[发明专利]一种高性能丁腈橡胶材料及其制备方法

说明书

本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种高性能丁腈橡胶材料及其制备方法；所述高性能丁腈橡胶材料以橡胶、硅橡胶和碳量子点为主要原料制得；其中，所述橡胶为选自丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氢化羧基丁腈橡胶中的一种或多种；所述碳量子点的粒径为1～3nm；所述橡胶与所述硅橡胶、所述碳量子点的重量比为50～80：20～50：0.5～10。本发明提供的高性能丁腈橡胶材料，采用丁腈橡胶、硅橡胶和碳量子点为主要原料，即具备良好的耐油性，又具备良好的耐低温性能，同时还兼具良好的耐磨性、耐热性和耐臭氧性。此外，所述高性能丁腈橡胶材料的制备方法简单，具有良好的工业化基础和广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种高性能丁腈橡胶材料及其制备方法。

背景技术

丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，其具有优异的耐油性，良好的耐磨性和耐热性，但是其耐低温性差、耐臭氧性差。丁腈橡胶的耐油性和耐低温性能存在着相对立的矛盾，如何获得一种耐油性优异、同时耐低温性能较好的丁腈橡胶，是目前丁腈橡胶研究中的一大难点。

CN111171419A公开了一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈，该密封圈由下述重量份的原料制备而成：丁腈橡胶60份、硅橡胶40份、白炭黑5～15份、炭黑10～20份、芳纶纤维5～10份、硅69 5～10份、氧化锌3～6份、硬脂酸0.5～2份、植酸钠10～16份、硫磺1.5～2.5份、促进剂M 0.5～2份、防老剂1～2份；本发明采用丁腈橡胶与硅橡胶共混，复合了两种橡胶的优点，使制备的O型密封圈既具有较好的耐低温性能又具备较好的耐油性。然而，上述专利文件所提及的丁腈橡胶材料，虽一定程度上兼顾了耐油性和耐低温性，但两种性能均不理想，在实际应用过程中仍然存在耐低温性和耐油性较差的问题；此外，上述专利文件提供的丁腈橡胶材料的成本过高。

CN105524313A公开了一种耐高低温丁腈胶料，其组成包含以下组分(wt.％表示)，NBR：40～60％、EPDM：10～20％、增容剂：2～5％、甲基丙烯酸盐：2～5％、碳纳米管：1～3％、防老剂：1～3％、补强剂：10～30％、软化剂：5～10％、过氧化物硫化剂：1～2％；该丁腈橡胶材料具有优异的力学性能。但是，上述专利文件提供的丁腈橡胶材料存在填料种类过多、制备步骤复杂的问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能丁腈橡胶材料，该高性能丁腈橡胶材料能够兼顾优异的耐油性和耐低温性，同时还具备优异的耐磨性、耐热性和耐臭氧性；本发明的另一目的在于提供该高性能丁腈橡胶材料的制备方法。

具体地，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种高性能丁腈橡胶材料，以橡胶、硅橡胶和碳量子点为主要原料制得；

其中，所述橡胶为选自丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氢化羧基丁腈橡胶中的一种或多种；所述碳量子点的粒径为1～3nm；所述橡胶与所述硅橡胶、所述碳量子点的重量比为50～80：20～50：0.5～10。

现有技术中，多采用硅橡胶与丁腈橡胶共混，来改善丁腈橡胶的高低温性能和加工性能；然而，上述方式仍然难以制得同时兼顾耐油性和耐低温性的丁腈橡胶材料。本发明意外发现，在以丁腈橡胶和硅橡胶为主要原料制备丁腈橡胶材料时，向原料中混入碳量子点有望解决丁腈橡胶材料难以同时兼顾耐油性和耐低温性的问题。

进一步地，本发明还发现，当碳量子点的粒径为1～3nm时，以其和丁腈橡胶、硅橡胶为主要原料，并在特定重量比下制得的丁腈橡胶材料，能够同时兼顾良好的耐油性和耐低温性；原因在于：碳量子点具有高比表面积的特点，进而在上述特定尺寸下的碳量子点可作为增溶剂，在多项体系中起到增强和改善相界面的结合效果，同时其表面官能团可以促进橡胶中交联网络的形成。

作为优选，所述碳量子点是以硅烷偶联剂和柠檬酸为原料制备得到的。

作为优选，所述橡胶为羧基丁腈橡胶；