一種稀土順丁橡膠材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橡膠技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種稀土順丁橡膠材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳納米管因其獨特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理化學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用于聚合物中以期提高聚合物的導(dǎo)熱、導(dǎo)電和物理性能等。但碳納米管本身具有很高的表面自由能，易發(fā)生團聚，在聚合物基體中不易分散，限制了其應(yīng)用。碳納米管的表面改性處理是提高其在聚合物中的分散能力進而制備性能優(yōu)良的碳納米管/聚合物復(fù)合材料的重要途徑之一；
端羥基聚丁二烯因其在常溫下是液體，透明度好、粘度低加工性能好;且它與擴鏈劑、交聯(lián)劑在室溫或高溫下反應(yīng)可以生成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固化物，該固化物具有優(yōu)異的力學(xué)性能，良好的耐油和耐水性能，特別是耐酸堿、耐磨、耐低溫和電絕緣性能較好，已成為遙爪系列液體橡膠中產(chǎn)量最大，用途最廣泛的一個品種，主要應(yīng)用于固體推進劑粘合劑、聚氨酯彈性體、建筑材料、特種涂料、膠粘劑、灌封材料、橡塑及環(huán)氧樹脂改性等方面。端羥基聚丁二烯通過改性以后賦予其更多的特性，提高了其性能，拓寬了端羥基聚丁二烯的應(yīng)用領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術(shù)的缺陷，提供一種稀土順丁橡膠材料及其制備方法。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種稀土順丁橡膠材料，它是由下述重量份的原料組成的:
聚苯并咪唑2-3.7、氧化鈰0.06-0.1、檸檬酸鑭0.07-0.1、端羥基聚丁二烯50-60、n_甲基吡咯烷酮200-300、氧化硼5-7、順丁橡膠160-200、羧酸甘油酯3-5、硬脂酸鋁1-2、雙丙酮醇2-3、三丁基三氯化錫0.5-1、環(huán)氧大豆油10-12、防老劑40102-3、硫磺1.3-2、碳納米管30-
40 ο
[0005]—種所述的稀土順丁橡膠材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述硬脂酸鋁加入到3-5倍去離子水中，攪拌均勻；
(2)將上述碳納米管置于其重量40-50倍、質(zhì)量分數(shù)為0.3-0.5%的過氧化氫水溶液中超聲分散30-40分鐘，在75-80°C下保溫100-120分鐘，過濾、真空干燥，得預(yù)處理碳納米管；
(3)取體積比為3-4:1的硫酸、硝酸溶液混合，攪拌均勻，所述的硫酸濃度為70-75%、硝酸濃度為80-85%;
(4)取上述氧化鈰，加入到步驟(1)中的硬脂酸鋁水溶液中，攪拌均勻，加入混合酸溶液，200-300轉(zhuǎn)/分攪拌7-10分鐘，得稀土混合酸溶液；
(5)將上述預(yù)處理碳納米管加入到稀土混合酸溶液中，在50-60°C下超聲100-110分鐘，減壓過濾，將得到的碳納米管用去離子水反復(fù)洗滌至濾液為中性，放入76-80°C的真空干燥箱中烘干，得到酸化碳納米管；
(6)將上述聚苯并咪唑、檸檬酸鑭混合，加入到η-甲基吡咯烷酮中，攪拌均勻，為預(yù)混液；
(7)將上述酸化碳納米管與端羥基聚丁二烯混合，磁力攪拌2-3分鐘，加入到上述預(yù)混液中，超聲10-16分鐘，抽濾，將濾餅在100-105°C下干燥20-30分鐘，得羥基改性酸化碳納米管；
(8)將上述羥基改性酸化碳納米管與氧化硼混合，球磨均勻;送入到濃度為10-15%的磷酸溶液中，在150-160°C下恒溫浸漬120-130分鐘，出料，干燥，送入反應(yīng)釜內(nèi)，在氮氣保護下，400-450°C下熱處理100-120分鐘，得磷酸浸漬復(fù)合填料；
