本发明涉及一种橡胶，具体涉及一种耐磨橡胶，属于橡胶技术领域。
背景技术：
随着经济的发展，对橡胶的需求日益增加。橡胶是橡胶树、橡胶草等植物的胶乳，加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水、不透空气的材料。橡胶按照原料分为天然橡胶和合成橡胶，天然橡胶主要来源于三叶橡胶树，当这种橡胶树的表皮被割开时，就会流出乳白色的汁液，称为胶乳，胶乳经凝聚、洗涤、成型、干燥即得天然橡胶。橡胶制品合成橡胶是由人工合成方法而制得的，采用不同的原料(单体)可以合成出不同种类的橡胶。1900年～1910年化学家c.d.哈里斯(harris)测定了天然橡胶的结构是异戊二烯的高聚物，这就为人工合成橡胶开辟了途径。1910年俄国化学家sv列别捷夫(lebedev，1874－1934)以金属钠为引发剂使1，3－丁二烯聚合成丁钠橡胶，以后又陆续出现了许多新的合成橡胶品种，如顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶等等。合成橡胶的产量已大大超过天然橡胶，其中产量最大的是丁苯橡胶。
随着人们生活水平的提高，越来越多的人工材料融入人们的生活，其中就有橡胶，一般的橡胶较易磨损，且成本较高。橡胶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。由于橡胶具有柔软舒适及安全环保的特性常被采用作为鞋底，鞋底在与地面接触时常常产生摩擦，且磨损严重。
技术实现要素：
本发明针对现有技术存在的上述问题，提出了一种强度高、机械性嫩优异的耐磨橡胶。
本发明的目的通过如下技术方案来实现：一种耐磨橡胶，所述耐磨橡胶包括如下重量份数的组分：苯基硅橡胶：60-80份，聚丙烯20-40份，微晶玻璃颗粒10-20份，砂姜黑土：40-60份，pr2o35-10份，抗氧剂5-10份，润滑剂5-10份。
在上述一种耐磨橡胶中，所述苯基硅橡胶为高苯基硅橡胶。当分子链带有体积较大、数量较多的侧基时，链段驰豫阻力增大，内耗增大。苯基含量的增加会增加苯基硅橡胶内部分子链构型转化时的运动阻力，即增大连链段运动的内摩擦阻力，也增大了分子运动时链段与填料之前的摩擦阻力，因此，当橡胶受到外力时，就要耗散更多的能量，从而使材料的内耗值增大，使得苯基硅橡胶分子的刚性增大，从而提高制得的橡胶的耐磨性能。
在上述一种耐磨橡胶中，通过加入聚丙烯，其中聚丙烯的结晶形态直接决定最终得到的橡胶的力学性能。而当橡胶组成中聚丙烯的分布密度高到一定程度时，相对于分散程度，聚丙烯的含量多少成为决定因素，含量越高，则增韧效果越好，因此本发明通过添加上述成分的聚丙烯来进行增韧改善作用。
在上述一种耐磨橡胶中，所述耐磨橡胶中微晶玻璃颗粒的直径为10-20nm。本发明在耐磨橡胶的组成中加入微晶玻璃颗粒，其中微晶玻璃是指在玻璃中加入某些成核物质，通过热处理、光照射，或化学处理等手段，在玻璃内均匀地析出大量的微小晶体，形成致密的微晶相和玻璃相的多相复合体。通过控制微晶的种类数量、尺寸大小等，可以获得透明微晶玻璃、膨胀系数为零的微晶玻璃、表面强化微晶玻璃、不同色彩或可切削微晶玻璃。机械强度高，绝缘性能优良，介电损耗少，介电常数稳定，热膨胀系数可在很大范围调节，耐化学腐蚀，耐磨，热稳定性好，使用温度高。
在上述一种耐磨橡胶中，所述砂姜黑土的粒径为20-30μm。砂姜黑土土体深厚，剖面自上而下有耕作层、亚耕层、残留黑土层、氧化还原过渡层及砂姜土层。砂姜黑土中组成以蒙脱石为主，其次为水云母，还有少量高岭石，本发明将砂姜黑土加入到耐磨橡胶中，能够充分利用砂姜黑土中含有的水分和组成将橡胶的耐磨性能提高，但是，砂姜黑土具有明显的非水稳性碎粒状结构，因此将其加入到橡胶中时，其支撑着力点不足，导致其成分难以充分发挥作用。因此，本发明还在砂姜黑土的基础上加入pr2o3，pr2o3的加入，不仅能使砂姜黑土中出现富pr颗粒的第二相，并且pr2o3含量的逐步提高增大基础玻璃网络结构的连接性，从而增大砂姜黑土中结构支撑点的位移性能，发挥砂姜黑土在耐磨橡胶中的耐磨作用。
