专利名称：：耐磨橡胶复合材料及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种耐磨橡胶复合材料，具体涉及一种钛镁无机相增强的耐磨橡胶复合材料，属于材料加工
技术领域：
。二
背景技术：
：耐磨合成橡胶材料是耐磨材料的重要分支，因此，耐磨合成橡胶材料的研究受到重视。CN200510048156.8涉及一种耐磨合成橡胶材料及其制备方法。构成耐磨合成橡胶材料主要包括有天然橡胶片、顺丁橡胶、丁苯橡胶、氯化聚乙烯橡胶、油脂类DOP、聚四氟乙烯、纳米氢氧化镁、齐聚酯、促进剂、补强剂、抗硫化还原剂、硫化剂、填充料。将上述原料经过塑炼和混炼等工艺即可制得邵氏硬度为60、拉伸强度为23、扯断伸长率为850%、弹率为53%、阿克隆磨耗(cm2)0.035g的耐磨合成橡胶材料。CN200710200890.0公开了一种高性能耐磨橡胶垫，该高性能耐磨橡胶具有以下用重量配比的原料，天然橡胶7.08.7份、顺丁胶3.04.3份、乙烯醋酸乙烯共聚物3040份、轻钙2.03.5份、炭黑59份、硬酯酸0.60.75份、促进剂0.40.7份、氧化锌1.82.0份、发泡剂0.70.9份、机油0.81.2份，采用常规制作工艺制成。CN200810200769.2涉及一种渣浆泵用高耐磨橡胶及其制备方法，包括如下以质量份数计的组分天然胶乳100份/胶乳固含量；ZnO:010份；促进剂05份；硫磺05份；二氧化硅0100份；分散剂0.55份。上述材料仅仅强调了材料的基体作用，因此材料的力学性能的提高受到限制。三
发明内容本发明的目的在于解决现有技术中的缺陷，提供一种成本低而性能良好的耐磨橡胶复合材料。本发明的另一目的是提供上述一种耐磨橡胶复合材料的制备方法，该工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。本发明的目的是通过以下措施实现的—种耐磨橡胶复合材料，其特征在于橡胶基体中分布有细小的无机相；该复合材料中所述橡胶基体各成分的重量份为天然橡胶(NR)35-50份，丁苯橡胶(SBR)24-35份，丁晴橡胶(NBR)10-15份，乙丙酸0-30份;所述无机相的加入量为8-15份，无机相的中各成份的质量百分含量为Al20313-14%，V2030.2-0.3%，MgO7_8.5%，CaO27-28%，Ti0220_21%，其余为Si02;所述复合材料中还含有以下重量份原料填充剂氧化锌3-6份和硬脂酸2-3份；促进剂N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺(CZ)1-1.5份；硫磺(硫化剂)1.5-2.5份；高耐磨炉黑45-55份；中耐磨炉黑13-17份；防老剂N-苯基-N'-基对苯二胺2_3份。本发明耐磨橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)无机相制备a、将A1203粉、V203粉、MgO粉、CaO粉、Ti02粉、Si02粉按其质量百分含量进行称量配料A120313-14%，V2030.2-0.3%，Mg07_8.5%，Ca027_28%，Ti0220_21%，其余为Si02，由以上各成份配成8-15份；b、将配好的物料放入搅拌器中，然后在物料中加入占无机相总重量3-6X的水，搅拌速度为960-1200转/分，水和物料被均匀混合10-15min后取出，放入烧结炉；c、烧结加热温度为1150-123(TC时，保温时间为2-3小时；保温时间达到后随炉冷却至室温，即得到钛镁无机相，然后将钛镁无机相磨至0.03-0.06微米备用；(2)塑炼启动开炼机，将天然橡胶NR投入开炼机中，辊间距离6mm，翻炼6_8次，至胶料发粘，呈透明状即可混炼；(3)混炼将丁苯橡胶和丁晴橡胶投入上述开炼机中，翻炼至三种胶融合，再加入填充剂氧化锌和硬脂酸、防老剂N-苯基-N'-基对苯二胺，翻炼6-8次，然后分2次加入两种炭黑，翻炼约8-15分钟，再加促进剂N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺(CZ)和硫磺，再充分翻炼，最后加入配好的无机相，薄通次数不少于10次，混炼过程中要控制设备温度在115-125°C;(4)压延压延在开炼机上进行，将辊间距离由6mm逐渐调大至10mm，具体操作和混炼时一样，压延结束后将预成型物冷却8-12小时。(5)硫化使用平板硫化机，先预热模具，温度IO(TC，将预成型物放在模腔中，开始硫化，硫化温度为150-17(TC，硫化时间为15-25分钟。从硫化机中取出试样后，样品制作完成。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果本发明的耐磨橡胶复合材料具备优良的耐磨性能，并且其重量比金属轻。