一种轨道减振器用阻燃橡胶及其制备方法与流程

本发明属于橡胶材料领域，尤其涉及一种轨道减振器用阻燃橡胶及其制备方法。

背景技术：

随着橡胶材料的迅速发展，围绕橡胶阻燃技术的研究日益广泛和深入。目前国内外主机厂均表达了满足en45545或e662要求的紧迫性，阻燃将是未来发展的方向，线路产品的阻燃性能要求也逐步提出。其中，轨道减振器用橡胶就被明确提出，ds,max(en45545,25kw,有焰)≤600，ds,4min(e662,25kw,无焰)≤300，且拉伸强度≥16mpa。

橡胶达到阻燃性能，一般是采用阻燃剂填料进行复配来实现，这种实现方法简单有效，但是需要填充大量的阻燃剂填料才能达到理想的阻燃效果，这可能会导致橡胶的物理机械性能有所损失。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种轨道减振器用阻燃橡胶及其制备方法，以同时提升物理机械性能和阻燃性能。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种轨道减振器用阻燃橡胶，主要由以下重量份的原料制备而成：生胶100份、改性白炭黑20-55份、阻燃剂50-90份以及硫化剂和促进剂3-6份；所述改性白炭黑是将白炭黑与四溴苯酐在溶剂中加热搅拌改性得到。

进一步的，还包括以下原料：活性剂6-10份、防老剂2-5份和硅烷偶联剂1-10份。

进一步的，所述活性剂为活性氧化锌或硬脂酸中的一种或两种；所述防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体或n-(1,3-二甲基丁基)-n'-苯基对苯二胺中的一种或两种。

进一步的，所述硅烷偶联剂为si69。

进一步的，所述阻燃剂是氢氧化铝、硼酸锌、三氧化二锑或碳酸钙中的一种或多种，氢氧化铝的用量在20-60份之间，硼酸锌、三氧化二锑和碳酸钙的用量均不超过10份。

进一步的，所述硫化剂为不溶性硫磺，用量为1.5-3.0份；所述促进剂为n-环己烷基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四苄基秋兰姆或二苯胍中的一种或几种，用量均在0.5-1份之间。

本发明提供的所述轨道减振器用阻燃橡胶的制备方法，所述阻燃橡胶是将所述原料混炼、硫化制得，所述改性白炭黑将白炭黑与四溴苯酐在强极性溶剂中在50-100℃的温度下加热搅拌10-24h改性得到。

进一步的，所述强极性溶剂是n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺或n-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。

进一步的，所述白炭黑与四溴苯酐用量比为(20-50)：(2-10)。

进一步的，所述阻燃橡胶制备步骤包括：

(1)将生胶、防老剂、硅烷偶联剂、改性白炭黑和阻燃剂混炼；

(2)加入活性剂、硫化剂和促进剂混炼；

(3)硫化，得到所述阻燃橡胶。

为了同时满足物理机械性能和阻燃性能的技术要求，本发明采用四溴苯酐改性白炭黑的方法进行。与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明采用四溴苯酐改性白炭黑，减少了阻燃剂填料的用量，提高了填料在橡胶中的分散性，既满足物理机械性能要求，又能提升轨道减振器用阻燃橡胶的阻燃性能。

(2)本发明的制备方法，简单易操作，普适性高，可共用有机合成及橡胶制备仪器设备，设备通用性高，在橡胶工业领域具有很好的市场应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是四溴苯酐改性白炭黑的反应式。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

在一个具体实施方式中，本发明的轨道减振器用阻燃橡胶，主要由以下重量份的原料制备而成：生胶100份、活性剂6-10份、防老剂2-5份、硅烷偶联剂1-10份、改性白炭黑20-55份、阻燃剂50-90份、硫化剂和促进剂3-6份。

其中的改性白炭黑，采用四溴苯酐对白炭黑进行改性。在一个具体实施例中，改性方法为：将20-55份白炭黑分散在强极性溶剂(使四溴苯酐更好的溶解)中，然后加入2-10份的四溴苯酐，在50-100℃下搅拌10-24h。反应结束后进行抽滤，30-60℃真空干燥，即可得到改性白炭黑。所述强极性溶剂可以是n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二甲基乙酰胺(dmac)或n-甲基吡咯烷酮(nmp)中的一种。四溴苯酐改性白炭黑的反应式如图1，将四溴苯酐的主要基团通过化学反应连接到白炭黑上，提升分散效果，进而提升机械性能和阻燃性能。

上述生胶优选为天然橡胶，例如恒粘橡胶svr-60。上述活性剂优选为活性氧化锌和硬脂酸中的一种或两种。上述防老剂优选为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(rd)和n-(1,3-二甲基丁基)-n'-苯基对苯二胺(4020)中的一种或两种。上述硅烷偶联剂优选为si69。

