CN104194163A - 一种四元乙丙混炼胶、制备方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种四元乙丙混炼胶、制备方法及其装置，其组分按质量分数为：三元乙丙橡胶55～70、氯化聚乙烯橡胶15～20、补强剂5～10、活化剂3～6.5、软化剂3.0～6.4、硫化剂0.5～1.5、促进剂1.5～2.0、润滑剂0.5～1.5和防老剂0.5～1.5。制备四元乙丙混炼胶的装置包括配料系统、啮合型密炼机、一次开炼机、过滤机、二次开炼机和冷却吹风设备。制备过程为：⑴备料过程，⑵密炼过程，⑶压片过程，⑷滤胶过程，⑸二次开炼过程和⑹冷却过程。装置包括配料系统，啮合型密炼机，一、二次开炼机和冷却吹风设备。本发明四元乙丙混炼胶具有良好使用性能。本发明工艺过程简单，生产成本低，设备投资和操作费用低，生产的混炼胶质量好。

Description

一种四元乙丙混炼胶、制备方法及其装置
技术领域
本发明属于化工产品及生产技术领域，涉及一种四元乙丙混炼胶、制备方法及其装置。
背景技术
三元乙丙橡胶（EPDM）是由乙烯、丙烯经溶液共聚合而成的橡胶，再引入第三单体（ENB）。三元乙丙橡胶基本上是一种饱和的高聚物，三元乙丙橡胶主链上为饱和结构，具有优异的物理性能和较好的共硫化性，其耐候性，耐热空气老化性能，耐臭氧性能，绝缘性能，耐热水性能和水蒸气性能，耐化学药品性能和耐高低温性能良好。由于不含结晶体，强度很低，适用范围受到很大的限制。三元乙丙橡胶（EPDM）的自粘和互粘性、耐磨性、气密性和阻燃性差，硫化速度慢，难与其它不饱和橡胶并用，并且不耐非极性油及溶剂。
公开号为CN 103570878A的中国发明专利申请公开了“一种高强度三元乙丙橡胶及其制备方法，该三元乙丙橡胶是由以下重量份的组分制成 ：三元乙丙橡胶 90 ～ 110 份，丙烯酸 2～ 8份，引发剂 0.4～ 1份，硬脂酸钠 1～5 份”。该专利产品高强度三元乙丙橡胶具有优异的力学机械性能，可用于制备中高压电力电缆、电机引接线和船用电缆等。但是该专利的气密性，耐油性，阻燃性和粘合性性能不能满足制备各种性能产品的要求。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种四元乙丙混炼胶，以三元乙丙橡胶和氯化聚乙烯为主料，配以辅剂进行混炼，提高混炼胶的性能。本发明的另一目的是提供一种制备四元乙丙混炼胶的方法。本发明的再一目的是提供一种制备四元乙丙混炼胶的装置。
 本发明的技术方案是：四元乙丙混炼胶，其组分按质量分数为：四元乙丙混炼胶，其组分按质量分数为：三元乙丙橡胶55～70、氯化聚乙烯橡胶15～30、补强剂5.0～8.0、活化剂3～5.5、软化剂3.0～5.0、硫化剂0.5～1.0、促进剂1.5～2.0、润滑剂0.5～1.0和防老剂0.5～1.0。
补强剂为炭黑N330～N660，活化剂为氧化镁（Mgo）和氧化锌（Zno），软化剂为石蜡油（PO）和邻苯二甲酸二辛脂（DOP），硫化剂为过氧化二异丙苯（DCP）和三聚异氰酸丙酯（IAIC），促进剂为N～环基～2～苯骈噻唑次磺酰胺(CZ），润滑剂为硬脂酸(SA)，防老剂为2.2.4～三甲基～1,2～二氢化喹啉聚合体（RD）和硫基苯并咪唑（MBZ）。
本发明四元乙丙混炼胶的制备方法，制备过程如下：
⑴备料过程：按质量配比将三元乙丙橡胶、氯化聚乙烯橡胶、软化剂、补强剂、活化剂、防老剂、促进剂、润滑剂和硫化剂称重备用；
⑵密炼过程：啮合型密炼机（2）预热至100℃～120℃，加入三元乙丙橡胶、补强剂、润滑剂、活化剂、防老剂、软化剂；开机2min后加入氯化聚乙烯橡胶，控制密炼温度120℃～130℃，密炼2min后卸料；
