CN103289153A - 一种改性的减震用丁苯橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种减震橡胶，特别是一种改性的丁苯橡胶，属于橡胶材料技术领域。包括有按重量份计的如下组分：丁苯橡胶70～80份、天然橡胶10～20份、酚醛树脂5～10份、聚氧丙烯甘油醚3～6份、甲基异丁基酮3～6份、聚丁烯10～25份、乙烯-丙烯共聚物5～15份、聚氯乙烯4～7份、邻苯二甲酸二辛酯3～5份、蓖麻油氧化丙烯聚合物3～5份、碳化硅颗粒1～2份、氧化锌3～5份、松焦油5～10份、促进剂3～5份、硫黄5～10份、轻质碳酸钙5～8份、白炭黑3～5份、润滑剂3～6份、增塑剂3～5份。本发明提供的减震橡胶具有良好的弹性、力学性能，在经过高温、高湿破坏之后，仍具有良好的抗疲劳性能。

Description

一种改性的减震用丁苯橡胶及其制备方法

 

技术领域

本发明提供了一种减震橡胶，特别是一种改性的丁苯橡胶，属于橡胶材料技术领域。

 

背景技术

物体在动态条件下，只要存在着不平衡质体就必然要产生震动，震动也必然会产生噪音。随着现代工业的飞速发展，震动和噪音已经成为各个领域的严重问题它会降低操作精度，影响产品质量;缩短产品寿命，使得高精仪器不能正常工作:危及安全性，使设备或构建物早期破坏:污染环境以及影响人身健康，诸如地震之类的震动甚至还给人类的生命财产造成极大的损害。

橡胶的弹力完全由卷曲分子构象的变化产生。由于橡胶分子间相互作用会妨碍分子链的运动，表现为粘性或粘度，以致应力与应变往往处于不平衡状态。作用于橡胶分子上的力，一部分用于克服分子间的粘性阻力，在粘性摩擦的过程中吸收部分能量;另一部分才使分子链变形，此二者构成橡胶的粘弹性质。橡胶在动态变形时，由于有粘弹性的粘阻作用，使应变落后于应力，这种产生于橡胶的滞后特性和变形时内摩擦的橡胶阻尼性质是橡胶减震的一个优异特性。

丁苯橡胶（SBR) 是最大的通用合成橡胶品种，也是最早实现工业化生产的橡胶之一。它是丁二烯与苯乙烯的无规共聚物。加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，耐磨、耐热、耐老化较好，用途广泛。但纯丁苯橡胶强度和模量很低、内耗大、弹性较小，为了提高其减震性能，需要对其进行改性。与此同时，由于长期在户外使用，除了需要制品具有较高的强度和优异的减震性能之外，还必须要求橡胶具有良好的耐候性、耐油性、耐水性和耐寒性。而丁苯橡胶在这一方面的性能略逊于其它的一些各类橡胶，例如氯丁橡胶等。

常用的对丁苯橡胶进行改性的方法包括有炭黑改性，炭黑增强丁苯橡胶是以橡胶为基体，以炭黑颗粒为增强相的复合材料。炭黑在橡胶体系中起补强和填充作用，以改善橡胶制品性能。但是炭黑的加入后，会影响到橡胶分子的连接结构，使其机械性能得到一定的下降。除了炭黑增强丁苯橡胶外，还经常采用聚苯乙烯增强丁苯橡胶，其增强机理属于塑料增强橡胶机理。丁苯橡胶中含有少量苯乙烯链段，与聚苯乙烯有较好的相容性；聚苯乙烯增强丁苯橡胶体系中，聚苯乙烯含量较多（40%左右），聚苯乙烯与丁苯橡胶构成连续相，且相界面粘接力好，这使该共混物为硬弹性材料。但是，聚苯乙烯会使橡胶的耐高温性能下降。

专利CN101469083B公开了一种减震橡胶的组合物，该组合物由天然橡胶、增塑剂、硫化剂、促进剂、防老剂、活性剂和填充剂组成。但是天然橡胶来源有限，价格高于合成橡胶，该橡胶在户外长期使用时，耐候性不佳。

 

发明内容

本发明的目的是提供一种耐候性好、减震效果佳的橡胶制品，采用的技术方案是：

一种改性的减震用丁苯橡胶，包括有按重量份计的如下组分：丁苯橡胶70～80份、天然橡胶10～20份、酚醛树脂5～10份、聚氧丙烯甘油醚3～6份、甲基异丁基酮3～6份、聚丁烯10～25份、乙烯-丙烯共聚物5～15份、聚氯乙烯4～7份、邻苯二甲酸二辛酯3～5份、蓖麻油氧化丙烯聚合物3～5份、碳化硅颗粒1～2份、氧化锌3～5份、松焦油5～10份、促进剂3～5份、硫黄5～10份、轻质碳酸钙5～8份、白炭黑3～5份、润滑剂3～6份、增塑剂3～5份。

