CN103224678A - 一种丙烯酸酯橡胶复合材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于汽车发电机轴承密封的丙烯酸酯橡胶复合材料，所述复合材料由如下质量配比的原料组成：丙烯酸酯橡胶100份、硬脂酸1～2份、4,4′-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺1.5～3份、硅酸盐30～100份、调色剂0～40份、偶联剂2～4份、硫化促进剂4～8份；本发明所述用于汽车发电机轴承密封的丙烯酸酯橡胶复合材料此材料具有普通丙烯酸酯橡胶耐油、工艺性能好的性能，又解决了普通丙烯酸酯橡胶不耐水的性能，价格仅比普通丙烯酸酯橡胶高10%左右，除了汽车发电机轴承密封外，在耐温要求150～180℃，又需要耐油、耐水的场合也可以使用，具有很好的经济效益和广阔的市场应用前景。

Description

一种丙烯酸酯橡胶复合材料

（一）技术领域

本发明涉及一种橡胶复合材料，特别涉及一种以双交联型丙烯酸酯橡胶为主要载体，通过添加不同的橡胶助剂、橡胶填料、硫化促进剂在密炼机或开炼机上制成用于汽车发电机轴承密封的丙烯酸酯橡胶材料。

（二）背景技术

丙烯酸酯橡胶(ACM)是以丙烯酸酯为主要单体，经共聚反应制得的一种特种橡胶；丙烯酸酯橡胶主链由饱和烃组成，且有羧基，比主链上带有双键的二烯烃橡胶稳定，特别是耐热氧老化性能好，比丁腈橡胶使用温度可高出30～60℃，最高使用温度为180℃，断续或短时间使用可达200℃左右，在150℃热空气中老化数年无明显变化；丙烯酸酯橡胶的极性酯基侧链，使其溶解度参数与多种油，特别是矿物油相差甚远，因而表现出良好的耐油性；丙烯酸酯橡胶的缺点是耐寒、耐水、耐溶剂性能差。

汽车发电机轴承使用工况为：长期暴露在电刷磨损粉及来自外部灰尘、泥水的环境中，在高温、高载荷下从低速到高速运转，又要求高的可靠性。从工况上看要求是非常严格的，尤其是近10年来批量生产的小型内扇型交流发电机的使用条件更为苛刻，要求发电机向高性能化及小型化方向发展，交流发电机的转速从以往的最高15000～18000r/min发展到目前已超过20000r/min，并且由于安装空调、ABS等使发动机内部装置密度加大，周围气温升高。汽车发电机轴承一般工作环境温度为130℃～150℃，橡胶密封唇口跟轴承有接触，运行中会发生摩擦升温，温升一般都达到30℃及以上，因此对橡胶材料的耐温要求至少要达到150℃以上，最高能达到180℃。此温度要求丁腈橡胶肯定达不到要求，氟橡胶可以但成本太高，丙烯酸酯橡胶正好可以达到此耐温要求；汽车发电机轴承工作时会碰到泥水，但普通丙烯酸酯橡胶耐水性能很差遇水后膨胀严重达不到密封要求；通过使用双交联型丙烯酸酯橡胶，再配合不同助剂、填料、硫化促进剂等，使其耐水性能大大提高，其他方面保持普通丙烯酸酯的性能，达到汽车发电机轴承的使用要求。

（三）发明内容

本发明目的是提供一种以双交联型丙烯酸酯橡胶为主要载体，通过添加不同的橡胶助剂、橡胶填料、硫化促进剂在密炼机或开炼机上制成用于汽车发电机轴承密封的丙烯酸酯橡胶材料，此材料具有普通丙烯酸酯橡胶耐油、工艺性能好的性能，又解决了普通丙烯酸酯橡胶不耐水的性能，价格仅比普通丙烯酸酯橡胶高10%左右，除了汽车发电机轴承密封外，在耐温要求150～180℃，又需要耐油、耐水的场合也可以使用，具有很好的经济效益和广阔的市场应用前景。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种用于汽车发电机轴承密封的丙烯酸酯橡胶复合材料，所述复合材料由如下质量配比的原料组成：

