一种高耐磨橡胶液压软管材料组合物

技术领域

本发明涉及一种高分子材料，具体涉及一种高耐磨橡胶液压软管材料组合物。

背景技术

橡胶液压软管被广泛应用于工程机械液压系统中，工程机械施工状况条件大多十分恶劣。橡胶液压软管外胶与外界接触，发生磨损磨耗、疲劳磨耗或卷曲磨耗，外胶磨损后胶管骨架层会受到外界的直接伤害，如划伤、锈蚀等，骨架层受损后，胶管的耐压能力将受到极大影响，工作过程中可能出现液压油渗漏或爆管的现象。

为保护橡胶液压软管外胶层不受损伤，目前一般采用以下两种方式进行保护：

1、在橡胶液压软管外编一层不锈钢丝编织层。编不锈钢编织层前，要先在胶管外包一层石棉布隔热，防止外胶层加速老化。该工艺较复杂，胶管重量大大增加，且胶管的柔软度降低，对胶管的使用有较大的限制，对工程机械设备的灵活性有较大影响；

2、在橡胶液压软管外加一个热收缩的耐磨聚酯纤维编织护套。该技术的缺点在于需根据橡胶液压软管总成的长度、外径大小定制护套的长度、外径大小，且加热收缩的耐磨聚酯纤维编织护套后还需要后续的高温热成型，工艺复杂，生产成本高。

鉴于以上原因，开发一种高耐磨橡胶液压软管材料组合物是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种高耐磨橡胶液压软管材料组合物。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种高耐磨橡胶液压软管材料组合物，包含以下重量份的组分：

NBR/PVC合金橡胶60～70份、氯磺化聚乙烯橡胶30～40份、氧化锌3～5份、硬脂酸0.5～2份、叔丁基酚醛树脂4～8份、防老剂1.2～3份、钴盐0.3～1份、防护蜡0.5～3份、硅烷偶联剂Si-69 1～5份、白炭黑50～60份、炭黑N220 30～40份、氧化镁4～8份、对苯二甲酸二辛酯(DOTP)35～45份、粘合剂4～8份、防焦剂0.3～0.5份、硫磺1.8～2.5份和促进剂0.8～1.5份；

所述NBR/PVC合金橡胶中，NBR和PVC的重量之比为：NBR：PVC＝65～75:25～35。

本发明所述橡胶液压软管材料组合物选用NBR和PVC的重量之比为：NBR：PVC＝65～75:25～35的NBR/PVC合金橡胶和氯磺化聚乙烯橡胶作为主体材料，这两种材料耐磨性能优异，且耐油、耐臭氧及耐天候老化性能优异，能很好的满足工程机械设备恶劣的使用工况；本发明选用以硅烷偶联剂Si-69进行表面处理的白炭黑联合炭黑N220作为补强剂，进一步提高了该材料组合物的耐磨性能。

作为本发明所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物的优选实施方式，所述NBR/PVC合金橡胶中为NBR/PVC合金橡胶M58。所述NBR/PVC合金橡胶优选NBR和PVC的重量之比为：NBR：PVC＝70:30的NBR/PVC合金橡胶M58，该型号的NBR/PVC合金橡胶更好地与氯磺化聚乙烯橡胶配合，具有更好的耐磨性。

作为本发明所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物的优选实施方式，所述氯磺化聚乙烯橡胶中氯含量为32.5％～37.5％，门尼粘度ML(1+4)100℃为55±5。采用具有上述性能的氯磺化聚乙烯橡胶作为主体材料与NBR/PVC合金橡胶配合能是橡胶液压软管具有更好的耐磨性。

作为本发明所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物的优选实施方式，所述氯磺化聚乙烯橡胶为氯磺化聚乙烯橡胶3305、3304和603中的至少一种。尤其是选用上述型号的氯磺化聚乙烯橡胶时橡胶液压软管具有最佳的耐磨性能。

作为本发明所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物的优选实施方式，所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物还包含防老剂1.2～3重量份；更优选地，所述防老剂为防老剂NBC和防老剂4010NA的混合物；所述防老剂NBC和防老剂4010NA的重量之比为：防老剂NBC 0.2～1份、防老剂4010NA 1～2份。