⑶压片过程：将一次开炼机（4）预热至100℃～120℃，调整一次开炼机转数50～80r/min，辊距1mm±0.5mm ，将步骤⑵中混炼胶加入一级开炼机中薄通3次，制成混炼胶片；
⑷滤胶过程：将混炼胶片通过60目滤网的过滤机（5），过滤掉混炼胶片中的机械杂质和异物；
⑸二次开炼过程：将二次开炼机（6）预热至70～80℃，调整二次开炼机转数50～80r/min，辊距为1mm±0.5mm；将过滤后的混炼胶片投入到二次开炼机中，同时加入硫化剂、促进剂，开炼2min后卸出混炼胶片；
⑹冷却过程：将混炼胶片送入冷却吹风设备（7）冷却至室温。        
本发明制备四元乙丙混炼胶的装置，包括自动配料系统、啮合型密炼机、一次开炼机、过滤机、二次开炼机和冷却吹风设备。自动配料系统设有辅料仓和混合料斗，辅料仓通过管路连接到混合料斗或/和啮合型密炼机，混合料斗通过管路连接到啮合型混炼机。啮合型密炼机通过输送带与一次开炼机连接，一次开炼机依次通过输送带与过滤机和二次开炼机连接，二次开炼机与冷却吹风设备衔接。 
装置设有控制系统，控制系统电路连接到啮合型密炼机、一次开炼机、过滤机、二次开炼机和冷却吹风设备。啮合型密炼机包括密炼室、主电机、冷却系统、加料设备、压料设备、传动机构、液压系统、水温调节系统、润滑系统和电器控制系统。一次开炼机和二次开炼机包括辊温调节器、调距器、机架、底座、接料盘、滚筒组、液压翻胶器、液压挡胶板、速比齿轮机构、硬齿面减速器、联轴器和电机。
三元乙丙橡胶是由于主链上具有饱和结构，具有优异的物理性能和较好的共硫化性，其耐热空气老化性能，耐臭氧性能，绝缘性能，耐热水和水蒸气性能，耐化学药品性能和耐高低温性能非常良好。氯化聚乙烯橡胶是新型、环保的特种橡胶，以氯化聚乙烯为主要原料制得的橡胶制品，在耐磨损介电性能，耐热、耐老化、耐油性、粘合性和阻燃性能方面良好。两种橡胶材料具有主链饱和结构，共混后性能上取长补短。
四元乙丙混炼胶综合均衡了各聚合物组份的性能，克服了各单一聚合物组份在性能上的弱点，获得综合性能较为理想的聚合材料，尤其在耐高低温，耐油，耐臭氧老化和粘合性性能，阻燃性能都比单一聚合物共混有所提高，混炼胶还保持了它们共有的特性，聚合物共混技术在这方面显示出重要作用。
本发明以三元乙丙橡胶和氯化聚乙烯为主体材料，配以软化剂、补强剂、稳定剂、防老剂、促进剂和硫化剂等辅助材料进行混炼制备的四元乙丙混炼胶，具有良好的耐候性、粘合性、耐热性、耐臭氧性、耐油性、气密性、阻燃性及良好的机械加工性能。本发明四元乙丙混炼胶的制备方法通过密炼和两次开炼过程工艺过程简单，生产成本低，优化了生产操作，生产的混炼胶质量好。本发明制备四元乙丙混炼胶的装置为生产混炼胶创造了条件，生产流程短，设备投资和操作费用低。
附图说明
图1为本发明四元乙丙混炼胶制备装置的流程示意图；
图2为啮合密炼接结构的示意图；
图3为开炼机的结构示意图。
其中：1—配料系统、2—啮合型密炼机、3—输送带、4—一次开炼机、5—过滤机、6—二次开炼机、7—冷却吹风设备、8—混合料斗、9—控制系统、10—粉料仓、111—密炼室、12—主电机、13—转子、14—上顶栓、15—冷却系统、16—辊温调节器、17—调距器、18—机架、19—底座、20—接料盘、21—滚筒组、22—液压翻胶器、23—液压挡胶板、24—速比齿轮机构、25—硬齿面减速器、26—联轴器、27—电机。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出的任何改动也属于本发明保护的范围。
