本發明涉及橡膠復合材料
技術領域：
，尤其涉及一種混煉型聚氨酯橡膠復合材料及其制備方法。
背景技術：
：橡膠是一類高彈性的高分子化合物，具有其他材料所沒有的高彈性，通常分為天然橡膠和合成橡膠，聚氨酯橡膠就是眾多合成橡膠的一種。聚氨酯橡膠是由聚酯(或聚醚)與二異氰酸酯類化合物聚合而成的彈性體，其耐磨性能在各類橡膠中最為優異，有“耐磨橡膠”之稱，同時聚氨酯橡膠還具有強度高、彈性好、耐油性優良、耐臭氧、耐老化、氣密性好等特點，因而廣泛應用于各行各業，如高壓密封件、耐油密封件、墊圈、防震制品的制造；汽車保險杠、方向盤及輪胎、汽車外圍部件的制造；田徑場塑膠跑道及運動場地的鋪設；煤礦、礦山用的傳送帶及飛機薄壁油箱的制造；在人體器官和醫療衛生器具方面也有廣泛的用途。然而，混煉型聚氨酯橡膠在加工過程中產生熱量較大，門尼粘度隨溫度的變化也大，在開煉機上混煉時易粘輥，操作困難，也不易于擠出成型，給操作者帶來很大的麻煩，不僅浪費時間，而且存在較大安全隱患，同時造成了資源的浪費。因此，如何改善聚氨酯橡膠的混煉方法，解決其易于粘輥，難于操作的問題成為了本
技術領域：
人員研究的重點。技術實現要素：本發明提供一種混煉型聚氨酯橡膠復合材料及其制備方法，以解決聚氨酯橡膠混煉過程中易于粘輥，難于操作的問題。為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：一種混煉型聚氨酯橡膠復合材料，通過如下重量份的原料制備而成：聚氨酯橡膠，90～95份；高苯乙烯，5～10份；硬脂酸，0.9～1.1份；活性氧化鎂，2.8～3.2份；分散劑，0.8～1.2份；天然氣補強炭黑，13～17份；快壓出爐炭黑，42～48份；增硬劑，6～8份；硫化劑，3.5～4份；硫化助劑，0.9～1.1份；硫磺，0.1～0.3份。可選地，所述混煉型聚氨酯橡膠復合材料，通過如下重量份的原料制備而成：聚氨酯橡膠，92份；高苯乙烯，8份；硬脂酸，1份；活性氧化鎂，3份；分散劑，1份；天然氣補強炭黑，15份；快壓出爐炭黑，45份；增硬劑，7份；硫化劑，3.8份；硫化助劑，1份；硫磺，0.2份。所述混煉型聚氨酯橡膠復合材料的制備方法，包括以下步驟：步驟S1、按重量份稱取聚氨酯橡膠、高苯乙烯、硬脂酸、活性氧化鎂、分散劑、天然氣補強炭黑、快壓出爐炭黑、增硬劑、硫化劑、硫化助劑、硫磺；步驟S2、分別將高苯乙烯、聚氨酯橡膠在開煉機上薄通塑煉，并將薄通塑煉得到的高苯乙烯和聚氨酯橡膠薄通混勻后加硬脂酸再混合均勻；步驟S3、加入活性氧化鎂、分散劑并混合均勻；加入天然氣補強炭黑、快壓出爐炭黑、增硬劑并混合均勻；加入硫化劑、硫化助劑、硫磺并混合均勻；步驟S4、在開煉機上對混煉膠進行壓制出片，隨后放置工作臺上冷卻。可選地，所述混煉型聚氨酯橡膠復合材料的制備方法的步驟S2中，輥距為1.5～2mm，輥溫為40±2℃，薄通次數不少于4次。可選地，所述混煉型聚氨酯橡膠復合材料的制備方法的步驟S3中，活性氧化鎂、分散劑在輥距為3～4mm，混煉時間為3～4min的條件下混合均勻。可選地，所述混煉型聚氨酯橡膠復合材料的制備方法的步驟S3中，天然氣補強炭黑、快壓出爐炭黑、增硬劑在輥距為4～5mm，混煉時間為4～6min的條件下混合均勻，且翻煉搗膠次數至少為3次。可選地，所述混煉型聚氨酯橡膠復合材料的制備方法的步驟S3中，硫化劑、硫化助劑、硫磺在輥距為4～5mm，輥溫不高于50℃，打三角包個數至少為3個的條件下混合均勻；混煉之后進行薄通混煉，薄通輥距為1mm、薄通次數至少為4次、薄通時間為4～6min。可選地，所述混煉型聚氨酯橡膠復合材料的制備方法的步驟S4中，聚氨酯橡膠復合材料完成混煉之后的出片厚度為6～8mm，出片時間為1～2min。