专利名称：一种碳化硅橡胶耐磨材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种橡胶耐磨材料及其制备方法，特别是涉及一种碳化硅 橡胶耐磨材料及其制备方法。
背景技术：
世界橡胶工业产量已经达到了相当大的规模，年耗胶量接近1700万 吨。随着橡胶巿场的全球化，巿场竞争的愈加激烈，环保要求日益苛刻， 低能耗、低物耗、低成本的技术需求更加紧迫。因此，我们通过使用天然 橡胶与碳化硅的共混来提高橡胶的耐磨性从而降低其在使用过程中的损 耗以提高橡胶产品的使用寿命。若使橡胶材料的磨耗性提高10%,则用它 制造的轮胎、传送带等橡胶产品的寿命将会提高5%-10%。巿场分析表明 改性橡胶多用于特殊环境和高科技术领域。若能将这种具有优异性能的橡 胶材料应用到国民生产生活的各个环节，将会使工业生产和人们的生活在 节能降耗方面得到极大的改善，有着广阔的发展前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一 种碳化硅橡胶耐磨材料及其制备方法，以增加橡胶的耐磨性，减少橡胶损 耗，提高橡胶的使用寿命，减少对橡胶的使用量，降低橡胶生产工业成本。
为解决上述技术问题，本发明釆用的技术方案是 一种碳化硅橡胶耐 磨材料，其特征在于由以下重量份的原料组成
橡胶18-36 防老剂0. 2-0. 8 促进剂1-3 硫化剂0. 5-1. 5
填充料10-22 偶联剂2-10甲苯 1-6;
所述橡胶为天然橡胶、合成橡胶或质量百分比为1 : 1的天然橡胶和
合成橡胶的混合物，所述防老剂为2,2，4-三甲基-二氢化喹啉聚合体，所 述促进剂为2-硫醇基苯骈噻唑、氧化锌和硬脂酸的混合物，所述2-硫醇 基苯骈噻唑、氧化锌和硬脂酸的质量百分比为1-3 : 10 : 1-2，所述硫化剂 为硫磺，所述填充料为粒径小于50微米的SiC、炭黑和纳米白炭黑的混合 物，所述炭黑和碳化硅混合物与白炭黑的质量百分比为4 : 1,其中炭黑和 碳化硅的质量百分比为2-6 : 1,所述偶联剂为硅烷偶联剂。 上述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
本发明的另一目的是提供一种碳化硅橡胶耐磨材料的制备方法，其特 征在于包括以下步骤
步骤1: SiC的表面化学处理将SiC和甲苯装在反应釜中搅拌均匀 后加入硅垸偶联剂，并在所述反应釜中通入氮气保护的情况下反应4-6小 时，反应温度40-80°C，反应结束后，反应产物经过滤、丙酮浸泡和抽滤， 在真空干燥箱中于80-110 'C下真空干燥，获得改性SiC微粉；
步骤2:橡胶塑炼将橡胶破碎后送入胶炼机中炼胶15-25分钟后结 束，塑炼而成的橡胶片放置l-3小时等待混炼；
步骤3:混炼在步骤2中塑炼而成的橡胶片中加入促进剂2-硫醇基 苯骈噻唑、氧化锌和硬脂酸，防老剂2,2，4-三甲基-二氢化喹啉聚合体以 及纳米白炭黑的混合物，反复薄通8-12遍后停止，并控制胶炼机的炼胶 温度为40-6(TC，加入步骤1中的改性SiC微粉后薄通3-5遍，随后加入 炭黑混炼并薄通3-5遍，然后加入硫化剂薄通，混合均匀后所得胶料待硫 化使用；
步骤4:硫化将步骤3中混炼所得的胶料压制成4-8毫米的薄片，
放入硫化机中硫化，即制得碳化硅橡胶耐磨材料。
上述步骤4中所述硫化的硫化温度为120-160。C，硫化压力为6-9Mpa, 硫化时间为15-25分钟。
本发明与现有技术相比具有以下优点本发明制备的碳化硅橡胶耐磨 材料的耐磨性好，工艺简单，减少了橡胶损耗，提高了橡胶的使用寿命，
