CN102250422A - 一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，其特征在于，橡胶材料组份的质量份数配方如下：三元乙丙橡胶175份，苯并咪唑类防老剂1-3份，对苯二胺类防老剂1-3份，酮胺类防老剂1-3份，石蜡1-2份，活性剂6-12份，硬脂酸 0.5-5份，补强剂62-92份，增塑剂38-68份，硫化剂6-8份，助交联剂1-2份。本发明提供的橡胶配方材料和产品能在125℃高温环境下拉伸疲劳破坏592万次不坏，达到国内先进水平且无需特殊生产加工工艺，也无需使用特殊的原材料，成本低，有广阔的市场价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，属于橡胶技术领域。
背景技术
由于近年来科学技术的飞速发展，各行业的技术水平也在不断突飞猛进，尤其橡胶技术领域，由于橡胶材料的高弹性等其他高分子材料无法代替的性能而使得各行业对橡胶材料的依赖性越来越大，客户对橡胶材料、橡胶产品的性能要求越来越苛刻，如：在橡胶减震器行业，以前对于橡胶产品的性能要求都只是较多放在抗疲劳性，产品有较大的阻尼，合适的动静态方面，而今，而使得橡胶减震等耐疲劳产品同时能满足苛刻的环境的下的耐久性的要求。比如：在产品满足疲劳破坏的前提下又要满足耐油、耐高、低温等环境要求。一般天然橡胶的耐疲劳性能很好，通常并用丁苯橡胶和顺丁橡胶能再提高胶料的耐疲劳性能，当用于耐高温环境下的时候，天然胶等丁二烯类橡胶能难以满足要求了尤其当要求在80℃以上的温度环境下疲劳破坏时，就要考虑用氯丁橡胶或乙丙橡胶等一些耐高温性好的橡胶材料了。尤其在要求橡胶低硬度的条件下，橡胶的耐疲劳性的调节更增加了难度，因为低硬度（邵氏硬度：45±3HA），就代表着拉伸强度也低，而一般橡胶疲劳性能恰恰与材料的拉伸强度是成正比的。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐高温125℃以上环境下拉压疲劳破坏的橡胶材料，为高温环境下适应的橡胶减震、缓冲件，用在汽车排气管吊环的配方上已经成功应用。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，其特征在于，橡胶材料组份的质量份数配方如下：
三元乙丙橡胶 175份，
苯并咪唑类防老剂 1-3份，
对苯二胺类防老剂 1-3份，
酮胺类防老剂 1-3份，
石蜡 1-2份，
活性剂 6-12份，
硬脂酸 0.5-5份，
补强剂 62-92份，
增塑剂 38-68份，
硫化剂 6-8份，
助交联剂 1-2份。
进一步地，所述的三元乙丙橡胶为充油三元乙丙橡胶和非充油三元乙丙橡胶的组合物，充油三元乙丙橡胶为75-165份，非充油三元乙丙橡胶为10-100份。
所述的苯并咪唑类防老剂为2-硫醇基苯并咪唑。
所述的对苯二胺类防老剂为N-异丙基-N'-苯基对苯二胺或N-（1，3-二甲基丁基）-N'-苯基对苯二胺。
所述的酮胺类防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、丙酮与二苯胺的高温反应生成物或其组合物。
所述的活性剂为活性氧化锌。
所述的补强剂为炭黑。
所述的增塑剂为石蜡油PLAXENE 25110。
所述的硫化剂为硫磺、橡胶用过氧化物硫化剂或其组合物。（硫磺与二异丙苯的用量比例为1:8到1:20）。
所述的橡胶用过氧化物硫化剂为过氧化二异丙苯。
所述的助交联剂为1,2,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮。
本发明较之原配方的橡胶材料，添加了充油三元乙丙橡胶，石蜡油用PLAXENE 25110替换常规石蜡油，并且在硫化剂中添加了硫磺。由于充油三元乙丙橡胶的乙烯含量高，带来其拉伸强度高和耐热性更好的特点。为保证优异的耐热性软化油特选用高闪点低挥发耐热性好的石蜡系油品，再加上过氧化物硫化体系保证了该发明的优异的耐热性。由于中粒子炭黑的加入，保证胶料好的回弹性。硫化剂中硫磺的添加，保证橡胶的疲劳性能。本发明配方简单，不需要加入特殊昂贵的的材料，也无需特殊的加工工艺，整个生产过程操作方便，原材料易于采购，所得橡胶具有极佳的耐高温耐疲劳性能。
具体实施方式
下面结合实施例和对比例对本发明作进一步说明。实施例1-6中所用的充油三元乙丙橡胶为由韩国锦湖生产的KEP-980；所用的非充油三元乙丙橡胶为由荷兰DSM公司生产的778Z；所用的2-硫醇基苯并咪唑由上海敦煌化工厂生产；所用的N-异丙基-N'-苯基对苯二胺、N-（1,3-二甲基丁基）-N'-苯基对苯二胺、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物和丙酮与二苯胺的高温反应生成物由中国石化南京化工厂生产；所用活性氧化锌为由广东台翔化工有限公司生产的常规材料；所用硬脂酸为由上海延安油脂化工厂生产的常规材料；所用的炭黑为由上海卡博特炭黑厂生产的N-550；所用的石蜡油PLAXENE 25110由道达尔石油公司生产；所用的过氧化二异丙苯为由上海邦德实业有限公司生产的DCP-40；硫磺为通用工业级硫磺；所用的1,2,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮由上海金昌盛有限公司生产。
实施例1
一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，由如下以重量份计的原料组成：KEP-980 165份；778Z 10份；2-硫醇基苯并咪唑1份； N-异丙基-N’-苯基对苯二胺1份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物1份；丙酮与二苯胺的高温反应生成物1份；石蜡 1份；活性氧化锌6份；硬脂酸1份；炭黑92份；石蜡油68份；硫磺1份；过氧化二异丙苯5份；1,2,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮1份。
橡胶制备工艺为密炼机混炼，密炼室温度为80℃，开炼机温度为50℃。将KEP-980和778Z投入密炼室，30s后依次添加活性氧化锌、硬脂酸、2-硫醇基苯并咪唑、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物、丙酮与二苯胺的高温反应生成物和石蜡，120s后依次炭黑和石蜡油，240s后排胶，冷却后停放12小时，依次加入硫磺、过氧化二异丙苯和1,2,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮，150s后将混炼好的胶料放入开炼机打三角包薄通三次下片或出条。
