[发明专利]橡胶复合材料及制法和在盾构机主驱动系统密封中的应用

说明书

本发明提供了一种橡胶复合材料及制法和在盾构机主驱动系统密封中的应用。以重量份计，制备该橡胶复合材料的原料组分包括100份的橡胶、8～15份的二硫化钼‑粘土复合材料、1～3份的偶联剂、60～110份的炭黑、2～6份的纳米氧化锌、1～6份的防老剂、1～3份的促进剂、1～10份的软化剂、1～4份的硫化剂和0.1～2份的防焦剂。该橡胶复合材料具有较佳的耐磨性和强度；能够有效适用于盾构机主驱动系统的密封，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于橡胶密封材料技术领域，涉及一种橡胶复合材料及制法和在盾构机主驱动系统密封中的应用。

背景技术

随着盾构机的发展，主机配套厂商开发出了越来越多适用于复杂的工况的盾构机，尤其是面对于具有大埋深、高水压、长距离且地质条件复杂多变的工况，盾构机主驱动系统密封的可靠性和寿命尤为关键。在施工的过程中，如果主驱动系统密封失效，在洞内进行修复十分困难，就会造成工程停工，一旦这种情况发生，会给施工企业带来巨大的损失。现有的主驱动密封件主要来自进口，严重制约国产盾构设备的生产效率和国际竞争力。目前，国内市场中的主驱动密封材料的强度低、不耐磨、寿命短，为了实现这一目标，需要对传统的密封件进行改性，从而提高其强度、耐磨性及寿命周期性，用来保证盾构机的密封效果。

橡胶工业大量使用填料作为配合剂，其用量仅次于橡胶消耗用量，而矿物粘土材料因其在自然界中储量丰富，具有价格低廉，易于加工等优点，成为配合剂十分重要的组成。矿物材料作为填料时根据类型与用量的不同，对橡胶功能的影响和改善效果也有所不同。

MoS₂是典型的层状六方晶体，层与层之间在受到摩擦力时会由于弱的范德华力断裂而产生滑移，形成滑移面而起到润滑作用，被誉为“润滑之王”。MoS₂与橡胶复合，能增强和改善橡胶的摩擦性能、热稳定性等。

在橡胶的加工中，通常将矿物粘土和MoS₂分别加入生胶中进行混炼，这样会导致粘土和MoS₂无法形成键合，同时无法保证矿物粘土和MoS₂均匀的分散在生胶中，复合材料无法很好的发生协同作用，使其对橡胶强度及耐磨性的补强效果大打折扣。

发明内容

基于现有技术存在的缺陷，本发明的第一目的在于提供一种橡胶复合材料；本发明的第二目的在于提供该橡胶复合材料的制备方法；本发明的第三目的在于提供该橡胶复合材料作为密封材料在盾构机主驱动系统密封中的应用。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

一方面，本发明提供一种橡胶复合材料，以重量份计，制备该橡胶复合材料的原料组分包括：

本发明采用二硫化钼-粘土复合材料(MoS₂@clay)制备橡胶复合材料，相比单独采用二硫化钼、粘土原料而言具有更好提高橡胶耐磨性能和强度。

上述的橡胶复合材料中，优选地，所述二硫化钼-粘土复合材料制备方法包括：

将钼酸铵与硫脲溶于水中搅拌均匀得到混合溶液；

接着将混合溶液和粘土混合进行超声砂磨分散，得到分散液；

将分散溶液进行水热反应，反应的产物水洗干燥得到二硫化钼-粘土复合材料。

本发明采用一锅水热法将二硫化钼均匀的原位生长在粘土矿物上，制备方法中采用超声-砂磨耦合法可以减小粘土的尺寸，同时进一步提高粘土和混合溶液的分散性，制备的二硫化钼-粘土复合材料再与橡胶等其他配合剂经过混炼、硫化等工艺制备获得橡胶复合材料。采用此种一锅水热法配合超声砂磨分散技术合成的二硫化钼-粘土复合材料中，二硫化钼与粘土形成键合，不易发生自团聚现象，将其应用于制备橡胶材料能够更好的发挥二硫化钼和粘土的协同作用，不仅提升了橡胶的耐磨性，而且对橡胶的强度大幅提升。