本发明属于发泡橡胶制品加工
技术领域：
，具体的，涉及一种超强耐磨的发泡丁苯橡胶制备方法。
背景技术：
：高分子发泡材料是一种由高分子基体于气体分子组成的气/固复合材料，通常表现为在高分子发泡材料中含有大量的气孔，这种结构赋予了高分子发泡材料多种性能，包括保温、减震、隔音等，这些性能也使高分子发泡材料在多个领域都有着广泛的应用；丁苯橡胶属于链烯烃，是最大的通用合成橡胶品种，质量均匀且价格便宜，具有良好的耐磨、耐老化、耐热等性质，并且其可塑性高，能够与多种橡胶材料混合，因此具有优异的加工性，但是同时丁苯橡胶也具备强度低、耐寒性差等缺点，这些也导致丁苯橡胶在一些领域的应用受到了限制，因此在丁苯橡胶的加工过程中需要添加补强材料对橡胶进行补强，使橡胶能够具有足够的强度，丁苯橡胶的发泡材料同样具备发泡橡胶的多种性质，也是一种常用的发泡橡胶材料，但是在实际生产过程中，由于发泡效果不均匀以及补强材料在丁苯橡胶中的分散效果不均匀，都会对丁苯橡胶的强度以及丁苯橡胶的发泡效果造成显著的负面影响，进而影响丁苯橡胶的强度、耐磨性、保温、隔音等性质，为了解决上述问题，提供一种超强耐磨的发泡丁苯橡胶的制备方法，本发明提供了以下技术方案。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种超强耐磨的发泡丁苯橡胶制备方法。本发明需要解决的技术问题为：丁苯橡胶具备强度低、耐寒性差等缺点，这些也导致丁苯橡胶在一些领域的应用受到了限制，因此在丁苯橡胶的加工过程中需要添加补强材料对橡胶进行补强，使橡胶能够具有足够的强度，丁苯橡胶的发泡材料同样具备发泡橡胶的多种性质，也是一种常用的发泡橡胶材料，但是在实际生产过程中，由于发泡效果不均匀以及补强材料在丁苯橡胶中的分散效果不均匀，都会对丁苯橡胶的强度以及丁苯橡胶的发泡效果造成显著的负面影响，进而影响丁苯橡胶的强度、耐磨性、保温、隔音等性质。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种超强耐磨的发泡丁苯橡胶制备方法，包括如下步骤：第一步，将1，3-丁二烯与苯乙烯按照重量比3-4:1混合后，向其中加入去离子水与乳化剂，其中去离子水的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的1.6-1.7倍，所述乳化剂包括硬脂酸钾、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十烷基硫酸钠、脂肪酸钾皂与歧化松香酸钾皂中的一种或至少两种的任意比混合物，乳化剂的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的3％-6％，调节转速至600-1200r/min搅拌15-30min，得到乳化反应物，然后向乳化反应物中加入引发剂与分子量调节剂，调节转速至200-300r/min，在60-70℃温度下反应4-5h，得到转化率为20％-30％的预聚体，其中引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰与过氧化二异丙苯中的一种或至少两种的任意比混合物，引发剂的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的0.3％-0.5％，所述分子链调节剂包括硫醇、对苯二酚中的一种或两种的任意比混合物，分子链调节剂的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的0.1％-0.3％；在得到预聚体后，通过将闪蒸器将预聚体中未反应的1，3-丁二烯去除，通过蒸馏萃取将预聚体中未反应的苯乙烯去除；第二步，向预聚体中加入抗氧化剂、防老剂、发泡剂以及增强填料，搅拌混合均匀后，向其中加入发泡剂，搅拌混合均匀后，在60-70℃温度下反应6-8h，得到转化率为40％-55％的预聚体，其中，所述抗氧化剂包括二苯胺、对苯二胺与二氢喹啉中的一种或至少两种的任意配比混合物，所述防老