实施例2
一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，由如下以重量份计的原料组成：KEP-980 145份；778Z 30份；2-硫醇基苯并咪唑2份； N-异丙基-N’-苯基对苯二胺2份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物2份；丙酮与二苯胺的高温反应生成物1份；石蜡 1.5份；活性氧化锌8份；硬脂酸1份；炭黑92份；石蜡油68份；硫磺0.5份；过氧化二异丙苯6份；1,2,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮1.5份。
橡胶制备工艺为密炼机混炼，密炼室温度为80℃，开炼机温度为50℃。将KEP-980和778Z投入密炼室，30s后依次添加活性氧化锌、硬脂酸、2-硫醇基苯并咪唑、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物、丙酮与二苯胺的高温反应生成物和石蜡，120s后依次炭黑和石蜡油，240s后排胶，冷却后停放12小时，依次加入硫磺、过氧化二异丙苯和1,2,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮，150s后将混炼好的胶料放入开炼机打三角包薄通三次下片或出条。
实施例3
一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，由如下以重量份计的原料组成：KEP-980 135份；778Z 40份；2-硫醇基苯并咪唑1.5份； N-异丙基-N’-苯基对苯二胺2份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物1.5份；丙酮与二苯胺的高温反应生成物1份；石蜡 2份；活性氧化锌10份；硬脂酸1份；炭黑92份；石蜡油68份；硫磺0.7份；过氧化二异丙苯7份；1,2,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮1.8份。
橡胶制备工艺为密炼机混炼，密炼室温度为80℃，开炼机温度为50℃。将KEP-980和778Z投入密炼室，30s后依次添加活性氧化锌、硬脂酸、2-硫醇基苯并咪唑、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物、丙酮与二苯胺的高温反应生成物和石蜡，120s后依次炭黑和石蜡油，240s后排胶，冷却后停放12小时，依次加入硫磺、过氧化二异丙苯和1,2,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮，150s后将混炼好的胶料放入开炼机打三角包薄通三次下片或出条。
实施例4
一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，由如下以重量份计的原料组成：KEP-980 125份；778Z 50份；2-硫醇基苯并咪唑1份； N-异丙基-N’-苯基对苯二胺2份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物1份；丙酮与二苯胺的高温反应生成物1份；石蜡 1份；活性氧化锌11份；硬脂酸1份；炭黑92份；石蜡油68份；硫磺0.7份；过氧化二异丙苯7份；1,2,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮2份。
橡胶制备工艺为密炼机混炼，密炼室温度为80℃，开炼机温度为50℃。将KEP-980和778Z投入密炼室，30s后依次添加活性氧化锌、硬脂酸、2-硫醇基苯并咪唑、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物、丙酮与二苯胺的高温反应生成物和石蜡，120s后依次炭黑和石蜡油，240s后排胶，冷却后停放12小时，依次加入硫磺、过氧化二异丙苯和1,2,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮，150s后将混炼好的胶料放入开炼机打三角包薄通三次下片或出条。
实施例5
一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，由如下以重量份计的原料组成：KEP-980 100份；778Z 75份；2-硫醇基苯并咪唑1份； N-异丙基-N’-苯基对苯二胺1份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物1份；丙酮与二苯胺的高温反应生成物1份；石蜡 1份；活性氧化锌9份；硬脂酸1份；炭黑92份；石蜡油68份；硫磺0.5份；过氧化二异丙苯6.5份；1,2,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮1.5份。
橡胶制备工艺为密炼机混炼，密炼室温度为80℃，开炼机温度为50℃。将KEP-980和778Z投入密炼室，30s后依次添加活性氧化锌、硬脂酸、2-硫醇基苯并咪唑、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物、丙酮与二苯胺的高温反应生成物和石蜡，120s后依次炭黑和石蜡油，240s后排胶，冷却后停放12小时，依次加入硫磺、过氧化二异丙苯和1,2,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮，150s后将混炼好的胶料放入开炼机打三角包薄通三次下片或出条。
实施例6
一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，由如下以重量份计的原料组成：KEP-980 75份；778Z 100份；2-硫醇基苯并咪唑1份； N-异丙基-N’-苯基对苯二胺1份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物1份；丙酮与二苯胺的高温反应生成物1份；石蜡 1份；活性氧化锌9份；硬脂酸1份；炭黑92份；石蜡油68份；硫磺0.5份；过氧化二异丙苯6.5份；1,2,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮1.5份。
