CN116622132A - 一种耐老化橡胶塑料复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐老化橡胶塑料复合材料及其制备方法，涉及橡胶材料技术领域，过下述重量份原料制备得到：天然橡胶90‑120份、氯化聚乙烯80‑110份、三元乙丙橡胶生胶20‑35份、纳米二氧化钛4‑8份、碳纤维3‑5份、纳米铋粉4‑6份。本申请以天然橡胶和氯化聚乙烯为主料，赋予材料的耐寒性和耐老化性能；通过加入的丁基橡胶和环氧树脂来提高了体系的相容性，并经各组份之间协同强化，具有较强的力学强度、耐温性、耐候性、耐腐蚀性能和耐老化性；通过硅烷偶联剂Si‑69的加入，使产品获得了更高的物理机械性能，能提高产品的拉伸强度和定伸应力，还可以改善产品的耐热老化性能。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶材料技术领域，具体涉及一种耐老化橡胶塑料复合材料及其制备方法。
背景技术
当橡胶塑料复合材料所处的工作场所环境恶劣，其产品容易发生早期老化现象，尤其是臭氧老化性能较差，在工作场所使用短时间以后产品表面会出现很多因臭氧老化所造成的细小裂纹,产品更换频繁,对使用者来说增加了额外的使用成本。并且在生产橡胶塑料复合材料的过程中，通常会采用到挤出机，现有的挤出机可以实现快速的加热，但是在停止使用的时候，不对其降温，会导致余热对设备有所损坏。因此提出一种耐老化橡胶塑料复合材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐老化橡胶塑料复合材料及其制备方法，通过原料的选取配比来提高橡胶塑料复合材料的耐老化性，同时便于快速对挤出机进行降温，处理余热。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种耐老化橡胶塑料复合材料，通过下述重量份原料制备得到：天然橡胶90-120份、氯化聚乙烯80-110份、三元乙丙橡胶生胶20-35份、纳米二氧化钛4-8份、碳纤维3-5份、纳米铋粉4-6份、丁基橡胶20-35份、尼龙6610-25份、环氧树脂10-25份、炭黑10-20份、硅烷偶联剂Si-695-10份。
作为本发明进一步的方案：一种耐老化橡胶塑料复合材料的制备方法,包括以下步骤：
步骤一、将天然橡胶、氯化聚乙烯、三元乙丙橡胶生胶、纳米二氧化钛、碳纤维、纳米铋粉、丁基橡胶、尼龙66、环氧树脂、炭黑、硅烷偶联剂Si-69通过加入到混炼设备中进行混炼；
步骤二、首先通过加热棒和加热片对挤出筒内部进行加热，然后启动旋转电机，带动齿轮一和齿轮二转动，进而带动挤出螺杆和挤出筒转动，挤出螺杆将上述原料混炼并挤出成型，得到颗粒状的复合材料；
步骤三、颗粒状的复合材料件落到冷却机构上，旋转式降温，冷却成型，最终得到成品的复合材料。
作为本发明进一步的方案：混炼设备包括箱体，所述箱体的内部设置有挤出机构，所述箱体的端部设置有切割机构，所述切割机构的下方设置有冷却机构
所述挤出机构包括中空的端头，所述端头上设置有进料漏斗，所述端头的一端转动连接有挤出筒，所述挤出筒外表面对称安装有两个齿环二，所述端头和挤出筒的内部设置有挤出螺杆，所述挤出螺杆的一端延伸至端头外，所述挤出螺杆的一端套接有齿环一；
所述箱体的内部固定安装有旋转电机，所述旋转电机的输出轴上固定安装有传动轴，所述传动轴上套接有一个齿轮一和两个齿轮二，所述齿轮一通过链条与齿环一连接，所述齿轮二与齿环二啮合连接。
作为本发明进一步的方案：所述挤出螺杆的中心处开设有中空槽，所述中空槽的内部固定安装有多根加热棒，所述中空槽的内部还固定安装有呈螺旋设置的进水管和直线型的回水管，所述中空槽的端部安装有密封塞，且进水管和回水管贯穿密封塞与冷水箱连接。
作为本发明进一步的方案：所述挤出筒的内部为中空结构，所述挤出筒的内部嵌入安装有多片加热片，所述挤出筒上对称安装两个通风结构。
