一种减震垫用橡胶材料及其制备方法与流程

    专利查询2025-07-15  7

    本发明涉及橡胶材料,具体涉及一种减震垫用橡胶材料及其制备方法。


    背景技术:

    1、随着人类生活水平的提高,人类对环境的要求也越来越高,而科学技术和工业的发展,使机器设备的功率增大,转速加快,振动和噪声的危害也愈来愈突出,而橡胶减震垫作为一种具有高弹性和高粘性的橡胶材料,它在缓冲、减震和动态密封方面具有明显的作用。

    2、目前常用的橡胶材料如天然橡胶,其虽然具有良好的动态性能、耐久性能和加工性能,但其耐油和耐候性能不佳,同时也不能满足日益提高的减震要求。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种减震垫用橡胶材料及其制备方法,解决了现有橡胶材料耐油和耐候性能不足的问题,同时提高了其减震性能。

    2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:一种减震垫用橡胶材料通过如下步骤制得:步骤s1:称取如下重量份原料:天然橡胶50-60份、改性聚氨酯6-10份、改性硅油12-15份、白炭黑8-10份、氧化锌2-3份、促进剂0.8-1份、防老剂0.8-1份、过氧化双(2,4-二氯苯甲酰)1-2份和硫磺1-2份;

    3、步骤s2:将天然橡胶、改性聚氨酯、改性硅油、白炭黑、氧化锌、促进剂和防老剂加入密炼机中,在转速为80rpm,温度为70℃条件下,密炼8min,再加入过氧化双(2,4-二氯苯甲酰)和硫磺,薄通10次,出料硫化,一段硫化温度为150℃,硫化时间25min,二段硫化温度180℃,硫化时间30min,制得一种减震垫用橡胶材料;

    4、所述改性硅油通过如下步骤制得:

    5、步骤a1:将丁香酚、碳酸铯和二甲基亚砜混合,在搅拌速率为240-300rpm,室温条件下搅拌12h,再加入1,2-二溴四氟乙烷并升温至50℃,反应16h,制得中间体1,将中间体1、1,1,3,3,5,5-六甲基三硅氧烷和卡斯特催化剂混合,在搅拌速率为600rpm,温度为60℃条件下,反应12h,再加入锌粉和无水乙腈并升温至120℃,反应18h,制得中间体2;

    6、丁香酚、碳酸铯和1,2-二溴四氟乙烷用量比为0.1-0.15mol:0.15mol:0.1-0.15mol,中间体1、1,1,3,3,5,5-六甲基三硅氧烷、卡斯特催化剂和锌粉用量比为0.08-0.1mol:0.04-0.05mol:0.5ml:2.5g;

    7、反应过程中,在碳酸铯的作用下,丁香酚中酚羟基与1,2-二溴四氟乙烷发生氟烷基化反应,形成醚键和1-溴四氟乙烷基,制得中间体1,在卡斯特催化剂的作用下,中间体1中双键与1,1,3,3,5,5-六甲基三硅氧烷中硅氢键发生硅氢加成反应,将中间体1连接于1,1,3,3,5,5-六甲基三硅氧烷上,再加入锌粉,1-溴四氟乙烷基发生脱卤反应形成三氟乙烯基,制得中间体2;

    8、步骤a2:将中间体1、十二硫醇、乙酸乙酯和乙腈混合,在氮气保护,搅拌速率为240-300rpm,温度为80℃条件下,搅拌并加入偶氮二异丁腈,反应12-16h,再加入锌粉并升温至120℃,反应18h,制得中间体3;

    9、中间体1、十二硫醇、偶氮二异丁腈和锌粉用量比为0.08-0.1mol:0.08-0.1mol:2g:2.5g;

    10、反应过程中,在偶氮二异丁腈的作用下,中间体1中双键与十二硫醇中巯基发生点击反应,再加入锌粉,中间体1中1-溴四氟乙烷基发生脱卤反应形成三氟乙烯基,制得中间体3;

