CN103724731B - 一种垃圾处理器用nbr橡胶密封件材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料及其制备方法，属于橡胶制备领域。其具体组分和配比为：丁腈橡胶100份、塑化剂1～1.5份、活性剂5份、防老剂2～5份、炭黑20～35份、软化增塑剂10～18份、促进剂2.25～2.5份、硫化剂2.71份。本发明经硫化后的40度丁腈胶橡胶材料不仅能满足拉伸强度大于等于10MPa，且也能满足汽车橡胶产品分类系统标准ASTMD2000M2BG410A14B14EA14EO14E034技术指标要求，更重要的是它能满足耐垃圾处理器中19种常见的多种液体及混合物液体性能要求并且环保。

Description

一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶制备技术，特别涉及的是一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料及其制备方法，是一种能满足耐垃圾处理器中常见的多种液体及混合物的NBR橡胶密封件材料及其制备方法。

背景技术

当丁腈橡胶硬度为40度，一般强度要求不大于7MPa,当时美国艾默生电气公司新开发的垃圾处理器急需用一种硬度40度，拉伸强度大于等于10MPa且要耐19种垃圾处理器中常见的多种液体及混合物液体的橡胶密封圈，对40度丁腈橡胶要求较为苛刻，很难满足当硬度是40度时，拉伸强度大于等于10MPa且同时要耐19种垃圾处理器中常见的多种液体及混合物液体的要求。

技术指标具体如下：ASTMD2000M2BG410A14B14EA14EO14E034，即硬度为40邵尔A，拉伸强度大于等于10MPa,耐高温、耐ASTM1#&ASTM3#标准试验用油、耐水和耐19种液体的要求（在23℃和71℃温度下，老化7天，体积变化率在-8%～+10%），如MazolaOil（玉米油）、SafflowerOil(红花籽油)、CriscoOil（科瑞牌黄油味蔬菜油）、1/2CupPinesol/Gal.Water(1/2杯松溶胶/凝胶.水混合物)、50%RubbermaidCleaner/Water（50%乐佰美清洁剂）、BaconGrease（培根油脂）、Drano（极效凝胶）、TomatoJuice（番茄汁）、Monochloramine(400ppm)（浓度400ppm的一氯胺）、3%Ajax/Water（3%的水油混合物）、10%Bleach/Water（10%漂白剂）、3%HydrogenPeroxide（3%过氧化氢(双氧水)）、70%IsopropylAlcohol（70%异丙醇）、Ammonia(氨水）、10%AceticAcid/Water(10%醋酸）、HeatAging–168Hours121°C（热空气老化）、Cascade/Boilingwater/168Hours（沸腾的水）、22HourChemicalSequence1（22小时化学序列1）、22HourChemicalSequence2（22小时化学序列2）。通过以上技术指标，可以看出，此垃圾处理器用NBR密封圈不仅要求NBR有高强度、低硬度，还要求耐垃圾处理器中的化学混合物、酸碱性物质，无论那一项要求对NBR而言，都是不易达到的。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明在于克服现有技术中40度丁腈较拉伸强度为7MPa且不能同时满足耐垃圾处理器中19种常见的多种液体及混合物液体性能（化学混合物、酸碱物质等），提供一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料及其制备方法，本发明经硫化后的40度丁腈胶橡胶材料不仅能满足拉伸强度大于等于10MPa（一般40度丁腈胶强度要求不大于7MPa），且也能满汽车橡胶产品分类系统标准ASTMD2000M2BG410A14B14EA14EO14E034技术指标要求（即硬度为40邵尔A，拉伸强度大于等于10MPa，耐高温、耐ASTM1#&ASTM3#标准试验用油、耐水），更重要的是它能满足耐垃圾处理器中19种常见的多种液体及混合物液体性能（化学混合物、酸碱物质等）要求并且环保。

