1.本发明涉及橡胶材料领域，特别涉及一种耐磨抗静电丁腈橡胶材料及其制备方法。


背景技术：

2.丁腈橡胶(nbr)，是由丙烯腈与丁二烯单体聚合制得的一种合成橡胶，具有良好耐水性、气密性及优良粘结性能，是耐油(尤其是烷烃油)、耐老化性能较好的合成橡胶。随着科学技术的发展，人们对高分子材料提出了更高要求，在转动、运动条件下，要求橡胶材料具有良好抗静电和耐磨耗性能，抗静电橡胶材料能及时减少、消除静电积累，消除隐患；橡胶耐磨性能好能够延长橡胶制品的使用寿命，提高整个产品的使用性能。
3.一种同时满足耐磨和抗静电要求的丁腈橡胶材料可以用于制造鞋底、胶辊、胶板、手套及特定机械配件等。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：针对现有材料性能的不足，提供一种耐磨抗静电丁腈橡胶材料。
5.本发明采用的技术方案为：
6.一种耐磨抗静电丁腈橡胶材料，由以下重量份的原料制备而成：35-45份丁腈橡胶、5-10份丙烯酸酯橡胶、1-1.5份石油树脂、2-3份氧化锌、0.3-0.6份硬脂酸锌、1-2份微晶蜡、1.5-2.5份防老剂、3-6份古马隆树脂、5-12份快压出炭黑、1-10份活性碳酸钙、15-30份耐磨抗静电剂、5-10份柠檬酸三丁酯(tbc)、0.8-1.5份硫磺、0.5-1份促进剂m、1-1.5份促进剂bz。
7.优选的，丁腈橡胶的门尼粘度(ml100℃1+4)为45-65。
8.优选的，丙烯酸酯橡胶的门尼粘度(ml100℃1+4)为40-50。
9.优选的，石油树脂为p120、p100、p90中的一种。
10.优选的，防老剂为ble-w、mb中的一种或两种。
11.优选的，活性碳酸钙的粒径为10-13μm。
12.本发明中耐磨抗静电剂的制备方法，包括以下步骤：
13.步骤1：将乙炔炭黑加入到浓度为50％的硝酸中，在100-120℃下搅拌反应2-3h，用50％的盐酸中和至ph值为7；
14.步骤2：将上述中和后的溶液进行冷却、过滤后，在75-80℃下干燥1-1.5h，得表面氧化乙炔炭黑；
15.步骤3：将硅烷偶联剂溶于二甲苯，配置成浓度为20-30mol/l的硅烷偶联剂溶液；
16.优选的，硅烷偶联剂为kh-570、a-171、kh-602中的一种；
17.步骤4：将上述表面氧化乙炔炭黑和白炭黑按质量比1:1，加入到硅烷偶联剂溶液中，在120-130℃下搅拌反应2.5-3h，过滤后在75-80℃下干燥1.5-2h，得表面枝接包覆硅烷
偶联剂的耐磨抗静电剂。
18.本发明所述的耐磨抗静电丁腈橡胶材料制备方法，包括以下步骤：
19.将上述重量份丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶投入密炼机进行密炼60-90s后，加入上述重量份的氧化锌、硬脂酸锌、石油树脂、微晶蜡、防老剂、古马隆、快压出炭黑、tbc在密炼机中进行混炼，混炼2.5-3.5min后，加入上述重量份的耐磨抗静电剂、活性碳酸钙混炼4-6min后，在温度120-140℃条件下排出胶料，在开炼机上翻炼60-100s，下片风冷制得混炼胶；混炼胶在室温下停放15-24h后，在开炼机上加入混炼胶30-60kg至包辊，加入硫磺及促进剂混料3-5min，薄通打三角包两次，调整厚度下片待用。
20.丙烯酸酯橡胶(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。丙烯酸酯橡胶与丁腈橡胶相容性好，应用于本发明可以提高丁腈橡胶材料的耐热、耐老化和耐油性能。
21.本发明将石油树脂和古马隆树脂并用，可以提高橡胶材料的粘结性能和耐热性能，并能提高耐磨抗静电丁腈橡胶材料的拉伸强度等力学性能。
22.本发明中氧化锌和硬脂酸锌作为活性组分并用，可以促进硫化过程中的交联反应，使硫化完全，有利于提高橡胶制品的耐磨性能。