剂包括防老剂mb、防老剂4020与防老剂od中的一种或至少两种的任意比混合物；所述发泡剂为氯化铵与氢氧化锰按照重量比3-3.5:5均匀混合制备而成，且发泡剂的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的3％-5％；在该步骤中，首先向转化率为20％-30％的预聚体中加入抗氧化剂、防老剂以及增强填料等原料，此时由于预聚体的转化率较低，粘度较低，因此能够通过搅拌混合，使各原料尽可能均匀的分散在预聚体中，提升成品橡胶的质量，在完成分散后，保持搅拌条件，低温加热对预聚体进行进一步交联，使预聚体的转化率提升至40％-55％，从而提升预聚体的粘度，是分散后的各原料不会在转移以及后续处理过程中出现沉淀，提升成品橡胶的质量；所述增强填料的制备方法为：s1、向去离子水中加入将聚乙烯醇，搅拌至完全溶解后得到聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇水溶液的质量浓度为2％-5％，然后向聚乙烯醇水溶液中加入氧化石墨烯，通过超声处理将氧化石墨烯分散去聚乙烯醇水溶液中，其中氧化石墨烯在聚乙烯醇水溶液中的浓度为0.8-1mg/l，氧化石墨烯的尺寸小于等于10μm；s2、将膨润土加入去离子水中搅拌分散，然后向其中加入碳酸钠,搅拌至碳酸钠溶解后超声处理10-25min，对膨润土进行钠化，然后经过滤、烘干与研磨得到干燥的钠基膨润土，将上一步骤处理得到的膨润土加入马弗炉中，首先以3-5℃/min的速率升温至700℃，保温10-30min后，以3-5℃/min的速率升温至700-800℃，然后保温1-2h，得到活化膨润土；其中加入碱性的碳酸钠能够破坏膨润土的晶格结构，使膨润土中的硅铝生成非晶态活性的硅铝酸盐，从而实现多膨润土的初步活化；在该步骤中，通过马弗炉高温加热，一方面能够除去膨润土空间结构中容纳的大量水分子，从而提高膨润土的亲油性质，另一方面，膨润土所吸附的碳酸钠进一步与膨润土中的硅铝反应生成非晶态活性的硅酸钠，进一步提升了膨润土的活性；s3、将白炭黑、上一步骤制备的活化膨润土的混合物加入步骤s1的聚乙烯醇水溶液中，其中白炭黑与活化膨润土的重量比为5-7:1，白炭黑与活化膨润土的混合物在聚乙烯醇水溶液中的添加量为80-200g/l，搅拌混合均匀后过滤，并对滤饼进行烘干、破碎，得到填料中间体；在该步骤中，由于氧化石墨烯、白炭黑均为亲水性，以水作为载体将三者均匀混合后，能够使氧化石墨烯均匀结合在白炭黑以及活化膨润土的表面，且加入少量活化膨润土能够有效提升粘度，提升氧化石墨烯以及白炭黑在结合时的分散效果以及分散稳定性，且活化膨润土同样能够起到填料的效果；s4、将填料中间体加入密封蒸汽室中，向蒸汽室中通入惰性气体，排出密封蒸汽室中的空气，向密封蒸汽室中通入氢碘酸的高温蒸汽，蒸汽温度为127-180℃，反应时间为0.5-3h，对填料中间体中白炭黑以及活化膨润土表面的氧化石墨烯进行还原；s5，将步骤s4中处理后的填料中间体加入乙醇中，搅拌分散并加热至40-55℃，向其中加入硬脂醇与十二烷基硫酸钠，保温加热反应1-2h，反应结束后用热乙醇洗涤3-5次后，过滤后烘干得到增强填料；所述硬脂醇的添加量为填料中间体重量的10％-15％；所述十二烷基硫酸钠的添加量为填料中间体重量的5％-10％；白炭黑中含有大量二维网状的硅酸，因此白炭黑的表面含有大量的羟基，通过羟基与橡胶分子链之间进行结合，从而起到补强的效果，但是同样由于白炭黑的表面含有大量极性羟基基团，因此导致白炭黑微颗粒之间容易形成氢键，导致白炭黑颗粒团聚，因此白炭黑难以在橡胶材料中完成均匀的分散，导致白炭黑作为补强材料时，橡胶材料的补强效果无法得到保障；在该步骤中，由于白炭黑与石墨烯的表面均具有大量的羟基活性位点，容易与硬脂醇吸附键合，将白炭黑与石墨烯表面的活性羟基替换为烷氧基，从而有效提升增强填料的疏水亲油性质，从而提升增强填料在预聚体中的分散性，白炭黑作为增强填料，能够显著提升丁苯橡胶的强度，同时通过在白炭黑的表面包覆一层石墨烯，同样能够起到提升丁苯橡胶强度以及耐磨性的效果。