2.技术方案

一种垃圾处理器用NBR(丁腈橡胶，nitrilebutadienerubber，简称NBR）橡胶密封件材料，其具体组份和质量配比如下：

所述的塑化剂为硬脂酸，所述的活性剂为氧化锌，所述的防老剂为防老剂RD(2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物)、防老剂MB(2-巯基苯并咪唑)和微晶蜡，其质量比例关系是防老剂RD(2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物):防老剂MB(2-巯基苯并咪唑)：微晶蜡等于2:1:2，所述的炭黑为快压出炭黑N550，所述的软化增塑剂为己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]，所述的促进剂为促进剂TMTD和促进剂CZ，其质量之比为,促进剂TMTD：促进剂CZ等于1:1，所述的硫化剂为硫化剂DTDM和硫化剂硫磺粉，硫化剂DTDM:硫化剂硫磺粉质量比例等于2.35:0.36。

上述垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料的制备方法，其步骤为：

（1）母炼胶混炼：

一段混炼：将丁腈橡胶置于密炼机中塑炼60～80秒，然后加入氧化锌、硬脂酸以及防老剂RD(2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物)、防老剂MB(2-巯基苯并咪唑)及微晶蜡混炼30～40秒，加入1/2用量（质量）的快压出炭黑N550以及1/2用量（质量）的己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]密炼80～100秒后升栓100～120秒，混炼温度达到130～140℃排胶，并停放待用；

二段混炼：将停放的一段混炼的母炼胶置于密炼机中塑炼50～70秒，然后加入剩余的1/2用量的快压出炭黑N550以及1/2用量的己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]密炼80～100秒后升栓100～120秒，混炼温度达到130～140℃排胶，得到母炼胶，并停放待用；

（2）母炼胶二段加硫：

将步骤1中停放后的二段混炼的母炼胶置于开炼机辊筒上，待母炼胶包辊表面光滑平整后，加入硫化剂硫磺粉、硫化剂DTDM、促进剂TMTD、促进剂CZ，待硫化剂和促进剂全部混入母炼胶后开刀翻炼，将胶料打3～5个三角包和两个卷后出片；

（3）硫化：将二段加硫混炼胶成型后填入模具，在硫化机上170～175℃×6min得到硫化胶。

更进一步地，步骤（1）中一段混炼的母炼胶和二段混炼的母炼胶停放的时间均大于8小时，使丁腈橡胶与配方各组分物质之间相互得到充分浸润，分子间组合产生协同效应，使混炼胶分散均匀。

本发明采用的充油且中低丙烯腈含量的丁腈橡胶生胶、橡胶防老剂、高促低硫的硫化体系，以及分两次加入炭黑及软化增塑剂的混炼方式，使得本发明的丁腈橡胶材料具有低硬度（硬度40度）、高强度（拉伸强度≥10MPa）、耐高温、耐油以及耐垃圾处理器中19种常见的多种液体及混合物液体性能（化学混合物、酸碱物质等）性能。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

（1）按照本发明提供的垃圾处理器用低硬度丁腈橡胶配方，采用了充油且中低丙烯腈含量的丁腈橡胶生胶为基体，橡胶防老剂以及高促低硫的硫化体系，使得本发明的丁腈橡胶材料具有低硬度（硬度40度）、高强度（拉伸强度≥10MPa）、耐高温、耐油以及耐垃圾处理器中19种常见的多种液体及混合物液体性能（化学混合物、酸碱物质等）；

（2）本发明的一种垃圾处理器用NBR(丁腈橡胶）橡胶密封件材料及其制备方法，因高促低硫硫化体系的使用，使硫化后的橡胶密封件材料具有较低的压缩永久变形；

（3）本发明的一种垃圾处理器用NBR（丁腈橡胶）橡胶密封件材料的制备方法，因采用分两次加入炭黑及软化增塑剂的方式，有效的提高了混炼胶分散的均匀性，极大的改善了硫化时半成品胶料在模具型腔内的流动性能，而且提高了产品的合格率；

（4）本发明的垃圾处理器用NBR（丁腈橡胶）橡胶密封件材料，不仅能满足欧盟的ROHS指令，而且也能满足REACH法规。

具体实施方式

实施例1：

本实例的一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料，其具体组份和配比如下：丁腈橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1份，防老剂RD(2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物)为2份，防老剂MB(2-巯基苯并咪唑)为1份，微晶蜡2份，快压出炭黑N550为20份，己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯](简称TP-95)为10份，促进剂TMTD为1.125份，促进剂CZ为1.125份，硫化剂DTDM为2.35份，硫化剂硫磺粉0.36份。