23.本发明中防老剂mb，化学名称为2-硫醇基苯并咪唑，防老剂ble-w为丙酮-二苯胺的高温缩合物，两种防老剂均有不污染特征，两者并用可以提高橡胶材料吸收热氧自由原子的性能，显著提高耐热和耐老化性能。
24.本发明中微晶蜡，可以在本发明橡胶材料硫化成型过程中迁移到制品表面，形成保护膜，有利于制品光滑和顺利脱模，有利于隔绝空气中氧气和臭氧的侵蚀，能够与防老剂协同提高耐老化效果，延长制品使用寿命。
25.本发明中快压出炭黑为m8503，粒径范围在40-48nm，为中等耐磨炭黑，能够赋予良好的补强性能和压出性能，制得的硫化胶弹性高、生热低，动态性能良好。
26.本发明中乙炔炭黑，含碳量大于99.5％，氢含量小于0.1％，氧含量0.07-0.26％，电阻率小于2.5ω
·
m，具有优良的导电性、导热性和抗静电效果，作为耐磨抗静电剂原料之一应用于本发明，显著提高了制品的抗静电性能和散热性能。
27.本发明中白炭黑为沉淀法白炭黑，具有补强效果，可以实现很低的滚动阻力和较高的湿地抓地力，为耐磨抗静电剂原料之一应用于本发明，有利于显著提高橡胶耐磨性能。
28.本发明中硅烷偶联剂，可在橡胶混料中与氧化乙炔炭黑和白炭黑结合、包覆，并在硫化过程中与橡胶分子链形成化学键，有利于提高硫化橡胶的拉伸强度，减少制品的滚动阻力、压缩生热、磨耗和永久变形，并提高动态性能。
29.本发明中柠檬酸三丁酯，为环保橡胶软化增塑剂，与丁腈橡胶和丙烯酸酯橡胶相容性好，不易渗出到制品表面，赋予橡胶制品良好的耐寒、耐水和抗霉性。
30.本发明中应用活性碳酸钙，能够在保持制品性能的同时，有效降低材料成本。
31.综上所述，本发明具有以下有益效果：
32.1.丁腈橡胶具有耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强等特点。丙烯酸酯橡胶(acm)耐热、耐老化性和耐油性优于丁腈橡胶，丙烯酸酯橡胶与丁腈橡胶并用，应用
于本发明可以提高丁腈橡胶材料的耐热、耐老化和耐油性能，有利于延长制品使用寿命。
33.2.防老剂和微晶蜡协同并用，有利于制品的抗老化性能，有利于制品表面光滑和脱模，保证产量质量稳定性。石油树脂和古马隆树脂并用，能够提高橡胶材料的粘结性能和耐热性能，并能提高制品耐磨和抗静电性能。
34.3.耐磨抗静电剂赋予橡胶材料良好散热、抗撕裂、耐磨和抗静电性能。通过个各组分协同作用，能够获得抗静电性能、耐磨性能和抗老化性能。
具体实施方式
35.本发明最关键的构思在于：本发明采用丁腈橡胶和丙烯酸酯橡胶为生胶原料，采用了耐磨抗静电剂材料，对各原料的成分及重量份配比进行了改良，提高丁腈橡胶材料的耐磨性能和抗静电性能。
36.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
37.实施例1
38.一种耐磨抗静电丁腈橡胶材料，其原料按重量份包括：
39.35份丁腈橡胶、10份丙烯酸酯橡胶、1份石油树脂、2份氧化锌、0.3份硬脂酸锌、1份微晶蜡、1.5份防老剂、3份古马隆树脂、8份快压出炭黑、23份耐磨抗静电剂、5份活性碳酸钙、7份柠檬酸三丁酯(tbc)、1.2份硫磺、1份促进剂m、1份促进剂bz：
40.其中，丁腈橡胶的门尼粘度(ml100℃1+4)为52，丙烯腈含量为33％，丙烯酸酯橡胶的门尼粘度(ml100℃1+4)为48。
41.其中，耐磨抗静电剂的制备方法为：将乙炔炭黑加入到浓度为50％的硝酸中，在100℃下搅拌反应2h，用50％的盐酸中和至ph值为7后经冷却、过滤，在80℃下干燥1h，得表面氧化乙炔炭黑。将表面氧化乙炔炭黑和白炭黑按质量比1:1，加入到浓度为20mol/l的硅烷偶联剂二甲苯溶液中，在120℃下搅拌反应2.5h，过滤后在80℃下干燥1.5h。