在上述一种耐磨橡胶中，所述抗氧剂为石榴籽抗氧剂、葡萄籽抗氧剂中的一种或两种。在石榴籽抗氧剂和葡萄籽抗氧剂中含有的多酚类物质具有较强的抗氧化活性，可清楚活性自由基，并且能通过向聚丙烯提供质子来破坏自由氧化链式反应，使聚丙烯趋于稳定。本发明采用上述成分和含量的氧化剂，能够使得聚丙烯在多酚作用下发生断裂，形成的自由基间因交联作用形成网状结构，与苯基硅橡胶结合后，使得到的橡胶的拉伸强度明显增强。氧化剂的含量在一定范围内，氧化剂在聚丙烯中具有最好的分散性，但是含量继续增加，会出现团聚现象，导致应力集中，使得到的橡胶不能产生增韧作用，在拉伸操作时会产生微细裂纹和塑性变形，进而成为应力开裂的索引，最终使得橡胶的断裂伸长率下降。
本发明的另一个目的在于提供一种上述耐磨橡胶的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：
配料：按上述耐磨橡胶的成分及其重量份数称取原料；
一段硫化：先将苯基硅橡胶放入双辊开炼机上混炼后，再放入其他原料均匀混炼，而后置入模具中，用平板硫化机加压进行一段硫化后得耐磨橡胶半成品；
二段硫化：将耐磨橡胶半成品进行二段硫化后得耐磨橡胶成品。
在上述一种耐磨橡胶的制备方法中，所述苯基硅橡胶需要进行预硫化处理，所述预硫化处理包括如下步骤：将苯基硅橡胶在160-180℃下在热炼机上加入2,5-二甲基-2,5双叔丁基过氧化己烷进行动态预硫化处理。本发明对苯基硅橡胶进行预硫化处理，苯基硅橡胶首先热分解生成自由基，该自由基可夺取氟橡胶分子链上的氢原子形成聚合物自由基，聚合物自由基彼此双基终止从而交联，从聚合物分子链上脱离的原子断键所需能量的大小决定了自由基硫化的效果。
作为优选，所述2,5-二甲基-2,5双叔丁基过氧化己烷的质量为苯基硅橡胶质量的0.6-1.2％。氟橡胶分子中存在着—ch2—cf2—链节，2,5-二甲基-2,5双叔丁基过氧化己烷有足够的碱性可以使氟化氢从氟橡胶分子链上脱除并生成易极化的双键，这种含氟烯烃结构很容易与2,5-二甲基-2,5双叔丁基过氧化己烷加成，生成交联键。
在上述一种耐磨橡胶的制备方法中，所述一段硫化温度为150-160℃，硫化压力为10-12mpa，硫化时间为10-15min。本发明将硫化的时间、压力、温度控制在上述范围内，当硫化时间与硫化压力一定时，随着硫化温度的升高，橡胶的力学性能呈现了先增大后减小的趋势，分析其原因可能与交联密度有关系，当温度在150-160℃时，橡胶的力学性能最好，因为在该温度下并用胶形成的交联网络比较均匀致密。而随着硫化时间的延长，橡胶的力学性能先增大后减小，这是由于硫化时间过短，交联网状结构未能彻底形成，而硫化时间过长，则会破坏交联网状结构，因此影响了力学性能。因为在硫化初期，交联网状结构的生成速率大于其降解速率，所以其力学性能会增大，随着硫化时间的增加，交联网状结构的分解速率大于其生成速率，其力学性能会降低。橡胶内部的气孔会随着压力的增加而逐渐消失，内部的致密度会逐渐增加，其力学性能也随之增大。当硫化压力达到一定值时，气孔可以完全消失，此时的气密性最好，而且表面呈现出光滑无缺陷。当硫化压力过大时，制品的结构会被破坏，会产生断痕，其力学性能下降。
在上述一种耐磨橡胶的制备方法中，所述二段硫化的温度为600-700℃，硫化时间为6-7h。是让一段硫化过程中未反应的交联基团继续完成反应，另一方面，通过二段硫化除去硫化剂交联完成后的残余物，使硫化橡胶的耐热性能更好。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明在耐磨橡胶的组成中加入微晶玻璃颗粒，机械强度高，绝缘性能优良，介电损耗少，介电常数稳定，热膨胀系数可在很大范围调节，耐化学腐蚀，耐磨，热稳定性好，使用温度高；
2、本发明将砂姜黑土加入到耐磨橡胶中，能够充分利用砂姜黑土中含有的水分和组成将橡胶的耐磨性能提高，在砂姜黑土的基础上加入pr2o3，不仅能使砂姜黑土中出现富pr颗粒的第二相，并且pr2o3含量的逐步提高增大基础玻璃网络结构的连接性，从而增大砂姜黑土中结构支撑点的位移性能，发挥砂姜黑土在耐磨橡胶中的耐磨作用。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
配料：称取耐磨橡胶的成分及其重量份数称取原料；所述耐磨橡胶包括如下重量份数的组分：苯基硅橡胶：60份，聚丙烯20份，微晶玻璃颗粒10份，砂姜黑土：40份，pr2o35份，抗氧剂5份，润滑剂5份，所述苯基硅橡胶为高苯基硅橡胶，耐磨橡胶中微晶玻璃颗粒的直径为10nm，砂姜黑土的粒径为20μm，抗氧剂为石榴籽抗氧剂；