本实例中的丁腈橡胶是朗盛化学公司生产的M3340F丁腈橡胶；氧化锌是镇江白水化学有限公司生产的间接法氧化锌；硬脂酸是马来西亚南方油脂公司生产的；防老剂RD(2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物)和TP-95供应商是上海景惠化工有限公司；微晶蜡供应商是无锡驻友化工有限公司；防老剂MB(2-巯基苯并咪唑)济南锐铂化工有限公司生产的；快压出炭黑是卡博特公司生产的N550快压出炭黑；促进剂TMTD、促进剂CZ、硫化剂DTDM、硫化剂硫磺粉供应商均是连云港锐巴化工有限公司。

本发明的一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料的制备方法，其步骤为：

（1）母炼胶混炼：

一段混炼：将丁腈橡胶置于密炼机中塑炼72秒，然后加入氧化锌、硬脂酸以及防老剂RD(2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物)、防老剂MB(2-巯基苯并咪唑)及微晶蜡混炼35秒，加入1/2用量的快压出炭黑N550以及1/2用量的己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]密炼95秒后升栓100秒，混炼温度达到132℃排胶；母炼胶的停放时间为8.5小时，使得丁腈橡胶与配方各组分物质之间相互得到充分浸润，分子间组合产生协同效应，使混炼胶分散均匀，更易于二段的混炼；

二段混炼：将停放后的一段混炼的母炼胶置于密炼机中塑炼56秒，然后加入剩余的1/2用量的快压出炭黑N550以及1/2用量的己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]密炼82秒后升栓110秒，混炼温度达到138℃排胶，母炼胶的停放时间9小时，使丁腈橡胶与配方各组分物质之间相互得到充分浸润，分子间组合产生协同效应，使混炼胶分散均匀，得到二段混炼母炼胶。

（2）母炼胶二段加硫：

将停放后的二段混炼母炼胶置于开炼机辊筒上，待母炼胶包辊表面光滑平整后，加入硫化剂硫磺粉、硫化剂DTDM、促进剂TMTD、促进剂CZ，待硫化剂和促进剂全部混入母炼胶后开刀翻炼，将胶料打3个三角包和两个卷后出片；

（3）硫化：将二段加硫混炼胶成型后填入模具，在硫化机上175℃×6min得到硫化胶。

本实例制得的垃圾处理器用丁腈橡胶密封件材料的性能如表1所示:

表1实施例1垃圾处理器用丁腈橡胶密封件材料测试性能

本实例制得的垃圾处理器用丁腈橡胶密封件材料性能，不仅能满足ASTMD2000M2BG410A14B14EA14EO14E0349以及垃圾处理器中19种常见的多种液体及混合物液体性能（化学混合物、酸碱物质等），在23℃和71℃温度下，老化7天，体积变化率在-8%～+10%的要求，而且能满足欧盟ROHS指令及REACH法规要求。

实施例2：

本实例的一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料，其具体组份和配比如下：丁腈橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1.2份，防老剂RD(2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物)为1.2份，防老剂MB(2-巯基苯并咪唑)为0.6份，微晶蜡1.2份，快压出炭黑N550为30份，己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯](TP-95)为15份，促进剂TMTD为1.2份，促进剂CZ为1.2份，硫化剂DTDM为2.35份，硫化剂硫磺粉0.36份。

本发明的一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料的制备方法，其步骤为：

（1）母炼胶混炼：

一段混炼：将丁腈橡胶置于密炼机中塑炼80秒，然后加入氧化锌、硬脂酸以及防老剂RD(2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物)、防老剂MB(2-巯基苯并咪唑)及微晶蜡混炼40秒，加入1/2用量的快压出炭黑N550以及1/2用量的己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]密炼80秒后升栓112秒，混炼温度达到140℃排胶；母炼胶的停放时间为9小时，使得丁腈橡胶与配方各组分物质之间相互得到充分浸润，分子间组合产生协同效应，使混炼胶分散均匀，更易于二段的混炼；

