅次于聚硫橡胶和氟橡胶，并且具有的耐磨性和气密性。丁腈橡胶主要用于制作耐油制品，如耐油管、胶带、橡胶隔膜和大型油囊等，常用于制作各类耐油模压制品，如o形圈、油封、皮碗、膜片、活门、波纹管、胶管、密封件、发泡等，也用于制作胶板和耐磨零件。科研生产的发展对丁腈橡胶材料提出了更高的要求，不仅需要其具备较高的强度，而且需要较低的硬度和密度，以及更好的绝缘特性。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种绝缘、力学特性好的丁腈橡胶的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种绝缘、力学特性好的丁腈橡胶的制备方法，包括如下步骤：
（1）原料称取备用：
按对应重量份称取下列原料备用：120~130份丁腈橡胶、5~7份氧化铝、2~4份硫磺、18~22份邻苯二甲酸二丁酯、2~4份硬脂酸锌、9~12份橡胶促进剂、22~26份萜烯树脂、5~8份脲醛树脂、50~55份改性填料；
（2）塑炼处理：
将步骤（1）称取的丁腈橡胶投入到双辊炼胶机内进行塑炼处理，完成后取出得塑炼胶备用；
（3）混炼处理：
将步骤（2）所得的塑炼胶及步骤（1）称取的氧化铝、硫磺、邻苯二甲酸二丁酯、硬脂酸锌、橡胶促进剂、萜烯树脂、脲醛树脂、改性填料共同投入到混炼机内进行混炼处理，然后薄通6~7次后得胶片备用；
（4）硫化处理：
将步骤（3）所得的胶片放入到模具内，保温加压处理45~50min后脱模，自然冷却至室温后即可。
进一步的，步骤（1）中所述的氧化铝的颗粒大小为200~300目。
进一步的，步骤（1）中所述的橡胶促进剂为橡胶促进剂m、橡胶促进剂dm、橡胶促进剂cz中的任意一种。
进一步的，步骤（1）中所述的改性填料的制备方法为：
a.先将纳米陶瓷颗粒放入到质量分数为3~5%的柠檬酸溶液中浸泡处理4~6min，取出后用去离子水冲洗至中性备用；
b.将膨润土投入到煅烧炉内进行煅烧处理，控制煅烧的温度为950~980℃，煅烧处理1~1.5h后取出备用；
c.将甲醛和二氰二酰胺按照质量比1：1.4~1.6进行混合后放入反应釜中，然后向反应釜中通入氮气，接着再向反应釜内加入甲醛和二氰二酰胺总质量2~4%的二茂铁硼酸、0.08~0.13%的硝酸铈，然后以700~900转/分钟的转速搅拌处理2~2.5h后得一次混合料备用；
d.向操作c处理后的反应釜中加入一次混合料总质量6~8%的聚乙烯醇、2~2.4%的苯酚、3~5%的甲基丙烯酸羟丙酯、2.5~3.5%的泡花碱、1~1.5%的硫酸镁、5~8%的氨基磺酸铵、0.5~1%的六偏磷酸钠、5~7%的操作a处理后的纳米陶瓷颗粒、28~32%的操作b处理后的膨润土，然后加热保持反应釜内的温度为60~63℃，超声震荡处理50~55min后取出得二次混合料备用；
e.将操作d所得的二次混合料放入到离心机内进行离心过滤，取出后再将离心物放到干燥箱内干燥处理2~3h，最后取出自然冷却至室温即可。
进一步的，操作d中所述的超声震荡处理时超声波的频率为340~380khz，期间保持反应釜内的压力为0.4~0.5mpa。
进一步的，操作e中所述的干燥处理时保持干燥箱内的温度为90~95℃。
进一步的，步骤（3）中所述的薄通厚度为1mm，胶片的厚度为2mm。
进一步的，步骤（4）中所述的保温加压处理时的压强为2.2~2.4mpa，温度为135~140℃。
本发明对丁腈橡胶的制备方法进行了特殊的优化改进，尤其是在其原料组分中添加了一种特制的改性填料成分，其是以膨润土作为主体物质进行改性而成，膨润土作为填料成分已被用于橡胶的制作添加中，但其存在与橡胶基体间的相容性差、结合强度不高、分散性不好等问题，无法很好的发挥其填充品质，在其制备过程中，先配制了一种一次混合料，所述的一次混合料是利用甲醛和二氰二酰胺为主要聚合物质，能在后续二茂铁硼酸和硝酸铈的催化作用，配合苯酚、聚乙烯醇、甲基丙烯酸羟丙酯、氨基磺酸铵等成分，形成以甲醛和二氰二酰胺反应生成的树脂为主体的胺-醛-酚类改性小分子聚合物，在后续改性过程中，此小分子聚合物结合插层到了膨润土的分子表面和层间，对膨润土进行了表面和内部修饰改性，增强了膨润土的相容性和分散性，处理后其与橡胶基体间的相容结合能力明显提升，提高了橡胶的力学强度品质；在此期间配合超声波的作用，纳米陶瓷颗粒与胺-醛-酚类改性小分子聚合物结合固定于膨润土的内外表面上，改善了膨润土的自身特性，提高了膨润土颗粒的稳定性和绝缘能力，且因纳米陶瓷颗粒的粒径小、重量轻，对膨润土改性处理于整体重量而言几乎无影响。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明改善了丁腈橡胶的制备方法，其工艺步骤搭配合理，易于推广应用，制得的丁腈橡胶具有绝缘特性好、力学强度高等特点，且密度低、硬度小，符合现在橡胶加工设计的方向，极具市场竞争力和使用价值。
