CN103627096A - 一种cm/cpe/pvc/cb弹性材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种CM/CPE/PVC/CB弹性材料及其制备方法，涉及一种橡胶材料及其制备方法，由以下质量份的组成物组成：氯化聚乙烯橡胶（CM）50～100份、氯化聚乙烯（CPE）40～20份、聚氯乙烯（PVC）10～30份、稳定剂1～6份、吸酸剂1～10份、填充剂30～50份、补强剂30～50份、增塑剂20～50份、硫化剂2～5份、交联助剂2～4份。将PVC、稳定剂、增塑剂按比例配合后混炼，将所得的混炼胶用平板硫化剂在10MPa，165℃下进行硫化即可。本发明产品可以用在胶管外胶、电缆等领域，实现了165℃硫化；加快了硫化速度，缩短了生产周期；增加了CM的耐油性能；降低了原料成本；力学性能可能会更好。

Description

一种CM/CPE/PVC/CB弹性材料及其制备方法
技术领域
    本发明涉及一种橡胶材料及其制备方法，特别是涉及一种CM/CPE/PVC/CB弹性材料及其制备方法。
背景技术
本世纪30～60年代逐渐地研究并开发了许多品种的高分子弹性体材料，渐渐满足了当时对高分子弹性体材料的需要。然而，随着人们对高分子弹性体材料性能及功能要求的日益提高，合成高分子材料的性能有的已经难以满足需要。于是，从本世纪70年代开始，通过对高分子弹性体的改性的途径，不断研制和开发了一些新型的高分子弹性体材料。
高分子弹性体的改性有以下三个目的：赋予改性的高分子弹性体某些高新的性能和功能；改善高分子弹性体的加工工艺性能以及降低材料的生产成本。至今已开发了多种高分子弹性体的改性方法，其中主要是共混改性的方法。在实际生产中，采用橡胶与塑料、合成树脂等高分子聚合物机械共混，可以达到对橡胶的共混改性作用。橡胶与塑料及合成树脂的共混，在习惯上称为橡塑并用。通过橡胶与塑料或合成树脂的机械共混，实现对橡胶的改性作用。此外，橡塑并用也可以实现对塑料及合成树脂的改性作用。
CM的用途与作用在不断地拓展，其作为特种合成橡胶，在国外许多领域得到应用。CM是一种性能良好的橡胶，它与多种橡胶的相容性很好，可与CR，NBR，EVA等并用，广泛应用于橡胶制品，也可与一些塑料树脂共混，制成CM与塑料树脂的共混物。CM与CPE、PVC有良好的相容性，三者共混制成CM/CPE/PVC/CB共混物，使CM弹性体具有更好的物理性能。
本发明CM、CPE、PVC弹性材料使用165℃的温度，缩短了生产周期，加快了硫化速度，可以使用在电缆、胶管外胶等领域，对耐B液、C液进行了测试，耐油性能良好，降低了原料成本，并且本实验研究的弹性体是新颖的，未见报道的，因此对CM/CPE/PVC/CB弹性材料及其制备方法的研究具有重大意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CM/CPE/PVC/CB弹性材料及其制备方法，该方法以CM、CPE、PVC为原料，加入稳定剂，吸酸剂，增塑剂，填充剂，补强剂，硫化剂和交联助剂，改善CM/CPE/PVC/CB弹性材料的各项力学性能。使其具有良好的耐油性能，且在165℃下硫化，并且降低了原料成本。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种CM/CPE/PVC/CB弹性材料，由以下质量份的组成物组成：氯化聚乙烯橡胶（CM）50～100份、氯化聚乙烯（CPE）40～20份、聚氯乙烯（PVC）10～30份、稳定剂1～6份、吸酸剂1～10份、填充剂30～50份、补强剂30～50份、增塑剂20～50份、硫化剂2～5份、交联助剂2～4份。
一种CM/CPE/PVC/CB弹性材料制备方法，所述方法包括以下步骤：
a.将PVC、稳定剂、增塑剂按比例配合后一起加入高速混合机内，等物料蓬松且混合均匀后拿出；
b.将塑炼机辊距调至0.5-1毫米，将CM、稳定剂、吸酸剂按比例配合后在塑炼机上混炼3-5分钟，用三角包法使之混炼均匀取下待用；
