CN104231448A

CN104231448A - 一种磁性epdm橡胶及其制备方法

Info

Publication number: CN104231448A
Application number: CN201410308004.6A
Authority: CN
Inventors: 闫伟涛; 潘坡; 郭恒如
Original assignee: Han Tak (china) Automotive Sealing System Co Ltd; Pan Asia Technical Automotive Center Co Ltd; Shanghai General Motors Co Ltd
Current assignee: Han Tak (china) Automotive Sealing System Co Ltd; SAIC General Motors Corp Ltd; Pan Asia Technical Automotive Center Co Ltd
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2034-06-30
Also published as: CN104231448B

Abstract

本发明公开了一种磁性EPDM橡胶，属于汽车零部件加工技术领域。所述橡胶的原料组成为：EPDM生胶80～120重量份，所述EPDM生胶中乙烯含量为57～77wt％；炭黑41～50重量份；石蜡油14～18重量份；磁粉400～500重量份；表面活性剂1～4重量份。本发明所述的磁性EPDM橡胶填充量高、剩磁强度大且具有良好的加工性能，可用来制作汽车密封条等。

Description

一种磁性EPDM橡胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于汽车密封条的磁性EPDM橡胶及其制备方法，属于汽车零部件加工技术领域。

技术背景

磁性橡胶是带磁性的弹性体材料的总称，由生胶、磁粉(磁性填料)及其它助剂配制而成。磁性橡胶在外磁场的作用下呈现出不同的磁性等级，尤以高磁性橡胶具有实用价值，而磁性橡胶的磁性来自于其填充的大量(生胶质量的2～8倍)磁粉，所以磁粉对制造磁性橡胶是不可或缺的。磁粉按成分可分为金属磁粉和氧化物磁粉，其中金属磁粉因价格昂贵、添加困难而很少使用，目前应用较多的是氧化物磁粉中的铁氧粉，它们是由氧化铁与某些二价金属氧化物生成的二元或三元氧化物如钡铁氧体、锶铁氧体、钴铁氧体等，即便为同一种铁氧粉，因结晶形态、粒径大小和均匀度不同也会导致磁性橡胶的最终磁性强度不同。

此外，磁性橡胶的磁性与生胶的类型之间没有太大关联，各种橡胶均可用来制造磁性橡胶，但通常从加工工艺性能的角度来选择生胶类型，天然橡胶因其易于加工、磁粉填充量较大而较为常用。与天然橡胶相比，三元乙丙橡胶(EPDM)的一个突出特性是可大量充油和填充碳黑，且耐老化、耐化学品、耐过热水和电绝缘性能卓越，因此目前EPDM也可作为生胶用于磁性橡胶的制备。

现有技术中的磁性橡胶因具有密度小、耐冲击强度大、可经受切割、切削、钻孔、层压等加工，且使用过程中不会发生碎裂的特性而广泛应用于电子、电气、仪器仪表、通讯、文教、医疗卫生及日常生活中的诸多领域，然而这些磁性橡胶在实际使用中仍然存在着磁性小、加工性能差等缺点，其主要原因在于现有磁性橡胶的主要组分是磁粉，而橡胶基体只是作为交联剂存在，因而磁粉与橡胶基体界面在外力作用下比较容易发生破坏。对于本领域技术人员来说，公知的是磁粉用量越大，得到的橡胶的磁性也就越强，但这也会导致其物理机械性能越差，因此，如何保证在机械性能不降低的情况下又具有较大的剩磁强度，依然是目前磁性橡胶制备领域中一个亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明解决的是现有技术中的磁性橡胶因磁性小、加工性能差而不能满足生产生活需要的问题，进而提供一种剩磁强度大且加工性能良好的高磁性EPDM橡胶及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：

