CN104086831A - 一种汽车管件用耐热耐油橡胶材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车管件用耐热耐油橡胶材料，其原料按重量份数包括：50-65份的NRB26丁腈橡胶、20-25份的NRB18丁腈橡胶、2-10份的共用橡胶、18-20份的白炭黑、0-1份的氧化铝、8-10份的纳米滑石粉、2-5份的硫化剂、0.5-1.2份的氧化锌、1-3份的磷酸三甲苯酯、0.5-2份的氧化聚乙烯、2-3份的促进剂TMDT、2-5份的防老剂、0.2-1.2份的促进剂Na-22、0.2-0.5份的环氧亚麻子油、0.2-0.5份的乙酰柠檬酸三乙酯、1.0-1.5份的微晶蜡。本发明所述的橡胶材料，其具有优良的机械强度、耐热性和耐油性，适用用制备综合性能好的汽车橡胶管件。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种汽车管件用耐热耐油橡胶材料。
背景技术
汽车工业是国民经济的支柱产业，近年来汽车工业的迅猛发展将给橡胶工业带来前所未有的机遇，同时对车用橡胶制品和新材料提出了更高的要求，这也将是对橡胶工业的巨大挑战。现代世界合成橡胶工业以智能化设计与合成，高效清洁生产为基本特点。在不断提高产品质量，优化生产工艺的同时，更加注重对现有合成橡胶的改性，使之不断的向专用化和高性能方向发展。橡胶管是橡胶成品的重要组成元素，目前在汽车、电器和电子、办公器械三大领域应用外，还大量用于建筑、医疗、食品工业和航空、航天等高科技领域，不同领域的橡胶材料需要具有不同的性质。
在众多的合成橡胶中，丁腈橡胶是其中的佼佼者，也是用于制作橡胶管的重要材料，但是美中不足的是丁腈橡胶在机械强度、耐油、耐溶剂、耐酸、耐碱和耐蒸汽等方面存在一定的不足，现有市场上的橡胶管的耐热性能和耐油性能普遍不佳，在高温下使用容易导致过早老化，表面发裂发粘等问题，长时间表面出现掉块从而失去功能，导致汽车橡胶管件废弃，浪费资源，增加成本。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种汽车管件用耐热耐油橡胶材料，其具有优良的机械强度、耐热性和耐油性，适合制备综合性能好的汽车橡胶管件。
本发明提出了一种汽车管件用耐热耐油橡胶材料，其原料按重量份数包括： 50-65份的NRB26丁腈橡胶、20-25份的NRB18丁腈橡胶、2-10份的共用橡胶、18-20份的白炭黑、0-1份的氧化铝、8-10份的纳米滑石粉、2-5份的硫化剂、0.5-1.2份的氧化锌、1-3份的磷酸三甲苯酯、0.5-2份的氧化聚乙烯、2-3份的促进剂TMDT、2-5份的防老剂、0.2-1.2份的促进剂Na-22、0.2-0.5份的环氧亚麻子油、0.2-0.5份的乙酰柠檬酸三乙酯、1.0-1.5份的微晶蜡；
根据上述各原料的配比，按照以下步骤进行制备：
S1、按重量份数比称取各原料；
S2、打开开炼机，将温度升至30-35℃，辊距设为0.2-0.8mm，将S1中称量的NRB26丁腈橡胶、NRB18丁腈橡胶、共用橡胶同时加入开炼机，塑炼15-20min后排胶、捣合、压片、下片、冷却到室温后停放2-3h得到一次塑炼胶；
S3、将开炼机升温至35-40℃，辊距调整为0.5-0.9mm，加入S2中所述的一次塑炼胶，塑炼10-15min后排胶、捣合、压片、下片、冷却到室温后停放3-4h得到二次塑炼胶；
S4、将密炼机升温至80-90℃，辊距调整为2.5-3.5mm，加入72-78％wt S3中所得二次塑炼胶，混炼5-10min后依次加入S1中称取的磷酸三甲苯酯、环氧亚麻子油、乙酰柠檬酸三乙酯、微晶蜡、氧化聚乙烯、氧化锌、防老剂、白炭黑、氧化铝、纳米滑石粉，混炼15-25min后，加入剩余的二次塑炼胶后同时加入硫化剂、促进剂TMDT、促进剂Na-22，混炼5-8min薄通5次后得到混炼胶；