    11、步骤a3:将中间体2和中间体3混合,在氮气保护,搅拌速率300-360rpm,温度为175℃条件下,反应9h,降至室温并加入三(五氟苯基)硼、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷和二氯甲烷,反应12h,再加入甲基乙烯基二甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷并升温至90℃,继续反应24h,制得改性硅油;

    12、中间体2、中间体3、三(五氟苯基)硼、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷用量比为0.01-0.02mol:0.02-0.04mol:0.05g:0.01-0.02mol:0.01mol:0.08mol;

    13、反应过程中,中间体2与中间体3中三氟乙烯基发生环二聚反应,形成全氟环丁基,其再在三(五氟苯基)硼的作用下,中间体2中甲氧基与1,1,3,3-四甲基二硅氧烷中硅氢键发生piers-rubinsztajn反应,形成硅氧键,再加入甲基乙烯基二甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷,制得含有双键的改性硅油;

    14、所述改性聚氨酯通过如下步骤制成:

    15、步骤b1:将羧基功能化石墨烯和n,n-二甲基甲酰胺混合并超声分散1h,在搅拌速率为600rpm,温度为85℃条件下,加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡,反应24h,制得改性石墨烯;

    16、羧基功能化石墨烯、异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡用量比为0.1g:0.02-0.03mol:0.5ml;

    17、反应过程中,在二月桂酸二丁基锡催化剂的作用下,异佛尔酮二异氰酸酯中异氰酸酯基与羧基功能化石墨烯中羧基基团反应,制得含有异氰酸酯基团的改性石墨烯;

    18、步骤b2:将胱胺二盐酸盐和去离子水混合,在搅拌速率为200-240rpm,室温条件下,搅拌并加入氢氧化钾溶液,反应15-20min,制得胱胺,将胱胺和马来酸二乙酯混合,在搅拌速率为200-240rpm,温度为80℃条件下,反应24h,制得中间体a;

    19、氢氧化钾溶液摩尔浓度为10mol/l,胱胺二盐酸盐和氢氧化钾溶液用量比为18-20g:25-30ml,胱胺和马来酸二乙酯用量比为0.1mol:0.1-0.11mol;

    20、反应过程中,胱胺二盐酸盐与氢氧化钾溶液反应,制得胱胺,胱胺中端伯胺基再与马来酸二乙酯中双键发生迈克尔加成反应,制得中间体a;

    21、步骤b3:将改性石墨烯、中间体a、市售pcl2000聚己内酯二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和二丁基二月硅酸锡混合,在搅拌速率为500-600rpm,温度为60℃条件下,反应6-8h,再加入丙烯酸-2-羟乙酯,继续反应3h,制得改性聚氨酯;

    22、改性石墨烯、中间体a、聚己内酯二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二丁基二月硅酸锡和丙烯酸-2-羟乙酯用量比为0.2-0.3g:0.01mol:20-25g:0.02mol:0.05g:0.02mol;

    23、反应过程中,改性石墨烯和异佛尔酮二异氰酸酯中异氰酸酯基与中间体a中仲胺基以及聚己内酯二醇中羟基反应,再加入丙烯酸-2-羟乙酯进行封端,制得改性聚氨酯;

    24、本发明的有益效果:本发明涉及一种减震垫用橡胶材料及其制备方法,通过在橡胶材料中加入改性硅油与改性聚氨酯,其在橡胶材料硫化过程中,天然橡胶在硫磺的作用下形成交联网络,而由于改性硅油与改性聚氨酯中都含有双键,且也可以在过氧化双(2,4-二氯苯甲酰)的作用下在二段硫化的温度下形成交联网络,从而形成互穿聚合物网络,进而改善了橡胶材料减震性能,而由于改性硅油中存在含全氟环丁基的硅油链段,同时加入了改性聚氨酯,可以在一定程度上改善橡胶材料的耐油和耐候性能,而由于改性聚氨酯中含有二硫键和受阻脲键,受阻脲键可以形成多重氢键,在受到外力作用时,多重氢键与二硫键优先断裂,从而提高橡胶材料的减震性能,并且由于改性硅油中存在十二硫醇长链,而改性聚氨酯中存在多重氢键,其可以发挥协效作用,从而提高分子链之间的摩擦力,从而改善橡胶材料的减震性能,而改性聚氨酯是以羧基化石墨烯为基材,并通过先对羧基功能化石墨烯进行改性从而改善了羧基功能化石墨烯在橡胶材料分散,从而使得橡胶材料的减震性能得到提升。