所述硅酸盐为白炭黑、滑石粉、硅藻土或陶土；

所述偶联剂为双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物或γ-巯丙基三甲基硅烷；

所述硫化促进剂为三乙醇胺、六亚甲基二胺氨基甲酸盐、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲、硬脂酸钠中任意三种或三种以上以任意比例的混合。

通常，所述调色剂为炭黑、氧化铁红、钛白粉或酞青蓝中的一种或两种以上任意比例的混合。

进一步，所述硫化促进剂优选为三乙醇胺、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲和硬脂酸钠以质量比1：3～6：4～8（更优选1：4～5：5～7）的混合。

再进一步，所述调色剂优选为炭黑、氧化铁红、炭黑与氧化铁红以质量比1：12的混合或钛白粉与酞青蓝以质量比1:1的混合。

本发明提供一种用于汽车发电机轴承密封的黑色丙烯酸酯橡胶复合材料，所述橡胶复合材料由如下质量配比的原料组成：

所述硅酸盐为白炭黑、滑石粉、硅藻土或陶土；

所述偶联剂为双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物或γ-巯丙基三甲基硅烷；

所述硫化促进剂为三乙醇胺、六亚甲基二胺氨基甲酸盐、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲、硬脂酸钠中任意三种或三种以上以任意比例的混合；优选为三乙醇胺、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲和硬脂酸钠以质量比1：3～6：4～8（更优选1：4～5：5～7）的混合。

更进一步，所述用于汽车发电机轴承密封的黑色丙烯酸酯橡胶复合材料优选由如下质量配比的原料组成：

所述硫化促进剂为三乙醇胺、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲和硬脂酸钠以质量比1：4～5：5～7的混合。

最优选所述黑色用于汽车发电机轴承密封的丙烯酸酯橡胶复合材料由如下质量配比的原料组成：

所述硫化促进剂为三乙醇胺、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲和硬脂酸钠以质量比1：4：6的混合。

此外，本发明还提供一种用于汽车发电机轴承密封的有色丙烯酸酯橡胶复合材料，所述橡胶复合材料由如下质量配比的原料组成：

所述调色剂为氧化铁红、钛白粉或酞青蓝中的一种或两种以上任意比例的混合，或者炭黑与氧化铁红、钛白粉或酞青蓝中的一种以任意比例的混合，优选氧化铁红、炭黑与氧化铁红以质量比1：12的混合或钛白粉与酞青蓝以质量比1:1的混合；

所述硅酸盐为白炭黑、滑石粉、硅藻土或陶土；

所述偶联剂为双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物或γ-巯丙基三甲基硅烷；

所述硫化促进剂为三乙醇胺、六亚甲基二胺氨基甲酸盐、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲、硬脂酸钠三种或三种以上以任意比例的混合。

进一步，优选所述用于汽车发电机轴承密封的有色丙烯酸酯橡胶复合材料由如下质量配比的原料组成：

所述硫化促进剂为三乙醇胺、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲和硬脂酸钠以质量比1：3～6：4～8（优选1：4～5：5～7）的混合。

最优选，所述用于汽车发电机轴承密封的有色丙烯酸酯橡胶复合材料由如下质量配比的原料组成：

所述硫化促进剂为三乙醇胺、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲和硬脂酸钠以质量比1：4：6的混合。

本发明所述用于汽车发电机轴承密封的丙烯酸酯橡胶复合材料按如下方法之一制备：方法1：按配方量将各组分（硫化促进剂除外）加入密炼机中，操作温度40～150℃，操作时间10-35分钟，然后在开炼机上加入本发明配方量的硫化促进剂组分，操作温度40～70℃，操作时间12-20分钟，停放24h，获得所述用于汽车发电机轴承密封的丙烯酸酯橡胶复合材料；方法2：按配方量将各组分按橡胶、助剂、填料、增塑剂、硫化促进剂加料顺序加入开炼机，操作温度40～70℃，操作时间30-45分钟，停放24h，获得所述用于汽车发电机轴承密封的丙烯酸酯橡胶复合材料。