S5、将S4中所述的混炼胶装入模具，在15-20MPa压力下，以28-32℃/min的速率升温至130-145℃后以18-22℃/min的速率升温至145-150℃后以9-11℃/min的速率升温至155-165℃保温保压15-20min，开模后得到所述汽车管件用耐热耐油橡胶材料。
优选地，所述共用橡胶为顺丁胶BR9000、丁苯胶SBR1500中的任意一种。
优选地，所述纳米滑石粉为改性纳米滑石粉，改性剂为KH550偶联剂，改性方法为湿法改性。
优选地，所述纳米滑石粉颗粒度为1500-2000目。
优选地，所述硫化剂为膏状物且硫化剂含量为50-55％。
优选地，所述防老剂为RD、MB、DNP、4010NA的混合物。
优选地，所述防老剂其组成成分中按重量份数RD:MB:DPN为2:1:1。
优选地，在S5中，将S4中所述的混炼胶装入模具，在16MPa压力下，以30℃/min的速率升温至145℃后以20℃/min的速率升温至147℃后以9℃/min的速率升温至164℃硫化19min，开模后得到所述汽车管件用耐热耐油橡胶材料。
优选地，其原料按重量份数包括：51-60份的NRB26丁腈橡胶、21-24份的NRB18丁腈橡胶、3-9份的共用橡胶、18.5-19.4份的白炭黑、0.2-0.9份的氧化铝、8.5-9.5份的纳米滑石粉、3-4份的硫化剂、0.6-1.0份的氧化锌、1.2-2.8份的磷酸三甲苯酯、0.6-1.8份的氧化聚乙烯、2.2-2.8份的促进剂TMDT、2.5-4.5份的防老剂、0.3-1.0份的促进剂Na-22、0.3-0.4份的环氧亚麻子油、0.3-0.4份的乙酰柠檬酸三乙酯、1.2-1.4份的微晶蜡。
优选地，其原料按重量份数包括：55份的NRB26丁腈橡胶、22份的NRB18丁腈橡胶、8份的共用橡胶、19份的白炭黑、0.7份的氧化铝、9.0份的纳米滑石粉、3.5份的硫化剂、0.8份的氧化锌、2.2份的磷酸三甲苯酯、1.4份的氧化聚乙烯、2.6份的促进剂TMDT、3.0份的防老剂、0.7份的促进剂Na-22、0.33份的环氧亚麻子油、0.38份的乙酰柠檬酸三乙酯、1.3份的微晶蜡。
本发明中选用NRB26丁腈橡胶、NRB18丁腈橡胶为生胶并添加了共用橡胶顺丁胶BR9000或者丁苯胶SBR1500，在提高共用橡胶耐低温性能的同时可以弥补因脂类增塑剂等配合物被抽出而引起的体积收缩和重量减少等，同时共用 橡胶的压缩永久变形小，物理机械性能变化不大，减轻了丁腈橡胶管的松脱现象，同时提高了共用橡胶的耐高温和耐低温油性能，拓宽了耐油丁腈橡胶的温度应用范围，可以代替在较苛刻温度环境中使用的特种耐油橡胶。
本发明中采用了改性纳米滑石粉配合白炭黑和氧化铝作为补强剂，改性纳米滑石粉颗粒度为1500-2000目，并用偶联剂湿法处理，偶联剂改善了滑石粉的表面活性以及滑石粉与橡胶大分子的相互作用，提高了滑石粉与丁腈橡胶的相容性，经过硫化的硫化胶缝隙较少甚至被消除，使硫化胶的拉伸强度、撕裂强度和硬度均有所提高，改善了丁腈橡胶的综合性能同时降低了生产的成本。
本发明中利用RD、MB、DNP、4010NA的混合物为防老剂，防老剂RD对热氧老化有极佳的防护效能，而DNP有优越的耐老化以及天候老化性能，以及提高其他防老剂效能的作用，与RD、MB、4010NA并用具有更好的耐热耐老化性能，提高丁腈橡胶的综合性能。
本发明中根据补强剂相应的添加了增塑剂磷酸三甲苯酯、环氧亚麻子油、乙酰柠檬酸三乙酯、微晶蜡，提高橡胶耐热性的同时改善丁腈橡胶热空气老化的硬度变化。
在本发明中，通过对橡胶组分的优化，提高了其耐热性、耐油性以及机械强度，并根据组分的特点，优化了制备过程，在制备的过程中规定了加料的顺序并选择了逐步升温的硫化方式，使得到的橡胶管具有高耐热性、高耐油性和高的耐老化性，使用改性纳米滑石粉与白炭黑和氧化铝协同作为补强剂，降低了生产成本的同时提高了橡胶的综合性能。