(9)將磷酸浸漬復(fù)合填料、順丁橡膠混合，在46-50°C下塑煉2-3分鐘，加入剩余各原料，混煉4-6分鐘，將得到的混煉膠置于兩輥開煉機上，于30-40°C下補充混煉6-10分鐘，出料，將膠料在室溫下停放20-25小時，送入平板硫化機中，在150-155°C下進行硫化，即得；
所述的一種稀土順丁橡膠材料的制備方法，所述的混合酸溶液的重量為預(yù)處理碳納米管重量的18-20倍。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點是:
本發(fā)明首先對碳納米管進行羧酸化處理，然后與端羥基聚丁二烯反應(yīng)，可增強膠料的強度，這是由于碳納米管表面的羧基和端羥基聚丁二烯中的羥基反應(yīng)，使碳納米管表面與端羥基聚丁二烯分子鏈通過共價鍵相連，從而提高了其在基體中的分散性，并增強了其與橡膠基體的粘合力，使其在橡膠基體中表現(xiàn)出更好的補強效果；
然后將端羥基聚丁二烯處理后的羧酸碳納米管與氧化硼混合，用磷酸浸漬復(fù)合填料，磷酸熱解生成的產(chǎn)物P4010是磷氧玻璃結(jié)構(gòu)，在熔體中引入B203，可以形成[BP04]結(jié)構(gòu)單元，使玻璃結(jié)構(gòu)由鏈狀轉(zhuǎn)變?yōu)榧軤?，這些架狀結(jié)構(gòu)相互交聯(lián)，加強了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強與基體的結(jié)合強度，能夠在基體表面覆蓋一層涂層，更加有效地覆蓋表面孔洞，封閉表面活性點，有效阻止氧化性氣體通過微孔或裂紋進入基體內(nèi)部，有效的提高了成品的機械強度以及抗氧化性能；
本發(fā)明加入了氧化鈰、檸檬酸鑭，有效的提高了成品的耐熱性能，改善了填料粒子在橡膠料之間的分散性。
【具體實施方式】
[0007]一種稀土順丁橡膠材料，它是由下述重量份的原料組成的:
聚苯并咪唑2、氧化鈰0.06、檸檬酸鑭0.07、端羥基聚丁二烯50、n甲基吡咯烷酮200、氧化硼5、順丁橡膠160、羧酸甘油酯3、硬脂酸鋁1、雙丙酮醇2、三丁基三氯化錫0.5、環(huán)氧大豆油10、防老劑40102、硫磺1.3、碳納米管30。
[0008]一種所述的稀土順丁橡膠材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述硬脂酸鋁加入到3倍去離子水中，攪拌均勻；
(2)將上述碳納米管置于其重量40倍、質(zhì)量分數(shù)為0.3%的過氧化氫水溶液中超聲分散30分鐘，在75°C下保溫100分鐘，過濾、真空干燥，得預(yù)處理碳納米管；
(3)取體積比為3:1的硫酸、硝酸溶液混合，攪拌均勻，所述的硫酸濃度為70%、硝酸濃度為 80%;
(4)取上述氧化鈰，加入到步驟(1)中的硬脂酸鋁水溶液中，攪拌均勻，加入混合酸溶液，200轉(zhuǎn)/分攪拌7分鐘，得稀土混合酸溶液； (5)將上述預(yù)處理碳納米管加入到稀土混合酸溶液中，在50°C下超聲100分鐘，減壓過濾，將得到的碳納米管用去離子水反復(fù)洗滌至濾液為中性，放入76°C的真空干燥箱中烘干，得到酸化碳納米管；
(6)將上述聚苯并咪唑、檸檬酸鑭混合，加入到η甲基吡咯烷酮中，攪拌均勻，為預(yù)混液；
(7)將上述酸化碳納米管與端羥基聚丁二烯混合，磁力攪拌2分鐘，加入到上述預(yù)混液中，超聲10分鐘，抽濾，將濾餅在100°C下干燥20分鐘，得羥基改性酸化碳納米管；
(8)將上述羥基改性酸化碳納米管與氧化硼混合，球磨均勻;送入到濃度為10%的磷酸溶液中，在150°C下恒溫浸漬120分鐘，出料，干燥，送入反應(yīng)釜內(nèi)，在氮氣保護下，400°C下熱處理100分鐘，得磷酸浸漬復(fù)合填料；
(9)將磷酸浸漬復(fù)合填料、順丁橡膠混合，在46°C下塑煉2分鐘，加入剩余各原料，混煉4分鐘，將得到的混煉膠置于兩輥開煉機上，于30°C下補充混煉6分鐘，出料，將膠料在室溫下停放20小時，送入平板硫化機中，在150°C下進行硫化，即得；
所述的一種稀土順丁橡膠材料的制備方法，所述的混合酸溶液的重量為預(yù)處理碳納米管重量的18倍。
[0009]拉斷強度(MPa): 18.8;
定伸模量 100%(MPa):2.3；
