一种用于水隔膜泵的改性纳米氧化锌丁腈橡胶制备方法与流程

本发明涉及一种橡胶制备方法，特别是涉及一种用于水隔膜泵的改性纳米氧化锌丁腈橡胶制备方法。

背景技术：

我国是矿业大国，固体矿产开发总规模居世界前列，尾矿中含有重金属、难降解等有害物质及可回收利用的稀土、非金属矿物质等宝贵资源，水隔膜泵尤其适用于将尾矿集中输送到处理系统中进行二次处理，水隔膜泵输送矿浆流量较大，隔膜破裂事故更容易发生，逐渐成为隔膜泵的一个应用技术难点，隔膜材料的局限性是不容忽视的问题。

丁腈橡胶因其具有较好的耐磨性、化学稳定性、抗热氧等性能优点，在隔膜材料上得以广泛应用。橡胶大分子自身结构的不饱和性，导致丁腈橡胶在塑炼过程中难度加大，压延挤出时收缩率大，硫化过程中硫化速度慢等局限性。在橡胶中添加氧化锌，能够活化硫化胶硫化过程，缩短正硫化时间，提高硫化速率，降低硫化胶热氧降解老化的风险，提高硫化胶耐磨性能。

纳米氧化锌具有氧化锌和纳米材料共同的特点，小尺寸效应和表面效应及高活性使纳米氧化锌能够与丁腈橡胶实现分子层面的结合，有效接枝在胶料表面，提高胶料交联密度，活化硫化胶整个硫化过程，提高硫化胶耐磨性能。但晶粒尺寸细小的纳米氧化锌易与自身结聚，限制了材料性能优势的发挥。为了提高配合剂在胶料基体中的溶解度，解决纳米氧化锌易与自身团聚的问题，充分发挥配合剂的作用，对纳米氧化锌进行表面改性处理是较有效的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于水隔膜泵的改性纳米氧化锌丁腈橡胶制备方法，本发明纳米氧化锌的改性处理采用表面包覆改性的方法，改性剂采用γ-胺丙基三乙氧基硅烷（硅烷偶联剂kh550），丁腈橡胶中添加改性纳米氧化锌，并用于水隔膜泵隔膜，能够使隔膜具有较好的耐磨性、优异的物理性能，延长了水隔膜泵的使用寿命。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于水隔膜泵的改性纳米氧化锌丁腈橡胶制备方法，所述方法包括以下制备过程：

1）纳米氧化锌表面改性处理：运用电热鼓风恒温干燥机干燥纳米氧化锌粉末，温度设置为80℃，处理时间为4h，称量出10g纳米氧化锌粉末加入到装有水和无水乙醇的器皿中(水和无水乙醇质量比7:3)，放入超声波分散器中，30min后开始搅拌尽可能保证材料均匀，接下来添加6g硅烷偶联剂kh550进行接枝作用，一段时间待kh550接枝反应完成后取出进行过滤、无水乙醇洗涤，再次使用恒温干燥仪干燥12h得到目标产物；

2）改性纳米氧化锌制备丁腈橡胶：

称取丁腈橡胶母胶，运用开放式炼胶机进行生胶塑炼，辊距为0.5～1nm，丁腈橡胶母胶薄通10次，下片；母胶包辊后与称量好的各加工助剂进行混炼，各加工助剂分批交替加入，打三角包法薄通10遍下片，静置24h后备用；设置硫化条件包括：硫化压力10mpa，硫化温度140℃，硫化时间35min。

所述的一种用于水隔膜泵的改性纳米氧化锌丁腈橡胶制备方法，所述各成份质量份数：丁腈橡胶（n41），100；改性纳米氧化锌，5；硬脂酸，1；防老剂，1；炭黑，50；氧化镁，0.15；二硫化苯并噻唑，2.5；二硫化四甲基秋兰姆，0.25；偶联剂，1；增塑剂，2；硫磺，1.5。

所述的一种用于水隔膜泵的改性纳米氧化锌丁腈橡胶制备方法，所述加工助剂加入顺序为：硬脂酸，改性纳米氧化锌，防老剂，炭黑，dop，氧化镁、硫化苯并噻唑、二硫化四甲基秋兰姆，硫磺。

进一步的说明：

一种改性纳米氧化锌丁腈橡胶的制备并用于水隔膜泵隔膜，所述水隔膜泵隔膜能够将矿浆和水有效的隔离，依靠高压水的压力使橡胶隔膜收缩和扩张改变隔膜腔容积，实现矿浆输送，隔膜工作时内部充满矿浆，微机控制隔膜外部交替通入清水，隔膜内部矿浆在清水压力推动下，交替排出。

一种改性纳米氧化锌丁腈橡胶的制备及用于水隔膜泵隔膜，所述水隔膜泵的性能及特点：压力流量范围在效率较高的区间，压力裕度留20m左右，最高流量可达1000m³/h。流量低于400m³/h，最高扬程可达12mpa；水隔膜泵矿浆输送压力在1.6mpa~10mpa之间变化。

