阅读说明：本技术 一种耐磨耐高温材料的制备方法 (Preparation method of wear-resistant and high-temperature-resistant material ) 是由 王佩洁 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种耐磨耐高温材料的制备方法,具体涉及新型材料制备领域,中所使用的主料包括以下重量份数的原料：丙烯酸酯橡胶80-120份、硬脂酸0.8-1.4份、炭黑17-25份、氧化锌4-6份、硫磺0.5-1.8份、蒙脱土10-20份,具体加工步骤如下：准备原料、粉碎原料、一轮炼制、二轮炼制和胚料硫化。本发明加入蒙脱土及对制备方法的优化,可得到使用寿命更持久的橡胶材料,以保证持续起到密封效果,且在保证复合材料耐磨和耐高温特性的前提下,可有效保留丙烯酸酯橡胶的拉伸强度,不会因为蒙脱土的加入造成丙烯酸酯橡胶的受力变形而不发生损坏的特性改变。(The invention discloses a preparation method of a wear-resistant and high-temperature-resistant material, and particularly relates to the field of novel material preparation, wherein the used main materials comprise the following raw materials in parts by weight: 80-120 parts of acrylate rubber, 0.8-1.4 parts of stearic acid, 17-25 parts of carbon black, 4-6 parts of zinc oxide, 0.5-1.8 parts of sulfur and 10-20 parts of montmorillonite, and the specific processing steps are as follows: preparing raw materials, crushing the raw materials, carrying out one-time refining, carrying out two-time refining and vulcanizing the blank. The invention adds the montmorillonite and optimizes the preparation method, so that the rubber material with longer service life can be obtained, the sealing effect can be ensured to be continuously achieved, the tensile strength of the acrylate rubber can be effectively kept on the premise of ensuring the wear-resisting and high-temperature-resisting properties of the composite material, and the property change that the acrylate rubber is not damaged due to the stress deformation caused by the addition of the montmorillonite can be avoided.)

一种耐磨耐高温材料的制备方法

技术领域

本发明涉及新型材料制备技术领域，更具体地说，本发明涉及一种耐磨耐高温材料的制备方法。

背景技术

丙烯酸酯橡胶(以下简称ACM)是以丙烯酸酯为主单体经共聚而得的弹性体，其主链为饱和碳链，侧基为极性酯基。由于特殊结构赋予其许多优异的特点，如:耐热、耐老化、耐油、耐臭氧、抗紫外线等，力学性能和加工性能优于氟橡胶和硅橡胶，其耐热、耐老化性和耐油性优于丁腈橡胶。ACM被广泛应用于各种高温、耐油环境中，成为近年来汽车工业着重开发推广的一种密封材料，特别是用于汽车的耐高温油封、曲轴、阀杆、汽缸垫、液压输油管等。

蒙脱土(英文名称montmorillonite)又名胶岭石、微晶高岭石，一种硅酸盐的天然矿物，为膨润土矿的主要矿物组分。含Al₂O₃16.54%；MgO4.65%； SiO₂50.95%。结构式为(Al，Mg)₂〔SiO10〕(OH)₂·n H₂O。单斜晶系，多位微晶，集合体呈土状、球粒等状。白色微带浅灰色，含杂质时呈浅黄、浅绿、浅蓝色，土状光泽或无光泽，有滑感。加水后其体积可膨胀数倍，并变成糊状物。受热脱水后体积收缩。具有很强的吸附能力和阳离子交换性能，主要产于火山凝灰岩的风化壳中。蒙脱土(包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙脱土)经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合，平均晶片厚度小于25nm，可做漂白剂、吸附剂填充剂，被称为“万能材料”。

丙烯酸酯橡胶因其自身独特性质，长用于制备汽车或工厂用密封垫圈，氮气在高温状态下常常会发生变形，或因接触面质地较硬发生过度磨损，从而无法继续起到密封效果。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种耐磨耐高温材料的制备方法，通过加入蒙脱土及对制备方法的优化，可得到使用寿命更持久的橡胶材料，以保证持续起到密封效果。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐磨耐高温材料，其中所使用的主料包括以下重量份数的原料：丙烯酸酯橡胶80-120份、硬脂酸0.8-1.4份、炭黑17-25份、氧化锌4-6份、硫磺0.5-1.8份、蒙脱土10-20份。

