本發(fā)明屬于橡膠材料，具體涉及抗磨蝕泥漿泵橡膠內(nèi)襯材料及其制備工藝。
背景技術(shù)：
1、泥漿泵作為能源開采、環(huán)保工程等領(lǐng)域的核心裝備，其過流部件長期面臨含固體顆粒介質(zhì)的高速?zèng)_刷與化學(xué)腐蝕雙重威脅。傳統(tǒng)金屬材料泥漿泵雖具備較高強(qiáng)度，但存在耐磨性能不足、抗汽蝕性能較差、易腐蝕失效及能耗高等缺陷。橡膠內(nèi)襯泥漿泵雖通過彈性體緩沖磨損，但存在耐高溫性差、高壓密封性不足及抗撕裂強(qiáng)度低等技術(shù)瓶頸。隨著行業(yè)對高溫、高壓、高含砂量等極端工況需求的增長，現(xiàn)有材料體系已難以滿足長壽命、高可靠性要求。
2、公開號cn112375320b的中國發(fā)明專利公開了一種泥漿泵耐磨耐腐蝕閥膠皮材料的制備方法，該發(fā)明利用聚氯醚與丙烯酸酯橡膠進(jìn)行共混改性，本發(fā)明制備的泥漿泵耐磨耐腐蝕閥膠皮材料具有優(yōu)異的耐酸堿、泥水、水泥漿等性能，具有耐磨損、耐沖刷、抗老化、長壽命等特點(diǎn)，良好的抗拉撕裂性能，耐高溫性能。但現(xiàn)有技術(shù)存在沒有通過對橡膠內(nèi)襯填料的組成成分進(jìn)一步優(yōu)化，以改善內(nèi)襯材料的耐磨和抗裂性能的的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供抗磨蝕泥漿泵橡膠內(nèi)襯材料及其制備工藝，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中對橡膠內(nèi)襯填料的組成成分進(jìn)一步優(yōu)化，以改善內(nèi)襯材料的耐磨和抗裂性能的技術(shù)問題。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
3、抗磨蝕泥漿泵橡膠內(nèi)襯材料，由如下質(zhì)量份的組分制備而成：
4、天然橡膠90~100份、抗老化橡膠10~20份、活性劑4~5份、硫化劑0.5~3份，促進(jìn)劑0.5~1.5份，防老劑0.5~3份，防焦劑0.2~1.5份和補(bǔ)強(qiáng)耐磨填料10~15份。
5、所述天然橡膠的等級為scr?5、scr?10的任一種；所述活性劑為氧化鋅和硬脂酸按質(zhì)量比2~3：1混合制得，所述硫化劑為硫磺、過氧化二異丙苯的任一種，所述促進(jìn)劑為cz、nobs、mbt的任一種，所述防老劑為4020、264、2246的任一種或多種組合，所述防焦劑為4010na、ctp、mtp的任一種。
6、所述抗老化橡膠的制備方法，包括如下步驟：
7、s11、按質(zhì)量份，將橡膠通過粉碎機(jī)制粉，將5~10份的天然橡膠和0.3~0.5份的表面活性劑加入50~60份的去離子水中，升溫至30~40℃攪拌0.5~1h，加入3~5份的醋酸和8~15份的30%雙氧水，反應(yīng)5~6h，加入乙醇絮凝，過濾收集固體，用去離子水洗滌后加入1~3wt%的碳酸鈉溶液中反應(yīng)20~24h，至無氣泡產(chǎn)生，過濾烘干制得環(huán)氧化橡膠；
8、s12、按質(zhì)量份，將5~10份的環(huán)氧化橡膠溶于50~100份的四氫呋喃中，于氮?dú)鈿夥罩屑尤?~8份的交聯(lián)改性劑、2~4份的三乙烯四胺和0.2~0.5份的過氧化二異丙苯引發(fā)劑，升溫至50~60℃反應(yīng)3~4h，制得接枝橡膠粗品，將接枝橡膠粗品除雜，真空烘干制得改性橡膠；
9、s13、按質(zhì)量份，將5~10份的改性橡膠加入1~3份的n，n’-間苯撐雙馬來酰亞胺交聯(lián)劑和0.2~0.5份的過氧化二異丙苯引發(fā)劑混煉均勻，交聯(lián)制得抗老化橡膠。