本發明的提供的技術方案包括以下有益效果：混煉型聚氨酯橡膠復合材料的制備方法包括配料、生膠塑煉、混煉和壓制出片。與其他制備方法不同的是，該混煉型聚氨酯橡膠復合材料在煉膠過程中，對其生膠進行了塑煉，尤其是在塑煉過程中添加了高苯乙烯。生膠塑煉的具體步驟為：首先，將高苯乙烯薄通塑煉，其次，將聚氨酯橡膠薄通塑煉，隨后，將上述經過薄通塑煉的高苯乙烯加入聚氨酯橡膠中，進行薄通混勻，最后，加入硬脂酸并混合均勻。通過該工藝過程，解決了聚氨酯橡膠混煉時生膠產生熱量大，冷卻不充分導致粘輥的問題，又解決了在加小料氧化鎂時，氧化鎂粘冷輥導致混煉困難的問題。通過在混煉型聚氨酯橡膠復合材料的塑煉過程中添加高苯乙烯，不僅保持了其現有的物理性能和硫化時間，而且延長了其焦燒時間，使膠料不易焦燒，不僅使得開煉機混煉容易，混煉時間縮短，而且節省了加工時間，降低了勞動強度，安全系數得到大大的提高。應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發明。具體實施方式本發明提供的一種混煉型聚氨酯橡膠復合材料及其制備方法，解決了聚氨酯橡膠混煉過程中易于粘輥，難于操作的問題。為了使本領域技術人員更好地理解本發明中的技術方案，下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述；顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。實施例1本發明一示例性實施例提供的混煉型聚氨酯橡膠復合材料的組分及其制備方法如下所示：一種混煉型聚氨酯橡膠復合材料，通過如下重量份的原料制備而成：聚氨酯橡膠，90～95份；高苯乙烯，5～10份；硬脂酸，0.9～1.1份；活性氧化鎂，2.8～3.2份；分散劑，0.8～1.2份；天然氣補強炭黑，13～17份；快壓出爐炭黑，42～48份；增硬劑，6～8份；硫化劑，3.5～4份；硫化助劑，0.9～1.1份；硫磺，0.1～0.3份。所述混煉型聚氨酯橡膠復合材料的制備方法，包括以下步驟：步驟S1、按重量份稱取聚氨酯橡膠，高苯乙烯，硬脂酸，活性氧化鎂，分散劑，天然氣補強炭黑，快壓出爐炭黑，增硬劑，硫化劑，硫化助劑，硫磺。步驟S2、分別將高苯乙烯、聚氨酯橡膠薄通塑煉，并將薄通塑煉得到的高苯乙烯和聚氨酯橡膠薄通混勻后加硬脂酸再混合均勻，其中，輥距為1.5mm，輥溫為40±2℃，薄通次數至少為4次。步驟S3、加入活性氧化鎂、分散劑并混合均勻，其中，輥距為3mm，混煉時間為4min；加入天然氣補強炭黑、快壓出爐炭黑、增硬劑并混合均勻，其中，輥距為4mm，混煉時間為6min，翻煉搗膠次數為3次；加入硫化劑、硫化助劑、硫磺并混合均勻，在混煉過程中，輥距為4mm，輥溫45±2℃，打三角包個數為3個；混煉之后進行薄通混煉，薄通輥距為1mm、薄通次數為4、薄通時間為5min。步驟S4、在開煉機上對混煉膠進行壓制出片，膠片尺寸為長600mm，寬400mm，厚8mm，出片時間為1～2min，隨后放置工作臺上冷卻即獲得聚氨酯橡膠復合材料。實施例2本發明一示例性實施例提供的混煉型聚氨酯橡膠復合材料的組分及其制備方法如下所示：一種混煉型聚氨酯橡膠復合材料，通過如下重量份的原料制備而成：聚氨酯橡膠，92份；高苯乙烯，8份；硬脂酸，1份；活性氧化鎂，3份；分散劑，1份；天然氣補強炭黑，15份；快壓出爐炭黑，45份；增硬劑，7份；硫化劑，3.8份；硫化助劑，1份；硫磺，0.2份。所述混煉型聚氨酯橡膠復合材料的制備方法，包括以下步驟：步驟S1、按重量份稱取聚氨酯橡膠，高苯乙烯，硬脂酸，活性氧化鎂，分散劑，天然氣補強炭黑，快壓出爐炭黑，增硬劑，硫化劑，硫化助劑，硫磺。