本发明制备四元乙丙混炼胶的装置如图1，包括自动配料系统1、啮合型密炼机2、一次开炼机4、过滤机5、二次开炼机6、冷却吹风设备7和控制系统9。自动配料系统设有辅料仓10和混合料斗8，辅料仓通过管路连接到混合料斗和啮合型密炼机，混合料斗通过管路连接到啮合型混炼机。啮合型密炼机通过输送带3与一次开炼机连接，一次开炼机依次通过输送带与过滤机和二次开炼机连接，二次开炼机与冷却吹风设备衔接。控制系统电路连接到啮合型密炼机2、一次开炼机4、过滤机5、二次开炼机6和冷却吹风设备7。如图2所示，啮合型密炼机包括密炼室11、主电机12、冷却系统15、加料设备、压料设备、传动机构、液压系统、水温调节系统、润滑系统和电器控制系统。如图3所示，一次开炼机和二次开炼机的结构包括辊温调节器16、调距器17、机架18、底座19、接料盘20、滚筒组21、液压翻胶器22、液压挡胶板23、速比齿轮机构24、硬齿面减速器25、联轴器26和电机27。
本发明四元乙丙混炼胶的制备方法，制备过程如下：
⑴备料过程：按质量配比将三元乙丙橡胶、氯化聚乙烯橡胶、软化剂、补强剂、活化剂、防老剂、促进剂、润滑剂和硫化剂称重备用；
⑵密炼过程：啮合型密炼机（2）预热至100℃～120℃，加入三元乙丙橡胶、补强剂、润滑剂、活化剂、防老剂、软化剂；开机2min后加入氯化聚乙烯橡胶，控制密炼温度120℃～130℃，密炼2min后卸料；
⑶压片过程：将一次开炼机（4）预热至100℃～120℃，调整一次开炼机转数50～80r/min，辊距1mm±0.5mm ，将步骤⑵中混炼胶加入一级开炼机中薄通3次，制成混炼胶片；
⑷滤胶过程：将混炼胶片通过60目滤网的过滤机（5），过滤掉混炼胶片中的机械杂质和异物；
⑸二次开炼过程：将二次开炼机（6）预热至70～80℃，调整二次开炼机转数50～80r/min，辊距为1mm±0.5mm；将过滤后的混炼胶片投入到二次开炼机中，同时加入硫化剂、促进剂，开炼2min后卸出混炼胶片；
⑹冷却过程：将混炼胶片送入冷却吹风设备（7）冷却至室温。  
实施例1    
四元乙丙混炼胶，组分按质量分数为：三元乙丙橡胶60、氯化聚乙烯橡胶17、炭黑N330  8、氧化镁（Mgo）5.5、石蜡油（PO）5、过氧化二异丙苯(DCP )1N-环基-2-苯骈噻唑次磺酰胺(CZ)1.6、硬脂酸(SA)0.9和 2.2.4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体（RD）1.0。密炼预热温度105℃，密炼温度120℃，一次开炼温度105℃，二次开炼温度70℃。
实施例2
三元乙丙橡胶65、氯化聚乙烯橡胶15、炭黑N660 8、氧化锌(zno)5.5、邻苯二甲酸二辛脂（DOP）5、三聚异氰酸丙酯(IAIC )1、N-环基-2-苯骈噻唑次磺酰胺(CZ)1.6、硬脂酸(SA)0.9和MBZ-硫基苯并咪唑(MBZ)1.0。 密炼预热温度110℃，密炼温度125℃，一次开炼温度110℃，二次开炼温度75℃。
实施例3
其组分按质量分数为：四元乙丙混炼胶，其组分按质量分数为：三元乙丙橡胶55、氯化聚乙烯橡胶20、炭黑  N330 10、氧化镁 （Mgo）6.0、邻苯二甲酸二辛脂（DOP）4、过氧化二异丙苯(DCP )1.5、N-环基-2-苯骈噻唑次磺酰胺(CZ)1.5、硬脂酸(SA)1.0和防老剂 2.2.4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体 (RD)1.0。 密炼预热温度110℃，密炼温度130℃，一次开炼温度115℃，二次开炼温度80℃。
实施例4
其组分按质量分数为：四元乙丙混炼胶，其组分按质量分数为：三元乙丙橡胶55、氯化聚乙烯橡胶20、炭黑  N660 10、氧化锌(zno) 6.0、石蜡油（PO）4、三聚异氰酸丙酯(IAIC )1.5、促进剂N-环基-2-苯骈噻唑次磺酰胺CZ 1.5、硬脂酸(SA)1.0和硫基苯并咪唑(MBZ)1.0。密炼预热温度115℃，密炼温度130℃，一次开炼温度120℃，二次开炼温度80℃。
