一种纳米纤维束改性丁腈橡胶材料的制作方法

    专利查询2026-04-05  5


    本发明涉及橡胶材料领域,具体涉及一种纳米纤维束改性丁腈橡胶材料。


    背景技术:

    1、橡胶制品的用途非常广泛,而其需要补强后才能使用。目前其存在两种补强方式:自补强和添加填料补强。一般来讲,如果天然橡胶等主链上有结晶性取代基,拉伸的时候可以促进橡胶自身的结晶,这样分子间的价力大大提高,拉伸强度也随着提高,从而使其具有自补强的性能。但是具有自补强性的橡胶,在耐磨、导热等方面表现却比较差,并且成本比较高,因此仍需要添加填料才具有使用价值。

    2、但是大部分橡胶不具有自补强的特性,也就是说其自身模量小、强度低,无法满足日常使用的需要,因此这部分橡胶需要添加补强剂补强之后才能够使用。而填料除了补强橡胶之外,还是橡胶制品必不可少的原料,可以赋予橡胶很多优异的性能。例如可以制备磁性橡胶、导电橡胶、阻燃橡胶、彩色橡胶等,同时可以降低成本,并使混炼胶具有良好的加工性。橡胶制品经过补强之后就可以用在日常生活中,例如轮胎、密封圈、传送带以及鞋底等等,其中很大一部分材料需要考虑橡胶制品的动态力学性能。橡胶的动态力学性能主要是指当橡胶受到规律性变化的外力作用时,会产生相应的应变。。


    技术实现思路

    1、要解决的技术问题:本发明的目的是提供一种纳米纤维束改性丁腈橡胶材料,通过复合纤维束增强丁腈橡胶,达到提高丁腈橡胶力学性能的效果。

    2、技术方案:一种纳米纤维束改性丁腈橡胶材料,所述橡胶材料由以下重量份组分的组成:

    3、丁腈橡胶100份

    4、氧化锌4-6份

    5、硬脂酸0.8-1.5份

    6、防老剂4010na0.5-1份

    7、促进剂dm 0.5-1份

    8、促进剂cz 0.8-1.2份

    9、硫磺1-1.6份

    10、短切复合纳米纤维束5-10份,其中所述的短切复合纳米纤维束的长度为1-3mm,且复合纳米纤维束由静电纺丝纤维束表面接枝纳米多孔球复合而成。

    11、优选的,所述短切复合纳米纤维束的制备方法包括以下步骤:

    12、s1.将改性处理的多孔碳酸钙丙酮溶液中超声分散均匀,得到浓度为4-8wt%改性caco3溶液;

    13、s2.将一定质量的醋酸纤维素颗粒加入到甲酸中,搅拌溶解,配置质量分数为8-10wt%的纺丝溶液;

    14、s3.将纺丝溶液采用双针头的静电纺丝装置纺丝,收集纺丝静电纺丝纤维束;

    15、s4.将静电纺丝纤维束进行蒸汽爆破;

    16、s5.将蒸汽爆破离散的纤维束浸渍于改性caco3溶液中,搅拌反应,使得改性caco3负载于纤维束上;

    17、s6.将步骤s5制备的纤维束浸渍于聚氨酯溶液中,干燥后短切,得到短切复合纳米纤维束。优选的,所述改性caco3的制备方法包括以下步骤:

    18、s11.将多孔碳酸钙微球加入至乙醇溶液中超僧分散均匀;

    19、s12.将月桂酸加入至步骤s11制备的溶液中超声搅拌;

    20、s13.最后将硅烷偶联剂kh-791加入至步骤s12的溶液中,水浴加热搅拌反应,过滤得到改性caco3。

    21、优选的,所述步骤s3中静电纺丝电压15-18kv,接收距离15-20cm,2个收集针头间距3-4cm。优选的,所述步骤s4中汽爆压力1.0-1.2mpa,时间为40-60s。

    22、优选的,所述步骤s5中搅拌反应的时间为10-20h。

    23、优选的,所述多孔碳酸钙微球,月桂酸和硅烷偶联剂kh-791的质量比为100:2-5:4-6。

    24、优选的,所述步骤s12中超声搅拌10-30min。

    25、优选的,所述步骤s12中水浴加热的温度为60-80℃,时间为60-120min。

    26、有益效果:本发明纳米纤维束改性丁腈橡胶材料具有以下优点:

    27、1.本发明中首先采用多孔碳酸钙和静电纺丝纤维束复合增强丁腈橡胶,将具有纳米多孔的碳酸钙微球吸附于静电纺丝纤维束上,在受力的过程中微球会有轻微的滑动,在外力消失以后,微球会恢复到原来的位置,类似形状记忆的效果,从而使纤维束产生回弹的效果;

    28、2.本发明中采用具有纳米多孔结构的碳酸钙微球,在与丁腈橡胶共混的过程中,丁腈橡胶的长分子链可以进入碳酸钙微球的多孔结构中,形成了软硬结合的球状结构,提高橡胶材料的力学性能;

    29、3.本发明中采用静电纺丝纤维束增强丁腈橡胶,纤维束在经过蒸汽爆破以后呈分散的纳米纤维具有枝杈状结构,这种枝杈结构相比于纤维短纤更有利于橡胶的力学增强。



    技术特征:

    1.一种纳米纤维束改性丁腈橡胶材料,其特征在于,所述橡胶材料由以下重量份组分的组成:丁腈橡胶100份

    2.根据权利要求1所述的纳米纤维束改性丁腈橡胶材料,其特征在于:所述短切复合纳米纤维束的制备方法包括以下步骤:

    3.根据权利要求2所述的纳米纤维束改性丁腈橡胶材料,其特征在于:所述改性caco3的制备方法包括以下步骤:

    4.根据权利要求2所述的纳米纤维束改性丁腈橡胶材料,其特征在于:所述步骤s3中静电纺丝电压15-18kv,接收距离15-20cm,2个收集针头间距3-4cm。

    5.根据权利要求2所述的纳米纤维束改性丁腈橡胶材料,其特征在于:所述步骤s4中汽爆压力1.0-1.2mpa,时间为40-60s。

    6.根据权利要求2所述的纳米纤维束改性丁腈橡胶材料,其特征在于:所述步骤s5中搅拌反应的时间为10-20h。

    7.根据权利要求3所述的纳米纤维素改性丁腈橡胶材料,其特征在于:所述多孔碳酸钙微球,月桂酸和硅烷偶联剂kh-791的质量比为100:2-5:4-6。

    8.根据权利要求3所述的纳米纤维素改性丁腈橡胶材料,其特征在于:所述步骤s12中超声搅拌10-30min。

    9.根据权利要求3所述的纳米纤维素改性丁腈橡胶材料,其特征在于:所述步骤s12中水浴加热的温度为60-80℃,时间为60-120min。


    技术总结
    本发明提供了一种纳米纤维束改性丁腈橡胶材料,所述橡胶材料由以下重量份组分的组成:丁腈橡胶100份;氧化锌4‑6份;硬脂酸0.8‑1.5份;防老剂4010NA 0.5‑1份;促进剂DM 0.5‑1份;促进剂CZ 0.8‑1.2份;硫磺1‑1.6份;短切复合纳米纤维束5‑10份,其中所述的短切复合纳米纤维束的长度为1‑3mm,且复合纳米纤维束由静电纺丝纤维束表面接枝纳米多孔球复合而成。本发明通过复合纤维束增强丁腈橡胶,达到提高丁腈橡胶力学性能的效果。

    技术研发人员:宋旨誉,陆志明
    受保护的技术使用者:中胶资源再生(苏州)有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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