阅读说明：本技术 一种节能耐磨低烟无卤阻燃橡胶复合材料及其制备方法 (Energy-saving wear-resistant low-smoke halogen-free flame-retardant rubber composite material and preparation method thereof ) 是由 宋鑫 宋长江 王巍 魏雪梅 李朝红 周震宇 汪健 袁陆海 于 2019-11-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种节能耐磨的低烟无卤阻燃橡胶复合材料及其制备方法。选用锡偶联型溶聚丁苯橡胶/天然橡胶/顺丁橡胶为主体材料,低滚动阻力炭黑和高分散白炭黑为补强剂,添加无卤阻燃阻燃剂和增塑剂,通过优化配方和工艺,制备节能耐磨低烟无卤阻燃橡胶复合材料,具有优异的耐磨性能和抗冲击性能,且阻燃性能好,滚动阻力低,节能环保,用于制造汽车轮胎、橡胶输送带、磨机橡胶衬里等橡胶制品,可提高使用寿命,减少运行阻力,降低能源消耗。同时,本发明工艺简单,易于制造。(The invention discloses an energy-saving wear-resistant low-smoke halogen-free flame-retardant rubber composite material and a preparation method thereof. The energy-saving wear-resistant low-smoke halogen-free flame-retardant rubber composite material is prepared by selecting tin-coupled solution-polymerized styrene-butadiene rubber/natural rubber/butadiene rubber as a main material, low-rolling-resistance carbon black and high-dispersion white carbon black as reinforcing agents, adding a halogen-free flame-retardant fire retardant and a plasticizer, and optimizing a formula and a process. Meanwhile, the invention has simple process and easy manufacture.)

一种节能耐磨低烟无卤阻燃橡胶复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶复合材料技术领域，具体地说，是一种节能耐磨低烟无卤阻燃橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

汽车轮胎、橡胶输送带、磨机橡胶衬里等橡胶制品占世界橡胶消耗量的80%以上，科学研究表明，汽车轮胎、橡胶输送带、磨机橡胶衬里等橡胶制品在使用过程中，约有40%左右的动力消耗用于克服因橡胶变形而产生的滚动阻力，因此，开发低滚动阻力的节能耐磨橡胶复合材料对提高汽车轮胎、橡胶输送带、磨机橡胶衬里等橡胶制品的使用寿命，降低使用过程中的能源消耗和运行成本，具有重要意义。通常，橡胶材料的滚动阻力是其工作面的粘弹性特性引起的，损耗因子（60℃时tanδ值）是用来表征材料动态粘弹性的重要参数，降低tanδ（60℃时tanδ值），可以降低汽车轮胎、橡胶输送带、磨机橡胶衬里等橡胶制品工作面的滞后损失，相应降低其运行过程中的动力能耗，达到节约能源的目的。橡胶材料的滚动阻力用其损耗因子tanδ（60℃时tanδ值）表示，一般将tanδ（60℃时tanδ值）≤0.15的橡胶材料定义为低滚动阻力或节能橡胶材料。

橡胶是一种易燃材料，对于煤矿橡胶制品、轨道交通橡胶制品以及特种场所使用的橡胶轮胎和其他橡胶制品，要求具有阻燃性能，我国及世界一些国家鼓励使用低烟低卤和低烟无卤的环保橡胶材料，因此研究环保阻燃橡胶技术是对橡胶工业的迫切要求。

目前，我国对如何提高橡胶材料力学性能研究较多，对于橡胶阻燃技术也进行了大量的研究，且取得了很多的技术成果，但对橡胶材料的节能和环保阻燃技术的研究较少。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种节能耐磨低烟无卤阻燃橡胶复合材料，除了满足汽车橡胶制品、矿山橡胶制品、轨道交通橡胶制品的力学性能外，还具有优异的耐磨性能和抗冲击性能，且阻燃性能好，滚动阻力低，节能环保，用于制造汽车轮胎、橡胶输送带、磨机橡胶衬里等橡胶制品，可提高使用寿命，减少运行阻力，降低能源消耗。