第三步，将第二步中的预聚体中加入硫化剂，混合搅拌分散后，在60-90℃温度下交联完全，得到预处理丁苯橡胶，将预处理丁苯橡胶加入开炼机中进行薄通翻炼，开炼机的辊温控制在50-90℃，开炼后的预处理丁苯橡胶进行压片制得橡胶片，将橡胶片加入发泡模具中加热至104℃，对橡胶片进行发泡，得到成品的超强耐磨发泡橡胶。本发明通过在丁苯橡胶的交联阶段将各物料均匀分散在预聚体内，再对预聚体进行开炼与发泡处理，能够大大提升成型的密闭气泡在橡胶中的分散均匀性，以及增强填料在橡胶中的分散均匀性，从而提升将成型的橡胶的质量。本发明还公开了一种超强耐磨的发泡丁苯橡胶，该丁苯橡胶由上述制备方法加工制备而成。本发明的有益效果：本发明通过在丁苯橡胶的交联阶段将各物料均匀分散在预聚体内，再对预聚体进行开炼与发泡处理，能够大大提升成型的密闭气泡在橡胶中的分散均匀性，以及增强填料在橡胶中的分散均匀性，从而提升将成型的橡胶的质量，具体的，首先向转化率为20％-30％的预聚体中加入抗氧化剂、防老剂以及增强填料等原料，此时由于预聚体的转化率较低，粘度较低，因此能够通过搅拌混合，使各原料尽可能均匀的分散在预聚体中，提升成品橡胶的质量，在完成分散后，保持搅拌条件，低温加热对预聚体进行进一步交联，使预聚体的转化率提升至40％-55％，从而提升预聚体的粘度，使分散后的各原料不会在转移以及后续处理过程中出现沉淀，提升成品橡胶的质量；在增强填料的制备过程中，由于白炭黑中含有大量二维网状的硅酸，因此白炭黑的表面含有大量的羟基，通过羟基与橡胶分子链之间进行结合，从而起到补强的效果，但是同样由于白炭黑的表面含有大量极性羟基基团，因此导致白炭黑微颗粒之间容易形成氢键，导致白炭黑颗粒团聚，因此白炭黑难以在橡胶材料中完成均匀的分散，导致白炭黑作为补强材料时，橡胶材料的补强效果无法得到保障，因此利用氧化石墨烯、白炭黑均为亲水性，以水作为载体将三者均匀混合后，能够使氧化石墨烯均匀结合在白炭黑以及活化膨润土的表面，且加入少量活化膨润土能够有效提升粘度，提升氧化石墨烯以及白炭黑在结合时的分散效果以及分散稳定性，且活化膨润土同样能够起到填料的效果；由于白炭黑与石墨烯的表面均具有大量的羟基活性位点，容易与硬脂醇吸附键合，将白炭黑与石墨烯表面的活性羟基替换为烷氧基，从而有效提升增强填料的疏水亲油性质，从而提升增强填料在预聚体中的分散性，白炭黑作为增强填料，能够显著提升丁苯橡胶的强度，同时通过在白炭黑的表面包覆一层石墨烯，同样能够起到提升丁苯橡胶强度以及耐磨性的效果。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1一种超强耐磨的发泡丁苯橡胶制备方法，包括如下步骤：第一步，将1，3-丁二烯与苯乙烯按照重量比3.5:1混合后，向其中加入去离子水与乳化剂，其中去离子水的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的1.6倍，调节转速至800r/min搅拌20min，得到乳化反应物，然后向乳化反应物中加入引发剂与分子量调节剂，调节转速至200r/min，在65℃温度下反应5h，得到转化率为26％的预聚体；在得到转化率为26％的预聚体后，通过将闪蒸器将预聚体中未反应的1，3-丁二烯去除，通过蒸馏萃取将预聚体中未反应的苯乙烯去除。所述乳化剂为十二烷基硫酸钠，十二烷基硫酸钠的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的4.5％。所述分子链调节剂为对苯二酚，对苯二酚的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的0.2％；其中引发剂为过氧化二异丙苯，过氧化二异丙苯的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的0.4％，第二步，向预聚体中加入抗氧化剂、防老剂、发泡剂以及增强填料，搅拌混合均匀后，向其中加入发泡剂，搅拌混合均匀后，在60℃温度下反应7h，得到转化率为49％的预聚体；所述发泡剂为氯化铵与氢氧化锰按照重量比3.5:5均匀混合制备而成，且发泡剂的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的4％。