CN103059365B

CN103059365B - 一种低动倍率、耐疲劳氯丁橡胶材料及其制备方法

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Publication number: CN103059365B
Application number: CN201210568667.2A
Authority: CN
Inventors: 徐美玲; 张鹰; 张祥福; 周文
Original assignee: Shanghai Pret Composites Co Ltd
Current assignee: Shanghai Pret Composites Co Ltd
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2032-12-24
Also published as: CN103059365A

Abstract

本发明公开了一种低动倍率、耐疲劳氯丁橡胶材料及其制备方法，由以下重量份计的原料组成：氯丁橡胶60-90份，反式1,4聚异戊二烯10-40份，碳黑10-80份，促进剂2-6份，硫化剂4-10份，防老剂2-5份，活性剂6-10份，操作助剂2-10份。本发明的优点与效果是，本发明采用反式1,4聚异戊二烯TPI作为橡胶的功能助剂，采用普通橡胶加工工艺设备进行加工，所制得的橡胶材料，耐疲劳性能被提高，动倍率被降低，加工工艺方便易行。

Description

一种低动倍率、耐疲劳氯丁橡胶材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种氯丁橡胶材料，具体涉及一种低动倍率、耐疲劳氯丁橡胶材料及其制备方法。

技术背景

好的减震橡胶材料应该具备以下几种特性：1）优异的动态性能，兼具低动倍率和高衰减性，低动倍率可以为减震产品提供较高的减震性能，而高衰减性可以为产品提供较高的抑震性能。3）耐疲劳破坏性能，在交变应力或应变作用下，橡胶材料在应力集中地部位由于不能及时完成应力松弛，裂纹将不可避免的产生，一种好的减震橡胶材料应该具有很好的抑制裂纹扩展的性能，使产品的使用寿命得以延长。4）耐环境性能，产品使用过程中，热、氧、臭氧等环境因素将会加速橡胶的老化，老化将大大缩短橡胶的使用寿命，所以一种好的减震橡胶材料，应该具有很好的耐环境老化性能。5）与金属粘接性能，大多数的减震橡胶制品都是由橡胶材料与金属骨架材料粘接在一起组成，所以一种好的减震橡胶材料应该很好具有与金属材料的粘接性能，否则橡胶材料一旦与金属骨架脱离，将会造成减震产品的功能丧失。

氯丁橡胶作为一种结晶性橡胶，使氯丁橡胶在受到拉伸、剪切等作用时能够产生结晶结构，可以提高材料的撕裂能，延缓裂纹的产生；如果外部的变形能量超过了橡胶的撕裂能而导致内部裂纹出现，这种结晶性能所产生的加大的滞后损失，也会使裂纹的扩展速度大大降低。氯丁橡胶的这一特性使它具有很的耐疲劳性能。氯丁橡胶分子中含的氯原子位阻很大，使氧、臭氧等原子很难侵入到氯丁橡胶的分子主链，使氯丁橡胶具有很好的耐氧、臭氧老化等耐环境性能；同时氯原子的存在使氯丁胶成为一种极性橡胶，这也大大提高了氯丁胶与金属骨架材料的粘接性能。但是位阻很大的氯原子的存在使氯丁胶的分子链运动受到限制，使氯丁胶分子链的柔顺性变差、滞后损失很大，这导致了用氯丁胶做成的减震制品的动倍率很高，产品的减震性能降低，并且生热很大，这也导致了产品的使用寿命缩短。

由于氯丁胶的这些特性，使氯丁胶作为一种减震橡胶材料的使用受到很大限制，仅仅将其用于抑震为主的场合。反式1,4聚异戊二烯TPI原子排列比较对称，电负性不同的原子和原子团排在同一侧，偶极距较小，易结晶，将其按一定比例与氯丁橡胶并用，制备的橡胶材料经硫化后，在受到外力冲击或低频振动时，橡胶材料仍将保持具有较高的衰减性，从而可以起到很好的抑震效果；当高频率振动时，反式1,4聚异戊二烯TPI的结晶结构被破坏，从而提高了分子的柔顺性，使橡胶材料的滞后损失降低，从而获得低的动倍率。两种橡胶共混时，橡胶内部产生岛相结构，当橡胶内部裂纹扩展到结晶性能更好的TPI时，裂纹的扩展被终止，这也大大延长了产品的使用寿命

发明内容

本发明的目的是提供一种低动倍率、耐疲劳氯丁橡胶材料，以解决现有技术的上述问题。

本发明的另一目的是提供这种氯丁橡胶材料的制备方法，该方法采用反式1,4聚异戊二烯TPI为功能助剂，通过普通橡胶加工工艺设备，制备出低动倍率、耐疲劳氯丁橡胶材料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种低动倍率、耐疲劳氯丁橡胶材料，由以下重量份计的原料组成：