本发明的第二个目的是提供该节能耐磨低烟无卤阻燃橡胶复合材料的制备方法，工艺简单，易于制造。

本发明的目的通过下述方案予以实现。

所述的节能耐磨低烟无卤阻燃橡胶复合材料，按重量比由以下组分组成：

锡偶联型溶聚丁苯橡胶(SSBR-SL552）50份，天然橡胶（NR）20-30份，顺丁橡胶（BR9000）20-30份，氧化锌4-6份，硬脂酸1-3份，硫磺1.5-2.0份，促进剂1.5-2.0份，防老剂2-3份，防护蜡1-2份，防焦剂CTP 0.5-1份,低滚动阻力炭黑20-25份，导电炭黑4份，高分散白炭黑20-25份，耐磨剂（HS-580）4-6份，粘合剂（AS-88）3份，C5石油树脂4-6份，芳纶浆粕4-6份，硅烷偶联剂(Si69) 2-4份，无卤阻燃增塑剂10-16份，无卤阻燃剂60-70份。

所述的促进剂选用促进剂CZ与促进剂TMTD的组合, 防老剂选用防老剂RD与防老剂4020的组合, 无卤阻燃增塑剂可选用磷酸二苯异辛酯（DPOP）、磷酸三甲苯酯（TCP）、磷酸三辛酯（TOP）中的任意一种，无卤阻燃剂选用微胶囊红磷、硼酸锌、聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺磷酸盐（MPP）的组合，低滚动阻力炭黑选用德固萨EB122、EB123或卡博特CRX^TM1436的任意一种。

本发明所述的节能耐磨低烟无卤阻燃橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）塑炼天然橡胶：

使用密炼机塑炼天然橡胶，密炼机转子速度40转/分钟，塑炼时间180-220秒，排胶温度120-125℃，制成塑炼天然橡胶，停放8小时后使用；

（2）一段混炼：

一段混炼使用密炼机，密炼机转子转速50转/分钟。首先将塑炼天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶投入密炼机中，混炼40-50秒，投入氧化锌、防老剂、防焦剂、炭黑、导电炭黑、硬脂酸、防护蜡、耐磨剂、石油树脂、无卤阻燃增塑剂，继续混炼150-180秒，排胶温度140-150℃，出片，冷却，制成一段混炼胶，停放8小时后使用；

（3）阻燃剂改性处理：

将白炭黑、芳纶浆粕、无卤阻燃剂 加入捏合机中加热搅拌，搅拌速度为375-400转/分钟，加热至40-60℃，开始喷洒硅烷偶联剂，继续加热搅拌，在115℃-125℃的温度下搅拌10-15分钟，制成表面改性阻燃剂，冷却后使用；

（4）二段混炼：

将一段混炼胶、表面改性阻燃剂加入密炼机中混炼，密炼机转子速度50转/分钟，混炼150-180秒，排胶温度140-150℃，出片，冷却，制成二段混炼胶，停放8小时后使用；

（5）三段混炼：

三段混炼使用密炼机，密炼机转子速度20转/分钟，将二段混炼胶、硫磺、促进剂、粘合剂投入密炼机中混炼100-120秒，排胶温度90-100℃，出片，冷却，制得三段混炼胶，停放8小时后使用，即为本发明的节能耐磨低烟无卤阻燃橡胶复合材料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、具有优异的耐磨性能和抗冲击性能，用于制造汽车轮胎、工矿橡胶制品、轨道交通橡胶制品，可减震、抗磨，提高使用寿命。

2、具有优异的阻燃性能，且引燃时发烟量小，烟气中无卤，用于制造汽车橡胶制品、煤矿橡胶制品、轨道交通橡胶制品可阻止燃烧，避免因着火引起危害生命、腐蚀设备、污染环境等次生灾害。

4、具有较低的滚动阻力，用于制造汽车轮胎、橡胶输送带、磨机橡胶衬里等橡胶制品，可减少运行阻力，降低能源消耗。

5、工艺简单，易于制造。

具体实施方式

通过下述实施例有助于对本发明的理解，但不能限制本发明的内容。

实施例1

本实施例提供一种节能耐磨低烟无卤阻燃橡胶复合材料及其制备方法。

所述的节能耐磨低烟无卤阻燃橡胶复合材料，按重量比由以下组分组成：

锡偶联型溶聚丁苯橡胶(SSBR-SL552）50份，天然橡胶（NR）30份，顺丁橡胶（BR9000）20份，氧化锌4份，硬脂酸3份，硫磺1.5份，促进剂CZ 1份，促进剂TMTD 1份，防老剂RD 1份，防老剂4020 1份，防护蜡1份，防焦剂CTP 0.5份, 德固萨炭黑EB122 20份，导电炭黑4份，高分散白炭黑25份，耐磨剂（HS-580）4份，粘合剂（AS-88）3份，C5石油树脂6份，芳纶浆粕6份，硅烷偶联剂(Si69) 2份，磷酸二苯异辛酯（DPOP）10份，微胶囊红磷 10份，硼酸锌30份聚磷酸铵(APP) 20份，三聚氰胺磷酸盐（MPP）10份。