c.将CPE、稳定剂、吸酸剂按比例配合后在塑炼机上混炼3-5分钟；用三角包法使之混炼均匀并使之包辊； 
d．将a、b中所得投入塑炼机，经过2-3分钟的滚压和翻炼，用三角包法使a中所得与b中所得混炼均匀，取下在室温环境下停留15分钟待用；
e.在开炼机上将c中所得分别加入填充剂、补强剂、增塑剂，用三角包法打包6-8次，加入硫化剂与交联助剂，打包6-8次，混炼均匀后下片；
f.将d中所得的混炼胶放置24小时，用硫化仪测定t10，t90 ；
g.按照f中t90将d中所得的混炼胶用平板硫化剂在10MPa，165℃下进行硫化即可。
所述的一种CM/CPE/PVC/CB弹性材料制备方法，稳定剂为稀土稳定剂，吸酸剂为活性氧化镁（MgO），填充剂为超细滑石粉，碳酸钙，陶土的其中一种或一种以上的上述成分以任意比例混合，补强剂为N550、N774的其中一种，增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂（DOP），硫化剂为过氧化二异丙苯（DCP），交联助剂为三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC）。
所述CM/CPE/PVC/CB弹性材料制备方法，所述高速混合机的温度为90～100℃范围内；塑炼机的温度为130～150℃范围内。
本发明的优点与效果是：
本发明产品可以用在胶管外胶、电缆等领域，实现了165℃硫化；加快了硫化速度，缩短了生产周期；增加了CM的耐油性能；降低了原料成本；力学性能可能会更好。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详述。
氯化聚乙烯是由高密度聚乙烯经氯化取代制成的无规聚合物，也可视为乙烯、氯乙烯和1，2-二氯乙烯三元共聚物，在其结构中几乎不存在双键。根据其含氯量、残余结晶度以及其他特性，可分为树脂型氯化聚乙烯（CPE）和橡胶型氯化聚乙烯(CM)两大类。树脂型氯化聚乙烯在结构中含有一定量的残留结晶，橡胶型氯化聚乙烯基本不含有残留结晶，氯化聚乙烯橡胶(CM)具有优良的性能，是一种新型的弹性体，在橡胶领域有广阔的应用前景。CM的用途与作用在不断地拓展，其作为特种合成橡胶，在国内外许多领域得到应用。受蒙特利尔国际公约的制约，北美和韩国市场，CM成功地取代了氯磺化聚乙烯(CSM)、氯丁橡胶(CR)等产品，CM是一种理想的替代材料，不仅具有上述产品的优良性能，而且价格低廉，在电线电缆、汽车部件方面的应用呈逐年上升态势。CM与其他高分子材料的共混也成为了研究的热点之一。聚氯乙烯（PVC）价格低廉，而且PVC塑料具有刚性好、强度高、阻燃、耐腐蚀、电气绝缘性能好以及软硬可调等优异性能，因此用途广泛。基于丁腈橡胶与PVC共混的实例，将CM与CPE、PVC共混不但降低了原料成本，更增加了CM的耐油性能，拉伸强度。
本发明的CM/CPE/PVC/CB弹性材料包括CM、CPE、PVC、稳定剂、吸酸剂、填充剂、补强剂、增塑剂、硫化剂、交联助剂。各组分的含量按质量份数算分别为氯化聚乙烯橡胶（CM）50～100份、氯化聚乙烯（CPE）40～20份、聚氯乙烯（PVC）10～30份、稳定剂1～6份、吸酸剂1～10份、填充剂30～50份、补强剂30～50份、增塑剂20～50份、硫化剂2～5份、交联助剂2～4份。
本发明所用的原料和试剂包括：CM，盘锦昌瑞化工有限公司。CPE，盘锦昌瑞化工有限公司。PVC，河北盛华化工有限公司。稀土稳定剂，广东炜林纳，工业级。活性MgO，潍坊远东橡塑有限公司，工业级。碳酸钙，平定县娘子关太行轻钙公司，工业级。超细滑石粉，海城市他山轻烧镁厂，工业级。陶土，市售，工业级。N550、N774，卡博特化工（天津）有限公司，工业级。DOP，天津市大茂化学试剂厂，化学纯。DCP，国药集团制药有限公司，化学纯。TAIC，潍坊凯普化工材料有限公司，工业级。
