阅读说明：本技术 一种复合胶粉爬坡垫及其制备方法 (Composite rubber powder climbing pad and preparation method thereof ) 是由 江文养 王敏 于 2020-04-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种复合胶粉爬坡垫及其制备方法,具体涉及橡胶材料技术领域,其组分按质量份数配比如下：5~10份棉浆纤维素组分、5~10份尼龙组分、60~90份胎顶胶粉、5~10份乙丙橡胶、1~4份硫化剂、2~6份硫化活性剂、3~8份稀土组分、2~4份促进剂、0.8~3份防老剂、0.5~6份定型剂、5~15份钛酸酯偶联剂、2~6份石蜡、10~30份导电炭黑等。本发明通过采用天然棉纤维素及尼龙对橡胶材料进行改性处理,充分利用棉纤维素多孔、高轻度、高弹性以及尼龙高耐磨的物理特性,能够有效提高爬坡垫的机械强度、抗撕裂度性。(The invention discloses a composite rubber powder climbing pad and a preparation method thereof, and particularly relates to the technical field of rubber materials, wherein the composite rubber powder climbing pad comprises the following components in parts by weight: 5-10 parts of cotton pulp cellulose component, 5-10 parts of nylon component, 60-90 parts of tire top rubber powder, 5-10 parts of ethylene propylene rubber, 1-4 parts of vulcanizing agent, 2-6 parts of vulcanizing activator, 3-8 parts of rare earth component, 2-4 parts of accelerator, 0.8-3 parts of anti-aging agent, 0.5-6 parts of setting agent, 5-15 parts of titanate coupling agent, 2-6 parts of paraffin, 10-30 parts of conductive carbon black and the like. According to the invention, the natural cotton cellulose and nylon are adopted to modify the rubber material, and the physical characteristics of porosity, high lightness, high elasticity and high wear resistance of the nylon are fully utilized, so that the mechanical strength and the tear resistance of the climbing pad can be effectively improved.)

一种复合胶粉爬坡垫及其制备方法

技术领域

本发明属于橡胶材料技术领域，具体涉及一种复合胶粉爬坡垫及其制备方法。

背景技术

现有技术中，道路爬坡垫一般为原胶或再生胶通过传统混炼、压延、硫化等工序生产，成本高、能耗大。生产出的道路爬坡垫材料硬度低、拉伸强度低，一般拉断伸长率为110-120%，拉伸强度为5-15MPa。

因此，针对现有道路爬坡垫材料硬度低、拉伸强度低的技术问题，需要提出一种新的胶粉爬坡垫复合材料及其制备方法。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提出一种复合胶粉爬坡垫及其制备方法，通过采用天然棉纤维素及尼龙对橡胶材料进行改性处理，充分利用棉纤维素多孔、高轻度、高弹性以及尼龙高耐磨的物理特性，目的在于提高爬坡垫的机械强度、抗撕裂度性。

为实现上述发明目的，本发明提出了一种复合胶粉爬坡垫，其组分按质量份数配比如下：5~10份棉浆纤维素组分、5~10份尼龙组分、60~90份胎顶胶粉、5~10份乙丙橡胶、1~4份硫化剂、2~6份硫化活性剂、3~8份稀土组分、2~4份促进剂、0.8~3份防老剂、0.5~6份定型剂、5~15份钛酸酯偶联剂、2~6份石蜡、10~30份导电炭黑，以及

和/或3~8份纳米碳酸钙、和/或2~6份纳米氧化锌、和/或2~4份过氧化甲乙酮、和/或5~20份环烷酸钴、和/或5~10份铝粉、和/或1~3份氧化镁、和/或2~6份氢氧化铝、和/或1~2份二氧化钛、和/或3~5份三氧化二锑、和/或1~4份邻苯二甲酸酯、和/或1~2份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、和/或1~5份巯基乙酸异辛酯、和/或3~5份叔丁酚醛增粘树脂。

也就是说包括必要组分和选择性组分，必要组分为棉浆纤维素组分、尼龙组分、胎顶胶粉、乙丙橡胶、硫化剂、硫化活性剂、稀土组分、促进剂、防老剂、定型剂、钛酸酯偶联剂、石蜡、导电炭黑，而选择性组分为纳米碳酸钙、纳米氧化锌、过氧化甲乙酮、环烷酸钴、铝粉、氧化镁、氢氧化铝、二氧化钛、三氧化二锑、邻苯二甲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、巯基乙酸异辛酯、叔丁酚醛增粘树脂种的几种。

优选地，上述技术方案中所述棉浆纤维素组分包括质量比为30~50:6~8:3~5:1~5的棉浆纤维素、氢氧化钠、尿素、氢氧化锌组分，所述棉浆纤维素的聚合度为1000~2500。