10、作為優(yōu)選，所述s11中的表面活性劑為辛基酚聚氧乙烯醚、十二醇聚氧乙烯醚、月桂酰二乙醇胺的任一種。
11、作為優(yōu)選，所述s12中除雜步驟為將5~10份的抗老化橡膠粗品加入甲苯溶液中，升溫至100~120℃至抗老化橡膠粗品完全溶解，加入甲醇和去離子水洗滌，過濾收集固體。
12、作為優(yōu)選，所述s13中改性橡膠和n，n’-間苯撐雙馬來酰亞胺交聯(lián)劑的質(zhì)量比為10：2~3。
13、作為優(yōu)選，所述s13中升溫至160~180℃交聯(lián)0.5~1h。
14、所述交聯(lián)改性劑的制備方法，包括如下步驟：
15、s21、按質(zhì)量份，將20~30份的2-氯乙基甲基丙烯酸酯溶于40~50份的甲苯中，加入100~150份的30~40wt%氫氧化鈉溶液，攪拌均勻后再加入200~270份的糠醇和10~20份的四丁基溴化銨，反應(yīng)制得混合液；
16、s22、用去離子水和二氯甲烷萃取混合液，取上層液體加入無水硫酸鈉除水，旋蒸制得交聯(lián)改性劑。
17、作為優(yōu)選，所述交聯(lián)改性劑的反應(yīng)機(jī)理如下所示：
18、
19、經(jīng)質(zhì)譜檢測分析，結(jié)果如下m/z:?210.09?(100.0%)，211.09?(12.0%)。
20、作為優(yōu)選，所述s21中，于0~4℃反應(yīng)36~48h，加入100~200份的去離子水終止反應(yīng)。
21、所述補(bǔ)強(qiáng)耐磨填料的制備方法，包括如下步驟：
22、s31、按質(zhì)量份，將1~2份的納米氮化硼加入40~50份的去離子水中，超聲分散，同時(shí)滴加15~20wt%的鹽酸和450~500g/l的硫代硫酸鈉水溶液，于1~2h滴完，室溫反應(yīng)4~6h，用去離子水洗滌至中性，超聲分散于50~60份的去離子水中制得水相；
23、s32、按質(zhì)量份，將10~20份的石墨和4~5份的納米二氧化硅球磨5~6h，制得插層石墨，將10~20份的插層石墨加入40~50份的丙烯酸異辛酯中，超聲分散0.5~1h，加入0.5~1份的吐溫-80、5~10份的1，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯交聯(lián)劑和0.3~0.5份的偶氮二異丁腈引發(fā)劑，于氮?dú)鈿夥罩猩郎刂?0~80℃，預(yù)聚合1~5min，制得油相；
24、s33、將水相和油相混合，以3000~5000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌制得乳液，于氮?dú)鈿夥罩猩郎刂?0~80℃，反應(yīng)4~6h，反應(yīng)結(jié)束后過濾收集固體，洗滌干燥，制得補(bǔ)強(qiáng)耐磨填料。
25、作為優(yōu)選，所述s31中以300~500w的功率超聲分散0.5~1h，以4~6ml/min的速率滴加鹽酸，同時(shí)以2~3ml/min的速率滴加硫代硫酸鈉水溶液。
26、抗磨蝕泥漿泵橡膠內(nèi)襯材料的制備工藝，包括如下步驟：
27、s1、密煉：將天然橡膠、抗老化橡膠、補(bǔ)強(qiáng)耐磨填料和活性劑加入密煉機(jī)中，升溫?cái)嚢?，制得混合物料?/p>
28、s2、開練：將混合物料降溫至40~50℃再加入開煉機(jī)中，加入防焦劑、防老劑、促進(jìn)劑和硫化劑，開練制得混煉膠；
29、s3、硫化：混煉膠于室溫下靜置10~12h，將混煉膠放入模具中，加入硫化機(jī)中高溫硫化，冷卻至室溫，制得抗磨蝕泥漿泵橡膠內(nèi)襯材料。