作为本发明进一步的方案：所述通风结构包括固定安装在挤出筒中空处的弹簧，所述弹簧的底部固定安装有弧形密封板，其中一组所述通风结构的下方设置有冷却机，所述冷却机上固定安装有伸缩管，所述冷却机上固定安装有气缸一，所述气缸一的活塞杆端部与伸缩管的一端固定连接。
作为本发明进一步的方案：所述切割机构包括中空的圆盘，所述圆盘的顶部固定安装有气缸二，所述气缸二的活塞杆延伸至圆盘内与切割刀连接，所述切割刀的下方设置有模头，所述圆盘的内部设置有螺旋通道，所述圆盘的底部设置有排料口。
作为本发明进一步的方案：所述冷却机构包括固定盘，所述固定盘为中空结构，所述固定盘的底部一侧开设有排料通孔，所述固定盘的上表面设置有多个圆形滤网，所述固定盘的一侧固定安装有通风管，所述固定盘的顶部转动连接有旋转盘，所述旋转盘的底部中心处固定安装有转动轴，所述转动轴贯穿固定盘与齿环三固定连接，所述齿环三由电机、齿轮驱动；
所述旋转盘为中空的结构，所述旋转盘的上表面阵列设置有多个通孔，所述通孔的内壁上开设有多个进气孔，所述旋转盘的内部固定安装有中心管，所述中心管贯穿转动轴，且所述中心管的外周面上等距离安装有多个冷却管。
本发明的有益效果：
本申请以天然橡胶和氯化聚乙烯为主料，赋予材料的耐寒性和耐老化性能；通过加入的丁基橡胶和环氧树脂来提高了体系的相容性，并经各组份之间协同强化，具有较强的力学强度、耐温性、耐候性、耐腐蚀性能和耐老化性；通过硅烷偶联剂Si-69的加入，使产品获得了更高的物理机械性能，能提高产品的拉伸强度和定伸应力，还可以改善产品的耐热老化性能，同时还能降低压缩永久变形和动态生热性能；使用炭黑，给产品提供了足够的物理机械性能，提高了产品的耐磨性；其余材料的添加使其具有导电性。
本发明通过通风结构和水冷循环的设置，便于从外部和内部同时进行降温，降温速率快，避免余热对设备的内部造成损坏。同时切割后的颗粒落入到通孔中，通过齿环三带动转动轴转动，进而带动旋转盘转动，实现旋转式接料，在原料进行旋转的过程中，通过底部、侧面和旋转自然风对其进行全面冷却，实现塑形。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明混炼设备整体的结构示意图；
图2是本发明混炼设备的内部结构示意图；
图3是本发明挤出机构的正视结构示意图；
图4是本发明挤出筒的整体结构示意图；
图5是本发明通风结构的整体结构示意图；
图6是本发明冷却机构的整体结构示意图；
图7是本发明冷却机构的等轴测结构示意图；
图8是本发明切割机构的整体结构示意图；
图9是本发明挤出筒的内部结构示意图。
图中：1、箱体；11、进料漏斗；12、通风孔；2、切割机构；3、冷却机构；21、圆盘；22、气缸二；23、切割刀；24、模头；25、螺旋通道；26、排料口；31、固定盘；32、旋转盘；33、通孔；34、滤网；35、冷却管；36、中心管；37、通风管；38、转动轴；39、齿环三；310、排料通孔；41、旋转电机；42、齿轮一；43、进水管；44、回水管；45、挤出螺杆；46、密封塞；47、齿环一；48、端头；49、齿轮二；410、传动轴；411、挤出筒；412、齿环二；413、冷却机；414、伸缩管；415、气缸一；416、弹簧；417、弧形密封板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明为一种耐老化橡胶塑料复合材料，通过下述重量份原料制备得到：天然橡胶90-120份、氯化聚乙烯80-110份、三元乙丙橡胶生胶20-35份、纳米二氧化钛4-8份、碳纤维3-5份、纳米铋粉4-6份、丁基橡胶20-35份、尼龙6610-25份、环氧树脂10-25份、炭黑10-20份、硅烷偶联剂Si-695-10份。
本申请以天然橡胶和氯化聚乙烯为主料，赋予材料的耐寒性和耐老化性能；通过加入的丁基橡胶和环氧树脂来提高了体系的相容性，并经各组份之间协同强化，具有较强的力学强度、耐温性、耐候性、耐腐蚀性能和耐老化性；通过硅烷偶联剂Si-69的加入，使产品获得了更高的物理机械性能，能提高产品的拉伸强度和定伸应力，还可以改善产品的耐热老化性能，同时还能降低压缩永久变形和动态生热性能。
