[发明专利]一种改性氯丁橡胶V带及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶类V带加工领域，具体涉及一种碳纳米管复合添加剂改性氯丁橡胶V带及其制备方法。

背景技术

现有的橡胶V带由于主要采用橡胶制成，在使用过程中容易产生静电，静电积聚后会吸附粉尘，加剧橡胶V带的打滑，引发静电放电现象，不适宜用于静电积聚易引发放电的特殊工作场合，且一般传动用普通V带，主体橡胶采用天然橡胶，由于天然橡胶的分子结构为聚异戊二烯(--CH₂-C＝CHCH₂(CH₃)-)_n，分子结构中有-CH₃和α-H的作用，使-C＝CH-双键结构键能低，不耐热不耐油，因此以天然橡胶为主体的普通V带，只适用于70℃以下常温使用，带有很大的局限性。因此，人们开始探寻对橡胶V带进行改性以优化其性能，扩大其使用范围。目前，人们普遍采用炭黑、纳米材料(如纳米氧化锌、纳米碳酸钙、碳纳米管)等对橡胶V带进行改性，虽然取得了一定的成就，但仍然存在不足之处。

国内生产的普通V带，一般采用压延擦胶工艺，即帆布通过压延机，利用压延机各辊筒线速度差，使70～90℃的混炼胶，擦到帆布上。由于橡胶擦在帆布表面，不能浸入帆布内层。所以橡胶与V带基体的粘接力弱，V带表面橡胶易与基体帆布脱离，如果脱落，还会造成抗静电橡胶不能和金属带轮接触，积累的静电不能得到释放，消弱了V带的抗静电性能。

为了改善橡胶V的性能，现有技术对基体橡胶(橡胶与各种助剂混炼制成)做了各种改进，例如：

申请号为200310111660.9的中国专利中公开了一种碳纳米管改性氢化丁腈橡胶及其制备方法，通过将表面处理后的碳纳米管与一种液体橡胶通过超声波混合均匀，然后加入部分氢化丁腈橡胶中制得母炼胶，在母炼胶中加入余下的氢化丁腈橡胶、炭黑、氧化锌、硫化剂，用开炼机或者密炼机对上述混合物进行加工，得到以碳纳米管改性的氢化丁腈橡胶混炼胶，通过硫化加工，得到改性氢化丁腈橡胶。

申请号为200610052468.0的中国专利申请中公开了一种纳米材料改性橡胶V带，包括橡胶基体、硫化剂、促进剂、硬脂酸、防老剂、软化剂和炭黑，进一步还包括纳米氧化锌和纳米碳酸钙。

申请号为200810227576.6的中国专利申请中公开了一种用于超低温密封装置的氯丁橡胶组合物，包括氯丁橡胶、炭黑、ZnO和促进剂，混合均匀置于炼胶机进行混炼。该氯丁橡胶组合物具有良好的加工工艺性能、与金属的热粘接性能；在-196℃超低温条件下具有良好的介质相容性和可靠的密封性能，耐压范围达到了-0.1～35MPA。

但现有技术对基体橡胶的性能改进，尤其针对耐热、耐油、抗静电性的性能改进效果并不理想。

发明内容

本发明提供了一种碳纳米管复合添加剂改性氯丁橡胶V带及其制备方法，采用包括改性碳纳米管、炭黑和磷系化合物的复合添加剂，对橡胶V带的主体原料氯丁橡胶实施复合改性得到基体橡胶，用该基体橡胶制成的V带增强、耐热、抗静电和阻燃性能大大提高。

一种改性氯丁橡胶V带，其基体橡胶由下列重量份的原料经混炼制成：

100份氯丁橡胶、20～50份酸改性碳纳米管、10～20份炭黑、2～10份磷系氧化物、12～18份硫磺、0.3～5份防老剂、1～5份填料、3～7份软化剂、2～10份增塑剂和1～6份促进剂。

所述的酸改性碳纳米管可选用现有技术中经盐酸、硝酸改性的碳纳米管。

由于碳纳米管具有很高的表面自由能，处于热力学不稳定状态，易团聚，如图1所示，难分散，使得其在复合材料中的应用受到一定的限制。鉴于此，需对碳纳米管进行表面改性和修饰等处理，以改善碳纳米管在橡胶基体中的分散性，消除复合体中碳纳米管的富集区，提升复合体的综合性能。

对碳纳米管进行改性的方法可选用本领域的常规方法，比如：将碳纳米管用硝酸回流法纯化处理，配以超声震荡。

浓HNO₃对碳纳米管有强氧化浸蚀作用，能对碳纳米管进行接枝改性，使其表面产生大量的含氧官能团，得到携带含氧官能团的碳纳米管，如图2所示，这些大量的含氧官能团不但可以降低碳纳米管的活化能，有利于碳纳米管在氯丁橡胶基体中的分散，而且有利于碳纳米管对复合添加剂中其它组分的吸附。

以功能化的碳纳米管(即携带含氧官能团的碳纳米管)作为添加剂的主要组分，制取复合添加剂，是因为在复合材料基体中，功能化的碳纳米管可以携带其它添加剂组分粒子(炭黑和磷系氧化物)，形成以碳纳米管为“骨架”的复合体系，如图3所示。