步驟S2、分別將高苯乙烯、聚氨酯橡膠薄通塑煉，并將薄通塑煉得到的高苯乙烯和聚氨酯橡膠薄通混勻后加硬脂酸再混合均勻，其中，輥距為1.5mm，輥溫為38℃，薄通次數為4次。步驟S3、加入活性氧化鎂、分散劑并混合均勻，其中，輥距為3mm，混煉時間為4min；加入天然氣補強炭黑、快壓出爐炭黑、增硬劑并混合均勻，其中，輥距為4mm，混煉時間為6min，翻煉搗膠次數為3次；加入硫化劑、硫化助劑、硫磺并混合均勻，在混煉過程中，輥距為4mm，輥溫48±2℃，打三角包個數為3個；混煉之后進行薄通混煉，薄通輥距為1mm、薄通次數為4、薄通時間為5min。步驟S4、在開煉機上對混煉膠進行壓制出片，膠片尺寸為長600mm，寬400mm，厚8mm，出片時間為1.5min，隨后放置工作臺上冷卻即獲得聚氨酯橡膠復合材料。實施例3本發明一示例性實施例提供的混煉型聚氨酯橡膠復合材料的組分及其制備方法如下所示：一種混煉型聚氨酯橡膠復合材料，通過如下重量份的原料制備而成：聚氨酯橡膠，90份；高苯乙烯，5份；硬脂酸，0.9份；活性氧化鎂，2.8份；分散劑，0.8份；天然氣補強炭黑，13份；快壓出爐炭黑，42份；增硬劑，6份；硫化劑，3.5份；硫化助劑，0.9份；硫磺，0.1份。所述混煉型聚氨酯橡膠復合材料的制備方法，包括以下步驟：步驟S1、按重量份稱取聚氨酯橡膠，高苯乙烯，硬脂酸，活性氧化鎂，分散劑，天然氣補強炭黑，快壓出爐炭黑，增硬劑，硫化劑，硫化助劑，硫磺。步驟S2、分別將高苯乙烯、聚氨酯橡膠薄通塑煉，并將薄通塑煉得到的高苯乙烯和聚氨酯橡膠薄通混勻后加硬脂酸再混合均勻，其中，輥距為1.5mm，輥溫為40℃，薄通次數為5次。步驟S3、加入活性氧化鎂、分散劑并混合均勻，其中，輥距為3mm，混煉時間為4min；加入天然氣補強炭黑、快壓出爐炭黑、增硬劑并混合均勻，其中，輥距為4mm，混煉時間為6min，翻煉搗膠次數為3次；加入硫化劑、硫化助劑、硫磺并混合均勻，在混煉過程中，輥距為4mm，輥溫46±2℃，打三角包個數為3個；混煉之后進行薄通混煉，薄通輥距為1mm、薄通次數為4、薄通時間為5min。步驟S4、在開煉機上對混煉膠進行壓制出片，膠片尺寸為長600mm，寬400mm，厚8mm，出片時間為1～2min，隨后放置工作臺上冷卻即獲得聚氨酯橡膠復合材料。實施例4本發明一示例性實施例提供的混煉型聚氨酯橡膠復合材料的組分及其制備方法如下所示：一種混煉型聚氨酯橡膠復合材料，通過如下重量份的原料制備而成：聚氨酯橡膠，95份；高苯乙烯，10份；硬脂酸，1.1份；活性氧化鎂，3.2份；分散劑，1.2份；天然氣補強炭黑，17份；快壓出爐炭黑，48份；增硬劑，8份；硫化劑，4份；硫化助劑，1.1份；硫磺，0.3份。所述混煉型聚氨酯橡膠復合材料的制備方法，包括以下步驟：步驟S1、按重量份稱取聚氨酯橡膠，高苯乙烯，硬脂酸，活性氧化鎂，分散劑，天然氣補強炭黑，快壓出爐炭黑，增硬劑，硫化劑，硫化助劑，硫磺。步驟S2、分別將高苯乙烯、聚氨酯橡膠薄通塑煉，并將薄通塑煉得到的高苯乙烯和聚氨酯橡膠薄通混勻后加硬脂酸再混合均勻，其中，輥距為1.5mm，輥溫為42℃，薄通次數為6次。步驟S3、加入活性氧化鎂、分散劑并混合均勻，其中，輥距為3mm，混煉時間為4min；加入天然氣補強炭黑、快壓出爐炭黑、增硬劑并混合均勻，其中，輥距為4mm，混煉時間為6min，翻煉搗膠次數為3次；加入硫化劑、硫化助劑、硫磺并混合均勻，在混煉過程中，輥距為4mm，輥溫45±2℃，打三角包個數為3個；混煉之后進行薄通混煉，薄通輥距為1mm、薄通次數為4、薄通時間為5min。步驟S4、在開煉機上對混煉膠進行壓制出片，膠片尺寸為長600mm，寬400mm，厚8mm，出片時間為1～2min，隨后放置工作臺上冷卻即獲得聚氨酯橡膠復合材料。