因此，本发明的高性能耐磨橡胶，可以广泛用于对耐磨性能有要求的工作场合，从而极大地提高工件或者设备等的使用寿命。本发明制备的无机相是硬质相，因此可以有效提高材料的硬度和耐磨性能。橡胶基体中天然橡胶、丁苯橡胶、丁晴橡胶和乙丙酸的有机结合可将无机相包裹起来，利于强度的提高。含镁钛化合物的硬质相中的镁离子和钛离子利于硬质相和天然橡胶、丁苯橡胶、丁晴橡胶旭R和乙丙酸组成基体的结合。因此十分有利于材料的耐磨性能和抗拉强度。该耐磨橡胶复合材料可用于泵、阀、旋流器等内衬，槽、管等内衬，及球磨机衬板等耐磨领域。四图1为本发明实施例五得到的耐磨橡胶复合材料的微观组织图。五具体实施例方式实施例中所用的份，均为重量份。实施例一—、原料准备配制8份无机相，无机相的成分为八120313%、V2030.2%、MgO7%、CaO27%、Ti0221%、Si0231.8%。橡胶基体为天然橡胶NR35份、丁苯橡胶SBR35份、丁晴橡胶NBR10份。填充剂氧化锌5份和硬脂酸2.5份；促进剂CZ1.5份和硫磺2份；高耐磨炉黑504份、中耐磨炉黑15份、防老剂N-苯基-N'-基对苯二胺2.5份进行配料。二、制备过程如下(1)无机相制备a、将上述重量份的A1203粉、V203粉、Mg0粉、Ca0粉、Ti02粉、Si(^粉混合配料(其中各成份的为市购，细度为200-600目)；将配好的物料放入搅拌器中，然后在物料中加入占无机相总重量0.4份的水，搅拌速度为1100转/分，水和物料被均匀混合10-15min后取出，放入烧结炉；c、烧结加热温度为1150-1230°C时，保温时间为2-3小时；保温时间达到后随炉冷却至室温，即得到钛镁无机相，然后将钛镁无机相磨至0.03-0.06微米备用;(2)塑炼启动开炼机，将生胶(天然橡胶NR)投入开炼机中，辊间距离6mm，翻炼6-8次，至胶料发粘，呈透明状即可混炼。(3)混炼将丁苯橡胶(SBR)，丁晴橡胶(NBR)投入上述塑炼后的生胶中，翻炼至三种胶融合，再加入填充剂氧化锌和硬脂酸、防老剂N-苯基-N'-基对苯二胺，翻炼6-8次，然后分2次加入两种炭黑，翻炼约8-15分钟，再加促进剂N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺(CZ)和硫磺，再充分翻炼，最后加入配好的无机相，薄通次数不少于10次，混炼过程中要控制设备温度在115-125°C;(4)压延压延在开炼机上进行，将辊间距离由6mm逐渐调大至10mm，具体操作和混炼时一样，压延结束后将预成型物冷却10小时。(5)硫化使用平板硫化机，先预热模具，温度IO(TC，将预成型物放在模腔中，开始硫化，硫化温度为16(TC，硫化时间为20分钟。从硫化机中取出试样后，样品制作完成。实施例二各原料配制如下1、配制15份无基相，无机相中各成分为A120314%、V2030.3%、MgO8.5%、CaO28%、Ti0221%、Si0228.2%;。2、橡胶基体为天然橡胶NR50份、丁苯橡胶SBR35份、丁晴橡胶NBR15份、乙丙酸30份。3、填充剂氧化锌5份和硬脂酸2.5份；促进剂CZ1.2份和硫磺2份；高耐磨炉黑50份、中耐磨炉黑15份、防老剂N-苯基-N'-基对苯二胺2.5份的耐磨橡胶复合材料。混炼时，加入30份乙丙酸，无次序要求。以上配比原料制备耐磨橡胶复合材料的其它过程同实施例一。实施例三各原料配制如下1、配制11份无基相，无机相中各成分为A120313%、V2030.25%、MgO8%、CaO28%、Ti0220%、Si0230.75%;2、橡胶基体为天然橡胶NR40份、丁苯橡胶SBR30份、丁晴橡胶NBR12份、乙丙酸20份3、氧化锌5份、硬脂酸2.5份、促进剂CZ1.2份、硫磺2份、高耐磨炉黑50份、中耐磨炉黑15份、防老剂N-苯基-N'-基对苯二胺2.5份；混炼时，加入20份乙丙酸，无次序要求。以上配比原料制备耐磨橡胶复合材料的其它过程同实施例一。5实施例四各原料配制如下1、配制8份无基相，无机相中各成分为A120313%、V2030.3%、MgO7%、CaO28%、Ti0221%、Si0230.7%;2、橡胶基体为天然橡胶NR35份、丁苯橡胶SBR35份、丁晴橡胶NBR10份、乙丙酸10份、3、氧化锌5份、硬脂酸2.5份、促进剂CZ1.2份、硫磺2份、高耐磨炉黑50份、中耐磨炉黑15份、防老剂N-苯基-N'-基对苯二胺2.5份的耐磨橡胶复合材料混炼时，加入10份乙丙酸，无次序要求。以上配比原料制备耐磨橡胶复合材料的其它过程同实施例一。实施例五各原料配制如下1、配制11份无基相，无机相中各成分为A120314%、V2030.2%、MgO7%、CaO28%、Ti0221%、Si0229.8%;2、橡胶基体为天然橡胶NR40份、丁苯橡胶SBR25份、丁晴橡胶NBR12份、乙丙酸10份；3、氧化锌5份、硬脂酸2.5份、促进剂CZ1.2份、硫磺2份、高耐磨炉黑50份、中耐磨炉黑15份、防老剂N-苯基-N'-基对苯二胺2.5份的耐磨橡胶复合材料的组织。