CN101205336A - 一种用于制造低硬度橡胶材料的组合物 - Google Patents

Abstract

一种用于制造低硬度橡胶材料的组合物，其特征是，该组合物，以三元乙丙橡胶与聚降冰片烯橡胶以25～35/75～65的质量比并用，以环烷烃油为软化剂，以二硫化二吗啉为硫化剂。所用三元乙丙橡胶的第三单体为乙叉降冰片烯(ENB)，丙烯含量宜在20～30质量％之间。

Description

一种用于制造低硬度橡胶材料的组合物

技术领域

本发明涉及化学工业领域的橡胶加工工业，具体地说，涉及一种橡胶组合物的配合技术，也就是提供一种用于制造低硬度高阻尼橡胶材料的组合物。

背景技术

随着当今科学技术的迅猛发展，许多设备仪器都装备了高灵敏高精度的仪器仪表，它们对于控制设备的正确运行、保持正常生产具有重要意义。但是随着设备的运行速度越来越快，不可避免会有振动产生，对于这类精密仪器来讲，即使是轻微的高频振动也会造成仪器精度的偏差甚至影响它的正常使用。这会给科学实验数据和生产工艺控制造成不良的后果。消除这类轻微高频振动最有效的方法是采用对于小幅高频振动具有高效阻尼能力的低硬度(邵尔A硬度≤10)弹性减振材料来吸收、阻隔，屏蔽这类振动，而且为了使设备能够长期稳定运行，还要求这类阻尼材料具有耐老化、耐臭氧、耐热、耐低温等附加特性。现有的用于减振的橡胶材料大多硬度在邵尔A40～60之间，不能满足上述精密仪表所需要的以低硬度橡胶材料来减振的要求(参见《橡胶制品实用配方大全》，谢忠麟、杨敏芳编，化学工业出版社，2004年2月第二版，P181)。为了追求低硬度而采用掺加大量油类软化剂的方法，则会造成油喷出到表面，形成污染，并导致橡胶材料的物理机械性能降低，失去实用性。以往为了能制成低硬度橡胶材料，一般是采用硅橡胶或特殊的聚氨酯为原料，但是，一则它们价格昂贵，二则这类低硬度材料大多呈凝胶状，缺乏足够的弹性和形状稳定性，不适宜用作减振制品(支座、衬垫等)。

发明内容

鉴于现有用于减振的橡胶材料在性能上存在的上述欠缺，本发明的旨在提供一种在一般橡胶加工厂都能方便地制备的硫化后呈现低硬度高阻尼特性的橡胶组合物。可借以制备适合于与各种精密仪器仪表配套的减振衬垫、支座等橡胶制品。

本发明是这样实现的，它所提供的是一种适用于制造低硬度橡胶材料的组合物，其特征是，这种组合物以三元乙丙橡胶与聚降冰片烯橡胶的并用为基础，以环烷烃油为软化剂，以二硫化二吗啉为硫化剂。

这儿，所以要以三元乙丙橡胶与聚降冰片烯橡胶的并用为基础，首先是因为这两种橡胶具有一个共同的特征，是允许填充多量的软化剂而不会导致软化剂向表面喷出和所得的橡胶材料性能大幅降低。

聚降冰片烯橡胶(PNR)是近年来开发的一种特殊橡胶，它是一种以降冰片烯单元结构为主链的高分子弹性体：

这种橡胶材料的特征是，分子量大(相对分子质量达到3000000以上)，密度低，可以制成能与海绵橡胶相比拟的极低硬度的实心橡胶材料，这是因为它对增塑剂有很高的吸收能力，而不会引起增塑剂喷出，并仍有很高的机械强度。

但是，这种橡胶与天然橡胶相似，耐氧化和耐臭氧性能较差，不过通过与乙丙橡胶并用可以获得明显改善，所以有人把乙丙橡胶称作为聚降冰片烯橡胶的抗臭氧剂。此外，这种橡胶价格相对较贵，并用乙丙橡胶，有助于降低成本。

众所周知，乙丙橡胶是乙烯和丙烯单体在齐格勒-纳塔催化剂引发下经溶液聚合而成，其中丙稀单体的含量会对橡胶的弹性、强度等产生影响，对于本发明，丙稀单体在共聚物中的含量宜为20～30质量％。由于其分子主链不含双键，使得它具有优异的耐臭氧性、耐热性和耐低温，在低温-50℃下仍保持较好的弹性和较小的压缩变形，但是不能用橡胶工业常用的硫化剂(硫黄或硫给予体)硫化，因此，人们在共聚反应时加入了少量能作为硫化反应活性点的非共轭二烯烃作为第三单体，形成三元共聚物，故称作为三元乙丙橡胶(EPDM)。其化学结构如下：

式中，R为第三单体，常见的第三单体有5-乙叉-2-降冰片烯(ENB)和二环戊二烯(DCPD)两种：

DCPD

ENB

就与聚降冰片烯橡胶并用时的相容性而论，当然以选用含有5-乙叉-2-降冰片烯(ENB)第三单体的三元乙丙橡胶更加适宜。还要指出的是乙丙橡胶同样具有能够大量填充软化剂的能力，不过它与环烷烃类软化剂的相容性特别好，故本发明选用环烷烃油作为软化增塑剂。

试验证明，为了使得到的低硬度橡胶材料具有能满足使用要求的耐臭氧性、耐热、弹性好、耐低温等性能，三元乙丙橡胶与聚降冰片烯橡胶并用比，以质量计宜在25～35/75～65范围内。若三元乙丙橡胶的并用量低于25质量％，则会影响制得的低硬度橡胶材料得耐臭氧等性能。若三元乙丙橡胶的并用量高于35质量％，则可能难以达到理想的高充油程度，以致得到的橡胶材料的硬度不能达到预效果。