一段硫化：先将苯基硅橡胶放入双辊开炼机上混炼后，再放入其他原料均匀混炼，而后置入模具中，用平板硫化机加压进行一段硫化后得耐磨橡胶半成品；其中，所述苯基硅橡胶需要进行预硫化处理，所述预硫化处理包括如下步骤：将苯基硅橡胶在160℃下在热炼机上加入2,5-二甲基-2,5双叔丁基过氧化己烷进行动态预硫化处理；所述2,5-二甲基-2,5双叔丁基过氧化己烷的质量为苯基硅橡胶质量的0.6％；所述一段硫化温度为150℃，硫化压力为10mpa，硫化时间为10min；
二段硫化：将耐磨橡胶半成品进行二段硫化后得耐磨橡胶成品，所述二段硫化的温度为600℃，硫化时间为6h。
实施例2
配料：称取耐磨橡胶的成分及其重量份数称取原料；所述耐磨橡胶包括如下重量份数的组分：苯基硅橡胶：62份，聚丙烯25份，微晶玻璃颗粒12份，砂姜黑土：45份，pr2o37份，抗氧剂6份，润滑剂6份，所述苯基硅橡胶为高苯基硅橡胶，耐磨橡胶中微晶玻璃颗粒的直径为12nm，砂姜黑土的粒径为22μm，抗氧剂为葡萄籽抗氧剂；
一段硫化：先将苯基硅橡胶放入双辊开炼机上混炼后，再放入其他原料均匀混炼，而后置入模具中，用平板硫化机加压进行一段硫化后得耐磨橡胶半成品；其中，所述苯基硅橡胶需要进行预硫化处理，所述预硫化处理包括如下步骤：将苯基硅橡胶在165℃下在热炼机上加入2,5-二甲基-2,5双叔丁基过氧化己烷进行动态预硫化处理；所述2,5-二甲基-2,5双叔丁基过氧化己烷的质量为苯基硅橡胶质量的0.8％；所述一段硫化温度为152℃，硫化压力为10.5mpa，硫化时间为11min；
二段硫化：将耐磨橡胶半成品进行二段硫化后得耐磨橡胶成品，所述二段硫化的温度为620℃，硫化时间为6.2h。
实施例3
配料：称取耐磨橡胶的成分及其重量份数称取原料；所述耐磨橡胶包括如下重量份数的组分：苯基硅橡胶：70份，聚丙烯30份，微晶玻璃颗粒15份，砂姜黑土：50份，pr2o37.5份，抗氧剂7.5份，润滑剂7.5份，所述苯基硅橡胶为高苯基硅橡胶，耐磨橡胶中微晶玻璃颗粒的直径为15nm，砂姜黑土的粒径为25μm，抗氧剂为石榴籽抗氧剂、葡萄籽抗氧剂；
一段硫化：先将苯基硅橡胶放入双辊开炼机上混炼后，再放入其他原料均匀混炼，而后置入模具中，用平板硫化机加压进行一段硫化后得耐磨橡胶半成品；其中，所述苯基硅橡胶需要进行预硫化处理，所述预硫化处理包括如下步骤：将苯基硅橡胶在170℃下在热炼机上加入2,5-二甲基-2,5双叔丁基过氧化己烷进行动态预硫化处理；所述2,5-二甲基-2,5双叔丁基过氧化己烷的质量为苯基硅橡胶质量的0.9％；所述一段硫化温度为155℃，硫化压力为11mpa，硫化时间为12.5min；
二段硫化：将耐磨橡胶半成品进行二段硫化后得耐磨橡胶成品，所述二段硫化的温度为650℃，硫化时间为6.5h。
实施例4
配料：称取耐磨橡胶的成分及其重量份数称取原料；所述耐磨橡胶包括如下重量份数的组分：苯基硅橡胶：75份，聚丙烯35份，微晶玻璃颗粒18份，砂姜黑土：55份，pr2o39份，抗氧剂8份，润滑剂9份，所述苯基硅橡胶为高苯基硅橡胶，耐磨橡胶中微晶玻璃颗粒的直径为18nm，砂姜黑土的粒径为28μm，抗氧剂为石榴籽抗氧剂、葡萄籽抗氧剂；
一段硫化：先将苯基硅橡胶放入双辊开炼机上混炼后，再放入其他原料均匀混炼，而后置入模具中，用平板硫化机加压进行一段硫化后得耐磨橡胶半成品；其中，所述苯基硅橡胶需要进行预硫化处理，所述预硫化处理包括如下步骤：将苯基硅橡胶在175℃下在热炼机上加入2,5-二甲基-2,5双叔丁基过氧化己烷进行动态预硫化处理；所述2,5-二甲基-2,5双叔丁基过氧化己烷的质量为苯基硅橡胶质量的1.1％；所述一段硫化温度为158℃，硫化压力为11.5mpa，硫化时间为14min；
二段硫化：将耐磨橡胶半成品进行二段硫化后得耐磨橡胶成品，所述二段硫化的温度为680℃，硫化时间为6.8h。
实施例5
配料：称取耐磨橡胶的成分及其重量份数称取原料；所述耐磨橡胶包括如下重量份数的组分：苯基硅橡胶：80份，聚丙烯40份，微晶玻璃颗粒20份，砂姜黑土：60份，pr2o310份，抗氧剂10份，润滑剂10份，所述苯基硅橡胶为高苯基硅橡胶，耐磨橡胶中微晶玻璃颗粒的直径为20nm，砂姜黑土的粒径为30μm，抗氧剂为石榴籽抗氧剂；
