一种高力学性能减震橡胶材料及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于复合材料制作技术领域，具体涉及一种高力学性能减震橡胶材料及其制作方法。
【背景技术】
[0002]近年来，短纤维橡胶复合材料作为一种新型的高分子材料得到了深入研究和广泛应用，它将短纤维的刚性和橡胶的高弹性结合在一起，可赋予橡胶制品高弹性、耐磨性等优良的综合性能。如果短纤维在橡胶基体中适当定向取向，则更能提高橡胶制品的上述性能。因此，这为闻弹减震鞋底材料的开发，提供了一种技术思路。
[0003]制备橡胶产品时包括促进剂、硫化机、防老剂等在内的各种配合剂用量超过橡胶的溶解度，也就是超过所允许的最大限度的使用量时，配合剂可能喷出橡胶表面。配合剂的溶解度是随温度而变化的——温度低时其溶解度降低，反之升高:因此，在较高温条件下制备的橡胶产品，在低温环境中会有配合剂析出或喷出。橡胶材料是线形长分子，硫化后分子交联成网状结构橡胶材料在使用过程中，当局部受到压力或挤压拉伸时，会产生应力集中导致橡胶分子伸张或压缩变形，因此配合剂会在应力集中的区域发生喷出现象。因为橡胶老化后其长分子或是网状结构分子的键断裂，分子量减少，吸附和束缚住配合剂微粒的能力降低，故易于析出表面。显然其出现老化，导致其柔韧性能同时变差。
[0004]目前，橡胶胶料发展的总趋势是耐高温，低压变，同时必须兼顾橡胶的力学性能、减震性能。因此解决橡胶胶料的耐老化性能及压缩变形大等问题成为国内外橡胶行业工作者的一个难题。结合前人研究，选取合适的胶种，合理的工艺设计，优化材料组成，达到缓解国内空调行业用橡胶材料对进口材料的依赖，同时可带来良好的经济效益。
【发明内容】
[0005]为使材料具备较好的高弹减震性的同时，具备较好的抗老化和耐磨性，能有效避免在高温和潮湿环境下发生霉变，本发明提供了一种高力学性能减震橡胶材料及其制作方法。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种高力学性能减震橡胶材料，其特征在于，配方中组分及其质量百分比如下:
天然橡胶30-55%、三元乙丙橡胶10-20%、溴化丁基橡胶10-20%、短纤维3_5%、纳米炭黑10-15%、白炭黑(Si02) 10-15%、硬脂酸(SA) 1_2%、氧化锌(ZnO) 3_5%、氧化镁(MgO) 3_4%、纳米碳酸钙1_2%、促进剂2-4%、石蜡1-1.5%、凡士林2-3%、防老剂0.5_1%、偶联剂0.5-1%,四硫化双硅烷(S1-69) 1-3%、硫磺(S) 2-5%。
[0007]上述的三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和双环戊二烯的共聚物。
[0008]上述的促进剂由促进剂ZDBC、促进剂CZ、促进剂TRA和促进剂TMTD按照1:2:1:2的质量比组成。
[0009]上述的防老剂为防老剂MB、防老剂D、防老剂WSP中任意一种组成的。
[0010]上述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和磷酸酯偶联剂中的任一种。
[0011]上述的短纤维为长度为lmnT3mm的芳纶短纤维、聚酯短纤维或尼龙短纤维中的一种。
[0012]一种高力学性能减震橡胶材料的制作方法，其特征在于，包括如下步骤:
(1)塑炼:将天然橡胶、三元乙丙橡胶、溴化丁基橡胶和短纤维在开炼机中塑炼，薄通一定时间，直至100°c门尼粘度粘度ML1+4在50-60 ；
(2)混炼:将上述塑炼后的母胶移入短纤维橡胶混炼专用密炼机，然后将纳米炭黑、白炭黑(Si02)、硬脂酸(SA)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)、纳米碳酸钙、促进剂、石蜡、凡士林2和防老剂加入密炼机，在高温、高剪切条件下混合均匀，密炼机转子速度控制在85-115r/min，冷却水温度控制在40-50°C，上顶栓压力0.63-0.65MPa、填充系数0.6-0.8、混炼时间180-200S，随后加入偶联剂、四硫化双硅烷(S1-69)、硫磺(S)，然后常规密炼15_20min，混炼均匀后得到混炼胶；