表1本发明所述汽车管件用耐热耐油橡胶材料的物理机械性能
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
本发明所述汽车管件用耐热耐油橡胶材料的组成成分中，按重量份数NRB26丁腈橡胶还可以为52、53、54、55、56、56.4、57、58、59、61、62、63、63.8、64份、NRB18丁腈橡胶还可以为20.8、22.4、23、23.9份、共用橡胶还可以为2.4、4、5、6、7、8.3份、白炭黑还可以为18.2、19.6份、氧化铝还可以为0.1、0.3、0.4、0.5、0.6、0.8份、纳米滑石粉还可以为8.3、9.8份、硫化剂还可以为2.3、4.4、4.8份、氧化锌还可以为0.7、0.9、1.1份、磷酸三甲苯酯还可以为1.5、2、2.5份、氧化聚乙烯还可以为0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、 1.2、1.3、1.5、1.7、1.9份、促进剂TMDT还可以为2.1、2.3、2.4、2.5、2.7、2.9份、防老剂还可以为4、4.8份、促进剂Na-22还可以为0.4、0.5、0.6、0.8、0.9、1.1份、环氧亚麻子油还可以为0.27、0.31、0.42、0.45份、乙酰柠檬酸三乙酯还可以为0.22、0.27、0.29、0.33、0.37、0.39、0.46份、微晶蜡还可以为1.1、1.27、1.39、1.42份。
本发明所公开的汽车管件用耐热耐油橡胶材料，各实施例中各组分的重量份数如表2所示：
表2为各实施例中汽车管件用耐热耐油橡胶材料各组分的重量份数
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| NRB26丁腈橡胶 | 52 | 64 | 55 |
| NRB18丁腈橡胶 | 23 | 24 | 22 |
| 共用橡胶 | 6 | 7 | 8 |
| 白炭黑 | 18.5 | 19.4 | 19 |
| 氧化铝 | 0.1 | 0.5 | 0.7 |
| 纳米滑石粉 | 10 | 9.5 | 9.0 |
| 硫化剂 | 4 | 2.4 | 3.5 |
| 氧化锌 | 0.7 | 0.9 | 0.8 |
| 磷酸三甲苯酯 | 2.1 | 1.5 | 2.2 |
| 氧化聚乙烯 | 0.7 | 1.8 | 1.4 |
| 促进剂TMDT | 2.8 | 2.2 | 2.6 |
| 防老剂 | 2.4 | 3.5 | 3.0 |
| 促进剂Na-22 | 0.8 | 1.1 | 0.7 |
| 环氧亚麻子油 | 0.2 | 0.4 | 0.33 |
| 乙酰柠檬酸三乙酯 | 0.5 | 0.3 | 0.38 |
| 微晶蜡 | 1.2 | 1.4 | 1.3 |
实施例1
本发明所述的汽车管件用耐热耐油橡胶材料，其制备包括如下步骤：
S1、按表2中实施例1的重量份数比称取各原料；
S2、打开开炼机，将温度升至31℃，辊距设为0.4mm，将S1中称量的NRB26丁腈橡胶、NRB18丁腈橡胶、共用橡胶同时加入开炼机，塑炼19min后排胶、捣合、压片、下片、冷却到室温后停放2.5h得到一次塑炼胶；
S3、将开炼机升温至35℃，辊距调整为0.6mm，加入S2中得到的一次塑炼胶，塑炼14min后排胶、捣合、压片、下片、冷却到室温后停放3.3h得到二次塑炼胶；
S4、将密炼机升温至86℃，辊距调整为2.9mm，加入75wt％S3中得到的二次塑炼胶，混炼7min后依次加入S1中称取的磷酸三甲苯酯、环氧亚麻子油、乙酰柠檬酸三乙酯、微晶蜡、氧化聚乙烯、氧化锌、防老剂、白炭黑、氧化铝、纳米滑石粉，混炼20min后，加入剩余的二次塑炼胶后加入硫化剂、促进剂TMDT和促进剂Na-22，混炼6min薄通5次后得到混炼胶；
