一种相变式高撕裂强度橡胶及其制备方法与流程

[0001]
本发明涉及橡胶制备技术领域，更具体地说，涉及一种相变式高撕裂强度橡胶及其制备方法。


背景技术：

[0002]
橡胶(rubber)是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物，它的玻璃化转变温度低，分子量往往很大，大于几十万。
[0003]
橡胶分为天然橡胶与合成橡胶二种。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成；合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。橡胶制品广泛应用于工业或生活各方面。
[0004]
天然橡胶具有高拉伸强度以及高抗撕裂性能，且压缩回弹性好，已被广泛用于包装密封条、汽车、航空航天以及机械制造等多个领域。
[0005]
但是目前的天然橡胶随着使用时间的推移和使用环境的日渐严苛，现有的拉伸强度和抗撕裂性能远远满足需求，在一些特殊的环境下，天然橡胶仍容易出现撕裂现象，进而导致天然橡胶性能进一步下降甚至是完全失效。


技术实现要素：

[0006]
1.要解决的技术问题
[0007]
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种相变式高撕裂强度橡胶及其制备方法，可以实现在天然橡胶中引入部分补强原料以及相变防过伸棒，可以显著提高橡胶制品的拉伸强度和抗撕裂性能，并且相变防过伸棒在正常状态下并不会影响到橡胶制品本身在合理范围内的弹性及其它性能，而在遇到拉伸后通过相变防过伸棒上的拉伸感知杆感知拉伸强度，并将拉伸作用传递至内部的控磁球，促使控磁球逐渐释放出磁场，且磁场强度与橡胶制品的拉伸呈正比，当拉伸强度到达一定值后，控磁球会释放出足够大的磁场，迫使中心处的反馈嵌杆部分区域由类似于液体的流动相转变为固相，从而辅助橡胶制品抵抗拉伸力，避免出现严重超过橡胶制品抗撕裂性能极限的现象，进而对橡胶制品实现有效的撕裂防护，大幅度延长橡胶制品的使用寿命。
[0008]
2.技术方案
[0009]
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
[0010]
一种相变式高撕裂强度橡胶，包括以下重量份数计的原料：干胶计天然橡胶胶乳100-120份、丁苯胶40-60份、顺丁胶40-60份、氧化锌6-10份、硬脂酸4-8份、橡胶防护蜡2-4份、防老剂3-4份、硫化剂3-6份、促进剂1-3份、炭黑30-50份、聚丙烯纤维2-3份、抗撕裂树脂10-20份和相变防过伸棒15-25份。
[0011]
进一步的，所述防老剂为防老剂rd、防老剂4010na、防老剂4020中的任意一种或多种组合物。
[0012]
进一步的，所述硫化剂为硫磺，且硫磺中硫含量≥95wt％。
[0013]
进一步的，所述促进剂为促进剂dm、促进剂tmtd、促进剂cbs中的任意一种或多种组合物。
[0014]
进一步的，所述相变防过伸棒包括外跟随套、多根拉伸感知杆以及镶嵌于外跟随套内的反馈嵌杆，多根所述拉伸感知杆均匀连接于反馈嵌杆上，并贯穿外跟随套延伸至外侧，拉伸感知杆起到与橡胶本体建立高强度连接的作用，并将橡胶的拉伸作用传递至外跟随套和反馈嵌杆，反馈嵌杆则可以根据拉伸作用作出反馈形成抵抗作用，从而避免橡胶出现极限拉伸。
[0015]