門尼粘度:64;
70°C X 70h熱空氣老化試驗:
扯斷強度降低率:4.3%、斷裂伸長率降低率:8.4%。
【主權(quán)項】
1.一種稀土順丁橡膠材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料組成的: 聚苯并咪唑2-3.7、氧化鈰0.06-0.1、檸檬酸鑭0.07-0.1、端羥基聚丁二烯50-60、n_甲基吡咯烷酮200-300、氧化硼5-7、順丁橡膠160-200、羧酸甘油酯3-5、硬脂酸鋁1-2、雙丙酮醇2-3、三丁基三氯化錫0.5-1、環(huán)氧大豆油10-12、防老劑40102-3、硫磺1.3-2、碳納米管30-40 ο2.—種如權(quán)利要求1所述的稀土順丁橡膠材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將上述硬脂酸鋁加入到3-5倍去離子水中，攪拌均勻； (2)將上述碳納米管置于其重量40-50倍、質(zhì)量分數(shù)為0.3-0.5%的過氧化氫水溶液中超聲分散30-40分鐘，在75-80°C下保溫100-120分鐘，過濾、真空干燥，得預(yù)處理碳納米管； (3)取體積比為3-4:1的硫酸、硝酸溶液混合，攪拌均勻，所述的硫酸濃度為70-75%、硝酸濃度為80-85%; (4)取上述氧化鈰，加入到步驟(1)中的硬脂酸鋁水溶液中，攪拌均勻，加入混合酸溶液，200-300轉(zhuǎn)/分攪拌7-10分鐘，得稀土混合酸溶液； (5)將上述預(yù)處理碳納米管加入到稀土混合酸溶液中，在50-60°C下超聲100-110分鐘，減壓過濾，將得到的碳納米管用去離子水反復(fù)洗滌至濾液為中性，放入76-80°C的真空干燥箱中烘干，得到酸化碳納米管； (6)將上述聚苯并咪唑、檸檬酸鑭混合，加入到η-甲基吡咯烷酮中，攪拌均勻，為預(yù)混液； (7)將上述酸化碳納米管與端羥基聚丁二烯混合，磁力攪拌2-3分鐘，加入到上述預(yù)混液中，超聲10-16分鐘，抽濾，將濾餅在100-105°C下干燥20-30分鐘，得羥基改性酸化碳納米管； (8)將上述羥基改性酸化碳納米管與氧化硼混合，球磨均勻;送入到濃度為10-15%的磷酸溶液中，在150-160°C下恒溫浸漬120-130分鐘，出料，干燥，送入反應(yīng)釜內(nèi)，在氮氣保護下，400-450°C下熱處理100-120分鐘，得磷酸浸漬復(fù)合填料； (9)將磷酸浸漬復(fù)合填料、順丁橡膠混合，在46-50°C下塑煉2-3分鐘，加入剩余各原料，混煉4-6分鐘，將得到的混煉膠置于兩輥開煉機上，于30-40°C下補充混煉6-10分鐘，出料，將膠料在室溫下停放20-25小時，送入平板硫化機中，在150-155°C下進行硫化，即得。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種稀土順丁橡膠材料的制備方法，其特征在于，所述的混合酸溶液的重量為預(yù)處理碳納米管重量的18-20倍。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種稀土順丁橡膠材料，它是由下述重量份的原料組成的：聚苯并咪唑2-3.7、氧化鈰0.06-0.1、檸檬酸鑭0.07-0.1、端羥基聚丁二烯50-60、n-甲基吡咯烷酮200-300、氧化硼5-7、順丁橡膠160-200、羧酸甘油酯3-5、硬脂酸鋁1-2、雙丙酮醇2-3、三丁基三氯化錫0.5-1、環(huán)氧大豆油10-12、防老劑40102-3、硫磺1.3-2、碳納米管30-40。本發(fā)明加入了氧化鈰、檸檬酸鑭，有效的提高了成品的耐熱性能，改善了填料粒子在橡膠料之間的分散性。
【IPC分類】C08K7/24, C08L91/00, C08K3/22, C08L79/04, C08L47/00, C08K9/02, C08K9/04, C08L9/00, C08K3/38, C08K13/06, C08K5/098
【公開號】CN105482177
【申請?zhí)枴緾N201510941907
【發(fā)明人】高芳
【申請人】合肥杰明新材料科技有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月16日