橡胶制备工艺为密炼机混炼，密炼室温度为80℃，开炼机温度为50℃。将KEP-980和778Z投入密炼室，30s后依次添加活性氧化锌、硬脂酸、2-硫醇基苯并咪唑、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物、丙酮与二苯胺的高温反应生成物和石蜡，120s后依次炭黑和石蜡油，240s后排胶，冷却后停放12小时，依次加入硫磺、过氧化二异丙苯和1,2,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮，150s后将混炼好的胶料放入开炼机打三角包薄通三次下片或出条。
对比例
常规三元乙丙橡胶配方，由如下以重量份计的原料组成：778Z 100份；2-硫醇基苯并咪唑1份； N-异丙基-N’-苯基对苯二胺1份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物1份；丙酮与二苯胺的高温反应生成物1份；石蜡 1份；活性氧化锌5份；硬脂酸1份；炭黑55份；常规石蜡油60份；过氧化二异丙苯5份；1,2,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮1.5份。
橡胶制备工艺为密炼机混炼，密炼室温度为80℃，开炼机温度为50℃。将778Z投入密炼室，30s后依次添加活性氧化锌、硬脂酸、2-硫醇基苯并咪唑、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物、丙酮与二苯胺的高温反应生成物和石蜡，120s后依次炭黑和石蜡油，240s后排胶，冷却后停放12小时，依次加入过氧化二异丙苯和1,2,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮，150s后将混炼好的胶料放入开炼机打三角包薄通三次下片或出条。
将实施例与对比例得到的橡胶材料用模压模具硫化（硫化工艺为190℃*720秒）制备一个汽车排气管吊环并做拉伸疲劳实验，实验条件为：预加载500N，振幅±8mm，频率5HZ。实施例1-6得到的橡胶材料在125℃高温箱中疲劳破坏达到592万次后橡胶无损伤，而对比例得到的橡胶材料在125℃高温箱中疲劳破坏仅达到100万次，且性能不很稳定。橡胶热老化实验方法参照SAE J200中A27标准。
据数据表所知，三元乙丙橡胶的耐高温性能有了很大提高，达到了乙丙烯酸酯橡胶等特种橡胶材料才能达到的高温性能要求，且无需特殊制备工艺，有很大的市场空间。
Claims (14)
1.一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，其特征在于，橡胶材料组份的质量份数配方如下：
三元乙丙橡胶 175份，
苯并咪唑类防老剂 1-3份，
对苯二胺类防老剂 1-3份，
酮胺类防老剂 1-3份，
石蜡 1-2份，
活性剂 6-12份，
硬脂酸 0.5-5份，
补强剂 62-92份，
增塑剂 38-68份，
硫化剂 6-8份，
助交联剂 1-2份。
2.如权利要求1所述的一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，其特征在于，所述的三元乙丙橡胶为充油三元乙丙橡胶和非充油三元乙丙橡胶的组合物。
3.如权利要求1所述的一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，其特征在于，所述的三元乙丙橡胶中的充油三元乙丙橡胶的重量为75-165份。
4.如权利要求1所述的一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，其特征在于，所述的三元乙丙橡胶中的非充油三元乙丙橡胶的重量为10-100份。
5.如权利要求1所述的一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，其特征在于，所述的苯并咪唑类防老剂为2-硫醇基苯并咪唑。
6.如权利要求1所述的一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，其特征在于，所述的对苯二胺类防老剂为N-异丙基-N'-苯基对苯二胺或N-（1，3-二甲基丁基）-N'-苯基对苯二胺。
7.如权利要求1所述的一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，其特征在于，所述的酮胺类防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、丙酮与二苯胺的高温反应生成物或其组合物。
8.如权利要求1所述的一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，其特征在于，所述的二氢化喹啉类防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物。
9.如权利要求1所述的一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，其特征在于，所述的活性剂为活性氧化锌。
10.如权利要求1所述的一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，其特征在于，所述的补强剂为炭黑。
11.如权利要求1所述的一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，其特征在于，所述的增塑剂为石蜡油PLAXENE 25110。
12.如权利要求1所述的一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，其特征在于，所述的硫化剂为硫磺、过氧化物硫化剂或其组合物。
13.如权利要求7所述的一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，其特征在于，所述的硫化剂中的过氧化物硫化剂为过氧化二异丙苯。
14.如权利要求1所述的一种低硬度耐高温拉伸疲劳性能优异的橡胶材料，其特征在于，所述的助交联剂剂为1,2,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮。
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