本发明所用的仪器设备包括：CH-10型高速混合搅拌机，北京塑胶仪器厂。X(S)K-160型开放式炼胶（塑）机，上海双翼橡塑机械有限公司。XK-160型双辊开放式炼胶机，青岛环球机械股份有限公司。GT-M2000-A型橡胶无转子硫化仪，台湾高铁科技股份有限公司。XLB-DQ 400×400×2E型平板硫化机青岛环球机械股份有限公司。CP-25型冲片机，上海化工机械四厂。RG L-30A型微机控制电子万能试验机，深圳市瑞格尔仪器有限公司。XHS型邵尔橡塑硬度计，营口市材料试验机厂。GT-7017-M型老化试验箱，台湾高铁科技股份有限公司。MH-200A型数显电子比重计，深圳市群隆仪器设备有限公司。
以下给出15个实施例，但须指出，本发明的实施不限于以下实施方式。
实施例1
按下列质量份配料：CM：50份，CPE：40份，PVC：10份，稀土稳定剂：6份，活性MgO：10份，碳酸钙：30份，N550：50份，DOP：50份，DCP：5份，TAIC：4份。
本实施例的CM/CPE/PVC/CB弹性材料的制备步骤如下：
a.将PVC、稀土稳定剂、DOP按比例配合后一起加入高速混合机内，高速混合机内温度控制在90～100℃范围内，等物料蓬松且混合均匀后拿出；
b.将塑炼机辊距调至0.5-1毫米，塑炼机内温度为控制在130～150℃范围。将CM、稀土稳定剂、活性MgO按比例配合后在塑炼机上混炼3-5分钟，用三角包法使之混炼均匀取下待用；
c.将CPE、稀土稳定剂、活性MgO按比例配合后在塑炼机上混炼3-5分钟；用三角包法使之混炼均匀并使之包辊； 
d．将a、b中所得投入塑炼机，经过2-3分钟的滚压和翻炼，用三角包法使a中所得与b中所得混炼均匀，取下在室温环境下停留15分钟待用；
e.在开炼机上将c中所得分别加入碳酸钙（或超细滑石粉，陶土）、N550(或N774)、DOP，用三角包法打包6-8次，加入DCP与TAIC，打包6-8次，混炼均匀后下片；
f.将d中所得的混炼胶放置24小时，用硫化仪测定t10，t90 ；
g.按照f中t90将d中所得的混炼胶用平板硫化剂在10MPa，165℃下进行硫化即可。
h.将g中的试样进行筛选，选择表面光滑，无气泡的试样进行性能测试，主要经过：拉伸实验，按照GB/T528-2009执行；硬度，按照GB/T531.1-2008执行；耐油性能，按照GB/T1690-92执行。
耐油性能测试，使用数显电子比重计，在空气中称量每个试样的质量，精确到lmg。然后在蒸馏水中称量每个试样的质量。在蒸馏水中称量时，应注意排除试样表面上的气泡。然后将试样悬挂在盛有试验液体的试验装置内，实验液体为B液，C液，试验液体的体积不得少于试样总体积的15倍，每片试样之间和试样与装置壁之间不得接触，试验液体只限用一次。试验过程中应使橡胶试样避光。不同胶料的试样不得同时在同一装置中进行浸泡试验。
将实验后的试样立即在空气中称量，精确到lmg，然后在蒸馏水中称量。
耐油体积变化率按下式计算：
△V(%)=                                                 
Figure DEST_PATH_IMAGE002
式中： 
      —浸泡前试样在空气中的质量，g；
     
Figure DEST_PATH_IMAGE006
 —浸泡前试样在蒸馏水中的质量，g；
 
Figure DEST_PATH_IMAGE008
 —浸泡后试样在空气中的质量，g；
     
Figure DEST_PATH_IMAGE010
 —浸泡后试样在蒸馏水中的质量，g
本实施例所得CM/CPE/PVC/CB弹性材料的性能测试结果见表1。
实施例2
按下列质量份配料：CM：50份，CPE：30份，PVC：20份，稀土稳定剂：6份，活性MgO：10份，碳酸钙：30份，N550：50份，DOP：50份，DCP：5份，TAIC：4份。本实施例的配比与实施例1的区别在于使用30份CPE、20份PVC。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。所得CM/CPE/PVC/CB弹性材料的性能测试结果见表1。
实施例3