在一个优选地实施方式中，所述所使用的主料包括以下重量份数的原料：丙烯酸酯橡胶120份、硬脂酸1份、炭黑21份、氧化锌5份、硫磺1.2份、蒙脱土10份。

在一个优选地实施方式中，所述所使用的主料包括以下重量份数的原料：丙烯酸酯橡胶100份、硬脂酸1份、炭黑21份、氧化锌5份、硫磺1.2份、蒙脱土15份。

在一个优选地实施方式中，所述所使用的主料包括以下重量份数的原料：丙烯酸酯橡胶80份、硬脂酸1份、炭黑21份、氧化锌5份、硫磺1.2份、蒙脱土20份。

本发明还包括耐磨耐高温材料的制备方法，具体加工步骤如下：

S1、准备原料：按照比例准备丙烯酸酯橡胶、硬脂酸、炭黑、氧化锌、硫磺和蒙脱土；

S2、粉碎原料：将丙烯酸酯橡胶放入粉碎机中，进行粉碎，得到颗粒状原料，将蒙脱土和硫磺分别进行研磨，得到粉状原料；

S3、一轮炼制：将步骤S2中得到的丙烯酸酯橡胶颗粒状原料和步骤S1中准备的硬脂酸、炭黑和氧化锌投放入密炼机中进行混炼，得到一轮胚料，下片后冷却停放；

S4、二轮炼制：将步骤S3中得到的一轮胚料重新投放回密炼机中，并加入步骤S2中得到的粉状蒙脱土进行再次混炼，得到二轮胚料，下片后冷却停放；

S5、胚料硫化：将步骤S4中得到的二轮胚料添加至开炼机中，并添加步骤S2中准备硫磺粉，对胚料进行硫化处理，得到硫化料胚，并压片冷却停放至室温。

在一个优选地实施方式中，所述一轮炼制步骤中混炼条件：温度范围设置为100-125℃，转速设置为 50r/min，混炼时长设置为5-7min。

在一个优选地实施方式中，所述二轮炼制步骤中混炼条件：温度范围设置为145-165℃，转速设置为 60r/min，混炼时长设置为30-35min。

在一个优选地实施方式中，所述胚料硫化步骤中硫化压片条件：在 75℃下，硫化9 分钟，开始硫化时排气 5 次，所述压片冷却时长设置为4-8h。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明在丙烯酸酯橡胶与蒙脱土制备新型橡胶，因蒙脱土是一种单斜晶系，每一个晶层由 1 层铝（镁）氧（羟基） 八面体片和 2 层硅氧四面体片通过共价键组成（2:1 型），多个晶层共同组成一个黏土粒子，黏土是由晶层通过独特的方式重叠而成，构成黏土粒子的晶层表面含有氧元素的比重较大，相邻晶层含有负电荷，所以容易结合正离子，晶层之间因为具有共用的正离子而排列成非常紧密的结构，从而导致普通聚合物机加工时产生的械剪切力难以将黏土片层打开，将其加入丙烯酸酯橡胶后，可有效增强橡胶自身的耐摩性和耐高温性能，从而有效保证复合橡胶的使用寿命；

2、本发明通过丙烯酸酯橡胶与蒙脱土的合成，由蒙脱土在丙烯酸酯橡胶基体中起到填充补强作用，因蒙脱土分散状况较好，能与丙烯酸酯橡胶大分子链产生较强的作用，当样品受到外力时，可以作为应力承受点，使得应力分散，所以蒙脱土的加入可保证丙烯酸酯橡胶较强的拉伸强度，在保证复合材料耐磨和耐高温特性的前提下，可有效保留丙烯酸酯橡胶的拉伸强度，不会因为蒙脱土的加入造成丙烯酸酯橡胶的受力变形而不发生损坏的特性改变。

具体实施方式

下面将结合本发明中的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本发明提供了一种耐磨耐高温材料，其中所使用的主料包括以下重量份数的原料：丙烯酸酯橡胶80-120份、硬脂酸0.8-1.4份、炭黑17-25份、氧化锌4-6份、硫磺0.5-1.8份、蒙脱土10-20份；

而具体到本实施例中（按重量份数计）：所述所使用的主料包括以下重量份数的原料：丙烯酸酯橡胶120份、硬脂酸1份、炭黑21份、氧化锌5份、硫磺1.2份、蒙脱土10份。