实施例二
请参阅图1-9所示：一种耐老化橡胶塑料复合材料的制备方法,包括以下步骤：
步骤一、将天然橡胶、氯化聚乙烯、三元乙丙橡胶生胶、纳米二氧化钛、碳纤维、纳米铋粉、丁基橡胶、尼龙66、环氧树脂、炭黑、硅烷偶联剂Si-69通过加入到混炼设备中进行混炼；
步骤二、首先通过加热棒和加热片对挤出筒411内部进行加热，然后启动旋转电机41，带动齿轮一42和齿轮二49转动，进而带动挤出螺杆45和挤出筒411转动，挤出螺杆45将上述原料混炼并挤出成型，得到颗粒状的复合材料；
步骤三、颗粒状的复合材料件落到冷却机构3上，旋转式降温，冷却成型，最终得到成品的复合材料。
实施例三
混炼设备包括箱体1，所述箱体1上开设有通风孔12，便于通风散热，所述箱体1的内部设置有挤出机构，所述箱体1的端部设置有切割机构2，所述切割机构2的下方设置有冷却机构3。
所述挤出机构包括中空的端头48，所述端头48上设置有进料漏斗11，所述端头48的一端转动连接有挤出筒411，所述挤出筒411外表面对称安装有两个齿环二412，所述端头48和挤出筒411的内部设置有挤出螺杆45，所述挤出螺杆45的一端延伸至端头48外，所述挤出螺杆45的一端套接有齿环一47；
所述箱体1的内部固定安装有旋转电机41，所述旋转电机41的输出轴上固定安装有传动轴410，所述传动轴410上套接有一个齿轮一42和两个齿轮二49，所述齿轮一42通过链条与齿环一47连接，所述齿轮二49与齿环二412啮合连接。
首先将原料通过进料漏斗11加入到端头48中，然后启动旋转电机41，带动传动轴410转动，传动轴410带动齿轮一42和齿轮二49转动，齿轮一42通过链条带动齿环一47转动，齿环一47带动挤出螺杆45转动，进而进行输送挤出，同时齿轮二49带动齿环二412转动，进而带动挤出筒411转动，便于原料受热均匀。
所述挤出螺杆45的中心处开设有中空槽，所述中空槽的内部固定安装有多根加热棒，通过加热棒对挤出螺杆45加热，进而对挤出筒411内部加热，所述中空槽的内部还固定安装有呈螺旋设置的进水管43和直线型的回水管44，所述中空槽的端部安装有密封塞46，且进水管43和回水管44贯穿密封塞46与冷水箱连接。通过进水管43和回水管44的设置，便于快速对挤出螺杆45进行冷却，将进水管43设置成螺旋状，便于冷水进入的时间变长，而排除热水的时间变短。
所述挤出筒411的内部为中空结构，所述挤出筒411的内部嵌入安装有多片加热片，通过加热片对挤出筒411内部进行加热，所述挤出筒411上对称安装两个通风结构。通过挤出筒411与挤出螺杆45的配合，便于快速对原料进行加热。
挤出筒411与挤出螺杆45的转动速率不同。所述挤出筒411的内部固定安装有弹性件418，所述弹性件418的端部活动连接有弧形板419，所述弧形板419的一端与挤出筒411的内壁活动连接，通过该结构的设置，在混合料与弧形板419接触的过程中，会挤压弹性件418，当弹性件418到达一定程度上会推动弧形板419，进而带动混合料振动，混合效果更好。
参见图4和图5所示，所述通风结构包括固定安装在挤出筒411中空处的弹簧416，所述弹簧416的底部固定安装有弧形密封板418，其中一组所述通风结构的下方设置有冷却机413，所述冷却机413上固定安装有伸缩管414，所述冷却机413上固定安装有气缸一415，所述气缸一415的活塞杆端部与伸缩管414的一端固定连接，伸缩管414的端部开设有多个进风孔，便于进风散热。两块弧形密封板418，一块向内移动，一块向外移动，便于形成排风通道，便于进行散热，在不使用时，可以起到良好的密封，便于加热。启动气缸一415，带动伸缩管414上升，与弧形密封板418接触，挤压弹簧416，然后冷却机413上通入冷气，此时在风力的作用下，会将另一个弧形密封板418顶开，保证空气的流动，散热效果更好；在停止工作时，与水冷配合，可以内外部同时进行冷却，提高冷却效果。