按下列质量份配料：CM：50份，CPE：20份，PVC：30份，稀土稳定剂：6份，活性MgO：10份，碳酸钙：30份，N550：50份，DOP：50份，DCP：5份，TAIC：4份。本实施例的配比与实施例1的区别在于使用20份CPE、30份PVC。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。所得CM/CPE/PVC/CB弹性材料的性能测试结果见表1。
实施例4
按下列质量份配料：CM：50份，CPE：20份，PVC：30份，稀土稳定剂：6份，活性MgO：10份，碳酸钙：30份，N550：50份，DOP：50份，DCP：4.5份，TAIC：3.5份。本实施例的配比与实施例3的区别在于使用4.5份CPE、3.5份PVC。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例5
按下列质量份配料：CM：50份，CPE：20份，PVC：30份，稀土稳定剂：6份，活性MgO：10份，碳酸钙：30份，N550：50份，DOP：50份，DCP：4份，TAIC：3份。本实施例的配比与实施例3的区别在于使用4份CPE、3份PVC。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例6
按下列质量份配料：CM：50份，CPE：20份，PVC：30份，稀土稳定剂：6份，活性MgO：10份，碳酸钙：30份，N550：50份，DOP：50份，DCP：3.5份，TAIC：2.5份。本实施例的配比与实施例3的区别在于使用3.5份CPE、2.5份PVC。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例7
按下列质量份配料：CM：50份，CPE：20份，PVC：30份，稀土稳定剂：6份，活性MgO：10份，碳酸钙：30份，N550：50份，DOP：50份，DCP：3份，TAIC：2份。本实施例的配比与实施例3的区别在于使用3份CPE、2份PVC。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例8
按下列质量份配料：CM：50份，CPE：40份，PVC：10份，稀土稳定剂：6份，活性MgO：10份，碳酸钙：30份，N550：50份，DOP：60份，DCP：5份，TAIC：4份。本实施例的配比与实施例1的区别在于使用60份DOP。
实施例9
按下列质量份配料：CM：50份，CPE：40份，PVC：10份，稀土稳定剂：6份，活性MgO：10份，碳酸钙：30份，N550：50份，DOP：40份，DCP：5份，TAIC：4份。本实施例的配比与实施例1的区别在于使用40份DOP。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例10
按下列质量份配料：CM：50份，CPE：40份，PVC：10份，稀土稳定剂：6份，活性MgO：10份，碳酸钙：30份，N550：50份，DOP：30份，DCP：5份，TAIC：4份。本实施例的配比与实施例1的区别在于使用30份DOP。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例11
按下列质量份配料：CM：50份，CPE：30份，PVC：20份，稀土稳定剂：6份，活性MgO：10份，碳酸钙：30份，N774：50份，DOP：50份，DCP：5份，TAIC：4份。本实施例的配比与实施例2的区别在于使用50份N774。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例12
按下列质量份配料：CM：50份，CPE：40份，PVC：10份，稀土稳定剂：6份，活性MgO：10份，碳酸钙：30份，N774：50份，DOP：50份，DCP：5份，TAIC：4份。本实施例的配比与实施例1的区别在于使用50份N774。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例13