作为本发明所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物的优选实施方式，所述钴盐为硼酰化钴。

作为本发明所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物的优选实施方式，所述粘合剂为粘合剂RC。

作为本发明所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物的优选实施方式，所述防焦剂为防焦剂CTP(N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺)。

作为本发明所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物的优选实施方式，所述促进剂为促进剂DCBS(N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺)。

所述防老剂、钴盐、粘合剂、防焦剂和促进剂分别优选上述种类更适合本发明所述橡胶液压软管材料体系，耐老化性更佳，加工性能更佳。

本发明的另一目的还在于提供一种所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)物料称量：按配方中的原材料重量进行称量；

(2)将硅烷偶联剂Si-69加入到白炭黑中，混合均匀；

(3)将NBR/PVC橡胶合金M58和氯磺化聚乙烯橡胶3305在密炼机中进行混炼，压力为0.3～0.6MPa，时间为1～3分钟；

(4)在步骤(3)混炼好的胶料中加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、叔丁基酚醛树脂、钴盐和防护蜡，在压力为0.3～0.6MPa下保持1～3分钟；

(5)在步骤(4)中混炼好的胶料中加入步骤(2)中白炭黑与硅烷偶联剂的混合物，在压力为0.3～0.6MPa下保持1～3分钟；

(6)在步骤(5)中混炼好的胶料中加入炭黑、氧化镁和对苯二甲酸二辛脂，在压力为0.3～0.6MPa下保持1～3分钟；

(7)将步骤(6)中混炼好的胶料从密炼机中排出，转移到开炼机中，三包两卷操作后出片，出片厚度5.0～7.0mm，经冷却水槽冷却，风机吹干水分后收片停放至室温，得胶片；

(8)将步骤(7)中的胶片重新加入密炼机，在压力为0.3～0.6MPa下保持0.5～2分钟；

(9)在步骤(8)中的胶料加入粘合剂、防焦剂、硫磺、促进剂，在压力为0.3～0.6MPa下保持20～40秒；

(10)将步骤(9)中混炼好的胶料从密炼机排出，转移到开炼机中，薄通2～4次后出胶条，胶条的厚度为4.0～6.0mm、宽度为120.0～150.0mm，经冷却水槽冷却，风机吹干水分后收条，即得所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物。

本发明所述橡胶液压软管使用步骤(10)中的高耐磨橡胶液压软管材料组合物，于冷喂橡胶挤出机挤出，使用蒸汽硫化罐硫化即得；硫化条件可为：压力0.42MPa，温度150℃，时间90分钟。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种高耐磨橡胶液压软管材料组合物，本发明所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物改进了橡胶液压软管外胶的耐磨性能，使橡胶液压软管更好的适应工程机械设备各种恶劣的施工工况，增加了胶管的使用寿命，减少了因加装护套造成的生产成本。本发明还提供了一种高耐磨橡胶液压软管材料组合物的制备方法。