具体实施方式
实施例1
一种绝缘、力学特性好的丁腈橡胶的制备方法，包括如下步骤：
（1）原料称取备用：
按对应重量份称取下列原料备用：120份丁腈橡胶、5份氧化铝、2份硫磺、18份邻苯二甲酸二丁酯、2份硬脂酸锌、9份橡胶促进剂、22份萜烯树脂、5份脲醛树脂、50份改性填料；
（2）塑炼处理：
将步骤（1）称取的丁腈橡胶投入到双辊炼胶机内进行塑炼处理，完成后取出得塑炼胶备用；
（3）混炼处理：
将步骤（2）所得的塑炼胶及步骤（1）称取的氧化铝、硫磺、邻苯二甲酸二丁酯、硬脂酸锌、橡胶促进剂、萜烯树脂、脲醛树脂、改性填料共同投入到混炼机内进行混炼处理，然后薄通6次后得胶片备用；
（4）硫化处理：
将步骤（3）所得的胶片放入到模具内，保温加压处理45min后脱模，自然冷却至室温后即可。
进一步的，步骤（1）中所述的氧化铝的颗粒大小为200~300目。
进一步的，步骤（1）中所述的橡胶促进剂为橡胶促进剂m。
进一步的，步骤（1）中所述的改性填料的制备方法为：
a.先将纳米陶瓷颗粒放入到质量分数为3%的柠檬酸溶液中浸泡处理4min，取出后用去离子水冲洗至中性备用；
b.将膨润土投入到煅烧炉内进行煅烧处理，控制煅烧的温度为950℃，煅烧处理1h后取出备用；
c.将甲醛和二氰二酰胺按照质量比1：1.4进行混合后放入反应釜中，然后向反应釜中通入氮气，接着再向反应釜内加入甲醛和二氰二酰胺总质量2%的二茂铁硼酸、0.08%的硝酸铈，然后以700转/分钟的转速搅拌处理2h后得一次混合料备用；
d.向操作c处理后的反应釜中加入一次混合料总质量6%的聚乙烯醇、2%的苯酚、3%的甲基丙烯酸羟丙酯、2.5%的泡花碱、1%的硫酸镁、5%的氨基磺酸铵、0.5%的六偏磷酸钠、5%的操作a处理后的纳米陶瓷颗粒、28%的操作b处理后的膨润土，然后加热保持反应釜内的温度为60℃，超声震荡处理50min后取出得二次混合料备用；
e.将操作d所得的二次混合料放入到离心机内进行离心过滤，取出后再将离心物放到干燥箱内干燥处理2h，最后取出自然冷却至室温即可。
进一步的，操作d中所述的超声震荡处理时超声波的频率为340khz，期间保持反应釜内的压力为0.4mpa。
进一步的，操作e中所述的干燥处理时保持干燥箱内的温度为90℃。
进一步的，步骤（3）中所述的薄通厚度为1mm，胶片的厚度为2mm。
进一步的，步骤（4）中所述的保温加压处理时的压强为2.2mpa，温度为135℃。
实施例2
一种绝缘、力学特性好的丁腈橡胶的制备方法，包括如下步骤：
（1）原料称取备用：
按对应重量份称取下列原料备用：125份丁腈橡胶、6份氧化铝、3份硫磺、20份邻苯二甲酸二丁酯、3份硬脂酸锌、11份橡胶促进剂、24份萜烯树脂、7份脲醛树脂、53份改性填料；
（2）塑炼处理：
将步骤（1）称取的丁腈橡胶投入到双辊炼胶机内进行塑炼处理，完成后取出得塑炼胶备用；
（3）混炼处理：
将步骤（2）所得的塑炼胶及步骤（1）称取的氧化铝、硫磺、邻苯二甲酸二丁酯、硬脂酸锌、橡胶促进剂、萜烯树脂、脲醛树脂、改性填料共同投入到混炼机内进行混炼处理，然后薄通6次后得胶片备用；
（4）硫化处理：
将步骤（3）所得的胶片放入到模具内，保温加压处理48min后脱模，自然冷却至室温后即可。
进一步的，步骤（1）中所述的氧化铝的颗粒大小为200~300目。
进一步的，步骤（1）中所述的橡胶促进剂为橡胶促进剂dm。
进一步的，步骤（1）中所述的改性填料的制备方法为：
a.先将纳米陶瓷颗粒放入到质量分数为4%的柠檬酸溶液中浸泡处理5min，取出后用去离子水冲洗至中性备用；
b.将膨润土投入到煅烧炉内进行煅烧处理，控制煅烧的温度为970℃，煅烧处理1.2h后取出备用；
c.将甲醛和二氰二酰胺按照质量比1：1.5进行混合后放入反应釜中，然后向反应釜中通入氮气，接着再向反应釜内加入甲醛和二氰二酰胺总质量3%的二茂铁硼酸、0.10%的硝酸铈，然后以800转/分钟的转速搅拌处理2.3h后得一次混合料备用；