42.所述硅烷偶联剂为kh-602，主要化学成分为氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷。所述白炭黑为表面含有羟基的沉淀法白炭黑，主要成分为无定型二氧化硅，含量达99.8％以上，比表面积达200m2/g。
43.实施例2
44.一种耐磨抗静电丁腈橡胶材料，其原料按重量份包括：
45.40份丁腈橡胶、6份丙烯酸酯橡胶、1.2份石油树脂、2.5份氧化锌、0.5份硬脂酸锌、1.5份微晶蜡、1.5份防老剂、4份古马隆树脂、8份快压出炭黑、16.6份耐磨抗静电剂、10份活性碳酸钙、5份柠檬酸三丁酯(tbc)、0.9份硫磺、0.8份促进剂m、1.5份促进剂bz：
46.其中，丁腈橡胶的门尼粘度(ml100℃1+4)为55，丙烯腈含量为35％，丙烯酸酯橡胶的门尼粘度(ml100℃1+4)为41。
47.其中，耐磨抗静电剂的制备方法为：将乙炔炭黑加入到浓度为50％的硝酸中，在105℃下搅拌反应2h，用50％的盐酸中和至ph值为7后经冷却、过滤，在80℃下干燥1.5h，得表面氧化乙炔炭黑。将表面氧化乙炔炭黑和白炭黑按质量比1:1，加入到浓度为25mol/l的硅烷偶联剂(kh-602)二甲苯溶液中，在120℃下搅拌反应3h，过滤后在80℃下干燥1.5h。
48.实施例3
49.一种耐磨抗静电丁腈橡胶材料，其原料按重量份包括：
50.42份丁腈橡胶、5份丙烯酸酯橡胶、1.3份石油树脂、3份氧化锌、0.4份硬脂酸锌、1.2份微晶蜡、2份防老剂、5份古马隆树脂、5份快压出炭黑、20.1份耐磨抗静电剂、6份活性碳酸钙、6份柠檬酸三丁酯(tbc)、1份硫磺、0.6份促进剂m、1.2份促进剂bz：
51.其中，丁腈橡胶的门尼粘度(ml100℃1+4)为45，丙烯腈含量为28％，丙烯酸酯橡胶的门尼粘度(ml100℃1+4)为40。
52.其中，耐磨抗静电剂的制备方法为：将乙炔炭黑加入到浓度为50％的硝酸中，在110℃下搅拌反应2.5h，用50％的盐酸中和至ph值为后经冷却、过滤，在80℃下干燥1.2h，得表面氧化乙炔炭黑。将表面氧化乙炔炭黑和白炭黑按质量比1:1，加入到浓度为25mol/l的硅烷偶联剂二甲苯溶液中，在125℃下搅拌反应2.5h，过滤后在80℃下干燥1.6h。
53.所述硅烷偶联剂为a-171，主要成分为乙烯基三甲氧基硅烷起到偶联、分散、润滑和粘结作用，所述氧化锌、硬脂酸锌、快压出炭黑、活性碳酸钙、石油树脂、古马隆树脂、耐磨抗静电剂作为填充补强材料，提高本发明橡胶材料的耐磨、抗撕裂和耐热性能。
54.实施例4
55.一种耐磨抗静电丁腈橡胶材料，其原料按重量份包括：
56.36份丁腈橡胶、7份丙烯酸酯橡胶、1.1份石油树脂、2.2份氧化锌、0.6份硬脂酸锌、2份微晶蜡、2.5份防老剂、6份古马隆树脂、6份快压出炭黑、19.8份耐磨抗静电剂、8份活性碳酸钙、5.8份柠檬酸三丁酯(tbc)、1份硫磺、0.9份促进剂m、1.1份促进剂bz：
57.其中，丁腈橡胶的门尼粘度(ml100℃1+4)为45，丙烯腈含量为32％，丙烯酸酯橡胶的门尼粘度(ml100℃1+4)为50。
58.其中，耐磨抗静电剂的制备方法为：将乙炔炭黑加入到浓度为50％的硝酸中，在100℃下搅拌反应3h，用50％的盐酸中和至ph值为7后经冷却、过滤，在80℃下干燥1.5h，得表面氧化乙炔炭黑。将表面氧化乙炔炭黑和白炭黑按质量比1:1，加入到浓度为22mol/l的硅烷偶联剂二甲苯溶液中，在125℃下搅拌反应3h，过滤后在80℃下干燥1.6h。
59.所述硅烷偶联剂为a-171，所述石油树脂为p100型石油树脂，所述微晶蜡熔点为80℃，所述防老剂为mb，所述活性碳酸钙平均粒径为10μm。
60.实施例5
61.一种耐磨抗静电丁腈橡胶材料，其原料按重量份包括：
