[发明专利]一种汽车多楔带用碳纳米管橡胶复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种橡胶复合材料，更具体的说涉及一种汽车多楔带用碳纳米管橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

汽车多楔带是一种工作面带有齿形结构的环形带，广泛用作汽车内燃机的风扇、电机、水泵、压缩机、动力转向泵、增压器等传动用带。目前，汽车多楔带主要采用EPDM（三元乙丙橡胶）、CR（氯丁橡胶）等作橡胶主体材料；为满足传动要求，同时在橡胶中添加各种补强填料。碳纳米管（CNTs）是由碳石墨层卷曲而构成的一种管状材料，其直径范围通常为1 nm-50 nm范围；依照其长度、粗细、螺旋性及层数的不同，碳纳米管具有多种结构。碳纳米管具有低密度、高比模量、高强度、良好的电导性和温度传导性能等特性。

中国发明专利申请公布号：CN103012872A、申请公布日：2013年4月3日、名称为《一种耐磨橡胶复合材料》的发明专利申请中，公开了一种耐磨橡胶复合材料，其以天然橡胶或合成橡胶为基体、采用沥青基中间相石墨碳微球为耐磨剂、碳纳米管为增强剂形成高耐磨性的碳微球/碳纳米管/橡胶三元复合材料。该橡胶复合材料耐磨性能高、使用寿命较长，具有很大的实用价值；但是，该耐磨橡胶复合材料的撕裂强度较低、定伸应力较低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的碳纳米管橡胶复合材料撕裂强度较低、定伸应力较低等问题，提供一种汽车多楔带用碳纳米管橡胶复合材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种汽车多楔带用碳纳米管橡胶复合材料，其组成和各组份的质量份数为：

EPDM生胶 100份，

碳纳米管1.5-15份，

硅烷偶联剂 0.01-0.5份，

炭黑 30-80份，

短纤维 2-50份，

防老剂1-5份，

氧化锌 1-10份，

硬脂酸 0.5-5份，

石蜡油 10-30份，

硫化剂 2-7份，

促进剂 1-5份。

所述的碳纳米管质量份数为5-9份。

所述的碳纳米管为呈一维有序排列的碳纳米阵列管。

所述的硅烷偶联剂质量份数为0.05-0.2份。

所述的硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。

一种汽车多楔带用碳纳米管橡胶复合材料的制备方法，包括下列步骤：

步骤一、碳纳米管的预处理：将硅烷偶联剂用2-5倍质量无水乙醇稀释后，与碳纳米管在高速混合机中混合15-60 min，经100 ℃干燥1-2 h后，得硅烷偶联剂处理的碳纳米管；

步骤二、在由EPDM生胶、炭黑、短纤维、防老剂、氧化锌、硬脂酸、石蜡油、硫化剂和促进剂组成的EPDM混炼橡胶经密炼机混炼或者开炼机塑炼过程中加入经偶联剂处理的碳纳米管：

将经硅烷偶联剂处理的碳纳米管与炭黑混合，再与EPDM生胶、短纤维、防老剂、氧化锌、硬脂酸、石蜡油、硫化剂、促进剂混合，经密炼机机械混炼，停放4-6h后，在开炼机上薄通塑炼10-20次，使碳纳米管分散在EPDM混炼橡胶中，然后经过160℃硫化20 min后，得到碳纳米管橡胶复合材料，

或者在开炼机上塑炼EPDM混炼橡胶时分批加入经硅烷偶联剂处理的碳纳米管，再经开炼机薄通塑炼10-20次，使碳纳米管分散在EPDM混炼橡胶中，然后经过160℃硫化20 min后，得到碳纳米管橡胶复合材料。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

1、本发明中的橡胶复合材料包括EPDM生胶、碳纳米管、硅烷偶联剂、炭黑、短纤维、防老剂、氧化锌、硬脂酸、石蜡油、硫化剂和促进剂。即将碳纳米管和硅烷偶联剂添加到EPDM橡胶中，一方面显著提高了该橡胶复合材料的耐磨性能，另一方面显著提高了该橡胶复合材料的定伸应力及撕裂强度等性能；使得橡胶复合材料具有优良的力学性能和耐热性能，使用该橡胶复合材料作为汽车多楔带的基体橡胶，可显著提高汽车多楔带的耐磨性能和使用寿命，满足汽车多楔带的耐热性能、耐磨性能要求。

2、本发明中的制备方法是在EPDM橡胶混炼过程中加入经偶联剂处理的碳纳米管，再经硫化制得碳纳米管橡胶复合材料。碳纳米管经硅烷偶联剂处理，有助于降低碳纳米管表面能，有利于碳纳米管在EPDM混炼橡胶内的分散；在橡胶混炼过程中加入经偶联剂处理的碳纳米管，经开炼机反复薄通塑炼后，可使碳纳米管分散在EPDM混炼橡胶中；同时，采用橡胶的传统混炼工艺、硫化工艺制备碳纳米管橡胶复合材料的方法，操作简单，技术成熟。

具体实施方式