减少了对橡胶的使用量，降低了橡胶生产的工业成本。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施例方式
实施例1:
步骤1: SiC的表面化学处理
将粒径为20微米的(体积5.6x 10—4立方米)SiC (碳化硅)1.8公斤 和1. 8公斤甲苯装在反应釜中搅拌均匀后加入2. 7公斤硅烷偶联剂乙烯基 三乙氧基硅烷，并在反应釜通入氮气保护的情况下反应4小时，反应温度 4(TC,反应结束后，反应产物经过滤、丙酮浸泡和抽滤，在真空干燥箱中 于110 。C下真空干燥获得改性SiC微粉2.7-3.3公斤。
步骤2:橡胶塑炼
将18公斤的天然橡胶或合成橡胶破碎后送入胶炼机中炼胶15分钟， 塑炼而成的橡胶片放置3小时等待混炼。 步骤3:混炼
在塑炼而成的橡胶片中加入0.09公斤促进剂2-硫醇基苯骈噻唑、 0. 27公斤防老剂2， 2， 4-三甲基-二氢化喹啉聚合体、0. 09公斤硬脂酸、0. 9 公斤氧化锌以及2. 16公斤白炭黑的混合物，反复薄通8-12遍后停止，并 控制炼胶温度40-60°C,加入步骤1中的改性SiC微粉后薄通3-5遍，随 后加入6. 84公斤的炭黑混炼并薄通数次，硫化前加入0. 54公斤的硫化剂 -硫磺薄通将胶料混合均句。
步骤4:硫化
将混炼所得的胶料压制成4毫米的薄片，放入硫化机中硫化。硫化条 件硫化温度120°C、硫化压力6Mpa、硫化时间25分钟，即制得碳化硅 橡胶耐磨材料(总面积6. 9平方米，其厚度为4亳米)。
本实施例碳化硅橡胶耐磨材料的拉伸强度为11-18MPa、断裂伸长率为 20%-40% 、阿克隆磨耗量(cm2) 0. 05-0. 08g。由此可见，在拉伸强度、断 后伸长率等参数满足要求的情况下，阿克隆磨耗量降低了将近20%，使得橡
胶的耐磨性能大幅度提高。
实施例2:
步骤l: SiC的表面化学处理
将3公斤(体积为9x l(T立方米)粒径为40微米的SiC和3公斤甲 苯装在反应釜中搅拌均匀后加入4.4公斤硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅 烷，并在反应釜通入氮气保护的情况下反应5小时，反应温度6(TC,反应 结束后，产物经过滤、丙酮浸泡、抽滤，在真空干燥箱中于90 。C下真空 干燥获得改性SiC微粉4-4. 5公斤。
步骤2:橡胶塑炼
将25公斤的天然橡胶或合成橡胶破碎后送入胶炼机中炼胶20分钟， 塑炼而成的橡胶片放置3小时等待混炼。 步骤3:混炼
将塑炼而成的橡胶片中，加入O. 125公斤促进剂2-硫醇基苯骈噻唑、
0. 375公斤防老剂2, 2, 4-三甲基-二氢化喹啉聚合体、0. 125公斤硬脂酸、
1. 25公斤氧化锌以及3公斤白炭黑的混合物，反复薄通8-12遍后停止并 控制炼胶温度40-60°C，加入步骤l中化学改性的碳化硅后薄通3-5遍， 随后加入9公斤的炭黑混炼并薄通数次，硫化前加入0.8公斤的硫化剂-硫磺薄通将胶料混合均勾。
步骤4:硫化
将混炼所得的胶料压制成8毫米的薄片，放入硫化机中硫化。硫化条 件温度14(TC 压力7. 5Mpa、硫化时间20分钟，即制得碳化硅橡胶耐 磨材料(总面积9.8平方米，其厚度为4毫米)。
本实施例碳化硅橡胶耐磨材料的拉伸强度为11-18MPa、断裂伸长率为 20%-40% 、阿克隆磨耗量(cm2) 0. 05-0. 08g。由此可见，在拉伸强度、断 后伸长率等参数满足要求的情况下，阿克隆磨耗量降低了将近20% ,使得
橡胶的耐磨性能大幅度提高。 实施例3:
步骤1: SiC的表面化学处理