进一步的，所述反馈嵌杆包括间隔分布的定形支杆和形变包膜，且定形支杆与形变包膜相互连接，所述形变包膜内填充有磁流变液，所述外跟随套内端镶嵌连接有多个与形变包膜相对应的控磁球，定形支杆在正常状态下仍可以保持一定的强度作用，形变包膜起到对磁流变液的包裹作用并提供相当大的弹性形变，而磁流变液在正常状态下可以保持类似于液体的流动相，不会妨碍形变包膜的形变，也不会干扰到橡胶在正常范围内的弹性形变作用，在磁场作用下，磁流变液逐渐向固相转变，强度也逐渐提升，从而形成对橡胶拉伸形变的阻碍作用。
[0016]
进一步的，所述控磁球包括作用磁球、一对动隔磁瓣以及静隔磁套，所述静隔磁套包覆连接于作用磁球远离反馈嵌杆的一端，一对所述动隔磁瓣对称包覆于作用磁球靠近反馈嵌杆的一端，且动隔磁瓣仅与外跟随套内侧壁连接，一对所述动隔磁瓣相互靠近一端与相邻的拉伸感知杆之间连接有拉伸连线，通过动隔磁瓣建立与外跟随套的拉伸连接作用，且并与拉伸距离呈正比，在外跟随套拉伸逐渐增长时，作用磁球释放出的磁场作用也越大，从而迫使磁流变液的强度也逐渐增大，对反馈嵌杆的拉伸形成抵抗作用，静隔磁套用来对作用磁球朝向外侧的磁场进行屏蔽，从而使得橡胶本身并不会展现出磁性，避免干扰到橡胶的使用。
[0017]
进一步的，所述外跟随套和形变包膜采用弹性材料制成，所述拉伸感知杆和定形支杆采用硬性材料制成。
[0018]
进一步的，所述相变防过伸棒可以采用分开或者连接成网的形式加入至原料中，分开的形式添加一方面可以降低工艺难度，另一方面适合于不规则橡胶制品，但是对橡胶的补强作用有所下降，而连接成网的形式适合于规则的片状橡胶制品，对橡胶的补强作用十分明显，拉伸保护也更加有效。
[0019]
一种相变式高撕裂强度橡胶的制备方法，包括以下步骤：
[0020]
s1、称取干胶计天然橡胶胶乳、丁苯胶、顺丁胶、橡胶防护蜡、防老剂、炭黑、聚丙烯纤维和抗撕裂树脂搅拌混合均匀后，烘干以除去多余的水分，得到橡胶复合物；
[0021]
s2、将上述橡胶复合物投入至密炼机内进行密炼，并添加硬脂酸、氧化锌和促进剂，结束后放置24h得到密炼橡胶；
[0022]
s3、将硫化剂与密炼橡胶在开炼前混合均匀，并分层在中间加入相变防过伸棒后合层，在开炼机上挤压出料得到母料；
[0023]
s4、将母料投入至硫化机内，以4.6mpa
×
t90
×
150℃的硫化条件硫化30-60min，即得相变式高撕裂强度橡胶。
[0024]
3.有益效果
[0025]
相比于现有技术，本发明的优点在于：
[0026]
(1)本方案可以实现在天然橡胶中引入部分补强原料以及相变防过伸棒，可以显著提高橡胶制品的拉伸强度和抗撕裂性能，并且相变防过伸棒在正常状态下并不会影响到橡胶制品本身在合理范围内的弹性及其它性能，而在遇到拉伸后通过相变防过伸棒上的拉伸感知杆感知拉伸强度，并将拉伸作用传递至内部的控磁球，促使控磁球逐渐释放出磁场，且磁场强度与橡胶制品的拉伸呈正比，当拉伸强度到达一定值后，控磁球会释放出足够大的磁场，迫使中心处的反馈嵌杆部分区域由类似于液体的流动相转变为固相，从而辅助橡胶制品抵抗拉伸力，避免出现严重超过橡胶制品抗撕裂性能极限的现象，进而对橡胶制品实现有效的撕裂防护，大幅度延长橡胶制品的使用寿命。
[0027]
(2)相变防过伸棒包括外跟随套、多根拉伸感知杆以及镶嵌于外跟随套内的反馈嵌杆，多根拉伸感知杆均匀连接于反馈嵌杆上，并贯穿外跟随套延伸至外侧，拉伸感知杆起到与橡胶本体建立高强度连接的作用，并将橡胶的拉伸作用传递至外跟随套和反馈嵌杆，反馈嵌杆则可以根据拉伸作用作出反馈形成抵抗作用，从而避免橡胶出现极限拉伸。
[0028]
(3)反馈嵌杆包括间隔分布的定形支杆和形变包膜，且定形支杆与形变包膜相互连接，形变包膜内填充有磁流变液，外跟随套内端镶嵌连接有多个与形变包膜相对应的控磁球，定形支杆在正常状态下仍可以保持一定的强度作用，形变包膜起到对磁流变液的包裹作用并提供相当大的弹性形变，而磁流变液在正常状态下可以保持类似于液体的流动相，不会妨碍形变包膜的形变，也不会干扰到橡胶在正常范围内的弹性形变作用，在磁场作用下，磁流变液逐渐向固相转变，强度也逐渐提升，从而形成对橡胶拉伸形变的阻碍作用。
