[发明专利]一种乙丙橡胶复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种乙丙橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

乙丙橡胶是世界上消耗量仅次于丁苯橡胶和顺丁橡胶的第三大合成橡胶。乙丙橡胶具有卓越的耐候性、耐臭氧、点绝缘性、低压缩永久变形、高强度和高伸长率等宝贵性能，故而广泛应用于汽车工业、建筑行业、电子和电器行业。但是一些对橡胶材料强度要求较高的行业，如国防军工等，乙丙橡胶的强度还不能满足其要求，从而限制了乙丙橡胶的应用。

纤维碳粉是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，碳纤维的高强度、高模量性能，是新一代增强材料。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种乙丙橡胶复合材料及其制备方法，本发明具有良好的机械强度、韧性和抗冲击性能。

本发明提出的一种乙丙橡胶复合材料，其原料按重量份包括：乙丙橡胶100份，快压出碳黑20-30份，纤维碳粉20-30份，石蜡油20-30份，间接法氧化锌3-8份，硬脂酸0.5-1.5份，偶联剂2.5-4.5份，润滑剂2.5-4.5份，硫磺1.0-1.5份，促进剂3-5份。

优选地，乙丙橡胶为三元乙丙橡胶，其中，乙叉降冰片烯的含量为4-6wt％。

优选地，偶联剂为硅烷偶联剂。

优选地，偶联剂为Si69和γ-氨丙基三乙氧基硅烷组成的混合物，其中，Si69和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的重量比为3-4：1-2。

优选地，促进剂为促进剂MBSPT和促进剂ZDMC，其中，促进剂MBSPT和促进剂ZDMC的重量比为1-2：0.5-1。

优选地，其原料还包括：γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性碳纳米管、硫酸钙晶须、改性纳米二氧化硅。

优选地，γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性碳纳米管、硫酸钙晶须、改性纳米二氧化硅和纤维碳粉的重量比为1-1.5：10-15：15-20：20-30。

优选地，在改性纳米二氧化硅的制备过程中，在氮气氛围中，将纳米二氧化硅加入乙醇水溶液中混匀，加入甲基丙烯酸锌和偶氮二异丁酸二甲酯，加入过程中不断搅拌，然后升温至40-50℃，保温搅拌4-6h，升温至65-70℃，减压干燥得到改性纳米二氧化硅。

优选地，在改性纳米二氧化硅的制备过程中，乙醇水溶液的质量分数为80-90wt％。

优选地，纳米二氧化硅、乙醇水溶液、甲基丙烯酸锌和偶氮二异丁酸二甲酯的重量比为10：70-90：0.6-0.7：0.01-0.02。

本发明还提出了上述乙丙橡胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：取上述各原料混匀，密炼，开炼成型，硫化成型得到乙丙橡胶复合材料，其中，开炼温度为60-70℃，硫化压力为170-190Kgf/cm²、硫化温度为170-180℃，硫化时间为460-500s。

上述乙丙橡胶复合材料的制备方法还包括硫化后的修边、外观检验步骤。

上述乙丙橡胶复合材料的制备方法中，硫化成型步骤的模具规格为150mm×150mm×2mm。

本发明选用快压出炭黑、纤维碳粉、γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性碳纳米管、硫酸钙晶须、改性纳米二氧化硅为填料，相互配合，在增加橡胶强度的同时还能增加其韧性，且纳米二氧化硅与甲基丙烯酸锌反应聚合，并与快压出炭黑、硫酸钙晶须、纤维碳粉相互配合，可以使得四者均匀分散在橡胶中，大大增加本发明的机械强度，并且纤维碳粉与γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性碳纳米管相互配合，并结合硅烷偶联剂的作用，使得二者在橡胶中均匀分散，增加本发明的的强度，并大大增加本发明的冲击韧性；合适的乙丙橡胶与快压出炭黑、纤维碳粉、γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性碳纳米管、硫酸钙晶须、改性纳米二氧化硅相互配合，并在硅烷偶联剂的作用下，可以大大增加本发明的机械强度、韧性和抗冲击性能；硫磺与合适的促进剂相互配合形成硫化体系，与橡胶硫化交联形成复杂网络，各物质分散在网络中进一步增加本发明的韧性和机械强度；上述各物质相互配合，使得本发明具有良好的机械强度、韧性和抗冲击性能。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

一种乙丙橡胶复合材料，其原料按重量份包括：乙丙橡胶100份，快压出碳黑25份，纤维碳粉20份，石蜡油25份，间接法氧化锌5份，硬脂酸1份，偶联剂3份，润滑剂3份，硫磺1.2份，促进剂4份。