上述阻燃剂优选是氢氧化铝、硼酸锌、三氧化二锑或碳酸钙中的一种或多种，氢氧化铝的用量在20-60份之间，硼酸锌、三氧化二锑和碳酸钙的用量均不超过10份。用量过多橡胶阻燃性能不会提升，反而会降低力学性能。

上述硫化剂优选为不溶性硫磺，用量为1.5-3.0份。上述促进剂优选为n-环己烷基-2-苯并噻唑次磺酰胺(cbs)、二硫化四苄基秋兰姆(tbztd)或二苯胍(d)中的一种或几种，用量均在0.5-1份之间。

本发明首先采用四溴苯酐对白炭黑进行改性，然后将改性后的白炭黑填充到胶料中，制备混炼胶，然后在一定条件下进行硫化，制得硫化橡胶。该硫化橡胶可获得较好的物理性能和阻燃性能。在一个具体实施方式中，本发明的轨道减振器用阻燃橡胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将生胶加入炼胶设备中，100℃以下破胶1min；

(2)加入防老剂、硅烷偶联剂、改性白炭黑和阻燃剂混炼2-3min，然后将密炼机温度升至150±5℃并保持高温混炼2-4min；

(3)降低混炼温度至90-110℃加入活性剂、硫化剂和促进剂，混炼4-6min，得到混炼胶；

(4)将混炼胶停放16-24h后，加热加压进行硫化反应，即得到所述轨道减振器用阻燃橡胶。优选的，所述硫化反应时硫化温度为155-160℃，硫化时间为10-20min，加压压力为18-25mpa。

下面结合实施例进行具体说明：

实施例1：

改性白炭黑的制备：将28g白炭黑分散在dmf溶剂中，然后加入4g的四溴苯酐，在80℃下搅拌12h。反应结束后进行抽滤，50℃真空干燥，即可得到30g改性白炭黑，命名为ta-sio2。

本实施例的轨道减振器用阻燃橡胶的制备方法，配方如表1，包括下述步骤：

(1)将生胶加入炼胶设备中，破胶1min；

(2)加入防老剂、硅烷偶联剂、ta-sio2和阻燃剂混炼3min，然后将密炼机温度升至150±5℃并保持高温混炼4min；

(3)降低混炼温度至100℃以下加入活性剂、硫化剂和促进剂，混炼5min，得到混炼胶；

(4)将混炼胶停放16h后，在155℃×15min，18mpa条件下进行硫化，即得到所述轨道减振器用阻燃橡胶。

实施例2

改性白炭黑的制备：将50g白炭黑分散在dmf溶剂中，然后加入10g的四溴苯酐，在90℃下搅拌24h。反应结束后进行抽滤，60℃真空干燥，即可得到55g改性白炭黑，命名为ta-sio2。

本实施例的轨道减振器用阻燃橡胶的制备方法，除改性白炭黑外其他组分配方与实施例1相同，包括下述步骤：

(1)将生胶加入炼胶设备中，破胶1min；

(2)加入防老剂、硅烷偶联剂、ta-sio2和阻燃剂混炼5min，然后将密炼机温度升至150±5℃并保持高温混炼4min；

(3)降低混炼温度至100℃以下加入活性剂、硫化剂和促进剂，混炼5min，得到混炼胶；

(4)将混炼胶停放16h后，在155℃×15min，18mpa条件下进行硫化，即得到所述轨道减振器用阻燃橡胶。

对比例1

本对比例橡胶的制备方法，未将白炭黑改性，配方如表1，包括下述步骤：

(1)将生胶加入炼胶设备中，破胶1min；

(2)加入防老剂、硅烷偶联剂、白炭黑和阻燃剂混炼3min，然后将密炼机温度升至150±5℃并保持高温混炼4min；

(3)降低混炼温度至100℃以下加入活性剂、硫化剂和促进剂，混炼5min，得到混炼胶；

(4)将混炼胶停放16h后，在155℃×15min，18mpa条件下进行硫化，即得到所述轨道减振器用阻燃橡胶。

对比例2

本对比例橡胶的制备方法基本与对比例1相同，未将白炭黑改性，配方如表1。

表1：轨道减振器制品配方表(g)

表1中，实施例1和对比例1、2中阻燃剂的总用量分别是60g、80g、70g。

实施例和对比例得到的轨道减振器用橡胶的力学见表2，阻燃性能见表3。

表2：轨道减振器用橡胶的力学性能

从表2中可知，采用根据实施例制备的胶料的综合力学性能优于对比例1和2，其中，最主要体现在拉伸强度和回弹性能方面。

表3：轨道减振器用橡胶的关键阻燃性能

由表3可知，采用实施例制备的胶料的ds,4min(e662,25kw,无焰)只有49，而采用对比例1制备的胶料的ds,4min(e662,25kw,无焰)却高达500，对比例2的ds,4min(e662,25kw,无焰)高达323，显然实施例优于对比例1和2。因此，采用四溴苯酐改性白炭黑的方法，可降低橡胶中阻燃剂的用量，且能同时满足力学和阻燃性能要求。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。