一段硫化：先将苯基硅橡胶放入双辊开炼机上混炼后，再放入其他原料均匀混炼，而后置入模具中，用平板硫化机加压进行一段硫化后得耐磨橡胶半成品；其中，所述苯基硅橡胶需要进行预硫化处理，所述预硫化处理包括如下步骤：将苯基硅橡胶在180℃下在热炼机上加入2,5-二甲基-2,5双叔丁基过氧化己烷进行动态预硫化处理；所述2,5-二甲基-2,5双叔丁基过氧化己烷的质量为苯基硅橡胶质量的1.2％；所述一段硫化温度为160℃，硫化压力为12mpa，硫化时间为15min；
二段硫化：将耐磨橡胶半成品进行二段硫化后得耐磨橡胶成品，所述二段硫化的温度为700℃，硫化时间为7h。
实施例6
与实施例3的区别仅在于，该实施例耐磨橡胶成品中的苯基硅橡胶为低苯基硅橡胶，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例7
与实施例3的区别仅在于，该实施例耐磨橡胶成品中微晶玻璃颗粒的直径为8nm，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例8
与实施例3的区别仅在于，该实施例耐磨橡胶成品中微晶玻璃颗粒的直径为22nm，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例9
与实施例3的区别仅在于，该实施例耐磨橡胶成品中抗氧剂普通市售化学抗氧剂，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例10
与实施例3的区别仅在于，该实施例耐磨橡胶成品采用普通工艺制备而成，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例11
与实施例3的区别仅在于，该实施例耐磨橡胶成品苯基硅橡胶没有进行预硫化处理，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例12
与实施例3的区别仅在于，该实施例耐磨橡胶成品在制备过程中没有进行一段硫化处理，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例13
与实施例3的区别仅在于，该实施例耐磨橡胶成品在制备过程中没有进行二段硫化处理，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例1
与实施例3的区别仅在于，该对比例耐磨橡胶采用普通市售橡胶成分，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例2
与实施例3的区别仅在于，该对比例耐磨橡胶中没有微晶玻璃颗粒，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例3
与实施例3的区别仅在于，该对比例耐磨橡胶中没有砂姜黑土，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例4
与实施例3的区别仅在于，该对比例耐磨橡胶中没有pr2o3，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
将上述实施例1-13及对比例1-4制得的耐磨橡胶进行性能检测，检测结果如表1所示：
表1：实施例1-13及对比例1-4中制得的耐磨橡胶的性能检测结果
从上述结果可以看出，本发明在耐磨橡胶的组成中加入微晶玻璃颗粒，机械强度高，绝缘性能优良，介电损耗少，介电常数稳定，热膨胀系数可在很大范围调节，耐化学腐蚀，耐磨，热稳定性好，使用温度高；本发明将砂姜黑土加入到耐磨橡胶中，能够充分利用砂姜黑土中含有的水分和组成将橡胶的耐磨性能提高，在砂姜黑土的基础上加入pr2o3，不仅能使砂姜黑土中出现富pr颗粒的第二相，并且pr2o3含量的逐步提高增大基础玻璃网络结构的连接性，从而增大砂姜黑土中结构支撑点的位移性能，发挥砂姜黑土在耐磨橡胶中的耐磨作用。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。