混炼时，加入30份乙丙酸，无次序要求。以上配比原料制备耐磨橡胶复合材料的其它过程同实施例一。本实施例得到的耐磨橡胶复合材料的组织图如图1所示，由图中可见，白色为无机相，分布均匀。实验数据下表为不同成份的耐磨橡胶复合材料的指标参数，其中对比材料为CN200510048156.8，产品1-产品4为采用本发明技术所得到的产品。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由上表可见，本发明中无机相含量提高，则硬度提高、耐磨性能提高，并且抗拉强度也提高。这是因为无机相是硬质相。但无机相含量过高会使基体割断，使强度降低；过低则耐磨性能不高。无机相中的Al203、V203、MgO、CaO、Ti02增高均利于硬度和耐磨性能提高，对抗拉强度也有利。但这样一些氧化物过多，会影响无机相与基体的结合，对材料的性能不利。橡胶基体中天然橡胶、丁苯橡胶、丁晴橡胶旭R和乙丙酸的份数增多利于强度的提高，但过多不利于硬度和耐磨性能。权利要求一种耐磨橡胶复合材料，其特征在于橡胶基体中分布有细小的无机相；该复合材料中所述橡胶基体各成分的重量份为天然橡胶35-50份，丁苯橡胶24-35份，丁晴橡胶10-15份，乙丙酸0-30份；所述复合材料中无机相的加入量为8-15份，无机相的中各成份的质量百分含量为Al2O313-14％，V2O30.2-0.3％，MgO7-8.5％，CaO27-28％，TiO220-21％，其余为SiO2；所述复合材料中还含有以下重量份原料填充剂氧化锌3-6份和硬脂酸2-3份；促进剂N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺1-1.5份；硫磺1.5-2.5份；高耐磨炉黑45-55份；中耐磨炉黑13-17份；防老剂N-苯基-N’-基对苯二胺2-3份。2.权利要求1所述耐磨橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)无机相制备a、将Al203粉、VA粉、Mg0粉、Ca0粉、Ti02粉、Si02粉按其质量百分含量A120313_14%，V2030.2-0.3%，MgO7-8.5%，CaO27-28%，Ti0220-21%，其余为Si02进行称量配料，由以上成份配成无机相；b、将配好的物料放入搅拌器中，然后在物料中加入占无机相总重量3-6%的水，搅拌速度为960-1200转/分，水和物料被均匀混合10-15min后取出，放入烧结炉；c、烧结加热温度为1150-123(TC时，保温时间为2-3小时；保温时间达到后随炉冷却至室温，即得到钛镁无机相，然后将无机相磨至0.03-0.06微米备用；(2)塑炼启动开炼机，将天然橡胶投入开炼机中，辊间距离6mm，翻炼6-8次，至胶料发粘，呈透明状即可混炼；(3)混炼将丁苯橡胶和丁晴橡胶投入上述开炼机中，翻炼至三种胶融合，再加入填充剂氧化锌和硬脂酸、防老剂N-苯基-N'-基对苯二胺，翻炼6-8次，然后分2次加入两种炭黑，翻炼约8-15分钟，再加促进剂N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺(CZ)和硫磺，再充分翻炼，最后加入配好的无机相，薄通次数不少于10次，混炼过程中要控制设备温度在115-125°C;(4)压延压延在开炼机上进行，将辊间距离由6mm逐渐调大至10mm，具体操作和混炼时一样，压延结束后将预成型物冷却8-12小时。(5)硫化使用平板硫化机，先预热模具，温度IO(TC，将预成型物放在模腔中，开始硫化，硫化温度为150-17(TC，硫化时间为15-25分钟。从硫化机中取出试样后，样品制作完成。3.根据权利要求2所述耐磨橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，混炼时，加入0-30重量份的乙丙酸。全文摘要本发明提供一种成本低而性能良好的耐磨橡胶复合材料及其制备方法，该工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。该复合材料由橡胶基体、无机相，以及填充剂、促进剂、高耐磨炉黑、中耐磨炉黑、防老剂等成份制备而成。本发明的耐磨橡胶复合材料具备优良的耐磨性能，并且其重量比金属轻。因此，本发明的高性能耐磨橡胶，可以广泛用于对耐磨性能有要求的工作场合，从而极大地提高工件或者设备等的使用寿命。可用于泵、阀、旋流器等内衬，槽、管等内衬，及球磨机衬板等耐磨领域。文档编号C08K13/02GK101735489SQ20091023230公开日2010年6月16日申请日期2009年12月8日优先权日2009年12月8日发明者周泽民,张咏,李庆芳,王玲,赵浩峰申请人:南京信息工程大学