    技术特征:

    1.一种减震垫用橡胶材料的制备方法,其特征在于:通过如下步骤制得:步骤s1:称取如下重量份原料:天然橡胶50-60份、改性聚氨酯6-10份、改性硅油12-15份、白炭黑8-10份、氧化锌2-3份、促进剂0.8-1份、防老剂0.8-1份、过氧化双(2,4-二氯苯甲酰)1-2份和硫磺1-2份;

    2.根据权利要求1所述的一种减震垫用橡胶材料的制备方法,其特征在于:步骤a1中:丁香酚、碳酸铯和1,2-二溴四氟乙烷用量比为0.1-0.15mol:0.15mol:0.1-0.15mol,中间体1、1,1,3,3,5,5-六甲基三硅氧烷、卡斯特催化剂和锌粉用量比为0.08-0.1mol:0.04-0.05mol:0.5ml:2.5g。

    3.根据权利要求1所述的一种减震垫用橡胶材料的制备方法,其特征在于:步骤a2中:中间体1、十二硫醇、偶氮二异丁腈和锌粉用量比为0.08-0.1mol:0.08-0.1mol:2g:2.5g。

    4.根据权利要求1所述的一种减震垫用橡胶材料的制备方法,其特征在于:步骤a3中:中间体2、中间体3、三(五氟苯基)硼、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷用量比为0.01-0.02mol:0.02-0.04mol:0.05g:0.01-0.02mol:0.01mol:0.08mol。

    5.根据权利要求1所述的一种减震垫用橡胶材料的制备方法,其特征在于:步骤b1中:羧基功能化石墨烯、异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡用量比为0.1g:0.02-0.03mol:0.5ml。

    6.根据权利要求1所述的一种减震垫用橡胶材料的制备方法,其特征在于:步骤b2中:氢氧化钾溶液摩尔浓度为10mol/l,胱胺二盐酸盐和氢氧化钾溶液用量比为18-20g:25-30ml,胱胺和马来酸二乙酯用量比为0.1mol:0.1-0.11mol。

    7.根据权利要求1所述的一种减震垫用橡胶材料的制备方法,其特征在于:步骤b3中:改性石墨烯、中间体a、聚己内酯二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二丁基二月硅酸锡和丙烯酸-2-羟乙酯用量比为0.2-0.3g:0.01mol:20-25g:0.02mol:0.05g:0.02mol。

    8.一种减震垫用橡胶材料,其特征在于:根据权利要求1-7任一所述制备方法制备而成。


    技术总结
    本发明涉及橡胶材料技术领域,具体涉及一种减震垫用橡胶材料及其制备方法,其包括如下重量份原料:天然橡胶50‑60份、改性聚氨酯6‑10份、改性硅油12‑15份、白炭黑8‑10份、氧化锌2‑3份、促进剂0.8‑1份、防老剂0.8‑1份、过氧化双(2,4‑二氯苯甲酰)1‑2份和硫磺1‑2份;通过在橡胶材料中加入改性硅油与改性聚氨酯,其在橡胶材料硫化过程中,形成互穿聚合物网络,进而改善了橡胶材料减震性能,而由于改性硅油中存在含全氟环丁基的硅油链段,同时加入了含有二硫键和受阻脲键的改性聚氨酯,可以在一定程度上改善橡胶材料的耐油和耐候性能。

    技术研发人员:王晓震
    受保护的技术使用者:扬州赛普润橡塑有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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