耐磨耐高温材料的制备方法具体加工步骤如下：

S1、准备原料：按照比例准备丙烯酸酯橡胶、硬脂酸、炭黑、氧化锌、硫磺和蒙脱土；

S2、粉碎原料：将丙烯酸酯橡胶放入粉碎机中，进行粉碎，得到颗粒状原料，此步骤可有效降低一轮炼制的混炼时长，可使丙烯酸酯橡更快速的与硬脂酸、炭黑和氧化锌接触，将蒙脱土和硫磺分别进行研磨，得到粉状原料，可保证蒙脱土与丙烯酸酯橡胶的炼制均匀度，以保证成品质量及硫化效果；

S3、一轮炼制：将步骤S2中得到的丙烯酸酯橡胶颗粒状原料和步骤S1中准备的硬脂酸、炭黑和氧化锌投放入密炼机中进行混炼，在温度范围设置为100-125℃，转速设置为 50r/min，混炼时长设置为5-7min，得到一轮胚料，下片后冷却停放；

S4、二轮炼制：将步骤S3中得到的一轮胚料重新投放回密炼机中，并加入步骤S2中得到的粉状蒙脱土进行再次混炼，温度范围设置为145-165℃，转速设置为 60r/min，混炼时长设置为30-35min，得到二轮胚料，下片后冷却停放；

S5、胚料硫化：将步骤S4中得到的二轮胚料添加至开炼机中，并添加步骤S2中准备硫磺粉，对胚料进行硫化处理，在 75℃下，硫化 9 分钟，开始硫化时排气 5 次，得到硫化料胚，并压片冷却停放4-8h至室温。

实施例2：

本发明提供了一种耐磨耐高温材料，其中所使用的主料包括以下重量份数的原料：丙烯酸酯橡胶80-120份、硬脂酸0.8-1.4份、炭黑17-25份、氧化锌4-6份、硫磺0.5-1.8份、蒙脱土10-20份；

而具体到本实施例中（按重量份数计）：所述所使用的主料包括以下重量份数的原料：丙烯酸酯橡胶100份、硬脂酸1份、炭黑21份、氧化锌5份、硫磺1.2份、蒙脱土15份。

耐磨耐高温材料的制备方法具体加工步骤如下：

S1、准备原料：按照比例准备丙烯酸酯橡胶、硬脂酸、炭黑、氧化锌、硫磺和蒙脱土；

S2、粉碎原料：将丙烯酸酯橡胶放入粉碎机中，进行粉碎，得到颗粒状原料，此步骤可有效降低一轮炼制的混炼时长，可使丙烯酸酯橡更快速的与硬脂酸、炭黑和氧化锌接触，将蒙脱土和硫磺分别进行研磨，得到粉状原料，可保证蒙脱土与丙烯酸酯橡胶的炼制均匀度，以保证成品质量及硫化效果；

S3、一轮炼制：将步骤S2中得到的丙烯酸酯橡胶颗粒状原料和步骤S1中准备的硬脂酸、炭黑和氧化锌投放入密炼机中进行混炼，在温度范围设置为100-125℃，转速设置为 50r/min，混炼时长设置为5-7min，得到一轮胚料，下片后冷却停放；

S4、二轮炼制：将步骤S3中得到的一轮胚料重新投放回密炼机中，并加入步骤S2中得到的粉状蒙脱土进行再次混炼，温度范围设置为145-165℃，转速设置为 60r/min，混炼时长设置为30-35min，得到二轮胚料，下片后冷却停放；

S5、胚料硫化：将步骤S4中得到的二轮胚料添加至开炼机中，并添加步骤S2中准备硫磺粉，对胚料进行硫化处理，在 75℃下，硫化 9 分钟，开始硫化时排气 5 次，得到硫化料胚，并压片冷却停放4-8h至室温。

实施例3：

本发明提供了一种耐磨耐高温材料，其中所使用的主料包括以下重量份数的原料：丙烯酸酯橡胶80-120份、硬脂酸0.8-1.4份、炭黑17-25份、氧化锌4-6份、硫磺0.5-1.8份、蒙脱土10-20份；

而具体到本实施例中（按重量份数计）：所述所使用的主料包括以下重量份数的原料：丙烯酸酯橡胶80份、硬脂酸1份、炭黑21份、氧化锌5份、硫磺1.2份、蒙脱土20份。

耐磨耐高温材料的制备方法具体加工步骤如下：

S1、准备原料：按照比例准备丙烯酸酯橡胶、硬脂酸、炭黑、氧化锌、硫磺和蒙脱土；

S2、粉碎原料：将丙烯酸酯橡胶放入粉碎机中，进行粉碎，得到颗粒状原料，此步骤可有效降低一轮炼制的混炼时长，可使丙烯酸酯橡更快速的与硬脂酸、炭黑和氧化锌接触，将蒙脱土和硫磺分别进行研磨，得到粉状原料，可保证蒙脱土与丙烯酸酯橡胶的炼制均匀度，以保证成品质量及硫化效果；