S5、将S4中所述的混炼胶装入模具，在19MPa压力下，以30℃/min的速率升温至133℃后以20℃/min的速率升温至148℃后以10℃/min的速率升温至157℃硫化16min，开模后得到所述汽车管件用耐热耐油橡胶材料。
实施例2
本发明所述的汽车管件用耐热耐油橡胶材料，其制备包括如下步骤：
S1、按表2中实施例2的重量份数比称取各原料；
S2、打开开炼机，将温度升至35℃，辊距设为0.7mm，将S1中称量的NRB26丁腈橡胶、NRB18丁腈橡胶、共用橡胶同时加入开炼机，塑炼17min后排胶、捣合、压片、下片、冷却到室温后停放2.9h得到一次塑炼胶；
S3、将开炼机升温至39℃，辊距调整为0.8mm，加入S2中得到的一次塑炼胶，塑炼13min后排胶、捣合、压片、下片、冷却到室温后停放3.8h得到二次塑炼胶；
S4、将密炼机升温至88℃，辊距调整为3.2mm，加入72wt％S3中得到的二次塑炼胶，混炼9min后依次加入S1中称取的磷酸三甲苯酯、环氧亚麻子油、乙酰柠檬酸三乙酯、微晶蜡、氧化聚乙烯、氧化锌、防老剂、白炭黑、氧化铝、纳米滑石粉，混炼16min后，加入剩余的二次塑炼胶后加入硫化剂、促进剂TMDT和促进剂Na-22，混炼7min薄通5次后得到混炼胶；
S5、将S4中所述的混炼胶装入模具，在18MPa压力下，以29℃/min的速率升温至140℃后以18℃/min的速率升温至146℃后以11℃/min的速率升温至160℃硫化18min，开模后得到所述汽车管件用耐热耐油橡胶材料。
实施例3
本发明所述的汽车管件用耐热耐油橡胶材料，其制备包括如下步骤：
S1、按表2中实施例3的重量份数比称取各原料；
S2、打开开炼机，将温度升至33℃，辊距设为0.6mm，将S1中称量的NRB26丁腈橡胶、NRB18丁腈橡胶、共用橡胶同时加入开炼机，塑炼15min后排胶、捣合、压片、下片、冷却到室温后停放2.2h得到一次塑炼胶；
S3、将开炼机升温至37℃，辊距调整为0.9mm，加入S2中得到的一次塑炼胶，塑炼11min后排胶、捣合、压片、下片、冷却到室温后停放3.5h得到二。
Claims (10)
1.一种汽车管件用耐热耐油橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份数包括：50-65份的NRB26丁腈橡胶、20-25份的NRB18丁腈橡胶、2-10份的共用橡胶、18-20份的白炭黑、0-1份的氧化铝、8-10份的纳米滑石粉、2-5份的硫化剂、0.5-1.2份的氧化锌、1-3份的磷酸三甲苯酯、0.5-2份的氧化聚乙烯、2-3份的促进剂TMDT、2-5份的防老剂、0.2-1.2份的促进剂Na-22、0.2-0.5份的环氧亚麻子油、0.2-0.5份的乙酰柠檬酸三乙酯、1.0-1.5份的微晶蜡；
根据上述各原料的配比，按照以下步骤进行制备：
S1、按重量份数比称取各原料；
S2、打开开炼机，将温度升至30-35℃，辊距设为0.2-0.8mm，将S1中称量的NRB26丁腈橡胶、NRB18丁腈橡胶、共用橡胶同时加入开炼机，塑炼15-20min后排胶、捣合、压片、下片、冷却到室温后停放2-3h得到一次塑炼胶；
S3、将开炼机升温至35-40℃，辊距调整为0.5-0.9mm，加入S2中所述的一次塑炼胶，塑炼10-15min后排胶、捣合、压片、下片、冷却到室温后停放3-4h得到二次塑炼胶；
S4、将密炼机升温至80-90℃，辊距调整为2.5-3.5mm，加入72-78％wt S3中所得二次塑炼胶，混炼5-10min后依次加入S1中称取的磷酸三甲苯酯、环氧亚麻子油、乙酰柠檬酸三乙酯、微晶蜡、氧化聚乙烯、氧化锌、防老剂、白炭黑、氧化铝、纳米滑石粉，混炼15-25min后，加入剩余的二次塑炼胶后同时加入硫化剂、促进剂TMDT、促进剂Na-22，混炼5-8min薄通5次后得到混炼胶；