所述抗氧化剂为对苯二胺，对苯二胺的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的1％；所述防老剂为防老剂4020，防老剂4020的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的1.5％；第三步，向第二步中的预聚体中加入硫化剂，混合搅拌分散后，在75℃温度下交联完全，得到预处理丁苯橡胶，将预处理丁苯橡胶加入开炼机中进行薄通翻炼，开炼机的辊温控制在80℃，开炼后的预处理丁苯橡胶进行压片制得橡胶片，将橡胶片加入发泡模具中加热至104℃，对橡胶片进行发泡，得到成品的超强耐磨发泡橡胶。所述硫化机为硫磺，硫化剂的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的1.7％。所述增强填料的制备方法为：s1、向去离子水中加入将聚乙烯醇，搅拌至完全溶解后得到聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇水溶液的质量浓度为2.5％，然后向聚乙烯醇水溶液中加入氧化石墨烯，通过超声处理将氧化石墨烯分散去聚乙烯醇水溶液中，其中氧化石墨烯在聚乙烯醇水溶液中的浓度为1mg/l，氧化石墨烯的尺寸小于等于10μm；s2、将膨润土加入去离子水中搅拌分散，然后向其中加入碳酸钠,搅拌至碳酸钠溶解后超声处理20min，对膨润土进行钠化，然后经过滤、烘干与研磨得到干燥的钠基膨润土，将上一步骤处理得到的膨润土加入马弗炉中，首先以5℃/min的速率升温至700℃，保温20min后，以3℃/min的速率升温至800℃，然后保温2h，得到活化膨润土；s3、将白炭黑、上一步骤制备的活化膨润土的混合物加入步骤s1的聚乙烯醇水溶液中，其中白炭黑与活化膨润土的重量比为6:1，白炭黑与活化膨润土的混合物在聚乙烯醇水溶液中的添加量为160g/l，搅拌混合均匀后过滤，并对滤饼进行烘干、破碎，得到填料中间体；s4、将填料中间体加入密封蒸汽室中，向蒸汽室中通入惰性气体，排出密封蒸汽室中的空气，向密封蒸汽室中通入氢碘酸的高温蒸汽，蒸汽温度为135℃，反应时间为2h，对填料中间体中白炭黑以及活化膨润土表面的氧化石墨烯进行还原；s5，将步骤s4中处理后的填料中间体加入乙醇中，搅拌分散并加热至50℃，向其中加入硬脂醇与十二烷基硫酸钠，保温加热反应22h，反应结束后用热乙醇洗涤3次后，过滤后烘干得到增强填料；所述硬脂醇的添加量为填料中间体重量的12％，所述十二烷基硫酸钠的添加量为填料中间体重量的7％。实施例2一种超强耐磨的发泡丁苯橡胶制备方法，包括如下步骤：第一步，将1，3-丁二烯与苯乙烯按照重量比3.5:1混合后，向其中加入去离子水与乳化剂，其中去离子水的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的1.6倍，调节转速至800r/min搅拌20min，得到乳化反应物，然后向乳化反应物中加入引发剂与分子量调节剂，调节转速至200r/min，在65℃温度下反应5h，得到转化率为22％的预聚体；第一步中在得到转化率为22％的预聚体后，通过闪蒸器将预聚体中未反应的1，3-丁二烯去除，通过蒸馏萃取将预聚体中未反应的苯乙烯去除。所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，乳化剂的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的4％。