氯丁橡胶 60-90份，

反式1,4聚异戊二烯 10-40份，

碳黑 10-80份，

促进剂 2-6份，

硫化剂 4-10份，

防老剂 2-5份，

活性剂 6-10份，

操作助剂 2-10份。

所述的反式1,4聚异戊二烯（TPI）为未经硫化的反式1,4聚异戊二烯，其中，反式含量≥97%；门尼粘度60-80；拉伸强度≥25MPa；熔点约60℃。

所述的碳黑为高耐磨型碳黑N330。

所述的促进剂为甲基秋兰姆类和硫脲类中的一种或几种，优选TMTD和NA-22中的一种或两种组合物。

所述的硫化剂为氧化锌和硫磺中的一种或两种，所述的防老剂选自喹啉和二胺类，如RD和4010NA。

所述的活性剂为氧化镁和硬脂酸SA中的一种或两种。

所述的操作助剂为芳烃油。

上述低动倍率、耐疲劳氯丁橡胶材料的制备方法，具体步骤如下：

1）按照上述配方称取原料；

2）将反式1,4聚异戊二烯（TPI）置于开炼机中，在60-100℃温度范围内塑炼2-3分钟，再与氯丁橡胶（CR）在开炼机上共混，之后将活性剂、防老剂等加入开炼机中，待吃粉完毕，将炭黑、操作助剂加入开炼机中，反复开刀几次，待吃粉完毕后将促进剂、硫化剂加入到开炼机中，反复开刀几次，将掉落的粉剂全部加入到开炼机中，待吃粉完毕后，将开炼机辊距调到最小，将混炼胶薄通5遍，将辊距调到4cm，出片；将混炼胶停放8小时以上，按照通常橡胶硫化工艺硫化。

本发明的优点与效果是，本发明采用反式1,4聚异戊二烯TPI作为橡胶的功能助剂，采用普通橡胶加工工艺设备进行加工，所制得的橡胶材料，耐疲劳性能被提高，动倍率被降低，加工工艺方便易行。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。

实施例1

氯丁橡胶CR90份，反式1,4聚异戊二烯TPI10份，碳黑N33040份，间接法氧化锌5.0份，硫磺0.3份，促进剂TMTD0.5份，促进剂NA-221.0份，防老剂RD1.0份，防老剂4010NA1.0份，活性剂（氧化镁）4.0份，活性剂（硬脂酸SA）1.0份，操作助剂芳烃油5.0份。

制作工艺包括如下步骤和工艺条件：第一步，将反式1,4聚异戊二烯TPI在通用炼胶设备中，在60-100℃温度范围内塑炼2-3分钟，再与氯丁橡胶CR共混;第二步，按通常炼胶方法制备混炼胶;第三步，将混炼胶停放8小时以上，按照通常橡胶硫化工艺硫化。

实施例2-6的材料制作工艺同实施例1.

实施例2

氯丁橡胶CR80份，反式1,4聚异戊二烯TPI20份，碳黑N33040份，间接法氧化锌5.0份，硫磺0.3份，促进剂TMTD0.5份，促进剂NA-221.0份，防老剂RD1.0份，防老剂4010NA1.0份，活性剂（氧化镁）4.0份，活性剂（硬脂酸SA）1.0份，操作助剂芳烃油5.0份。

实施例3

氯丁橡胶CR70份，反式1,4聚异戊二烯TPI30份，碳黑N33040份，间接法氧化锌5.0份，硫磺0.3份，促进剂TMTD0.5份，促进剂NA-221.0份，防老剂RD1.0份，防老剂4010NA1.0份，活性剂（氧化镁）4.0份，活性剂（硬脂酸SA）1.0份，操作助剂芳烃油5.0份。

实施例4

氯丁橡胶CR60份，反式1,4聚异戊二烯TPI40份，碳黑N33040份，间接法氧化锌5.0份，硫磺0.3份，促进剂TMTD0.5份，促进剂NA-221.0份，防老剂RD1.0份，防老剂4010NA1.0份，活性剂（氧化镁）4.0份，活性剂（硬脂酸SA）1.0份，操作助剂芳烃油5.0份。

实施例5

氯丁橡胶CR70份，反式1,4聚异戊二烯TPI30份，碳黑N33020份，间接法氧化锌5.0份，硫磺0.3份，促进剂TMTD0.5份，促进剂NA-221.0份，防老剂RD1.0份，防老剂4010NA1.0份，活性剂（氧化镁）4.0份，活性剂（硬脂酸SA）1.0份，操作助剂芳烃油5.0份。