S5、将S4中所述的混炼胶装入模具，在15-20MPa压力下，以28-32℃/min的速率升温至130-145℃后以18-22℃/min的速率升温至145-150℃后以9-11℃/min的速率升温至155-165℃保温保压15-20min，开模后得到所述汽车管件用耐热耐油橡胶材料。
2.根据权利要求1所述的汽车管件用耐热耐油橡胶材料，其特征在于，所述共用橡胶为顺丁胶BR9000、丁苯胶SBR1500中的任意一种。
3.根据权利要求1或2所述的汽车管件用耐热耐油橡胶材料，其特征在于，所述纳米滑石粉为改性纳米滑石粉，改性剂为KH550偶联剂，改性方法为湿法改性。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的汽车管件用耐热耐油橡胶材料，其特征在于，所述纳米滑石粉颗粒度为1500-2000目。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的汽车管件用耐热耐油橡胶材料，其特征在于，所述硫化剂为膏状物且硫化剂含量为50-55％。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的汽车管件用耐热耐油橡胶材料，其特征在于，所述防老剂为RD、MB、DNP、4010NA的混合物。
7.根据权利要求6所述的汽车管件用耐热耐油橡胶材料，其特征在于，所述防老剂其组成成分中按重量份数RD:MB:DPN为2:1:1。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的汽车管件用耐热耐油橡胶材料，其特征在于，在S5中，将S4中所述的混炼胶装入模具，在16MPa压力下，以30℃/min的速率升温至145℃后以20℃/min的速率升温至147℃后以9℃/min的速率升温至164℃硫化19min，开模后得到所述汽车管件用耐热耐油橡胶材料。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的汽车管件用耐热耐油橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份数包括：51-60份的NRB26丁腈橡胶、21-24份的NRB18丁腈橡胶、3-9份的共用橡胶、18.5-19.4份的白炭黑、0.2-0.9份的氧化铝、8.5-9.5份的纳米滑石粉、3-4份的硫化剂、0.6-1.0份的氧化锌、1.2-2.8份的磷酸三甲苯酯、0.6-1.8份的氧化聚乙烯、2.2-2.8份的促进剂TMDT、2.5-4.5份的防老剂、0.3-1.0份的促进剂Na-22、0.3-0.4份的环氧亚麻子油、0.3-0.4份的乙酰柠檬酸三乙酯、1.2-1.4份的微晶蜡。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的汽车管件用耐热耐油橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份数包括：55份的NRB26丁腈橡胶、22份的NRB18丁腈橡胶、8份的共用橡胶、19份的白炭黑、0.7份的氧化铝、9.0份的纳米滑石粉、3.5份的硫化剂、0.8份的氧化锌、2.2份的磷酸三甲苯酯、1.4份的氧化聚乙烯、2.6份的促进剂TMDT、3.0份的防老剂、0.7份的促进剂Na-22、0.33份的环氧亚麻子油、0.38份的乙酰柠檬酸三乙酯、1.3份的微晶蜡。
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