S3、一轮炼制：将步骤S2中得到的丙烯酸酯橡胶颗粒状原料和步骤S1中准备的硬脂酸、炭黑和氧化锌投放入密炼机中进行混炼，在温度范围设置为100-125℃，转速设置为 50r/min，混炼时长设置为5-7min，得到一轮胚料，下片后冷却停放；

S4、二轮炼制：将步骤S3中得到的一轮胚料重新投放回密炼机中，并加入步骤S2中得到的粉状蒙脱土进行再次混炼，温度范围设置为145-165℃，转速设置为 60r/min，混炼时长设置为30-35min，得到二轮胚料，下片后冷却停放；

S5、胚料硫化：将步骤S4中得到的二轮胚料添加至开炼机中，并添加步骤S2中准备硫磺粉，对胚料进行硫化处理，在 75℃下，硫化 9 分钟，开始硫化时排气 5 次，得到硫化料胚，并压片冷却停放4-8h至室温。

对比例1：

本发明提供了一种耐磨耐高温材料，其中所使用的主料包括以下重量份数的原料：丙烯酸酯橡胶80-120份、硬脂酸0.8-1.4份、炭黑17-25份、氧化锌4-6份、硫磺0.5-1.8份；

而具体到本实施例中（按重量份数计）：所述所使用的主料包括以下重量份数的原料：丙烯酸酯橡胶100份、硬脂酸1份、炭黑21份、氧化锌5份、硫磺1.2份。

耐磨耐高温材料的制备方法具体加工步骤如下：

S1、准备原料：按照比例准备丙烯酸酯橡胶、硬脂酸、炭黑、氧化锌和硫磺；

S2、粉碎原料：将丙烯酸酯橡胶放入粉碎机中，进行粉碎，得到颗粒状原料，此步骤可有效降低一轮炼制的混炼时长，可使丙烯酸酯橡更快速的与硬脂酸、炭黑和氧化锌接触，将硫磺分别进行研磨，得到粉状原料，可保证成品的硫化效果；

S3、一轮炼制：将步骤S2中得到的丙烯酸酯橡胶颗粒状原料和步骤S1中准备的硬脂酸、炭黑和氧化锌投放入密炼机中进行混炼，在温度范围设置为100-125℃，转速设置为 50r/min，混炼时长设置为5-7min，得到一轮胚料，下片后冷却停放；

S4、胚料硫化：将步骤S3中得到的一轮胚料添加至开炼机中，并添加步骤S2中准备硫磺粉，对胚料进行硫化处理，在 75℃下，硫化 9 分钟，开始硫化时排气 5 次，得到硫化料胚，并压片冷却停放4-8h至室温。

分别取上述实施例1-4所制得的橡胶压片分别进行测试，每20片为一组，分四组分别测试四个实施例中制备的橡胶压片，经多组实验后，得到以下数据：

	橡胶压片个数	200℃模拟高温状态下发生流动的橡胶压片个数	模拟磨损实验中橡胶压片破裂个数	模拟挤压实验中橡胶压片破裂个数
					实施例1	20	8	6	5
实施例2	20	3	2	1
					实施例3	20	4	7	7
对比例1	20	14	16	13

由上表可知，实施例2中原料配合比例适中，制备得到的橡胶压片有着较强的耐磨性能和耐高温，无论是200℃模拟高温状态下、模拟磨损实验还是模拟挤压实验过程中，出现损坏的个数均为少数，且实施例1-3中的实验数据与对比例1（仅对丙烯酸酯橡胶进行相同的实验步骤，不添加蒙脱土）进行对比，可明显看到实施例1-3中任意一项中发生损坏的橡胶压片个数均低于对比例，从而说明蒙脱土的添加会对丙烯酸酯橡胶的耐磨、耐高温性能均有不同程度的提升，而尤其实施例2中的配方比例生产出的橡胶压片性能尤为优越，可有效的解决现有丙烯酸酯橡胶制备的密封圈或密封垫在使用过程中寿命较低问题。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。