[0029]
(4)控磁球包括作用磁球、一对动隔磁瓣以及静隔磁套，静隔磁套包覆连接于作用磁球远离反馈嵌杆的一端，一对动隔磁瓣对称包覆于作用磁球靠近反馈嵌杆的一端，且动隔磁瓣仅与外跟随套内侧壁连接，一对动隔磁瓣相互靠近一端与相邻的拉伸感知杆之间连接有拉伸连线，通过动隔磁瓣建立与外跟随套的拉伸连接作用，且并与拉伸距离呈正比，在外跟随套拉伸逐渐增长时，作用磁球释放出的磁场作用也越大，从而迫使磁流变液的强度也逐渐增大，对反馈嵌杆的拉伸形成抵抗作用，静隔磁套用来对作用磁球朝向外侧的磁场进行屏蔽，从而使得橡胶本身并不会展现出磁性，避免干扰到橡胶的使用。
[0030]
(5)相变防过伸棒可以采用分开或者连接成网的形式加入至原料中，分开的形式添加一方面可以降低工艺难度，另一方面适合于不规则橡胶制品，但是对橡胶的补强作用有所下降，而连接成网的形式适合于规则的片状橡胶制品，对橡胶的补强作用十分明显，拉伸保护也更加有效。
附图说明
[0031]
图1为本发明相变式高撕裂强度橡胶的结构示意图；
[0032]
图2为本发明相变防过伸棒的结构示意图；
[0033]
图3为本发明相变防过伸棒的剖视图；
[0034]
图4为图3中a处的结构示意图；
[0035]
图5为本发明相变防过伸棒部分拉伸状态下的结构示意图。
[0036]
图中标号说明：
[0037]
1相变防过伸棒、11外跟随套、12拉伸感知杆、13反馈嵌杆、131定形支杆、132形变
包膜、133磁流变液、2控磁球、21作用磁球、22动隔磁瓣、23静隔磁套、3拉伸连线。
具体实施方式
[0038]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0040]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0041]
实施例1：
[0042]
请参阅图1，一种相变式高撕裂强度橡胶，包括以下重量份数计的原料：干胶计天然橡胶胶乳100份、丁苯胶40份、顺丁胶40份、氧化锌6份、硬脂酸4份、橡胶防护蜡2份、防老剂3份、硫化剂3份、促进剂1份、炭黑30份、聚丙烯纤维2份、抗撕裂树脂10份和相变防过伸棒115份。
[0043]
防老剂为防老剂rd。
[0044]
硫化剂为硫磺，且硫磺中硫含量≥95wt％。
[0045]
促进剂为促进剂dm。
[0046]
请参阅图2-3，相变防过伸棒1包括外跟随套11、多根拉伸感知杆12以及镶嵌于外跟随套11内的反馈嵌杆13，多根拉伸感知杆12均匀连接于反馈嵌杆13上，并贯穿外跟随套11延伸至外侧，拉伸感知杆12起到与橡胶本体建立高强度连接的作用，并将橡胶的拉伸作用传递至外跟随套11和反馈嵌杆13，反馈嵌杆13则可以根据拉伸作用作出反馈形成抵抗作用，从而避免橡胶出现极限拉伸。
[0047]
请参阅图4，反馈嵌杆13包括间隔分布的定形支杆131和形变包膜132，且定形支杆131与形变包膜132相互连接，形变包膜132内填充有磁流变液133，外跟随套11内端镶嵌连接有多个与形变包膜132相对应的控磁球2，定形支杆131在正常状态下仍可以保持一定的强度作用，形变包膜132起到对磁流变液133的包裹作用并提供相当大的弹性形变，而磁流变液133在正常状态下可以保持类似于液体的流动相，不会妨碍形变包膜132的形变，也不会干扰到橡胶在正常范围内的弹性形变作用，在磁场作用下，磁流变液133逐渐向固相转变，强度也逐渐提升，从而形成对橡胶拉伸形变的阻碍作用。