所述分子链调节剂为对苯二酚，对苯二酚的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的0.2％；其中引发剂为过硫酸铵，过硫酸铵的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的0.5％，第二步，向预聚体中加入抗氧化剂、防老剂、发泡剂以及增强填料，搅拌混合均匀后，向其中加入发泡剂，搅拌混合均匀后，在70℃温度下反应8h，得到转化率为46％的预聚体；所述发泡剂为氯化铵与氢氧化锰按照重量比3.5:5均匀混合制备而成，且发泡剂的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的5％。所述抗氧化剂为对苯二胺，对苯二胺的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的1％；所述防老剂为防老剂4020，防老剂4020的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的1.5％；第三步，将第二步中的预聚体中加入硫化剂，混合搅拌分散后，在80℃温度下交联完全，得到预处理丁苯橡胶，将预处理丁苯橡胶加入开炼机中进行薄通翻炼，开炼机的辊温控制在60℃，开炼后的预处理丁苯橡胶进行压片制得橡胶片，将橡胶片加入发泡模具中加热至104℃，对橡胶片进行发泡，得到成品的超强耐磨发泡橡胶。所述硫化机为硫磺，硫化剂的添加量为1，3-丁二烯与苯乙烯总重的1.7％。所述增强填料的制备方法为：s1、向去离子水中加入将聚乙烯醇，搅拌至完全溶解后得到聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇水溶液的质量浓度为2.5％，然后向聚乙烯醇水溶液中加入氧化石墨烯，通过超声处理将氧化石墨烯分散去聚乙烯醇水溶液中，其中氧化石墨烯在聚乙烯醇水溶液中的浓度为1mg/l，氧化石墨烯的尺寸小于等于10μm；s2、将膨润土加入去离子水中搅拌分散，然后向其中加入碳酸钠,搅拌至碳酸钠溶解后超声处理25min，对膨润土进行钠化，然后经过滤、烘干与研磨得到干燥的钠基膨润土，将上一步骤处理得到的膨润土加入马弗炉中，首先以5℃/min的速率升温至700℃，保温20min后，以3℃/min的速率升温至750℃，然后保温2h，得到活化膨润土；s3、将白炭黑、上一步骤制备的活化膨润土的混合物加入步骤s1的聚乙烯醇水溶液中，其中白炭黑与活化膨润土的重量比为6:1，白炭黑与活化膨润土的混合物在聚乙烯醇水溶液中的添加量为180g/l，搅拌混合均匀后过滤，并对滤饼进行烘干、破碎，得到填料中间体；s4、将填料中间体加入密封蒸汽室中，向蒸汽室中通入惰性气体，排出密封蒸汽室中的空气，向密封蒸汽室中通入氢碘酸的高温蒸汽，蒸汽温度为160℃，反应时间为1h，对填料中间体中白炭黑以及活化膨润土表面的氧化石墨烯进行还原；s5，将步骤s4中处理后的填料中间体加入乙醇中，搅拌分散并加热至50℃，向其中加入硬脂醇与十二烷基硫酸钠，保温加热反应2h，反应结束后用热乙醇洗涤3次后，过滤后烘干得到增强填料；所述硬脂醇的添加量为填料中间体重量的15％，所述十二烷基硫酸钠的添加量为填料中间体重量的6％。对比例1对比实施例1，对比例1中未添加增强填料，其它条件相同。对比例2对比实施例1，对比例2中采用等重量的炭黑替换增强填料，其它条件相同。实验结果与分析对实施例1、实施例2与对比例1中制备方法对应制备的橡胶的拉伸强度(gb/t528-2009)、撕裂强度(gb/t529-2008)以及din磨耗(gb/t1689-1998)进行检测，具体结果见表1：表1检测项目拉伸强度(mpa)撕裂强度(kn/m)磨耗(cm3)实施例124.451.10.102实施例221.847.80.098对比例14.726.70.712对比例219.242.50.133由上表结果可知，通过本发明所述的发泡丁苯橡胶制备方法制备的橡胶具有良好的强度与耐磨性能。以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本
技术领域：
的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。当前第1页12