优选地，上述技术方案中所述尼龙组分包括尼龙物料，所述尼龙物料为尼龙6、尼龙66、尼龙1010、尼龙46、尼龙610、共聚尼龙中的一种或几种。

优选地，上述技术方案中所述稀土组分包括质量比为8~15:0.1~0.5的稀土粉、分散剂。

优选地，上述技术方案中所述稀土粉为氧化镧、氧化铈、磷酸铈、氧化钕、氧化钇、氧化镨、碳酸铈粉、氢氧化铈中的一种或几种；所述分散剂为亚甲基二萘磺酸钠、二丁基萘磺酸钠、三乙基己基磷酸、脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或几种。

另一方面，本发明提供了一种复合胶粉爬坡垫的制备方法，包括以下步骤：

S1）按照质量比将60~90份胎顶胶粉、5~10份乙丙橡胶、1~4份硫化剂、2~6份硫化活性剂、3~8份稀土组分、2~4份促进剂、0.8~3份防老剂、0.5~6份定型剂、5~15份钛酸酯偶联剂、2~6份石蜡、10~30份导电炭黑、和/或3~8份纳米碳酸钙、和/或2~6份纳米氧化锌、和/或2~4份过氧化甲乙酮、和/或5~20份环烷酸钴、和/或5~10份铝粉、和/或1~3份氧化镁、和/或2~6份氢氧化铝、和/或1~2份二氧化钛、和/或3~5份三氧化二锑、和/或1~4份邻苯二甲酸酯、和/或1~2份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、和/或1~5份巯基乙酸异辛酯、和/或3~5份叔丁酚醛增粘树脂置于反应釜中，在温度为60~80℃、真空度为50~500Pa、压力为0.5~1Mpa环境条件下共混5~10h；

S2）按照质量比将5~10份棉浆纤维素溶液、5~10份尼龙溶液加入到反应釜中，在温度为60~80℃、真空度为50~500Pa、压力为1~2Mpa环境条件下共混5~10min，获得复合胶粉爬坡垫备料。

优选地，上述技术方案中制备所述棉浆纤维素溶液的方法包括以下步骤：

1）将聚合度DP=1000~2500的棉浆纤维素置于150~250℃环境加热30~60min，得到热活化棉浆纤维素物料；

2）配制6~8wt%氢氧化钠、3~5wt%尿素、1~5wt%氧化锌含量的水溶剂；

3）按照质量比30~50:100将所述热活化棉浆纤维素物料分散于所述水溶剂中，置于﹣18~﹣48℃环境冷冻5h~48h，解冻后得到所述棉浆纤维素溶液。

优选地，上述技术方案中制备所述尼龙溶液的方法包括以下步骤：

将尼龙物料分散于离子液体中，在80~100℃温度条件下共混，获得所述尼龙溶液；

所述尼龙物料为尼龙6、尼龙66、尼龙1010、尼龙46、尼龙610、共聚尼龙中的一种或几种；所述离子液体为1-甲基-3-乙基咪唑溴、1-甲基-3-丙基咪唑溴、1-甲基-3-丁基咪唑溴、1-甲基-3-乙基咪唑氯、1-甲基-3-丙基咪唑氯、1-甲基-3-丁基咪唑氯中的一种。

优选地，上述技术方案中制备所述稀土组分的方法包括以下步骤：

准备质量比为8~15:75~85：0.1~0.5的稀土粉、去离子水和分散剂，将稀土粉与去离子水共混，然后加入分散剂在40~80℃环境条件下共混1~20分钟，获得所述稀土组分；

所述稀土粉为氧化镧、氧化铈、磷酸铈、氧化钕、氧化钇、氧化镨、碳酸铈粉、氢氧化铈中的一种或几种；所述分散剂为亚甲基二萘磺酸钠、二丁基萘磺酸钠、三乙基己基磷酸、脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或几种。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本发明通过采用天然棉纤维素及尼龙对橡胶材料进行改性处理，充分利用棉纤维素多孔、高轻度、高弹性以及尼龙高耐磨的物理特性，能够有效提高爬坡垫的机械强度、抗撕裂度性。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

本发明实施例1提供了一种复合胶粉爬坡垫，其组分按质量份数配比如下：5份棉浆纤维素组分、5份尼龙组分、60份胎顶胶粉、5份乙丙橡胶、1份硫化剂（为硫磺、硫化促进剂M、硫化分散剂、油酸和水在20~50°C条件下共混制得，质量比为0.2:0.05:0.05:0.1:1）、2份硫化活性剂（氧化镁氧化锌油膏MBZ）、3份稀土组分、2份促进剂（氧化锌、氧化镁混合物，质量比1:1）、0.8份防老剂（防老剂264）、0.5份定型剂（氟硅酸钠、氟硅酸镁混合物，质量比1:1）、5份钛酸酯偶联剂（钛酸酯偶联剂101）、2份石蜡、10份导电炭黑、3份纳米碳酸钙、2份纳米氧化锌、2份过氧化甲乙酮、5份环烷酸钴、5份铝粉、1份氧化镁、2份氢氧化铝、1份二氧化钛、3份三氧化二锑、1份邻苯二甲酸酯、1份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1份巯基乙酸异辛酯、3份叔丁酚醛增粘树脂，其制备方法包括以下步骤：