实施例6

氯丁橡胶CR70份，反式1,4聚异戊二烯TPI30份，碳黑N33060份，间接法氧化锌5.0份，硫磺0.3份，促进剂TMTD0.5份，促进剂NA-221.0份，防老剂RD1.0份，防老剂4010NA1.0份，活性剂（氧化镁）4.0份，活性剂（硬脂酸SA）1.0份，操作助剂芳烃油5.0份。

对比例1

氯丁橡胶CR100份，碳黑N33040份，间接法氧化锌5.0份，硫磺0.3份，促进剂TMTD0.5份，促进剂NA-221.0份，防老剂RD1.0份，防老剂4010NA1.0份，活性剂（氧化镁）4.0份，活性剂（硬脂酸SA）1.0份，操作助剂芳烃油5.0份。

第一步，将氯丁橡胶CR在通用炼胶设备中，在60-100℃温度范围内塑炼2-3分钟;第二步，按通常炼胶方法制备混炼胶;第三步，将混炼胶停放8小时以上，按照通常橡胶硫化工艺硫化。

对比例2-3的材料制作工艺同对比例1。

对比例2

氯丁橡胶CR100份，碳黑N33020份，间接法氧化锌5.0份，硫磺0.3份，促进剂TMTD0.5份，促进剂NA-221.0份，防老剂RD1.0份，防老剂4010NA1.0份，活性剂（氧化镁）4.0份，活性剂（硬脂酸SA）1.0份，操作助剂芳烃油5.0份。

对比例3

氯丁橡胶CR100份，碳黑N33060份，间接法氧化锌5.0份，硫磺0.3份，促进剂TMTD0.5份，促进剂NA-221.0份，防老剂RD1.0份，防老剂4010NA1.0份，活性剂（氧化镁）4.0份，活性剂（硬脂酸SA）1.0份，操作助剂芳烃油5.0份。

性能评价

按照表1中的配方配料，制作工艺包括如下步骤和工艺条件：第一步，将反式1,4聚异戊二烯TPI在通用炼胶设备中，在60-100℃温度范围塑炼2-3分钟，再与氯丁橡胶CR共混;第二步，按通常炼胶方法制备混炼胶;第三步，将混炼胶停放8小时以上，按照通常橡胶硫化工艺于160℃硫化15分钟，所得硫化胶的物理机械性能如表2。

表1实施例1-6及对比例1-3材料配方

表2实施例1-6及对比例1-3材料性能

从表1的配方和表2对应的测试结果来看：实施例1-4与对比例1、实施例5与对比例2及实施例6与对比例3中，反式1,4聚异戊二烯TPI与氯丁橡胶CR并用后，相对于未添加TPI的配方，硫化胶的硬度未发生明显改变，拉伸强度降低，压缩永久变形增加，同时，20Hz的Kd/Ks（动倍率）降低，曲挠寿命明显增加，并且TPI添加量越大，动倍率与曲挠寿命变化越明显。说明反式1,4聚异戊二烯TPI与氯丁橡胶CR并用能够使硫化胶具有低动倍率、耐疲劳的特征。

Claims

1.一种低动倍率、耐疲劳氯丁橡胶材料，其特征在于：由以下重量份计的原料组成：

氯丁橡胶CR60份，反式1,4聚异戊二烯TPI40份，碳黑N33040份，间接法氧化锌5.0份，硫磺0.3份，促进剂TMTD0.5份，促进剂NA-221.0份，防老剂RD1.0份，防老剂4010NA1.0份，活性剂氧化镁4.0份，活性剂硬脂酸SA1.0份，操作助剂芳烃油5.0份。

2.根据权利要求1所述的一种低动倍率、耐疲劳氯丁橡胶材料，其特征在于：所述的反式1,4聚异戊二烯(TPI)为未经硫化的反式1,4聚异戊二烯，其中，反式含量≥97％；门尼粘度60-80；拉伸强度≥25MPa；熔点约60℃。

3.一种制备权利要求1所述低动倍率、耐疲劳氯丁橡胶材料的方法，其特征在于：具体步骤如下：

1)按照上述配方称取原料；

2)将反式1,4聚异戊二烯置于开炼机中，在60-100℃温度范围内塑炼2-3分钟，再与氯丁橡胶在开炼机上共混，之后将活性剂、防老剂等加入开炼机中，待吃粉完毕，将炭黑、操作助剂加入开炼机中，反复开刀几次，待吃粉完毕后将促进剂、硫化剂加入到开炼机中，反复开刀几次，将掉落的粉剂全部加入到开炼机中，待吃粉完毕后，将开炼机辊距调到最小，将混炼胶薄通5遍，将辊距调到4cm，出片；将混炼胶停放8小时以上，按照通常橡胶硫化工艺硫化。