30、作為優(yōu)選，所述s1中的密煉升溫至100~110℃，以60~80r/min轉(zhuǎn)速混合5~10min。
31、作為優(yōu)選，所述s2中的開練以60~80r/min轉(zhuǎn)速混合5~10min，硫化劑分2~3次加入混合物料，每次間隔1~2min。
32、作為優(yōu)選，所述s3中的硫化升溫至140~170℃硫化0.5~2h。
33、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
34、1、本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，天然橡膠加入抗老化橡膠和補(bǔ)強(qiáng)耐磨填料改性，通過硫化反應(yīng)制得抗磨蝕泥漿泵橡膠內(nèi)襯材料，通過雙氧水和醋酸環(huán)氧化橡膠，再接枝呋喃基團(tuán)改性，用n，n’-間苯撐雙馬來酰亞胺交聯(lián)制得的抗老化橡膠具有優(yōu)異的耐磨性和耐沖蝕性，環(huán)氧基團(tuán)的引入提高了內(nèi)襯材料的抗沖擊性和拉伸強(qiáng)度，呋喃基團(tuán)和n，n’-間苯撐雙馬來酰亞胺交聯(lián)能在常溫下自交聯(lián)，能修復(fù)橡膠間的裂隙；二氧化硅插層石墨結(jié)構(gòu)提高了填料的力學(xué)性能，氮化硼鑲嵌在插層石墨表面，形成了三維的填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得橡膠的間隙填充更加緊密，具有優(yōu)異的補(bǔ)強(qiáng)性能；本發(fā)明制得的抗磨蝕泥漿泵橡膠內(nèi)襯材料具有優(yōu)異的耐磨性和耐沖蝕性。
35、2、本發(fā)明通過硫沉積改性氮化硼再分散于水中制得水相，二氧化硅插層石墨后，加入丙烯酸異辛酯中預(yù)聚合制得油相，水相和油相混合乳化，反應(yīng)聚合制得補(bǔ)強(qiáng)耐磨填料；納米氮化硼表面負(fù)載硫，高溫硫化過程中硫融化使氮化硼均勻分散，提高了橡膠與填料的相容性和交聯(lián)能力；二氧化硅插層石墨結(jié)構(gòu)提高了填料的力學(xué)性能，并且二氧化硅提供了反應(yīng)位點(diǎn)，使有機(jī)聚合包覆更加緊密，氮化硼鑲嵌在插層石墨表面，形成了三維的填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得橡膠的間隙填充更加緊密，具有優(yōu)異的補(bǔ)強(qiáng)性能；補(bǔ)強(qiáng)耐磨填料的各成分相互作用，提高了橡膠的耐磨和抗裂性能。
36、3、本發(fā)明通過雙氧水和醋酸環(huán)氧化橡膠，再接枝枝呋喃基團(tuán)改性，用n，n’-間苯撐雙馬來酰亞胺交聯(lián)制得抗老化橡膠，環(huán)氧基團(tuán)排列進(jìn)入晶格中，使橡膠結(jié)晶能力提高，環(huán)氧基團(tuán)能與反應(yīng)形成共價(jià)鍵，提高了抗沖擊性和拉伸強(qiáng)度；呋喃基團(tuán)和n，n’-間苯撐雙馬來酰亞胺交聯(lián)能在常溫下自交聯(lián)，能修復(fù)橡膠間的裂隙；本發(fā)明制得的抗老化橡膠具有優(yōu)異的耐磨性和耐沖蝕性。
37、4、本發(fā)明通過2-氯乙基甲基丙烯酸酯溶于甲苯中，加入糠醇、氫氧化鈉溶液和四丁基溴化銨，反應(yīng)制得的交聯(lián)改性劑具有呋喃基團(tuán)，呋喃環(huán)的剛性結(jié)構(gòu)接枝到環(huán)氧化橡膠上限制了分子鏈的滑移，減少了內(nèi)襯材料的變形造成的磨損現(xiàn)象，提高了內(nèi)襯材料的抗腐蝕性能和耐磨性能。