1）制备棉纤维素溶液（也就是棉浆纤维素组分，其他实施例下同）备用：称量500g聚合度为1000的棉纤维素物料，置于150℃环境加热60min，得到热活化棉纤维素物料；然后配制6wt%氢氧化钠、3wt%尿素、1wt%氧化锌含量的水溶剂（也就是水溶剂中含有6wt%氢氧化钠、3wt%尿素、1wt%氧化锌），并按照质量比30:100（热活化棉纤维素物料：水溶剂）将热活化棉纤维素物料分散于该水溶剂中，搅拌均匀得到棉纤维素混合物；然后将该棉纤维素混合物置于-18℃温度条件下冷冻48h至完全冷冻；然后将冷冻后的棉纤维素混合物置于常温下溶解，搅拌直至完全溶解，得到棉纤维素溶液。

2）制备尼龙溶液（也就是尼龙组分，其他实施例相同）备用：将尼龙610物料分散于离子液体（1-甲基-3-乙基咪唑溴）中，在80℃温度条件下共混直至尼龙完全溶解，获得所述尼龙溶液，其中尼龙610的浓度为40wt%。

3）制备稀土组分备用：按照质量比，称取8份的氧化钇，分散到75份的去离子水中充分搅拌均匀，然后加入0.1份的脂肪酸聚乙二醇酯，在40℃环境条件下搅拌共混20分钟，获得稀土组分。

4）按照质量比将60份胎顶胶粉、5份乙丙橡胶、1份硫化剂、2份硫化活性剂、3份稀土组分、2份促进剂、0.8份防老剂、0.5份定型剂、5份钛酸酯偶联剂、2份石蜡、10份导电炭黑、3份纳米碳酸钙、2份纳米氧化锌、2份过氧化甲乙酮、5份环烷酸钴、5份铝粉、1份氧化镁、2份氢氧化铝、1份二氧化钛、3份三氧化二锑、1份邻苯二甲酸酯、1份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1份巯基乙酸异辛酯、3份叔丁酚醛增粘树脂置于反应釜中，在温度为60℃、真空度为50Pa、压力为0.5Mpa环境条件下搅拌共混10h；

5）按照质量比将5份棉浆纤维素溶液、5份尼龙溶液加入到4）中的反应釜中，在温度为60℃、真空度为50Pa、压力为1Mpa环境条件下共混10min，然后停止反应釜工作，打开反应釜即可获得复合胶粉爬坡垫备料。

实施例2

本发明实施例2提供了一种复合胶粉爬坡垫，其组分按质量份数配比如下：8份棉浆纤维素组分、8份尼龙组分、70份胎顶胶粉、8份乙丙橡胶、3份硫化剂（为硫磺、硫化促进剂M、硫化分散剂、油酸和水在20~50°C条件下共混制得，质量比为0.2:0.05:0.05:0.1:1）、4份硫化活性剂（氧化锌）、5份稀土组分、3份促进剂、2份防老剂（防老剂2246）、3份定型剂（氟硅酸钠、氟硅酸镁混合物，质量比1:1）、10份钛酸酯偶联剂（钛酸酯偶联剂102）、4份石蜡、20份导电炭黑、5份纳米碳酸钙、4份纳米氧化锌、8份铝粉、4份氢氧化铝、3份巯基乙酸异辛酯、4份叔丁酚醛增粘树脂，其制备方法包括以下步骤：

1）制备棉纤维素溶液备用：称量500g聚合度为2000的棉纤维素物料，置于200℃环境加热50min，得到热活化棉纤维素物料；然后配制7wt%氢氧化钠、4wt%尿素、3wt%氧化锌含量的水溶剂，并按照质量比40:100将热活化棉纤维素物料分散于该水溶剂中，搅拌均匀得到棉纤维素混合物；然后将该棉纤维素混合物置于-30℃温度条件下冷冻24h至完全冷冻；然后将冷冻后的棉纤维素混合物置于常温下溶解，搅拌直至完全溶解，得到棉纤维素溶液。

2）制备尼龙溶液备用：将尼龙66物料分散于离子液体（1-甲基-3-丙基咪唑氯）中，在90℃温度条件下共混直至尼龙完全溶解，获得所述尼龙溶液，其中尼龙66的浓度为45wt%。

