阅读说明：本技术 一种超弹性橡胶材料 (Super-elastic rubber material ) 是由 查正美 于 2019-12-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种超弹性橡胶材料,由以下质量份的组分制得：丁腈橡胶50-60份、三元乙丙橡胶35-45份、二苯基甲烷二异氰酸酯10-15份、氧化石墨烯2-4份。本发明通过将丁腈橡胶和三元乙丙橡胶进行混炼和密炼,使得丁腈橡胶的分子链与三元乙丙橡胶的分子链在氧化石墨烯提供的活化作用下,形成具有较高弹性的新的高分子链。并且通过二苯基甲烷二异氰酸酯分子提供的交联作用,能够保持新分子链的稳定性能,这就为复合橡胶材料提供了很高的稳定性。因此,本发明的超弹性橡胶材料不仅具有超高的弹性,并且材料强度大,应用于耐油垫圈、垫片、套管、软包装、软胶管等材料后的使用寿命仍然能够得到较好的保障。(The invention discloses a super-elastic rubber material which is prepared from the following components in parts by mass: 50-60 parts of nitrile rubber, 35-45 parts of ethylene propylene diene monomer, 10-15 parts of diphenylmethane diisocyanate and 2-4 parts of graphene oxide. According to the invention, through mixing and banburying the nitrile rubber and the ethylene propylene diene monomer, a molecular chain of the nitrile rubber and a molecular chain of the ethylene propylene diene monomer form a new high molecular chain with high elasticity under the activation effect provided by the graphene oxide. And the cross-linking effect provided by the diphenylmethane diisocyanate molecules can keep the stability of a new molecular chain, so that high stability is provided for the composite rubber material. Therefore, the super-elastic rubber material has ultrahigh elasticity and high strength, and the service life of the super-elastic rubber material applied to materials such as oil-resistant gaskets, sleeves, flexible packages, flexible hoses and the like can be well guaranteed.)

一种超弹性橡胶材料

技术领域

本发明涉及橡胶材料技术领域，具体涉及一种超弹性橡胶材料。

背景技术

丁腈橡胶（NBR）是由丁二烯和丙烯腈经乳液共聚而成的聚合物。 丁腈橡胶特点是耐汽油和脂肪烃油类的性能特别好，仅次于聚硫橡胶、丙烯酸酯和氟橡胶，而优于其他通用橡胶。同时丁腈橡胶的耐热性好，气密性、耐磨及耐水性等均较好，粘结力强。在应用层面来讲，丁腈橡胶广泛用于制各种耐油橡胶制品、多种耐油垫圈、垫片、套管、软包装、软胶管、印染胶辊、电缆胶材料等，在汽车、航空、石油、复印等行业中成为必不可少的弹性材料。但是，由于丁腈橡胶存在耐寒及耐臭氧性较差，强力及弹性较低，耐酸性差，电绝缘性不好，耐极性溶剂性能也较差等缺点，给它在实际应用过程中带来了不利影响，尤其是弹性较低这一问题，使其作为弹性材料的使用性能大打折扣。

发明内容

基于背景技术中存在的问题，本发明的首要目的在于对丁腈橡胶作出改性，提供一种既保持有丁腈橡胶良好的耐油性能，同时还具有优异弹性的复合橡胶材料。

具体而言，本发明提供了一种超弹性橡胶材料，由以下质量份的组分制得：丁腈橡胶50-60份、三元乙丙橡胶35-45份、二苯基甲烷二异氰酸酯10-15份、氧化石墨烯2-4份。

优选的，本发明的超弹性橡胶材料由以下质量份的组分制得：丁腈橡胶55份、三元乙丙橡胶40份、二苯基甲烷二异氰酸酯12.5份、氧化石墨烯3份。

优选的，所述氧化石墨烯为寡层氧化石墨烯粉末。

进一步优选的，所述寡层氧化石墨烯的粉末粒径为100-150nm。

本发明同时提供了所述超弹性橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：先将丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、二苯基甲烷二异氰酸酯、氧化石墨烯置于封闭式混炼机中，在105-110℃下混炼5-10分钟；接着将混炼混合物转移至加压式密炼机中，在高温加压的条件下密炼20-30分钟；最后将密炼后的混合物通过平板硫化机硫化成型，将硫化产物在80℃下鼓风干燥2小时，冷却至常温，得到超弹性橡胶材料。

优选的，所述密炼工艺的高温加压条件为：压力5-10Mpa，温度80-90℃。

丁腈橡胶由于分子链间作用力较强，硬度较大，因而影响了它的弹性。

本发明所采用的三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，是乙丙橡胶的一种，因其主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，故其耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异。由于乙丙橡胶分子结构中无极性取代基，分子内聚能低，分子链可在较宽范围内保持柔顺性，仅次于天然橡胶和顺丁橡胶，并在低温下仍能保持。

氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯作为石墨烯基材料一类重要的衍生物，尽管氧化过程破坏了石墨烯高度共轭结构，但是仍保持着特殊的表面性能与层状结构。含氧基团的引入不仅使得氧化石墨烯具有化学稳定性，而且为合成石墨烯基/氧化石墨烯基材料提供表面修饰活性位置和较大的比表面积。

本发明通过将丁腈橡胶和三元乙丙橡胶进行混炼和密炼，使得丁腈橡胶的分子链与三元乙丙橡胶的分子链在氧化石墨烯提供的活化作用下，形成具有较高弹性的新的高分子链。并且通过二苯基甲烷二异氰酸酯分子提供的交联作用，能够保持新分子链的稳定性能，这就为复合橡胶材料提供了很高的稳定性。因此，本发明的超弹性橡胶材料不仅具有超高的弹性，并且材料强度大，应用于耐油垫圈、垫片、套管、软包装、软胶管等材料后的使用寿命仍然能够得到较好的保障。

附图说明

图1为本发明实施例得到的超弹性橡胶材料的扫描电镜图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，以下结合具体实施方式，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方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

首先按照如下质量份准备原料：丁腈橡胶50份、三元乙丙橡胶35份、二苯基甲烷二异氰酸酯10份、氧化石墨烯2份。所用氧化石墨烯为粒径100-150 nm的寡层氧化石墨烯。

先将丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、二苯基甲烷二异氰酸酯、氧化石墨烯置于封闭式混炼机中，在105℃下混炼5分钟；接着将混炼混合物转移至加压式密炼机中，在压力5 Mpa，温度80℃的条件下密炼20分钟；最后将密炼后的混合物通过平板硫化机硫化成型，将硫化产物在80℃下鼓风干燥2小时，冷却至常温，得到超弹性橡胶材料A。

实施例2

首先按照如下质量份准备原料：丁腈橡胶55份、三元乙丙橡胶40份、二苯基甲烷二异氰酸酯12.5份、氧化石墨烯3份。所用氧化石墨烯为粒径100-150 nm的寡层氧化石墨烯。

先将丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、二苯基甲烷二异氰酸酯、氧化石墨烯置于封闭式混炼机中，在107.5℃下混炼7.5分钟；接着将混炼混合物转移至加压式密炼机中，在压力7.5Mpa，温度85℃的条件下密炼25分钟；最后将密炼后的混合物通过平板硫化机硫化成型，将硫化产物在80℃下鼓风干燥2小时，冷却至常温，得到超弹性橡胶材料B。

实施例3

首先按照如下质量份准备原料：丁腈橡胶60份、三元乙丙橡胶45份、二苯基甲烷二异氰酸酯15份、氧化石墨烯4份。所用氧化石墨烯为粒径100-150 nm的寡层氧化石墨烯。

先将丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、二苯基甲烷二异氰酸酯、氧化石墨烯置于封闭式混炼机中，在110℃下混炼10分钟；接着将混炼混合物转移至加压式密炼机中，在压力10 Mpa，温度90℃的条件下密炼30分钟；最后将密炼后的混合物通过平板硫化机硫化成型，将硫化产物在80℃下鼓风干燥2小时，冷却至常温，得到超弹性橡胶材料C。

将实施例1-3制备得到的超弹性橡胶材料A、B、C进行性能测试，具体测试方式如下：

回弹性测试：分别将橡胶材料裁切成厚度为12.5 mm，直径为29 mm的圆盘状材料。在25℃的温度环境中，将试样安装于夹持装置上，以相同的速度对试样进行三次冲击，记录相应的回弹读数。将三次回弹读数的数值换算成以百分数形式表达的回弹值，取中间值，即为材料的回弹指数。结果表明，实施例1-3的超弹性橡胶材料的回弹指数分别达到67%、71%、66%。

拉伸强度测试：分别将橡胶材料在350℃的环境中老化48小时，在标准温度下调节3小时后，按照GB9865的要求裁切成固定尺寸的试样（本实验例的试样为1型），将试样匀称地置于上、下夹持器上，调节夹持器移动速度至200±20 mm/min，开动试验机，拉伸试样并跟踪试样的标记，记录试样拉伸至断裂过程中的最大力值，并根据公式Ts=F/Wb（TS为拉伸强度，F为试样拉伸至断裂过程中的最大力值，W为试样狭小平行部分的宽度，b为试样的厚度）计算拉伸强度。结果表明，实施例1-3的超弹性橡胶材料的拉伸强度分别达到14.4 MPa、14.9 MPa、13.7 MPa。

通过试验可知，本发明的超弹性橡胶材料在回弹性和拉伸强度方面均显著优于市面上现有的丁腈橡胶材料。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。