[发明专利]一种改性短切碳纤维的天然橡胶衬套材料及其制备方法

说明书

本发明涉及履带式车辆履带衬套橡胶材料领域，具体涉及一种改性短切碳纤维的天然橡胶衬套材料及其制备方法。具体为以天然橡胶作为主体聚合物，采用复合填充少量改性短切碳纤维、高结构炭黑及导热填料的方法，制备履带式车辆履带衬套橡胶材料。与现有技术相比，该发明提高了橡胶材料的100％定伸强度、弹性模量及回弹性，进而提高了橡胶衬套构件的刚度并降低高温蠕变及动态生热。本发明工艺方法简单，成本低廉。

技术领域

本发明涉及履带式车辆履带衬套橡胶材料领域，具体涉及一种改性短切碳纤维的天然橡胶衬套材料及其制备方法。

背景技术

橡胶衬套与金属履带销硫化粘接在一起装配在履带式车辆履带板孔中，是连接两块履带板的柔性铰链，它的主要功能是消除金属销与履带板孔相对转动时摩擦，减少车辆驱动的能量损耗，以及降低行走时履带对主动轮的冲击负荷并延长金属部件的使用寿命。橡胶衬套在服役过程中承受拉、压、扭、转的复杂载荷，要求橡胶材料具有较好的机械性能、较高的模量与弹性及稳定的高温性能。

为了增加履带衬套用橡胶材料的使用寿命，需要提高衬套橡胶材料的耐热性、耐磨性和机械性能，相关专利采用耐热性能优异的氢化丁腈聚合物来增加衬套橡胶材料的耐热耐磨性能，如CN102634046A提出了一种基于氢化丁腈的履带车辆衬套用橡胶材料，并与碳纤维复合材料硫化粘接成组合构件应用。

有关文献通过加入耐高温、耐磨的短切碳纤维填料，制备耐磨减振衬套，例如：CN106957460A介绍了一种含有硅烷偶联剂改性短切碳纤维的耐热、耐撕裂、耐磨衬套。

本发明提供一种添加改性短切碳纤维的天然橡胶衬套材料的制备方法，具体为采用高结构炭黑及导热填料与少量改性短切碳纤维复合填充的补强方法，制备履带式车辆履带衬套。与现有技术相比，在基本机械性能满足设计要求的前提下，该发明提高了100％定伸强度、弹性模量及回弹性，进而提高橡胶衬套构件的刚度，降低高温蠕变及动态生热。

本发明操作简单，成本低廉，可广泛应用于履带式工程车橡胶衬套，尤其是应用于坦克装甲车履带销挂胶衬套。

发明内容

本发明提供的一种改性短切碳纤维天然橡胶衬套材料，其原料按质量份包括：天然橡胶100份，氧化锌15-25份，硬脂酸1-2份，防老剂1-3份，炭黑40-50份，改性短切碳纤维3-6份，古马隆树脂1-5份，1,3-双(柠糠酰亚胺甲基)苯0.5-1.5份，促进剂CZ(N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺)0.6-1.2份，不溶性硫磺2.0-2.5份。

优选地，其原料按质量份包括：天然橡胶100份，氧化锌15-25份，硬脂酸1份，防老剂3份，高结构炭黑43-45份，改性短切碳纤维3份，古马隆树脂1份，1,3-双(柠糠酰亚胺甲基)苯1.0份，促进剂CZ 0.8份，不溶性硫磺2.3份。

优选地，炭黑选用N220炭黑。

改性短切碳纤维的天然橡胶衬套材料制备方法，包括以下步骤：

(1)改性短切碳纤维的制备：首先将短切碳纤维用丙烯酸浸润(用量可根据实际操作将碳纤维完全浸润即可)，加入氧化锌包覆浸润的短切碳纤维(氧化锌：短切碳纤维＝1:12)并放置24小时以上；然后水洗至PH＝7，100℃烘箱干燥直至恒重。

(2)按组成原料的质量份称取(1)的改性短切碳纤维和其他各原料，原料中除硫磺与促进剂外，橡胶聚合物与其他配合剂在常规密炼机中进行，然后在开炼设备上制备最终的混炼胶，按本领域常用的橡胶硫化技术制备硫化橡胶，得到一种改性短切碳纤维的天然橡胶衬套材料。

有益效果

(1)本发明采用具有高机械强度、低成本的天然橡胶作为主体聚合物，填充改性短切碳纤维与高结构炭黑及氧化锌填料，与现有技术相比，改善了履带衬套材料及构件的承载能力、弹性及热稳定性。