本发明所述丙烯酸酯橡胶是活性氯根羧酸双交联型丙烯酸酯橡胶，最优选购自日本透杯501的丙烯酸酯橡胶。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：本发明所述用于汽车发电机轴承密封的丙烯酸酯橡胶复合材料具有普通丙烯酸酯橡胶耐油、工艺性能好的性能，又解决了普通丙烯酸酯橡胶不耐水的性能（普通丙烯酸酯橡胶100℃、70小时耐水试验体积变化率50%以上，而本发明的丙烯酸酯橡胶复合材料100℃、70小时耐水试验体积变化率10%以内），价格仅比普通丙烯酸酯橡胶高10%左右，除了汽车发电机轴承密封外，在耐温要求150～180℃，又需要耐油、耐水的场合也可以使用，具有很好的经济效益和广阔的市场应用前景。

（四）具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

丙烯酸酯橡胶购自日本透杯的501。

实施例1 用于汽车发电机轴承密封的黑色丙烯酸酯橡胶复合材料

（1）称量：丙烯酸酯橡胶300克、硬脂酸4.5克、4,4′-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺6克、白炭黑60克，陶土54克，碳黑60克、γ-巯丙基三甲基硅烷7.5克、三乙醇胺1.5克、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲6克、硬脂酸钠9克；

（2）混炼：保持XK-160开炼机辊温40～70℃，依次将上述丙烯酸酯橡胶、硬脂酸、4,4′-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺、白炭黑，陶土，碳黑、γ-巯丙基三甲基硅烷、三乙醇胺、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲、硬脂酸钠加入到开炼机中，待吃料完毕后，左右割刀各4次并薄通6遍后下片；胶料停放24h后返炼出片，获得所述用于汽车发电机轴承密封的丙烯酸酯橡胶复合材料，用于硫化压制标准实验试片，然后进行性能检测；

（3）性能测试：将上述制备的用于汽车发电机轴承密封的丙烯酸酯橡胶复合材料进行常规（硬度、扯断强度、扯断伸长率）、热空气老化（参照GB/T 3512）、耐热水性能（参照GB/T 1690）测试，结果见表1所示。

表1 丙烯酸酯橡胶复合材料性能

实施例2 用于汽车发电机轴承密封的黑色丙烯酸酯橡胶复合材料

（1）称量：丙烯酸酯橡胶300克、硬脂酸4.5克、4,4′-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺6克、白炭黑45克，滑石粉90克，碳黑45克、γ-巯丙基三甲基硅烷9克、三乙醇胺1.5克、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲6.6克、硬脂酸钠9克；

（2）混炼及性能测试操作同实施例1，结果见表2所示。

表2 丙烯酸酯橡胶复合材料性能

实施例3 用于汽车发电机轴承密封的黑色丙烯酸酯橡胶复合材料

（1）称量：丙烯酸酯橡胶300克、硬脂酸4.5克、4,4′-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺6克、白炭黑45克，硅藻土75克，碳黑90克、γ-巯丙基三甲基硅烷6克、三乙醇胺1.5克、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲6克、硬脂酸钠7.8克；

（2）混炼及性能测试操作同实施例1，结果见表3所示。

表3 丙烯酸酯橡胶复合材料性能

实施例4 用于汽车发电机轴承密封的棕色丙烯酸酯橡胶复合材料

（1）称量：丙烯酸酯橡胶300克、硬脂酸4.5克、4,4′-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺6克、白炭黑75克，陶土150克、氧化铁红18克、碳黑1.5克、γ-巯丙基三甲基硅烷9克、三乙醇胺1.5克、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲6.6克、硬脂酸钠9克；

（2）混炼及性能测试操作同实施例1，结果见表4所示。

表4 丙烯酸酯橡胶复合材料性能

实施例5 用于汽车发电机轴承密封的红色丙烯酸酯橡胶复合材料

（1）称量：丙烯酸酯橡胶300克、硬脂酸4.5克、4,4′-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺6克、白炭黑90克，陶土120克、氧化铁红30克、γ-巯丙基三甲基硅烷10.5克、三乙醇胺1.5克、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲6.0克、硬脂酸钠9克；