[0048]
请参阅图5，控磁球2包括作用磁球21、一对动隔磁瓣22以及静隔磁套23，静隔磁套23包覆连接于作用磁球21远离反馈嵌杆13的一端，一对动隔磁瓣22对称包覆于作用磁球21
靠近反馈嵌杆13的一端，且动隔磁瓣22仅与外跟随套11内侧壁连接，一对动隔磁瓣22相互靠近一端与相邻的拉伸感知杆12之间连接有拉伸连线3，通过动隔磁瓣22建立与外跟随套11的拉伸连接作用，且并与拉伸距离呈正比，在外跟随套11拉伸逐渐增长时，作用磁球21释放出的磁场作用也越大，从而迫使磁流变液133的强度也逐渐增大，对反馈嵌杆13的拉伸形成抵抗作用，静隔磁套23用来对作用磁球21朝向外侧的磁场进行屏蔽，从而使得橡胶本身并不会展现出磁性，避免干扰到橡胶的使用。
[0049]
外跟随套11和形变包膜132采用弹性材料制成，拉伸感知杆12和定形支杆131采用硬性材料制成。
[0050]
相变防过伸棒1可以采用分开或者连接成网的形式加入至原料中，分开的形式添加一方面可以降低工艺难度，另一方面适合于不规则橡胶制品，但是对橡胶的补强作用有所下降，而连接成网的形式适合于规则的片状橡胶制品，对橡胶的补强作用十分明显，拉伸保护也更加有效。
[0051]
一种相变式高撕裂强度橡胶的制备方法，包括以下步骤：
[0052]
s1、称取干胶计天然橡胶胶乳、丁苯胶、顺丁胶、橡胶防护蜡、防老剂、炭黑、聚丙烯纤维和抗撕裂树脂搅拌混合均匀后，烘干以除去多余的水分，得到橡胶复合物；
[0053]
s2、将上述橡胶复合物投入至密炼机内进行密炼，并添加硬脂酸、氧化锌和促进剂，结束后放置24h得到密炼橡胶；
[0054]
s3、将硫化剂与密炼橡胶在开炼前混合均匀，并分层在中间加入相变防过伸棒1后合层，在开炼机上挤压出料得到母料；
[0055]
s4、将母料投入至硫化机内，以4.6mpa
×
t90
×
150℃的硫化条件硫化30-60min，即得相变式高撕裂强度橡胶。
[0056]
实施例2：
[0057]
一种相变式高撕裂强度橡胶，包括以下重量份数计的原料：干胶计天然橡胶胶乳110份、丁苯胶50份、顺丁胶50份、氧化锌8份、硬脂酸6份、橡胶防护蜡3份、防老剂3.5份、硫化剂4份、促进剂2份、炭黑40份、聚丙烯纤维2.5份、抗撕裂树脂15份和相变防过伸棒120份。
[0058]
其余部分与实施例1保持一致。
[0059]
实施例3：
[0060]
一种相变式高撕裂强度橡胶，包括以下重量份数计的原料：干胶计天然橡胶胶乳120份、丁苯胶60份、顺丁胶60份、氧化锌10份、硬脂酸8份、橡胶防护蜡4份、防老剂4份、硫化剂6份、促进剂3份、炭黑50份、聚丙烯纤维3份、抗撕裂树脂20份和相变防过伸棒125份。
[0061]
其余部分与实施例1保持一致。
[0062]
本发明可以实现在天然橡胶中引入部分补强原料以及相变防过伸棒1，可以显著提高橡胶制品的拉伸强度和抗撕裂性能，并且相变防过伸棒1在正常状态下并不会影响到橡胶制品本身在合理范围内的弹性及其它性能，而在遇到拉伸后通过相变防过伸棒1上的拉伸感知杆12感知拉伸强度，并将拉伸作用传递至内部的控磁球2，促使控磁球2逐渐释放出磁场，且磁场强度与橡胶制品的拉伸呈正比，当拉伸强度到达一定值后，控磁球2会释放出足够大的磁场，迫使中心处的反馈嵌杆13部分区域由类似于液体的流动相转变为固相，从而辅助橡胶制品抵抗拉伸力，避免出现严重超过橡胶制品抗撕裂性能极限的现象，进而对橡胶制品实现有效的撕裂防护，大幅度延长橡胶制品的使用寿命。
[0063]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。