上述的聚氧丙烯甘油醚的平均分子量最好是在3000～5000之间。

上述的乙烯-丙烯共聚物的平均分子量最好是在10000～20000之间。

上述的聚氯乙烯的平均分子量最好是在20000～40000之间。

上述的润滑剂可以采用硬酯酸、石蜡、硅油等。

上述的增塑剂可以采用己二酸单甲酯、己二酸单乙酯、癸二酸单甲酯、己二酸二甲酯、己二酸二丁酯、戊二酸二乙酯等。

上述的促进剂可以是噻唑类橡胶促进剂，例如：促进剂M或者促进剂DM。

本发明还提供了一种上述减震橡胶的制备方法，包括如下步骤：

S1：将丁苯橡胶、天然橡胶、酚醛树脂、聚氧丙烯甘油醚、甲基异丁基酮、聚丁烯、乙烯-丙烯共聚物、聚氯乙烯，在温度60～70℃、2.0～2.5 MPa压力下进行混炼10～20分钟；

S2：再在密炼机中加入步骤S1所得胶料、蓖麻油氧化丙烯聚合物、碳化硅颗粒、氧化锌、松焦油、促进剂、硫黄、轻质碳酸钙、白炭黑、润滑剂、增塑剂，在温度65～75℃、1.0～1.5 MPa压力下进行混炼10～20分钟；

S3：将S2所得胶料送入硫化机中，在温度160～170℃下进行硫化20～25分钟，压力为4.0～4.5 MPa，即可。

 

有益效果

本发明提供的减震橡胶具有良好的弹性、力学性能，拉伸伸长率可达400%以上，拉伸强度可达20 MPa以上，抗疲劳性能也能达到40万次以上。而且，减震橡胶耐候性能好，在经过高温、高湿破坏之后，仍具有良好的抗疲劳性能。

 

具体实施方式

实施例1

丁苯橡胶70～80份、天然橡胶10份、酚醛树脂5份、聚氧丙烯甘油醚3份、甲基异丁基酮3份、聚丁烯10份、乙烯-丙烯共聚物5份、聚氯乙烯4份、邻苯二甲酸二辛酯3份、蓖麻油氧化丙烯聚合物3份、碳化硅颗粒1份、氧化锌3份、松焦油5份、促进剂3份、硫黄5份、轻质碳酸钙5份、白炭黑3份、润滑剂3份、增塑剂3份。

上述的聚氧丙烯甘油醚的平均分子量是在3000，乙烯-丙烯共聚物的平均分子量是10000，聚氯乙烯的平均分子量是在20000，润滑剂是硬酯酸，上述的增塑剂是己二酸单甲酯，上述的促进剂可以是促进剂M。

制备方法：

S1：将丁苯橡胶、天然橡胶、酚醛树脂、聚氧丙烯甘油醚、甲基异丁基酮、聚丁烯、乙烯-丙烯共聚物、聚氯乙烯，在温度60℃、2.0 MPa压力下进行混炼10分钟；

S2：再在密炼机中加入步骤S1所得胶料、蓖麻油氧化丙烯聚合物、碳化硅颗粒、氧化锌、松焦油、促进剂、硫黄、轻质碳酸钙、白炭黑、润滑剂、增塑剂，在温度65℃、1.0 MPa压力下进行混炼10分钟；

S3：将S2所得胶料送入硫化机中，在温度160℃下进行硫化20分钟，压力为4.0 MPa，即可。

 

实施例2

丁苯橡胶70～80份、天然橡胶20份、酚醛树脂10份、聚氧丙烯甘油醚6份、甲基异丁基酮6份、聚丁烯25份、乙烯-丙烯共聚物15份、聚氯乙烯7份、邻苯二甲酸二辛酯5份、蓖麻油氧化丙烯聚合物5份、碳化硅颗粒2份、氧化锌5份、松焦油10份、促进剂5份、硫黄10份、轻质碳酸钙8份、白炭黑5份、润滑剂6份、增塑剂5份。

上述的聚氧丙烯甘油醚的平均分子量是5000，上述的乙烯-丙烯共聚物的平均分子量是20000，聚氯乙烯的平均分子量是40000，润滑剂是石蜡，增塑剂是己二酸单乙酯，促进剂是促进剂DM。

制备方法：

S1：将丁苯橡胶、天然橡胶、酚醛树脂、聚氧丙烯甘油醚、甲基异丁基酮、聚丁烯、乙烯-丙烯共聚物、聚氯乙烯，在温度70℃、2.5 MPa压力下进行混炼20分钟；

S2：再在密炼机中加入步骤S1所得胶料、蓖麻油氧化丙烯聚合物、碳化硅颗粒、氧化锌、松焦油、促进剂、硫黄、轻质碳酸钙、白炭黑、润滑剂、增塑剂，在温度75℃、1.5 MPa压力下进行混炼20分钟；

S3：将S2所得胶料送入硫化机中，在温度170℃下进行硫化25分钟，压力为4.5 MPa，即可。

 