二段混炼：将停放后的一段混炼的母炼胶置于密炼机中塑炼70秒，然后加入剩余的1/2用量的快压出炭黑N550以及1/2用量的己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]密炼80秒后升栓100秒，混炼温度达到130℃排胶，母炼胶的停放时间8.6小时，使丁腈橡胶与配方各组分物质之间相互得到充分浸润，分子间组合产生协同效应，使混炼胶分散均匀，得到二段混炼母炼胶。

（2）母炼胶二段加硫：

将停放后的二段混炼母炼胶置于开炼机辊筒上，待母炼胶包辊表面光滑平整后，加入硫化剂硫磺粉、硫化剂DTDM、促进剂TMTD、促进剂CZ，待硫化剂和促进剂全部混入母炼胶后开刀翻炼，将胶料打5个三角包和两个卷后出片；

（3）硫化：将二段加硫混炼胶成型后填入模具，在硫化机上172℃×6min得到硫化胶。

本实例制得的垃圾处理器用丁腈橡胶密封件材料的性能如表2所示，其中材料标准：ASTMD2000M2BG410A14B14EA14EO14E0349以及垃圾处理器中19种常见的多种液体及混合物液体性能（化学混合物、酸碱物质等），在23℃和71℃温度下，老化7天，体积变化率在-8%～+10%。

表2实施例2垃圾处理器用丁腈橡胶密封件材料测试性能

本实例制得的垃圾处理器用丁腈橡胶密封件材料的性能与实施例1中的表1的性能相近，虽能满足材料标准：ASTMD2000M2BG410A14B14EA14EO14E0349以及垃圾处理器中19种常见的多种液体及混合物液体性能（化学混合物、酸碱物质等），在23℃和71℃温度下，老化7天，体积变化率在-8%～+10%的要求，但较实施例1中的压缩永久变形大、强度低，耐19种液体后体积变化也较实施例1中的体积变化大，但也能满足欧盟ROHS指令及REACH法规要求。

实施例3

本实例的一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料，其具体组份和配比如下：丁腈橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，防老剂RD(2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物)为0.8份，防老剂MB(2-巯基苯并咪唑)为0.4份，微晶蜡0.8份，快压出炭黑N550为35份，己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯](TP-95)为18份，促进剂TMTD为1.25份，促进剂CZ为1.25份，硫化剂DTDM为2.35份，硫化剂硫磺粉0.36份。

本发明的一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料的制备方法，其步骤为：

（1）母炼胶混炼：

一段混炼：将丁腈橡胶置于密炼机中塑炼60秒，然后加入氧化锌、硬脂酸以及防老剂RD(2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物)、防老剂MB(2-巯基苯并咪唑)及微晶蜡混炼30秒，加入1/2用量的快压出炭黑N550以及1/2用量的己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]密炼100秒后升栓120秒，混炼温度达到130℃排胶；母炼胶的停放时间为9小时，使得丁腈橡胶与配方各组分物质之间相互得到充分浸润，分子间组合产生协同效应，使混炼胶分散均匀，更易于二段的混炼；

二段混炼：将停放后的一段混炼的母炼胶置于密炼机中塑炼50秒，然后加入剩余的1/2用量的快压出炭黑N550以及1/2用量的己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]密炼100秒后升栓120秒，混炼温度达到140℃排胶；母炼胶的停放时间9小时，使丁腈橡胶与配方各组分物质之间相互得到充分浸润，分子间组合产生协同效应，使混炼胶分散均匀，得到二段混炼母炼胶。

（2）母炼胶二段加硫：

将停放后的二段混炼母炼胶置于开炼机辊筒上，待母炼胶包辊表面光滑平整后，加入硫化剂硫磺粉、硫化剂DTDM、促进剂TMTD、促进剂CZ，待硫化剂和促进剂全部混入母炼胶后开刀翻炼，将胶料打4个三角包和两个卷后出片；