具体实施方式

实施例和对比例中涉及的原料来源如下：

NBR/PVC合金橡胶M58购自青岛聚合成化学有限公司；

NBR/PVC合金橡胶N1537-4L购自赛可德橡塑有限公司；

NBR/PVC合金橡胶Z530购自青岛聚合成化学有限公司；

NBR/PVC合金橡胶Z8401购自青岛聚合成化学有限公司；

NBR/PVC合金橡胶Z620购自青岛聚合成化学有限公司；

氯磺化聚乙烯橡胶3305购自江西虹润化工有限公司，其中氯含量为32.5％～37.5％，门尼粘度ML(1+4)100℃为55±5；

氯磺化聚乙烯橡胶3304购自江西虹润化工有限公司，其中氯含量为32.5％～37.5％，门尼粘度ML(1+4)100℃为55±5；

氯磺化聚乙烯橡胶603购自潍坊硕邑化学有限公司，其中氯含量为32.5％～37.5％，门尼粘度ML(1+4)100℃为55±5；

氯磺化聚乙烯橡胶3570购自上海修远化工有限公司，其中氯含量为32.5％～37.5％，门尼粘度ML(1+4)100℃为70±5；

氯磺化聚乙烯橡胶703购自潍坊硕邑化学有限公司，其中氯含量为32.5％～37.5％，门尼粘度ML(1+4)100℃为75±5；

氯磺化聚乙烯橡胶803购自潍坊硕邑化学有限公司，其中氯含量为40.0％～45.0％，门尼粘度ML(1+4)100℃为90±5；

氯磺化聚乙烯橡胶403购自潍坊硕邑化学有限公司，其中氯含量为32.5％～37.5％，门尼粘度ML(1+4)100℃为45±5；

氧化锌购自陕西中科纳米材料股份有限公司，型号为GG-01；

硬脂酸购自广州诚邦高新科技公司，型号为1801；

叔丁基酚醛树脂购自新密市豫鑫有色金属公司公司，型号为XZN；

防老剂NBC购自广州潮力科贸易有限公司；

防老剂4010NA购自广州市润祥贸易有限公司；

硼酰化钴购自江苏卡欧化工股份有限公司；

防护蜡购自广州金昌盛科技有限公司的LSB20；

硅烷偶联剂Si-69购自广州金昌盛科技有限公司；

白炭黑购自广州华屯工贸有限公司，型号为ZQ356；

炭黑N220购自佛山市南海爱索尔化工贸易商行公司；

轻质氧化镁购自运城市亚兴环保科技有限公司；

对苯二甲酸二辛酯购自东莞领创环保材料科技有限公司；

粘合剂RC购自宜兴市荣耀化工有限公司；

防焦剂CTP购自广州潮力科贸易有限公司；

硫磺购自广州华屯工贸有限公司；

促进剂DCBS购自广州诚邦高新科技公司。

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1～4和对比例1～5

实施例1～4所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物和对比例1～5所述组合物的成分见表1。

实施例1～4所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物的制备方法包括以下步骤：

(1)物料称量：按配方中的原材料重量进行称量；

(2)将硅烷偶联剂Si-69加入到白炭黑中，混合均匀；

(3)将NBR/PVC橡胶合金M58和氯磺化聚乙烯橡胶3305在密炼机中进行混炼，上顶栓压力0.5MPa，加压时间2分钟；

(4)在步骤(3)混炼好的胶料中加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、叔丁基酚醛树脂、钴盐和微晶蜡，上顶栓压力0.5MPa，加压时间2分钟；

(5)在步骤(4)中混炼好的胶料中加入步骤(2)中白炭黑与硅烷偶联剂的混合物，上顶栓压力0.5MPa，加压时间2分钟；

(6)在步骤(5)中混炼好的胶料中加入炭黑、氧化镁和对苯二甲酸二辛脂，上顶栓压力0.5MPa，加压时间2分钟；

(7)将步骤(6)中混炼好的胶料从密炼机中排出，转移到开炼机中，三包两卷操作后出片，出片厚度5.0～7.0mm，经冷却水槽冷却，风机吹干水分后收片停放至室温，得胶片；

(8)将步骤(7)中的胶片重新加入密炼机，上顶栓压力0.5MPa，加压时间2分钟；

(9)在步骤(8)中的胶料加入粘合剂、防焦剂、硫磺和促进剂，上顶栓压力0.5MPa，加压时间30秒；

(10)将步骤(9)中混炼好的胶料从密炼机排出，转移到开炼机中，薄通3次后出胶条，胶条的厚度为4.0～6.0mm、宽度为120.0～150.0mm，经冷却水槽冷却，风机吹干水分后收条，即得所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物。

对比例1～4所述组合物的制备方法与实施例1～4类似。

表1

实施例5

本实施例所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物与实施例1的不同之处仅在于NBR/PVC合金橡胶的种类不同，本实施例中，NBR/PVC合金橡胶的型号为N1537-4L，其中NBR和PVC的重量之比为：NBR：PVC＝65：35。