本发明的优点与效果是：

本发明改性纳米氧化锌，能够解决纳米氧化锌易于自身结聚的问题，提高纳米氧化锌在丁腈橡胶基体中的分散性、溶解度。改性纳米氧化锌丁腈橡胶的制备及用于水隔膜泵隔膜，增强了隔膜的物理机械性能，提高了隔膜的耐磨性。本发明改善了隔膜易于磨损的局限性。

附图说明

图1为本发明水隔膜泵工作原理示意图。

图中：1-丁腈橡胶隔膜；2-矿浆；3-水隔膜泵罐体。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种水隔膜泵隔膜用丁腈橡胶的制备，步骤如下：称取丁腈橡胶母胶，运用开放式炼胶机进行生胶塑炼，辊距为0.5～1nm，丁腈橡胶母胶薄通10次，下片；母胶包辊后与称量好的各加工助剂进行混炼，加工助剂加入顺序为：硬脂酸，氧化锌，防老剂，炭黑，dop，氧化镁、硫化苯并噻唑、二硫化四甲基秋兰姆，硫磺。各加工助剂分批交替加入，打三角包法薄通10遍下片，静置24h后备用。设置硫化条件包括：硫化压力10mpa，硫化温度140℃，硫化时间35min。

配方各成份质量份数：丁腈橡胶（n41），100；氧化锌，5；硬脂酸，1；防老剂，1；炭黑，50；氧化镁，0.15；二硫化苯并噻唑，2.5；二硫化四甲基秋兰姆，0.25；偶联剂，1；增塑剂，2；硫磺，1.5。

本实施例所得水隔膜泵隔膜用丁腈橡胶的最大转矩测试结果见表1，硬度测试结果见表2，交联密度结果见表3。

实施例2

一种水隔膜泵隔膜用丁腈橡胶的制备，步骤如下：称取丁腈橡胶母胶，运用开放式炼胶机进行生胶塑炼，辊距为0.5～1nm，丁腈橡胶母胶薄通10次，下片；母胶包辊后与称量好的各加工助剂进行混炼，加工助剂加入顺序为：硬脂酸，纳米氧化锌，防老剂，炭黑，dop，氧化镁、硫化苯并噻唑、二硫化四甲基秋兰姆，硫磺。各加工助剂分批交替加入，打三角包法薄通10遍下片，静置24h后备用。设置硫化条件包括：硫化压力10mpa，硫化温度140℃，硫化时间35min。

配方各成份质量份数：丁腈橡胶（n41），100；纳米氧化锌，5；硬脂酸，1；防老剂，1；炭黑，50；氧化镁，0.15；二硫化苯并噻唑，2.5；二硫化四甲基秋兰姆，0.25；偶联剂，1；增塑剂，2；硫磺，1.5。

本实施例所得水隔膜泵隔膜用丁腈橡胶的最大转矩测试结果见表1，硬度测试结果见表2，交联密度结果见表3。

实施例3

一种水隔膜泵隔膜用丁腈橡胶的制备，步骤如下：称取丁腈橡胶母胶，运用开放式炼胶机进行生胶塑炼，辊距为0.5～1nm，丁腈橡胶母胶薄通10次，下片；母胶包辊后与称量好的各加工助剂进行混炼，加工助剂加入顺序为：硬脂酸，改性纳米氧化锌，防老剂，炭黑，dop，氧化镁、硫化苯并噻唑、二硫化四甲基秋兰姆，硫磺。各加工助剂分批交替加入，打三角包法薄通10遍下片，静置24h后备用。设置硫化条件包括：硫化压力10mpa，硫化温度140℃，硫化时间35min。

配方各成份质量份数：丁腈橡胶（n41），100；改性纳米氧化锌，5；硬脂酸，1；防老剂，1；炭黑，50；氧化镁，0.15；二硫化苯并噻唑，2.5；二硫化四甲基秋兰姆，0.25；偶联剂，1；增塑剂，2；硫磺，1.5。

本实施例所得水隔膜泵隔膜用丁腈橡胶的最大转矩测试结果见表1，硬度测试结果见表2，交联密度结果见表3。

表1最大转矩测试结果

表2硬度测试结果

表3交联密度测试结果

本发明水隔膜泵工作时，隔膜内喂满矿浆，同时放空内外空气，然后隔膜外部交替进高压清水，隔膜内部矿浆在清水压力推动下，交替排除，实现连续稳定的矿浆输送。

水隔膜泵的性能及特点：压力流量范围在效率较高的区间，压力裕度留20m左右，最高流量可达1000m³/h。流量低于400m³/h，最高扬程可达12mpa；水隔膜泵浆体输送压力在1.6mpa~10mpa之间变化。