（3）硫化：将二段加硫混炼胶成型后填入模具，在硫化机上170℃×6min得到硫化胶。

本实施例制得的垃圾处理器用丁腈橡胶密封件材料的性能与实施例1中的表1的性能相近，但压缩永久变形较实施例1大，其压缩永久变形后的保留值为24.6%。

实施例4

本实例的一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料，其具体组份和配比如下：丁腈橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1份，防老剂RD(2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物)为2份，防老剂MB(2-巯基苯并咪唑)为1份，微晶蜡2份，快压出炭黑N550为25份，己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯](TP-95)为12份，促进剂TMTD为1.125份，促进剂CZ为1.125份，硫化剂DTDM为2.35份，硫化剂硫磺粉0.36份。制备步骤同实施例1。

本实施例制得的垃圾处理器用丁腈橡胶密封件材料的性能与实施例1中的表1的性能相近。

实施例1～4中，为了使丁腈橡胶材料获得低硬度、高强度，同时兼具有优异的耐高温、耐热压缩永久变形性能，采用充油且中低丙烯腈含量的丁腈橡胶为基体和高促低硫的硫化体系。并通过添加橡胶防老剂来提高垃圾处理器用丁腈橡胶材料的耐热、耐长时间液体老化性能，快压出炭黑的应用，使得丁腈橡胶材料不仅具有较低的压缩永久变形，同时也保证了拉伸强度，从而满足材料技术指标要求并且符合欧盟ROHS指令&Reach法规环保要求，并通过了美国爱默生电气公司的认可。

Claims (10)

1.一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料，其特征在于，具体组分和配比为：

2.如权利1所述的一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料，其特征是，所述的塑化剂为硬脂酸。

3.如权利1所述的一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料，其特征是，所述的活性剂为氧化锌。

4.如权利1所述的一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料，其特征是，所述的防老剂为防老剂RD、防老剂MB和微晶蜡，其比例关系是防老剂RD:防老剂MB：微晶蜡为2:1:2。

5.如权利1所述的一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料，其特征是，所述的炭黑为快压出炭黑N550。

6.如权利1所述的一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料，其特征是，所述的软化增塑剂为己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]。

7.如权利1所述的一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料，其特征是，所述的促进剂为促进剂TMTD和促进剂CZ，其促进剂TMTD：促进剂CZ质量比为1:1。

8.如权利1所述的一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料，其特征是，所述的硫化剂为硫化剂DTDM和硫化剂硫磺粉，硫化剂DTDM:硫化剂硫磺粉质量比为2.35:0.36。

9.一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料的制备方法，其步骤为：

(1)母炼胶混炼：

一段混炼：将丁腈橡胶置于密炼机中塑炼60～80秒，然后加入氧化锌、硬脂酸以及防老剂RD、防老剂MB及微晶蜡混炼30～40秒，加入1/2用量的快压出炭黑N550以及1/2用量的己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]密炼80～100秒后升栓100～120秒，混炼温度达到130～140℃排胶，并停放待用，所述丁腈橡胶是朗盛化学公司生产的丁腈橡胶；

二段混炼：将停放的一段混炼的母炼胶置于密炼机中塑炼50～70秒，然后加入剩余的1/2用量的快压出炭黑N550以及1/2用量的己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]密炼80～100秒后升栓100～120秒，混炼温度达到130～140℃排胶，得到母炼胶，并停放待用；

(2)母炼胶二段加硫：

将步骤1中停放后的二段混炼的母炼胶置于开炼机辊筒上，待母炼胶包辊表面光滑平整后，加入硫化剂硫磺粉、硫化剂DTDM、促进剂TMTD、促进剂CZ，待硫化剂和促进剂全部混入母炼胶后开刀翻炼，将胶料打3～5个三角包和两个卷后出片；

(3)硫化：将二段加硫混炼胶成型后填入模具，在硫化机上170～175℃×6min得到硫化胶。

10.根据权利要求9所述的一种垃圾处理器用NBR橡胶密封件材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中一段混炼的母炼胶和二段混炼的母炼胶的停放的时间均大于8小时，使丁腈橡胶与配方各组分物质之间相互得到充分浸润，分子间组合产生协同效应，使混炼胶分散均匀。