将5公斤(体积为1.5xl()-3立方米)粒径为28微米的SiC和5公斤 甲苯装在反应釜中搅拌均句后加入7. 5公斤硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅 烷，并在反应釜通入氮气保护的情况下反应6小时，反应温度5(TC，反应 结束后，反应产物经过滤、丙酮浸泡、抽滤，在真空干燥箱中于8(TC下真 空干燥获得改性SiC微粉6. 8-7. 4公斤。
步骤2:橡胶塑炼
将36公斤的天然橡胶(或合成橡胶)破碎后送入胶炼机中炼胶25分 钟，塑炼而成的橡胶片放置2小时等待混炼。 步骤3:混炼
在塑炼而成的橡胶片中加入0.18公斤促进剂2-硫醇基苯骈噻唑、 0. 54公斤防老剂2, 2, 4-三甲基-二氩化喹啉聚合体、0. 18公斤硬脂酸、1. 8 公斤氧化锌以及3. 75公斤白炭黑的混合物，反复薄通8-12遍后停止并控 制炼胶温度40-60°C，加入步骤1中的改性SiC微粉后薄通3-5遍，随后 加入10公斤的炭黑混炼并薄通数次，硫化前加入1. 08公斤的硫化剂-硫 磺薄通将胶料混合均匀。
步骤4:硫化
将混炼所得的胶料压制成6亳米的薄片，放入硫化机中硫化。硫化条 件温度16(TC 压力9Mpa、硫化时间15分钟，即制得碳化硅橡胶耐磨 材料，碳化硅橡胶耐磨材料的总面积13. 8平方米，其厚度为4亳米。
本实施例碳化硅橡胶耐磨材料的拉伸强度为11-18MPa、断裂伸长率为 20%-40% 、阿克隆磨耗量(cm2) 0. 05-0. 08g。由此可见，在拉伸强度、断 后伸长率等参数满足要求的情况下，阿克隆磨耗量降低了将近20% ，使得
橡胶的耐磨性能大幅度提高。 实施例4:
步骤l: SiC的表面化学处理
将5公斤(体积为1.5x10—3立方米)粒径为28微米的SiC和5公斤
甲苯装在反应釜中搅拌均匀后加入7.5公斤硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅
烷，并在反应釜通入氮气保护的情况下反应6小时，反应温度5(TC，反应 结束后，反应产物经过滤、丙酮浸泡、抽滤，在真空干燥箱中于8(TC下真 空干燥获得改性SiC微粉6. 8-7. 4公斤。 步骤2:橡胶塑炼
将总重量为36公斤的天然橡胶和合成橡胶破碎后送入胶炼机中炼胶 25分钟，塑炼而成的橡胶片放置2小时等待混炼，所述天然橡胶和合成橡 胶的质量百分比为1 : 1。
步骤3:混炼
在塑炼而成的橡胶片中加入0.18公斤促进剂2-硫醇基苯骈噻唑、 0. 54公斤防老剂2， 2, 4-三甲基-二氢化喹啉聚合体、0. 18公斤硬脂酸、1. 8 公斤氧化锌以及3. 75公斤白炭黑的混合物，反复薄通8-12遍后停止并控 制炼胶温度40-60°C,加入步骤1中的改性SiC微粉后薄通3-5遍，随后 加入10公斤的炭黑混炼并薄通数次，硫化前加入1. 08公斤的硫化剂-硫
磺薄通将胶料混合均句。 步骤4:硫化
将混炼所得的胶料压制成6亳米的薄片，放入模具中后在硫化机硫化。 硫化条件温度16(TC 压力9Mpa、硫化时间15分钟，即制得碳化硅橡 胶耐磨材料，碳化硅橡胶耐磨材料的总面积13.8平方米，其厚度为4毫米。