本發明示例性實施例1～4所述混煉型聚氨酯橡膠復合材料所含組分的規格和產地如表1所示：表1混煉型聚氨酯橡膠復合材料的組分規格及產地名稱規格產地混煉型聚氨酯橡膠U-HA-5山西化工研究所高苯乙烯HS860山東硬脂酸SA1801長沙活性氧化鎂150上海東虎橡膠潤滑劑WB-16上海嘉拓天然氣半補強炭黑N774新疆雅克拉快壓出爐黑N550江西黑豹炭黑增硬劑TMPTMA廣州三旺化工硫化劑DCP上海喬迪硫化助劑TAIC湖南民合化工硫磺S長沙億征化工本發明通過示例性實施例2制備的混煉型聚氨酯橡膠復合材料的物理性能如表2所示，其加工性能如表3所示。表2混煉型聚氨酯橡膠復合材料的物理性能從表2可以看出，通過實施例1制備的混煉型聚氨酯橡膠復合材料，其物理性能與配方/工藝未改善之前的物理性能相比，其拉伸強度、伸長率、邵氏硬度、撕裂硬度、壓縮變形量和磨耗量均相當。說明通過所述組分及方法制備獲得的混煉型聚氨酯橡膠復合材料保持了該類橡膠原有的優良物理性能。表3混煉型聚氨酯橡膠復合材料的加工性能表3中，所述混煉型聚氨酯橡膠復合材料未改善配方的組分為：聚氨酯橡膠，100份；硬脂酸，1份；活性氧化鎂，3份；分散劑，1份；天然氣補強炭黑，15份；快壓出爐炭黑，45份；增硬劑，7份；硫化劑，3.8份；硫化助劑，1份。在橡膠的混煉過程中，混煉時間是對橡膠物理性能影響較大的因素，延長混煉時間能提高配合劑在膠料中的分散度，但會降低生產效率，混煉時間過長，會使橡膠的物理性能受損，因此，在保證質量的前提下，應盡可能地縮短混煉時間。T10(焦燒時間)是用來衡量膠料產生焦燒的難易程度，焦燒時間越長，加工過程越不易發生早期硫化的現象，因而應該延長焦燒時間。T90(硫化時間)是橡膠最佳硫化時間，硫化時間越長說明橡膠的硫化速度越慢，會降低產品硬度并影響生產效率。從表3可以看出，混煉型聚氨酯橡膠復合材料在工藝/配方未改善之前，其混煉加工比較困難，易粘輥，混煉時間長達35-40min，其T10(燒焦時間)僅為51s，其T90(硫化時間)為9min38s；當混煉型聚氨酯橡膠復合材料工藝/配方改善之后，其加工容易且不粘輥，大大縮短了混煉時間，僅為20-30min，T10(焦燒時間)也延長了63％，為1min23s，其T90(硫化時間)也有所減少，為9min35s。綜上所述，在混煉型聚氨酯橡膠復合材料的塑煉過程中添加聚苯乙烯后，解決了聚氨酯橡膠混煉時生膠產生熱量大，冷卻不充分導致粘輥的問題，又解決了在加氧化鎂時，氧化鎂粘冷輥導致混煉困難的問題。不僅保持了其現有的物理性能和T90(硫化時間)，延長了其T10(焦燒時間)，而且縮短了混煉時間，使橡膠的混煉更為容易，節省了加工時間，降低了勞動強度，安全系數得到提高。混煉型聚氨酯橡膠復合材料具有廣泛的應用市場、良好的物理性能和加工性能，因而有很大的價值去進行開發和研究，為社會創造經濟效益。以上本發明的實施方式，并不構成對本發明保護范圍的限定。任何在本發明的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍內。以上所述僅是本發明的具體實施方式，使本領域技術人員能夠理解或實現本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所發明的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。應當理解的是，本發明并不局限于上面已經描述并在附圖中示出的精確結構，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發明的范圍僅由所附的權利要求來限制。當前第1頁1 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