[发明专利]一种三元乙丙橡胶复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三元乙丙橡胶复合材料及其制备方法，特别是一种碳纤维补强三元乙丙橡胶复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

橡胶由于次生链段类似于结晶的规整化排列(或称类结晶化)而导致其强度在使用周期的前期呈现上升趋势，即自补强性。三元乙丙橡胶属于非结晶性橡胶，不具备自补强性，使用时需加入炭黑、白炭黑、碳酸钙等填料补强后才有较好的拉伸强度。其中前两种最为常用，纳米碳酸钙由于单独使用时补强作用不明显而常与白炭黑等协同补强[邹德荣.纳米CaCO₃对三元乙丙橡胶材料力学性能影响研究.江苏化工,2002,30(4):35-37]或经不饱和羧酸[一种纳米碳酸钙补强三元乙丙橡胶的制备方法.CN200510027344.2]等改性处理后再使用，其最好实验结果的拉伸强度依次为16.0MPa和19.7MPa；而单独使用矿物性补强剂水合二氧化硅[填充矿物性补强剂的耐热三元乙丙橡胶.CN201010541595.3]或甲基丙烯酸缩水甘油酯等改性炭黑[原位改性炭黑补强三元乙丙橡胶及其制备方法.CN200410022841.9]补强的最好结果依次为19.58MPa和19.5MPa。此外，使用炭黑等进行补强时所得到的材料均不透明，使其使用受到影响。

发明内容

作为各种广泛且细致的研究和实验的结果，本发明的发明人已经发现，采用经一定方式处理后的织物状碳纤维作为补强剂对三元乙丙橡胶进行补强，可得到力学性能优异且呈半透明的复合材料。基于这种发现，完成了本发明。

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是通过混炼和辐射交联的方法，制备了一种三元乙丙橡胶复合材料。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种三元乙丙橡胶复合材料，所述复合材料的配方组成按重量计为：三元乙丙橡胶100份，碳纤维25～60份，增熔剂0.3～0.6份，辐射敏化剂0～5份。

优选的是，其中，所述复合材料的配方组成按重量计为：三元乙丙橡胶100份，碳纤维25份，增熔剂0.4份，辐射敏化剂3份。

优选的是，其中，所述三元乙丙橡胶为1705、4770R、CP80、J4045、4570三元乙丙橡胶中的任意一种；所述碳纤维为商品型碳纤维中的任意一种，使用前编织成孔隙间距为0.1～0.4毫米的织物；所述增熔剂为硬脂酸、硅烷偶联剂、钛酸酯中的任意一种；所述辐射敏化剂为二丙烯酸-1,6-己二醇酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、三烯丙基氰脲酸酯中的任意一种。

优选的是，其中，所述商品型碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维中的任意一种；所述碳纤维的丝束小于6K。

优选的是，其中，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-540、硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH551、硅烷偶联剂KH580、硅烷偶联剂A-151中的任意一种。

优选的是，其中，所述钛酸酯为钛酸酯偶联剂101、钛酸酯偶联剂105、钛酸酯CB-401、钛酸酯CB311W中的任意一种。

本发明的目的还可以进一步由一种制备三元乙丙橡胶复合材料的方法来实现，该方法包括以下步骤：

步骤一、将增熔剂加入乙醇中配制成质量浓度为0.8～1.0％的处理液，按重量份，将碳纤维浸入到25～60份处理液中，浸泡12～16小时，然后在70～80℃下干燥4～8小时；

步骤二、按重量份，将50份三元乙丙橡胶置入双棍开炼机中，在110～120℃下进行开炼，混炼过程中加入辐射敏化剂，混炼15～20分钟；将混炼后的物料置于模具中，并在压力100～150kg.cm^-2和温度110～130℃的条件下进行压延，制备成厚度为0.5～1.0毫米的三元乙丙橡胶薄片，然后将经过处理液处理的干燥的碳纤维夹于压制好的两层三元乙丙橡胶薄片之间，再次置于模具中在压力100～150kg.cm^-2和温度110～130℃的条件下进行压延，制备成厚度为1.0～2.0毫米的片材；

步骤三、待片材冷却至室温后塑封，置于γ射线辐照场或电子束加速器中，使其总吸收剂量保持50～200kGy进行辐射交联；完成辐照后，拆除塑封，裁去边缘即得呈半透明状的三元乙丙橡胶复合材料。

优选的是，所述步骤一中的乙醇由环氧氯丙烷代替。

本发明所述步骤一中含有增熔剂的乙醇或环氧氯丙烷溶液需提前按重量比例配置，待混合体系澄清透明后即可使用。