3）制备稀土组分备用：按照质量比，称取10份的氧化钕/氧化钇（质量比为0.5:1）混合物，分散到80份的去离子水中充分搅拌均匀，然后加入0.3份的三乙基己基磷酸/脂肪酸聚乙二醇酯（质量比为0.5:1）混合物，在60℃环境条件下搅拌共混10分钟，获得稀土组分。

4）按照质量比将70份胎顶胶粉、8份乙丙橡胶、3份硫化剂、4份硫化活性剂、5份稀土组分、3份促进剂、2份防老剂、3份定型剂、10份钛酸酯偶联剂、4份石蜡、20份导电炭黑、5份纳米碳酸钙、4份纳米氧化锌、8份铝粉、4份氢氧化铝、3份巯基乙酸异辛酯、4份叔丁酚醛增粘树脂置于反应釜中，在温度为70℃、真空度为200Pa、压力为0.8Mpa环境条件下搅拌共混7h；

5）按照质量比将8份棉浆纤维素溶液、8份尼龙溶液加入到4）中的反应釜中，在温度为70℃、真空度为200Pa、压力为1.5Mpa环境条件下共混7min，然后停止反应釜工作，打开反应釜即可获得复合胶粉爬坡垫备料。

实施例3

本发明实施例3提供了一种复合胶粉爬坡垫，其组分按质量份数配比如下：10份棉浆纤维素组分、10份尼龙组分、90份胎顶胶粉、10份乙丙橡胶、4份硫化剂（为硫磺、硫化促进剂M、硫化分散剂、油酸和水在20~50°C条件下共混制得，质量比为0.2:0.05:0.05:0.1:1）、6份硫化活性剂（氧化镁氧化锌油膏MBZ）、8份稀土组分、4份促进剂（氧化锌、氧化镁混合物，质量比1:1）、3份防老剂（本实施例中使用防老剂D，也可以使用防老剂MB代替）、6份定型剂（氟硅酸钠、氟硅酸镁混合物，质量比1:1）、15份钛酸酯偶联剂（钛酸酯偶联剂201、）、6份石蜡、30份导电炭黑、4份过氧化甲乙酮、10份铝粉、6份氢氧化铝、4份邻苯二甲酸酯、2份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、5份巯基乙酸异辛酯，其制备方法包括以下步骤：

1）制备棉纤维素溶液备用：称量500g聚合度为2500的棉纤维素物料，置于250℃环境加热30min，得到热活化棉纤维素物料；然后配制8wt%氢氧化钠、5wt%尿素、5wt%氧化锌含量的水溶剂，并按照质量比50:100将热活化棉纤维素物料分散于该水溶剂中，搅拌均匀得到棉纤维素混合物；然后将该棉纤维素混合物置于-48℃温度条件下冷冻5h至完全冷冻；然后将冷冻后的棉纤维素混合物置于常温下溶解，搅拌直至完全溶解，得到纤维素溶液。

2）制备尼龙溶液备用：将共聚尼龙物料分散于离子液体（1-甲基-3-丁基咪唑氯）中，在100℃温度条件下共混直至尼龙完全溶解，获得所述尼龙溶液，其中共聚尼龙的浓度为50wt%。

3）制备稀土组分备用：按照质量比，称取15份的氧化镧/磷酸铈（质量比为1:1）混合物，分散到85份的去离子水中充分搅拌均匀，然后加入0.5份的亚甲基二萘磺酸钠/二丁基萘磺酸钠（质量比为1:1）混合物，在80℃环境条件下搅拌共混1分钟，获得稀土组分。

4）按照质量比将90份胎顶胶粉、10份乙丙橡胶、4份硫化剂、6份硫化活性剂、8份稀土组分、4份促进剂、3份防老剂、6份定型剂、15份钛酸酯偶联剂、6份石蜡、30份导电炭黑、4份过氧化甲乙酮、10份铝粉、6份氢氧化铝、4份邻苯二甲酸酯、2份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、5份巯基乙酸异辛酯置于反应釜中，在温度为80℃、真空度为500Pa、压力为1Mpa环境条件下搅拌共混5h；

5）按照质量比将10份棉浆纤维素溶液、10份尼龙溶液加入到4）中的反应釜中，在温度为80℃、真空度为500Pa、压力为2Mpa环境条件下共混5min，然后停止反应釜工作，打开反应釜即可获得复合胶粉爬坡垫备料。

实施例4

将实施例1-3制备的复合胶粉爬坡垫备料制成厚度为10cm的爬坡垫，测试其拉伸强度、拉断伸长率性能，结果如表1所示：

表1 拉伸强度、拉断伸长率性能测试结果

实验序号	拉伸强度（Mpa）	拉断伸长率
			实施例1样品	35	180%
实施例2样品	29	165%
			实施例3样品	31	170%

实验表明，本发明实施例制备的复合胶粉爬坡垫备料能够有效改善爬坡垫的机械强度及抗撕裂度性能。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。