本实施例所述的节能耐磨低烟无卤阻燃橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）塑炼天然橡胶：

使用密炼机塑炼天然橡胶，密炼机转子速度40转/分钟，塑炼时间180-220秒，排胶温度120-125℃，制成塑炼天然橡胶，停放8小时后使用；

（2）一段混炼：

一段混炼使用密炼机，密炼机转子转速50转/分钟，首先将塑炼天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶投入密炼机中，混炼40-50秒，投入氧化锌、防老剂、防焦剂、炭黑、导电炭黑、硬脂酸、防护蜡、耐磨剂、石油树脂、无卤阻燃增塑剂，继续混炼150-180秒，排胶温度140-150℃，出片，冷却，制成一段混炼胶，停放8小时后使用；

（3）阻燃剂改性处理：

将白炭黑、芳纶浆粕、无卤阻燃剂 、加入捏合机中加热搅拌，搅拌速度为375-400转/分钟，加热至40-60℃，开始喷洒硅烷偶联剂，继续加热搅拌，在115℃-125℃的温度下搅拌10-15分钟，制成表面改性阻燃剂，冷却后使用；

（4）二段混炼：

将一段混炼胶、表面改性阻燃剂加入密炼机中混炼，密炼机转子速度50转/分钟，混炼150-180秒，排胶温度140-150℃，出片，冷却，制成二段混炼胶，停放8小时后使用；

（5）三段混炼：

三段混炼使用密炼机，密炼机转子速度20转/分钟，将二段混炼胶、硫磺、促进剂、粘合剂投入密炼机中混炼100-120秒，排胶温度90-100℃，出片，冷却，制得三段混炼胶，停放8小时后使用，即为本实施例的节能耐磨阻燃型的橡胶复合材料。

实施例2

本实施例提供一种节能耐磨低烟无卤阻燃橡胶复合材料及其制备方法。

所述的节能耐磨低烟无卤阻燃橡胶复合材料，按重量比由以下组分组成：

锡偶联型溶聚丁苯橡胶(SSBR-SL552）50份，天然橡胶（NR）25份，顺丁橡胶（BR9000）25份，氧化锌6份，硬脂酸2份，硫磺1.8份，促进剂CZ 0.8份，促进剂TMTD 0.8份，防老剂RD 1.5份，防老剂4020 1份，防护蜡1.5份，防焦剂CTP 0.8份, 德固萨炭黑EB123 22份，导电炭黑4份，高分散白炭黑23份，耐磨剂（HS-580）5份，粘合剂（AS-88）3份，C5石油树脂5份，芳纶浆粕5份，硅烷偶联剂(Si69) 3份，磷酸三甲苯酯（TCP）13份，微胶囊红磷 15份，硼酸锌20份，聚磷酸铵(APP) 20份，三聚氰胺磷酸盐（MPP）10份。

本实施例所述的节能耐磨低烟无卤阻燃橡胶复合材料的制备方法与实施例1相同。

实施例3

本实施例提供一种节能耐磨低烟无卤阻燃橡胶复合材料及其制备方法。

所述的节能耐磨低烟无卤阻燃橡胶复合材料，按重量比由以下组分组成：

锡偶联型溶聚丁苯橡胶(SSBR-SL552）50份，天然橡胶（NR）30份，顺丁橡胶（BR9000）20份，氧化锌5份，硬脂酸1份，硫磺2份，促进剂CZ 0.5份，促进剂TMTD 1份，防老剂RD 2份，防老剂4020 1份，防护蜡1份，防焦剂CTP 1份, 卡博特炭黑CRX^TM1436 25份，导电炭黑4份，高分散白炭黑20份，耐磨剂（HS-580）6份，粘合剂（AS-88）3份，C5石油树脂4份，芳纶浆粕4份，硅烷偶联剂(Si69) 4份，磷酸三辛酯（TOP） 16份，微胶囊红磷 10份，硼酸锌20份，聚磷酸铵(APP) 15份，三聚氰胺磷酸盐（MPP）15份。

本实施例所述的节能耐磨低烟无卤阻燃橡胶复合材料的制备方法与实施例1相同。

上述实施例的检测数据见下表：

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