d.向操作c处理后的反应釜中加入一次混合料总质量7%的聚乙烯醇、2.2%的苯酚、4%的甲基丙烯酸羟丙酯、3%的泡花碱、1.2%的硫酸镁、7%的氨基磺酸铵、0.8%的六偏磷酸钠、6%的操作a处理后的纳米陶瓷颗粒、30%的操作b处理后的膨润土，然后加热保持反应釜内的温度为62℃，超声震荡处理53min后取出得二次混合料备用；
e.将操作d所得的二次混合料放入到离心机内进行离心过滤，取出后再将离心物放到干燥箱内干燥处理2.5h，最后取出自然冷却至室温即可。
进一步的，操作d中所述的超声震荡处理时超声波的频率为360khz，期间保持反应釜内的压力为0.45mpa。
进一步的，操作e中所述的干燥处理时保持干燥箱内的温度为93℃。
进一步的，步骤（3）中所述的薄通厚度为1mm，胶片的厚度为2mm。
进一步的，步骤（4）中所述的保温加压处理时的压强为2.3mpa，温度为137℃。
实施例3
一种绝缘、力学特性好的丁腈橡胶的制备方法，包括如下步骤：
（1）原料称取备用：
按对应重量份称取下列原料备用：130份丁腈橡胶、7份氧化铝、4份硫磺、22份邻苯二甲酸二丁酯、4份硬脂酸锌、12份橡胶促进剂、26份萜烯树脂、8份脲醛树脂、55份改性填料；
（2）塑炼处理：
将步骤（1）称取的丁腈橡胶投入到双辊炼胶机内进行塑炼处理，完成后取出得塑炼胶备用；
（3）混炼处理：
将步骤（2）所得的塑炼胶及步骤（1）称取的氧化铝、硫磺、邻苯二甲酸二丁酯、硬脂酸锌、橡胶促进剂、萜烯树脂、脲醛树脂、改性填料共同投入到混炼机内进行混炼处理，然后薄通7次后得胶片备用；
（4）硫化处理：
将步骤（3）所得的胶片放入到模具内，保温加压处理50min后脱模，自然冷却至室温后即可。
进一步的，步骤（1）中所述的氧化铝的颗粒大小为200~300目。
进一步的，步骤（1）中所述的橡胶促进剂为橡胶促进剂cz。
进一步的，步骤（1）中所述的改性填料的制备方法为：
a.先将纳米陶瓷颗粒放入到质量分数为5%的柠檬酸溶液中浸泡处理6min，取出后用去离子水冲洗至中性备用；
b.将膨润土投入到煅烧炉内进行煅烧处理，控制煅烧的温度为980℃，煅烧处理1.5h后取出备用；
c.将甲醛和二氰二酰胺按照质量比1：1.6进行混合后放入反应釜中，然后向反应釜中通入氮气，接着再向反应釜内加入甲醛和二氰二酰胺总质量4%的二茂铁硼酸、0.13%的硝酸铈，然后以900转/分钟的转速搅拌处理2.5h后得一次混合料备用；
d.向操作c处理后的反应釜中加入一次混合料总质量8%的聚乙烯醇、2.4%的苯酚、5%的甲基丙烯酸羟丙酯、3.5%的泡花碱、1.5%的硫酸镁、8%的氨基磺酸铵、1%的六偏磷酸钠、7%的操作a处理后的纳米陶瓷颗粒、32%的操作b处理后的膨润土，然后加热保持反应釜内的温度为63℃，超声震荡处理55min后取出得二次混合料备用；
e.将操作d所得的二次混合料放入到离心机内进行离心过滤，取出后再将离心物放到干燥箱内干燥处理3h，最后取出自然冷却至室温即可。
进一步的，操作d中所述的超声震荡处理时超声波的频率为380khz，期间保持反应釜内的压力为0.5mpa。
进一步的，操作e中所述的干燥处理时保持干燥箱内的温度为95℃。
进一步的，步骤（3）中所述的薄通厚度为1mm，胶片的厚度为2mm。
进一步的，步骤（4）中所述的保温加压处理时的压强为2.4mpa，温度为140℃。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，在改性填料的制备过程中，省去了纳米陶瓷颗粒成分的添加使用，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，用等质量份的市售膨润土取代改性填料成分，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，省去了改性填料成分，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有的丁腈橡胶制备方法。
为了对比本发明效果，对上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3、对照组对应制得的丁腈橡胶进行性能测试，具体对比数据如下表1所示：
表1
由上表1可以看出，本发明方法制得的丁腈橡胶的力学特性及绝缘性均有明显的提升，综合品质好，极具推广应用价值。