对比上述四个实施例制备的四元乙丙混炼胶进行拉伸强度、300%定伸应力、22h100℃压缩变形、硬度、脆性温度、耐臭氧老化、热老化变化（125℃  70h）性能测试，测试结果见表1，作为对比将三元乙丙橡胶的实验数据一并列入表1。表1结果表明，本发明四元乙丙混炼胶的拉伸强度、300%定伸应力、22h100℃压缩变形、硬度、脆性温度、耐臭氧老化、热老化变化等明显优于三元乙丙橡胶。

Claims (7)

1.一种四元乙丙混炼胶，其组分按质量分数为：四元乙丙混炼胶，其组分按质量分数为：三元乙丙橡胶55～70、氯化聚乙烯橡胶15～30、补强剂5.0～8.0、活化剂3～5.5、软化剂3.0～5.0、硫化剂0.5～1.0、促进剂1.5～2.0、润滑剂0.5～1.0和防老剂0.5～1.0。
2.根据权利要求1所述的四元乙丙混炼胶，其特征是：所述补强剂为炭黑N330～N660，所述活化剂为氧化镁和氧化锌，所述软化剂为石蜡油和邻苯二甲酸二辛脂，所述硫化剂为过氧化二异丙苯和三聚异氰酸丙酯，所述促进剂为 N～环基～2～苯骈噻唑次磺酰胺，所述润滑剂为硬脂酸，所述防老剂为2.2.4～三甲基～1,2～二氢化喹啉聚合体和 硫基苯并咪唑。
3.一种四元乙丙混炼胶的制备方法，制备过程如下：
⑴备料过程：按质量配比将三元乙丙橡胶、氯化聚乙烯橡胶、软化剂、补强剂、活化剂、防老剂、促进剂、润滑剂和硫化剂称重备用；
⑵密炼过程：啮合型密炼机（2）预热至100℃～120℃，加入三元乙丙橡胶、补强剂、润滑剂、活化剂、防老剂、软化剂；开机2min后加入氯化聚乙烯橡胶，控制密炼温度120℃～130℃，密炼2min后卸料；
⑶压片过程：将一次开炼机（4）预热至100℃～120℃，调整一次开炼机转数50～80r/min，辊距1mm±0.5mm ，将步骤⑵中混炼胶加入一级开炼机中薄通3次，制成混炼胶片；
⑷滤胶过程：将混炼胶片通过60目滤网的过滤机（5），过滤掉混炼胶片中的机械杂质和异物；
⑸二次开炼过程：将二次开炼机（6）预热至70～80℃，调整二次开炼机转数50～80r/min，辊距为1mm±0.5mm；将过滤后的混炼胶片投入到二次开炼机中，同时加入硫化剂、促进剂，开炼2min后卸出混炼胶片；
⑹冷却过程：将混炼胶片送入冷却吹风设备（7）冷却至室温。
4.一种制备四元乙丙混炼胶的装置，包括自动配料系统（1）、啮合型密炼机（2）、一次开炼机（4）、过滤机（5）、二次开炼机（6）和冷却吹风设备（7）；其特征是：所述自动配料系统设有辅料仓（10）和混合料斗（8），所述辅料仓通过管路连接到混合料斗或/和啮合型密炼机，混合料斗通过管路连接到啮合型密炼机；啮合型密炼机通过输送带（3）与一次开炼机连接，一次开炼机依次通过输送带与过滤机和二次开炼机连接，二次开炼机与冷却吹风设备衔接。
5.根据权利要求4所述的制备四元乙丙混炼胶的装置，其特征是：所述装置设有控制系统（9），所述控制系统电路连接到啮合型密炼机（2）、一次开炼机（4）、过滤机（5）、二次开炼机（6）和冷却吹风设备（7）。
6.根据权利要求4所述的制备四元乙丙混炼胶的装置，其特征是：所述啮合型密炼机包括密炼室（11）、主电机（12）、冷却系统（15）、加料设备、压料设备、传动机构、液压系统、水温调节系统、润滑系统和电器控制系统。
7.根据权利要求4所述的制备四元乙丙混炼胶的装置，其特征是：所述一次开炼机和二次开炼机包括辊温调节器（16）、调距器（17）、机架（18）、底座（19）、接料盘（20）、滚筒组（21）、液压翻胶器（22）、液压挡胶板（23）、速比齿轮机构（24）、硬齿面减速器（25）、联轴器（26）和电机（27）。
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