(3)开炼机上对上述所制得的混炼胶进行下片，开炼机辊筒温度为55-60°C下片厚度为7-8mm,并将片胶裁切成宽度为80-90mm胶条；
(4)将上述所制得的胶条在带有短纤维定向取向机头的销钉机筒冷喂料挤出机上进行挤出，控制螺杆转速22-25rpm，机筒温度75_80°C，机头温度80_85°C，制得短纤维定向取向胶；
(5)将上述所制得的短纤维定向取向胶在平板硫化机上控制硫化压力22-25MPa，硫化温度 155-160°C，硫化时间 10-12min。
[0013]发明的有益效果:
本发明选用溴化丁基橡胶和三元乙丙橡胶组合作为基体橡胶，添加其他成分配方，均匀分散，提高胶料的力学强度、耐老化、耐油性能，以满足胶料的力学性能和老化性能的同时，延缓了霉菌对材料的腐蚀，同时达到了橡胶制品在较宽的自然环境范围下，仍然能保持材料的柔顺性和较高的抗张强度和弹性，从而能大大延长材料的使用寿命。得到的制品损耗因子指标可达0.52-0.55，DIN磨耗性能指标可达100-120mm3，具备高弹减震性能，具有广阔的市场应用前景。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
一种高力学性能减震橡胶材料，其特征在于，配方中组分及其质量百分比如下:天然橡胶30%、乙烯、丙烯和双环戊二烯的共聚物10%、溴化丁基橡胶10%、长度为lmnT3mm的芳纶短纤维3%、纳米炭黑10%、白炭黑(Si02) 15%、硬脂酸(SA) 2%、氧化锌(ZnO) 5%、氧化镁(MgO)3%、纳米碳酸钙1%、促进剂ZDBC 2%、石蜡1%、凡士林3%、防老剂MB 1%、硅烷偶联剂1%、四硫化双硅烷(S1-69) 1%、硫磺(S) 2%。
[0015]一种高力学性能减震橡胶材料的制作方法，其特征在于，包括如下步骤:
(1)塑炼:将天然橡胶、三元乙丙橡胶、溴化丁基橡胶和短纤维在开炼机中塑炼，薄通一定时间，直至100°c门尼粘度粘度ML1+4在50-60 ；
(2)混炼:将上述塑炼后的母胶移入短纤维橡胶混炼专用密炼机，然后将纳米炭黑、白炭黑(Si02)、硬脂酸(SA)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)、纳米碳酸钙、促进剂、石蜡、凡士林2和防老剂加入密炼机，在高温、高剪切条件下混合均匀，密炼机转子速度控制在85r/min，冷却水温度控制在40°C，上顶栓压力0.63MPa、填充系数0.6、混炼时间180s，随后加入偶联齐U、四硫化双硅烷(S1-69)、硫磺(S)，然后常规密炼15min，混炼均匀后得到混炼胶；
(3)开炼机上对上述所制得的混炼胶进行下片，开炼机辊筒温度为55°C下片厚度为7-8mm，并将片胶裁切成宽度为80-90mm胶条；
(4)将上述所制得的胶条在带有短纤维定向取向机头的销钉机筒冷喂料挤出机上进行挤出，控制螺杆转速22rpm，机筒温度75°C，机头温度80°C，制得短纤维定向取向胶；
(5)将上述所制得的短纤维定向取向胶在平板硫化机上控制硫化压力22MPa，硫化温度155°C，硫化时间lOmin。
[0016]实施例2
一种高力学性能减震橡胶材料，其特征在于，配方中组分及其质量百分比如下:天然橡胶35%、乙烯、丙烯和双环戊二烯的共聚物10%、溴化丁基橡胶10%、长度为lmnT3mm的聚酯短纤维3%、纳米炭黑10%、白炭黑(Si02) 10%、硬脂酸(SA) 1%、氧化锌(ZnO) 3%、氧化镁(MgO)3%、纳米碳酸钙2%、促进剂CZ 2%、石蜡1%、凡士林3%、防老剂D 0.5%、钛酸酯偶联剂0.5%、四硫化双硅烷(S1-69) 1%、硫磺(S) 5%。