按下列质量份配料：CM：50份，CPE：20份，PVC：30份，稀土稳定剂：6份，活性MgO：10份，碳酸钙：30份，N774：50份，DOP：50份，DCP：5份，TAIC：4份。本实施例的配比与实施例3的区别在于使用50份N774。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例14
按下列质量份配料：CM：50份，CPE：40份，PVC：10份，稀土稳定剂：6份，活性MgO：10份，超细滑石粉：30份，N550：50份，DOP：50份，DCP：5份，TAIC：4份。本实施例的配比与实施例1的区别在于使用30份超细滑石粉。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例15
按下列质量份配料：CM：50份，CPE：40份，PVC：10份，稀土稳定剂：6份，活性MgO：10份，陶土：30份，N550：50份，DOP：50份，DCP：5份，TAIC：4份。本实施例的配比与实施例1的区别在于使用30份陶土。
本实施例的制备方法和性能测试标准与实施例1相同，此处不再赘述。
表1
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3
拉伸强度/MPa 11.43 11.73 10.54
断裂伸长率/% 412.57 338.14 438.43
100%定伸应力/MPa 8.09 10.67 5.2
邵尔硬度/MPa 68 61 59
扯断永久变形/% 24 16 16
耐B液体积变化率/% 61.3 39.5 27.8
耐B液质量变化/% 41.9 14.1 14.9
耐C液体积变化率/% 98.6 82.1 74.8
耐C液质量变化/% 53.7 45.3 36.4

Claims (4)

1.一种CM/CPE/PVC/CB弹性材料，由以下质量份的组成物组成：氯化聚乙烯橡胶（CM）50～100份、氯化聚乙烯（CPE）40～20份、聚氯乙烯（PVC）10～30份、稳定剂1～6份、吸酸剂1～10份、填充剂30～50份、补强剂30～50份、增塑剂20～50份、硫化剂2～5份、交联助剂2～4份。
2. 一种CM/CPE/PVC/CB弹性材料制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
a.将PVC、稳定剂、增塑剂按比例配合后一起加入高速混合机内，等物料蓬松且混合均匀后拿出；
b.将塑炼机辊距调至0.5-1毫米，将CM、稳定剂、吸酸剂按比例配合后在塑炼机上混炼3-5分钟，用三角包法使之混炼均匀取下待用；
c.将CPE、稳定剂、吸酸剂按比例配合后在塑炼机上混炼3-5分钟；用三角包法使之混炼均匀并使之包辊； 
d．将a、b中所得投入塑炼机，经过2-3分钟的滚压和翻炼，用三角包法使a中所得与b中所得混炼均匀，取下在室温环境下停留15分钟待用；
e.在开炼机上将c中所得分别加入填充剂、补强剂、增塑剂，用三角包法打包6-8次，加入硫化剂与交联助剂，打包6-8次，混炼均匀后下片；
f.将d中所得的混炼胶放置24小时，用硫化仪测定t10，t90 ；
g.按照f中t90将d中所得的混炼胶用平板硫化剂在10MPa，165℃下进行硫化即可。
3.根据权利要求2所述的一种CM/CPE/PVC/CB弹性材料制备方法，其特征在于，所述稳定剂为稀土稳定剂，吸酸剂为活性氧化镁（MgO），填充剂为超细滑石粉，碳酸钙，陶土的其中一种或一种以上的上述成分以任意比例混合，补强剂为N550、N774的其中一种，增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂（DOP），硫化剂为过氧化二异丙苯（DCP），交联助剂为三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC）。
4.根据权利要求2所述CM/CPE/PVC/CB弹性材料制备方法，其特征在于：所述高速混合机的温度为90～100℃范围内；塑炼机的温度为130～150℃范围内。
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