62.45份丁腈橡胶、5份丙烯酸酯橡胶、1份石油树脂、2份氧化锌、0.5份硬脂酸锌、1.1份微晶蜡、2份防老剂、3.3份古马隆树脂、7份快压出炭黑、12份乙炔炭黑、19份耐磨抗静电剂、1份活性碳酸钙、10份柠檬酸三丁酯(tbc)、0.8份硫磺、0.8份促进剂m、1.5份促进剂bz：
63.其中，耐磨抗静电剂的制备方法为：将乙炔炭黑加入到浓度为50％的硝酸中，在120℃下搅拌反应3h，用50％的盐酸中和至ph值为后经冷却、过滤，在80℃下干燥1.5h，得表面氧化乙炔炭黑。将表面氧化乙炔炭黑和白炭黑按质量比1:1，加入到浓度为30mol/l的硅烷偶联剂二甲苯溶液中，在130℃下搅拌反应3h，过滤后在80℃下干燥1.8h。
64.所述硅烷偶联剂为kh-570，主要成分为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，所述白炭黑为表面含有羟基的沉淀法白炭黑，主要成分为无定型二氧化硅，为本发明橡胶材料提供高硬度，高扯断强度，高撕裂强度和高耐磨性。
65.所述石油树脂为p90型石油树脂，所述微晶蜡熔点为70℃，所述防老剂为1份mb和1份ble-w，所述活性碳酸钙平均粒径为13μm，所述古马隆树脂为固体，密度为1.05-1.15g/
cm3，软化点温度为75-135℃。
66.实施例6
67.一种耐磨抗静电丁腈橡胶材料，其原料按重量份包括：
68.38份丁腈橡胶、5.2份丙烯酸酯橡胶、1.4份石油树脂、2.4份氧化锌、0.4份硬脂酸锌、1.8份微晶蜡、1.8份防老剂、4.5份古马隆树脂、5.5份快压出炭黑、13份乙炔炭黑、24.2份耐磨抗静电剂、2份活性碳酸钙、9份柠檬酸三丁酯(tbc)、1.5份硫磺、1份促进剂m、1.3份促进剂bz：
69.其中，耐磨抗静电剂的制备方法为：将乙炔炭黑加入到浓度为50％的硝酸中，在110℃下搅拌反应3h，用50％的盐酸中和至ph值为7后经冷却、过滤，在80℃下干燥1.3h，得表面氧化乙炔炭黑。将表面氧化乙炔炭黑和白炭黑按质量比1:1，加入到浓度为28mol/l的硅烷偶联剂二甲苯溶液中，在125℃下搅拌反应2.2h，过滤后在80℃下干燥2h。
70.所述硅烷偶联剂为kh-570，所述石油树脂为p120型石油树脂，所述微晶蜡熔点为75℃，能够迁移到橡胶制品表面，阻隔氧气和臭氧等，所述防老剂为ble-w，主要成分为丙酮-二苯胺的高温缩合物，有不污染特征，能够与所述微晶蜡起协同抗老化作用。
71.实施例7
72.上述各实施例的耐磨抗静电丁腈橡胶材料的制备方法包括以下步骤：
73.将上述重量份丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶投入密炼机进行密炼60-90s后，加入上述重量份的氧化锌、硬脂酸锌、石油树脂、微晶蜡、防老剂、古马隆、快压出炭黑、tbc在密炼机中进行混炼，混炼2.5-3.5min后，加入上述重量份的耐磨抗静电剂、活性碳酸钙混炼4-6min后，在温度120-140℃条件下排出胶料，在开炼机上翻炼60-100s，下片风冷制得混炼胶；混炼胶在室温下停放15-24h后，在开炼机上加入混炼胶30-60kg至包辊，加入硫磺及促进剂混料3-5min，薄通打三角包两次，调整厚度下片待用。
74.上述各实施例制备耐磨抗静电丁腈橡胶材料的性能测试
75.(1)导电性能测试
76.采用平板硫化仪对混炼胶进行硫化，硫化条件为155℃*500s。利用高绝缘电阻测量仪对上述橡胶材料的体积电阻率进行测试，测试电压为100v。
77.(2)耐磨性能测试
78.采用阿克隆磨耗机测定上述硫化条件橡胶的耐磨性能。橡胶与砂轮成15
°
倾斜角和受到2.72kg的压力下，橡胶与砂轮磨耗1.61km时橡胶所磨损的体积。
79.(3)测试结果见下表
[0080][0081]
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。