本实施例所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物的制备方法同实施例1。

实施例6

本实施例所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物与实施例1的不同之处仅在于NBR/PVC合金橡胶的种类不同，本实施例中，NBR/PVC合金橡胶的型号为Z530，其中NBR和PVC的重量之比为：NBR：PVC＝75：25。

本实施例所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物的制备方法同实施例1。

对比例6

本对比例所述组合物与实施例1的不同之处仅在于NBR/PVC合金橡胶的种类不同，本对比例中，NBR/PVC合金橡胶的型号为Z8401，其中NBR和PVC的重量之比为：NBR：PVC＝80：20。

本对比例所述组合物的制备方法同实施例1。

对比例7

本对比例所述组合物与实施例1的不同之处仅在于NBR/PVC合金橡胶的种类不同，本对比例中，NBR/PVC合金橡胶的型号为Z620，其中NBR和PVC的重量之比为：NBR：PVC＝60：40。

本对比例所述组合物的制备方法同实施例1。

实施例7

本实施例所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物与实施例1的不同之处仅在于氯磺化聚乙烯橡胶的种类不同，本实施例中，氯磺化聚乙烯橡胶的型号为3304。

本实施例所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物的制备方法同实施例1。

实施例8

本实施例所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物与实施例1的不同之处仅在于氯磺化聚乙烯橡胶的种类不同，本实施例中，氯磺化聚乙烯橡胶的型号为603。

对比例8

本实施例所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物与实施例1的不同之处仅在于氯磺化聚乙烯橡胶的种类不同，本实施例中，氯磺化聚乙烯橡胶的型号为3570。

本实施例所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物的制备方法同实施例1。

对比例9

本实施例所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物与实施例1的不同之处仅在于氯磺化聚乙烯橡胶的种类不同，本实施例中，氯磺化聚乙烯橡胶的型号为703。

本实施例所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物的制备方法同实施例1。

对比例10

本实施例所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物与实施例1的不同之处仅在于氯磺化聚乙烯橡胶的种类不同，本实施例中，氯磺化聚乙烯橡胶的型号为803。

本实施例所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物的制备方法同实施例1。

对比例11

本实施例所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物与实施例1的不同之处仅在于氯磺化聚乙烯橡胶的种类不同，本实施例中，氯磺化聚乙烯橡胶的型号为403。

本实施例所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物的制备方法同实施例1。

测试各实施例和对比例的性能，测试方法为：

硫化橡胶拉伸强度：GB/T 528；

断裂伸长率：GB/T 528；

耐油性能：按GB/T 1690，测试IRM903油100℃×72h的体积变化率；

耐臭氧性能：按GB/T 24134方法1，在臭氧浓度50pphm，温度40℃，时间72h后观察橡胶液压软管有无龟裂、损坏的现象；

耐低温性能：按GB/T 5565.2方法B，在温度-40℃、时间72h后观察橡胶液压软管有无龟裂、损坏的现象；

外覆层耐磨耗性能：按GB/T 12721试验方法，在荷重25N、循环次数2000次的试验条件下测试橡胶液压软管外胶磨耗量。

测试结果见表2。

表2

从上表可以看出，实施例1～4所述高耐磨橡胶液压软管材料组合物具有较好的力学性能(拉伸强度在12MPa以上，断裂伸长率在250％以上，体积变化率在25％以上)、较好的耐臭氧和耐低温性能，以及能达到高耐磨橡胶的要求(橡胶液压软管要求外覆层耐磨耗量低于0.5g，而高耐磨橡胶液压软管则需要达到25倍以上，即外覆层耐磨耗量低于0.02g)；选用NBR和PVC的重量之比为：NBR：PVC＝65～75:25～35的NBR/PVC合金橡胶，耐磨性能更佳；缺少硅烷偶联剂Si-69、白炭黑和炭黑N220中一种成分则难以达到高耐磨橡胶的要求；选用的氯磺化聚乙烯橡胶中氯含量为32.5％～37.5％，门尼粘度ML(1+4)100℃为55±5时，能够达到高耐磨橡胶液压软管的要求。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。