（2）混炼及性能测试操作同实施例1，结果见表5所示。

表5 丙烯酸酯橡胶复合材料性能

实施例6 用于汽车发电机轴承密封的蓝色丙烯酸酯橡胶复合材料

（1）称量：丙烯酸酯橡胶300克、硬脂酸4.5克、4,4′-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺6克、白炭黑105克，硅藻土120克、钛白粉6克、酞青蓝6克、γ-巯丙基三甲基硅烷10.5克、三乙醇胺1.5克、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲6.9克、硬脂酸钠9.6克；

（2）混炼及性能测试操作同实施例1，结果见表6所示。

表6 丙烯酸酯橡胶复合材料性能

Claims (10)

1.一种丙烯酸酯橡胶复合材料，其特征在于所述复合材料由如下质量配比的原料组成：

所述硅酸盐为白炭黑、滑石粉、硅藻土或陶土；

所述偶联剂为双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物或γ-巯丙基三甲基硅烷；

所述硫化促进剂为三乙醇胺、六亚甲基二胺氨基甲酸盐、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲、硬脂酸钠中任意三种或三种以上以任意比例的混合。

2.如权利要求1所述丙烯酸酯橡胶复合材料，其特征在于所述调色剂为炭黑、氧化铁红、钛白粉或酞青蓝中的一种或两种以上任意比例的混合。

3.如权利要求1所述丙烯酸酯橡胶复合材料，其特征在于所述硫化促进剂为三乙醇胺、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲和硬脂酸钠以质量比1：3～6：4～8的混合。

4.如权利要求2所述丙烯酸酯橡胶复合材料，其特征在于所述调色剂为炭黑、氧化铁红、炭黑与氧化铁红以质量比1：12的混合或钛白粉与酞青蓝以质量比1:1的混合。

5.如权利要求2所述丙烯酸酯橡胶复合材料，其特征在于所述复合材料由如下质量配比的原料组成：

所述硅酸盐为白炭黑、滑石粉、硅藻土或陶土；

所述偶联剂为双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物或γ-巯丙基三甲基硅烷；

所述硫化促进剂为三乙醇胺、六亚甲基二胺氨基甲酸盐、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲、硬脂酸钠三种或三种以上以任意比例的混合。

6.如权利要求5所述丙烯酸酯橡胶复合材料，其特征在于所述复合材料由如下质量配比的原料组成：

所述硫化促进剂为三乙醇胺、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲和硬脂酸钠以质量比1：4～5：5～7的混合。

7.如权利要求6所述丙烯酸酯橡胶复合材料，其特征在于所述复合材料由如下质量配比的原料组成：

所述硫化促进剂为三乙醇胺、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲和硬脂酸钠以质量比1：4：6的混合。

8.如权利要求1所述丙烯酸酯橡胶复合材料，其特征在于所述橡胶复合材料由如下质量配比的原料组成：

所述调色剂为氧化铁红、钛白粉或酞青蓝中的一种或两种以上任意比例的混合，或者炭黑与氧化铁红、钛白粉或酞青蓝中的一种以任意比例的混合；

所述硅酸盐为白炭黑、滑石粉、硅藻土或陶土；

所述偶联剂为双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物或γ-巯丙基三甲基硅烷；

所述硫化促进剂为三乙醇胺、六亚甲基二胺氨基甲酸盐、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲、硬脂酸钠三种或三种以上以任意比例的混合。

9.如权利要求8所述丙烯酸酯橡胶复合材料，其特征在于所述复合材料由如下质量配比的原料组成：

所述硫化促进剂为三乙醇胺、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲和硬脂酸钠以质量比1：4～5：5～7的混合。

10.如权利要求9所述丙烯酸酯橡胶复合材料，其特征在于所述复合材料由如下质量配比的原料组成：

所述硫化促进剂为三乙醇胺、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲和硬脂酸钠以质量比1：4：6的混合。