所述切割机构2包括中空的圆盘21，所述圆盘21的顶部固定安装有气缸二22，所述气缸二22的活塞杆延伸至圆盘21内与切割刀23连接，所述切割刀23的下方设置有模头24，所述圆盘21的内部设置有螺旋通道25，所述圆盘21的底部设置有排料口26。启动气缸二22，带动切割刀23下降，进而对模头24中出来的长条切断，并落入到螺旋通道25上排除，由于刚出来的颗粒温度比较高，容易变形，因此通过螺旋通道25对其进行缓冲，避免其变形。
所述冷却机构3包括固定盘31，所述固定盘31为中空结构，所述固定盘31的底部一侧开设有排料通孔310，所述固定盘31的上表面设置有多个圆形滤网34，所述固定盘31的一侧固定安装有通风管37，所述固定盘31的顶部转动连接有旋转盘32，所述旋转盘32的底部中心处固定安装有转动轴38，所述转动轴38贯穿固定盘31与齿环三39固定连接，所述齿环三39由电机、齿轮驱动；
所述旋转盘32为中空的结构，所述旋转盘32的上表面阵列设置有多个通孔33，所述通孔33的内壁上开设有多个进气孔，所述旋转盘32的内部固定安装有中心管36，所述中心管36贯穿转动轴38，且所述中心管36的外周面上等距离安装有多个冷却管35。
切割后的颗粒落入到通孔33中，通过齿环三39带动转动轴38转动，进而带动旋转盘32转动，实现旋转式接料，在原料进行旋转的过程中，通过底部、侧面和旋转自然风对其进行全面冷却，实现塑形，最后通过排料通孔310排除。
本发明的工作原理：首先将原料通过进料漏斗11加入到端头48中，然后启动旋转电机41，带动传动轴410转动，传动轴410带动齿轮一42和齿轮二49转动，齿轮一42通过链条带动齿环一47转动，齿环一47带动挤出螺杆45转动，进而进行输送挤出，同时齿轮二49带动齿环二412转动，进而带动挤出筒411转动，然后通过加热棒对挤出螺杆45加热和通过加热片对挤出筒411内部进行加热，内部同时进行加热，可以实现快速加热；同时挤出筒411便于原料受热均匀；
然后启动气缸二22，带动切割刀23下降，进而对模头24中出来的长条切断，并落入到螺旋通道25上排除，由于刚出来的颗粒温度比较高，容易变形，因此通过螺旋通道25对其进行缓冲，避免其变形；
切割后的颗粒落入到通孔33中，通过齿环三39带动转动轴38转动，进而带动旋转盘32转动，实现旋转式接料，在原料进行旋转的过程中，通过底部、侧面和旋转自然风对其进行全面冷却，实现塑形，最后通过排料通孔310排除；
最后，不再进行混炼时，可以启动气缸一415，带动伸缩管414上升，与弧形密封板418接触，挤压弹簧416，然后冷却机413上通入冷气，此时在风力的作用下，会将另一个弧形密封板418顶开，保证空气的流动，散热效果更好；在停止工作时，与水冷配合，可以内外部同时进行冷却，提高冷却效果。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种耐老化橡胶塑料复合材料，其特征在于，通过下述重量份原料制备得到：天然橡胶90-120份、氯化聚乙烯80-110份、三元乙丙橡胶生胶20-35份、纳米二氧化钛4-8份、碳纤维3-5份、纳米铋粉4-6份、丁基橡胶20-35份、尼龙6610-25份、环氧树脂10-25份、炭黑10-20份、硅烷偶联剂Si-695-10份。
2.一种耐老化橡胶塑料复合材料的制备方法,其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将天然橡胶、氯化聚乙烯、三元乙丙橡胶生胶、纳米二氧化钛、碳纤维、纳米铋粉、丁基橡胶、尼龙66、环氧树脂、炭黑、硅烷偶联剂Si-69通过加入到混炼设备中进行混炼；