实施例3

丁苯橡胶75份、天然橡胶15份、酚醛树脂7份、聚氧丙烯甘油醚5份、甲基异丁基酮5份、聚丁烯20份、乙烯-丙烯共聚物12份、聚氯乙烯5份、邻苯二甲酸二辛酯4份、蓖麻油氧化丙烯聚合物4份、碳化硅颗粒2份、氧化锌4份、松焦油7份、促进剂4份、硫黄7份、轻质碳酸钙7份、白炭黑4份、润滑剂5份、增塑剂4份。

上述的聚氧丙烯甘油醚的平均分子量是4000，乙烯-丙烯共聚物的平均分子量是15000，上述的聚氯乙烯的平均分子量是30000，润滑剂采用硅油，增塑剂采用己二酸二丁酯，促进剂是促进剂M。

制备方法：

S1：将丁苯橡胶、天然橡胶、酚醛树脂、聚氧丙烯甘油醚、甲基异丁基酮、聚丁烯、乙烯-丙烯共聚物、聚氯乙烯，在温度65℃、2.2 MPa压力下进行混炼15分钟；

S2：再在密炼机中加入步骤S1所得胶料、蓖麻油氧化丙烯聚合物、碳化硅颗粒、氧化锌、松焦油、促进剂、硫黄、轻质碳酸钙、白炭黑、润滑剂、增塑剂，在温度70℃、1.2 MPa压力下进行混炼15分钟；

S3：将S2所得胶料送入硫化机中，在温度165℃下进行硫化22分钟，压力为4.2 MPa，即可。

 

性能试验

将以上实施例所得减震橡胶进行性能试验，并以常规的炭黑改性的丁苯减震橡胶作为对照。试验结果如表1所示。

表1 实施例1～实施例3以及对照例的性能测试数据

从表中可以看出，本发明提供的减震橡胶具有良好的弹性、力学性能，拉伸伸长率可达400%以上，拉伸强度可达20 MPa以上，抗疲劳性能也能达到40万次以上。

为了验证其耐候性能，将上述实施例1～实施例3和对照例中的减震橡胶在60℃、80%RH的恒温恒湿箱中放置30天，取出后重复上述试验项目。结果如表2所示。

从表2中，可以看出，本发明提供的改性的丁苯橡胶克服了传统的炭黑改性丁苯橡胶的耐候性能不好的问题，在经过高温、高湿破坏之后，仍具有良好的抗疲劳性能。

Claims (9)

1.一种改性的减震用丁苯橡胶，包括有按重量份计的如下组分：丁苯橡胶70～80份、天然橡胶10～20份、酚醛树脂5～10份、聚氧丙烯甘油醚3～6份、甲基异丁基酮3～6份、聚丁烯10～25份、乙烯-丙烯共聚物5～15份、聚氯乙烯4～7份、邻苯二甲酸二辛酯3～5份、蓖麻油氧化丙烯聚合物3～5份、碳化硅颗粒1～2份、氧化锌3～5份、松焦油5～10份、促进剂3～5份、硫黄5～10份、轻质碳酸钙5～8份、白炭黑3～5份、润滑剂3～6份、增塑剂3～5份。

2.根据权利要求1所述的改性的减震用丁苯橡胶，其特征在于：所述的聚氧丙烯甘油醚的平均分子量是在3000～5000之间。

3.根据权利要求1所述的改性的减震用丁苯橡胶，其特征在于：所述的乙烯-丙烯共聚物的平均分子量是在10000～20000之间。

4.根据权利要求1所述的改性的减震用丁苯橡胶，其特征在于：所述的聚氯乙烯的平均分子量是在20000～40000之间。

5.根据权利要求1所述的改性的减震用丁苯橡胶，其特征在于：所述的润滑剂是硬酯酸、石蜡或者硅油。

6.根据权利要求1所述的改性的减震用丁苯橡胶，其特征在于：所述的增塑剂是己二酸单甲酯、己二酸单乙酯、癸二酸单甲酯、己二酸二甲酯、己二酸二丁酯或戊二酸二乙酯。

7.根据权利要求1所述的改性的减震用丁苯橡胶，其特征在于：所述的促进剂是噻唑类橡胶促进剂。

8.根据权利要求7所述的改性的减震用丁苯橡胶，其特征在于：所述的噻唑类橡胶促进剂是指促进剂M或者促进剂DM。

9.一种权利要求1～8任一项所述的改性的减震用丁苯橡胶的制备方法，包括如下步骤：

S1：将丁苯橡胶、天然橡胶、酚醛树脂、聚氧丙烯甘油醚、甲基异丁基酮、聚丁烯、乙烯-丙烯共聚物、聚氯乙烯，在温度60～70℃、2.0～2.5 MPa压力下进行混炼10～20分钟；

S2：再在密炼机中加入步骤S1所得胶料、蓖麻油氧化丙烯聚合物、碳化硅颗粒、氧化锌、松焦油、促进剂、硫黄、轻质碳酸钙、白炭黑、润滑剂、增塑剂，在温度65～75℃、1.0～1.5 MPa压力下进行混炼10～20分钟；

S3：将S2所得胶料送入硫化机中，在温度160～170℃下进行硫化20～25分钟，压力为4.0～4.5 MPa，即可。