本实施例碳化硅橡胶耐磨材料的拉伸强度为11-18MPa、断裂伸长率为 20%-40% 、阿克隆磨耗量(cm2) 0. 05-0. 08g。由此可见，在拉伸强度、断 后伸长率等参数满足要求的情况下，阿克隆磨耗量降低了将近20% ，使得 橡胶的耐磨性能大幅度提高。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡 是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效 变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种碳化硅橡胶耐磨材料，其特征在于由以下重量份的原料组成橡胶 18-36 防老剂 0.2-0.8 促进剂 1-3 硫化剂 0.5-1.5填充料 10-22 偶联剂 2-10 甲苯1-6；所述橡胶为天然橡胶、合成橡胶或质量百分比为1∶1的天然橡胶和合成橡胶的混合物，所述防老剂为2，2，4-三甲基-二氢化喹啉聚合体，所述促进剂为2-硫醇基苯骈噻唑、氧化锌和硬脂酸的混合物，所述2-硫醇基苯骈噻唑、氧化锌和硬脂酸的质量百分比为1-3∶10∶1-2，所述硫化剂为硫磺，所述填充料为粒径小于50微米的SiC、炭黑和纳米白炭黑的混合物，所述炭黑和碳化硅混合物与白炭黑的质量百分比为4∶1，其中炭黑和碳化硅的质量百分比为2-6∶1，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
2. 按照权利要求l所述的一种碳化硅橡胶耐磨材料，其特征在于所 述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
3. —种制备如权利要求1所述碳化硅橡胶耐磨材料的方法，其特征 在于包括以下步骤步骤1: SiC的表面化学处理将SiC和甲苯装在反应釜中搅拌均匀 后加入硅烷偶联剂，并在所述反应釜中通入氮气保护的情况下反应4-6小 时，反应温度40-8(TC，反应结東后，反应产物经过滤、丙酮浸泡和抽滤 后，在真空干燥箱中于80-110 'C下真空干燥，获得改性SiC微粉；步骤2:橡胶塑炼将橡胶破碎后送入胶炼机中炼胶15-25分钟后结 束，塑炼而成的橡胶片放置1-3小时等待混炼；步骤3:混炼在步骤2中塑炼而成的橡胶片中加入促进剂2-硫醇基 苯骈噻唑、氧化锌和硬脂酸，防老剂2，2，4-三甲基-二氢化喹啉聚合体以 及纳米白炭黑的混合物，反复薄通8-12遍后停止，并控制胶炼机的炼胶 温度为40-6(TC,加入步骤1中的改性SiC微粉后薄通3-5遍，随后加入 炭黑混炼并薄通3-5遍，然后加入硫化剂薄通，混合均匀后所得胶料待硫 步骤4:硫化将步骤3中混炼所得的胶料压制成4-8毫米的薄片，放入硫化机中硫化，即制得碳化硅橡胶耐磨材料。
4.按照权利要求3所述的一种碳化硅橡胶耐磨材料的制备方法，其特 征在于步骤4中所述硫化的硫化温度为120-160°C，硫化压力为6-9Mpa， 硫化时间为15-25分钟。
全文摘要
本发明公开了一种碳化硅橡胶耐磨材料及其制备方法，将一定重量份的天然橡胶或/和合成橡胶、防老剂、促进剂、硫化剂、填充料、偶联剂和甲苯经碳化硅的表面化学处理、橡胶塑炼、混炼和硫化四个步骤，即可制得碳化硅橡胶耐磨材料，所述防老剂为2，2，4-三甲基-二氢化喹啉聚合体，所述促进剂为2-硫醇基苯骈噻唑、氧化锌和硬脂酸的混合物，所述硫化剂为硫磺，所述填充料为粒径小于50微米的SiC、炭黑和纳米白炭黑的混合物，所述偶联剂为硅烷偶联剂。本发明制备的碳化硅橡胶耐磨材料的耐磨性好，工艺简单，减少了橡胶损耗，提高了橡胶的使用寿命，减少了对橡胶的使用量，降低了橡胶生产的工业成本。
文档编号C08K13/06GK101353454SQ20081015100
公开日2009年1月28日 申请日期2008年9月17日 优先权日2008年9月17日
发明者张天军, 王贵荣, 邵水源 申请人:西安科技大学