用于调节硬度而填充的环烷烃油，其用量以三元乙丙橡胶与聚降冰片烯橡胶合在一起为100质量份计，宜为300～350质量份。若用量过低，则不能达到低硬度的目的。若用量过高，则对所得橡胶材料的力学性能(如拉伸强度等)不利。

为了获得耐热、耐老化、优良的压缩永久变形和较好的应力松弛等综合性能，本发明组合物采用二硫化二吗啉作为硫化剂，这种硫化剂是一种硫给予体，不但能同时使聚降冰片烯橡胶和三元乙丙橡胶硫化，而且所形成的硫化结构以单硫键为主，有助于提高耐热、耐老化性能。其适宜用量以三元乙丙橡胶与聚降冰片烯橡胶合在一起为100质量份计，宜为1～2质量份。

当然，对于本发明组合物来讲，并不限制在其中添加其它配合剂，也就是说，可以按照制品的使用条件和工程设计要求，在其中添加必要的诸如：补强填充剂、抗静电剂、防老剂、发泡剂等配合剂。本发明组合物的加工方法与一般橡胶加工企业通用的方法没有什么区别，故配制十分方便。

如上所述，本发明与现有技术相比，具有明显的进步，它可以将轻质量的设备仪器所产生的或承受的小幅高频振动通过低硬度的高灵敏的阻尼橡胶材料来吸收，有效地把振动机械能转化为热能。保证设备能够正常而持久地运行。曾以本发明组合物制成的低硬度橡胶支座用于科学试验设备仪器上，借以消除设备中产生的小幅高频震动，经过用户实际使用检测，达到很好效果，受到用户好评。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步具体说明，但本发明绝不局限于这些实施例，实施例中所述的性能测试结果，均指采用相应的国家标准规定的方法测得的数据。

并用母胶的制备

为了便于说明本发明的效果，首先按照表1所示配方分别制备以三元乙丙橡胶为基础和以聚降冰片烯橡胶为基础的两种母胶，所用的三元乙丙橡胶(EPDM)为日本合成橡胶株式会社出品的JSR EP51，并把用该种橡胶制备的母胶称为母胶A；所用的聚降冰片烯橡胶(PNR)为日本瑞翁公司出品的产品，并把用该种橡胶制备的母胶称为母胶B，在下面的实施例中，除特别注明者外，“份”均为“质量份”。

表1

组份名称	用量(份)
		橡胶(三元乙丙橡胶或聚降冰片烯橡胶)	100
氧化锌	5
		硬脂酸	1.5
促进剂BZ	1.5
		促进剂TMTD	0.5
促进剂M	0.7
		分散剂	1.5
通用炉黑N660	25
		硫化剂	变量
环烷烃油	变量

表1所列各组份在密炼机中混合均匀，排胶温度控制在120～130℃，制得母胶A(以三元乙丙橡胶为基础)和母胶B(以聚降冰片烯橡胶为基础)。

实施例1和比较例1～3

按照表1所列配方，在母胶A和母胶B中分别加入环烷烃油330份和硫化剂二硫化二吗啉1.5份，两种母胶以不同的比例并用，其中母胶A中的三元乙丙橡胶的第三单体分别为5-乙叉-2-降冰片烯(ENB)和二环戊二烯(DCPD)，用量列于表2，以160℃×30min硫化制成测试用标准试片，得到的测试结果如表2所示。

表2

实施例2与比较例4～6

实施例2是将实施例1中的环烷烃油330份、硫化剂二硫化二吗啉1.5份，改为环烷烃油310份、硫化剂二硫化二吗啉2份。比较例4是将实施例1中的硫化剂二硫化二吗啉改为1.5份硫黄。比较例5是将实施例1中的三元乙丙橡胶改用丙烯含量为45质量％的品种。在母胶A中加入环烷烃油310份和硫化剂二硫化二吗啉1.5份为比较例6。测试结果如表3所示。

表3

由表2和表3所示的测试结果可见，采用本发明组合物能制得邵尔A硬度≤10的低硬度而综合物理机械性能又比较优良的低硬度橡胶材料。

Claims (5)

1.一种用于制造低硬度橡胶材料的组合物，其特征是，该组合物以三元乙丙橡胶与聚降冰片烯橡胶的并用为基础，以环烷烃油为软化剂，以二硫化二吗啉为硫化剂。

2.根据权利要求1所述的用于制造低硬度橡胶材料的组合物，其特征是，所述的三元乙丙橡胶含有第三单体的乙烯-丙稀三元共聚物，其第三单体为乙叉降冰片烯，丙稀含量为20～30质量％。

3.根据权利要求1所述的用于制造低硬度橡胶材料的组合物，其特征是，所述的三元乙丙橡胶与聚降冰片烯橡胶的并用比，以质量计为25～35/75～65。

4.根据权利要求1所述的用于制造低硬度橡胶材料的组合物，其特征是，所述的软化剂环烷烃油在组合物中的用量，以三元乙丙橡胶与聚降冰片烯橡胶合在一起为100质量份计，为300～350质量份。

5.根据权利要求1所述的用于制造低硬度橡胶材料的组合物，其特征是，所述的硫化剂二硫化二吗啉在组合物中的用量，以三元乙丙橡胶与聚降冰片烯橡胶合在一起为100质量份计，为1～2质量份。