步骤二、首先通过加热棒和加热片对挤出筒(411)内部进行加热，然后启动旋转电机(41)，带动齿轮一(42)和齿轮二(49)转动，进而带动挤出螺杆(45)和挤出筒(411)转动，挤出螺杆(45)将上述原料混炼并挤出成型，得到颗粒状的复合材料；
步骤三、颗粒状的复合材料件落到冷却机构(3)上，旋转式降温，冷却成型，最终得到成品的复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种耐老化橡胶塑料复合材料的制备方法,其特征在于，混炼设备包括箱体(1)，所述箱体(1)的内部设置有挤出机构，所述箱体(1)的端部设置有切割机构(2)，所述切割机构(2)的下方设置有冷却机构(3)
所述挤出机构包括中空的端头(48)，所述端头(48)上设置有进料漏斗(11)，所述端头(48)的一端转动连接有挤出筒(411)，所述挤出筒(411)外表面对称安装有两个齿环二(412)，所述端头(48)和挤出筒(411)的内部设置有挤出螺杆(45)，所述挤出螺杆(45)的一端延伸至端头(48)外，所述挤出螺杆(45)的一端套接有齿环一(47)；
所述箱体(1)的内部固定安装有旋转电机(41)，所述旋转电机(41)的输出轴上固定安装有传动轴(410)，所述传动轴(410)上套接有一个齿轮一(42)和两个齿轮二(49)，所述齿轮一(42)通过链条与齿环一(47)连接，所述齿轮二(49)与齿环二(412)啮合连接。
4.根据权利要求3所述的一种耐老化橡胶塑料复合材料的制备方法,其特征在于，所述挤出螺杆(45)的中心处开设有中空槽，所述中空槽的内部固定安装有多根加热棒，所述中空槽的内部还固定安装有呈螺旋设置的进水管(43)和直线型的回水管(44)，所述中空槽的端部安装有密封塞(46)，且进水管(43)和回水管(44)贯穿密封塞(46)与冷水箱连接。
5.根据权利要求3所述的一种耐老化橡胶塑料复合材料的制备方法,其特征在于，所述挤出筒(411)的内部为中空结构，所述挤出筒(411)的内部嵌入安装有多片加热片，所述挤出筒(411)上对称安装两个通风结构。
6.根据权利要求5所述的一种耐老化橡胶塑料复合材料的制备方法,其特征在于，所述通风结构包括固定安装在挤出筒(411)中空处的弹簧(416)，所述弹簧(416)的底部固定安装有弧形密封板(418)，其中一组所述通风结构的下方设置有冷却机(413)，所述冷却机(413)上固定安装有伸缩管(414)，所述冷却机(413)上固定安装有气缸一(415)，所述气缸一(415)的活塞杆端部与伸缩管(414)的一端固定连接。
7.根据权利要求3所述的一种耐老化橡胶塑料复合材料的制备方法,其特征在于，所述切割机构(2)包括中空的圆盘(21)，所述圆盘(21)的顶部固定安装有气缸二(22)，所述气缸二(22)的活塞杆延伸至圆盘(21)内与切割刀(23)连接，所述切割刀(23)的下方设置有模头(24)，所述圆盘(21)的内部设置有螺旋通道(25)，所述圆盘(21)的底部设置有排料口(26)。
8.根据权利要求3所述的一种耐老化橡胶塑料复合材料的制备方法,其特征在于，所述冷却机构(3)包括固定盘(31)，所述固定盘(31)为中空结构，所述固定盘(31)的底部一侧开设有排料通孔(310)，所述固定盘(31)的上表面设置有多个圆形滤网(34)，所述固定盘(31)的一侧固定安装有通风管(37)，所述固定盘(31)的顶部转动连接有旋转盘(32)，所述旋转盘(32)的底部中心处固定安装有转动轴(38)，所述转动轴(38)贯穿固定盘(31)与齿环三(39)固定连接，所述齿环三(39)由电机、齿轮驱动；
所述旋转盘(32)为中空的结构，所述旋转盘(32)的上表面阵列设置有多个通孔(33)，所述通孔(33)的内壁上开设有多个进气孔，所述旋转盘(32)的内部固定安装有中心管(36)，所述中心管(36)贯穿转动轴(38)，且所述中心管(36)的外周面上等距离安装有多个冷却管(35)。
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