所述橡胶的原料组成为：

EPDM生胶，80～120重量份，所述EPDM生胶中乙烯的含量为57～77wt％；

炭黑，41～50重量份；

石蜡油，14～18重量份；

磁粉，400～500重量份；

表面活性剂，1～4重量份。

所述橡胶的原料组成为：

EPDM生胶，90～100重量份，所述EPDM生胶中乙烯的含量为64～69wt％；

炭黑，44～46重量份；

石蜡油，15～16重量份；

磁粉，420～450重量份；

表面活性剂，2～3重量份。

所述磁粉为钡铁氧体、锶铁氧体或钴镍铁氧体中的一种或者多种，所述磁粉的粒径为800目。

所述表面活性剂为硅69、硬脂酸皂或油酸酰胺中的任意一种或者多种。

所述炭黑为炭黑N550和N774，所述炭黑N550和N774的质量比为1∶2；所述石蜡油的闪点在280℃以上。

所述磁性EPDM橡胶的制备方法，包括：

(1)塑炼生胶：将所述EPDM生胶投入密炼机中进行塑炼；

(2)混炼，依次进行以下步骤：

a.向完成塑炼的EPDM生胶中投入1/2的所述炭黑并混炼1～3分钟；

b.投入1/2的所述磁粉和1/3的所述石蜡油并混炼1～3分钟；

c.投入剩余的1/2炭黑并混炼1～3分钟；

d.投入所述表面活性剂、剩余的1/2所述磁粉和2/3所述石蜡油并混炼1～3分钟；

将完成步骤a～d的物料冷却至140～170℃，得到橡胶坯料；

(3)充磁：将所述橡胶坯料置于不均匀磁场中进行多极单面充磁，即得到所述磁性EPDM橡胶。

步骤(1)中的塑炼时间为60～80秒。

步骤(2)中，所述冷却是通过采用8～12℃循环水实现的。

步骤(3)中，所述不均匀磁场的瞬时磁场强度为3万奥斯特，放电能量1万焦，电容容量为5mF。

步骤(3)中，在进行所述充磁之前或之后，对所述橡胶坯料进行硫化处理。

本发明所述的磁性EPDM橡胶的制备方法，在步骤(2)中向完成塑炼的EPDM生胶中投入1/2的所述炭黑并混炼1～3分钟；投入1/2的所述磁粉和1/3的所述石蜡油并混炼1～3分钟；投入剩余的1/2炭黑并混炼1～3分钟；投入所述表面活性剂、剩余的1/2所述磁粉和2/3所述石蜡油并混炼1～3分钟，本发明设置上述多步骤分段式投料的目的在于充分打断EPDM生胶分子结构中的大分子链，便于磁粉与EPDM生胶的结合，这样不仅能够满足大量磁粉在EPDM生胶中均匀分散的要求，还可节省能源、缩短混炼时间；在步骤(3)中将所述橡胶坯料置于不均匀磁场中进行多极单面充磁，所述不均匀磁场的瞬时磁场强度为3万奥斯特，放电能量1万焦，电容容量为5mF，本发明进行多级充磁的原因在于为橡胶坯料提供多个磁极，以使本发明所述的磁性EPDM橡胶具有较大的吸附力，同时考虑到在实际应用中只希望磁性橡胶在某一维度上具有吸附力，因此本发明只进行单面充磁。

与现有技术中的磁性橡胶及制备方法相比，本发明所述的磁性EPDM橡胶的优点在于：

(1)本发明所述的磁性EPDM橡胶，采用特定比例的EPDM生胶、炭黑、石蜡油、磁粉和表面活性剂制备而成，其中所述EPDM生胶中的乙烯含量为57～77wt％，本发明使用乙烯含量为57～77wt％的EPDM生胶，优点在于这一乙烯含量的生胶能够有效提高材料的吃粉量，从而使得本发明中的磁性EPDM橡胶具有较高的磁粉填充量，相比于现有技术中的磁性橡胶具有更大的剩磁强度。同时本发明通过添加炭黑和表面活性剂，并设置各个原料在特定比例下进行配合，使得所述磁性EPDM橡胶在磁粉含量大幅度增加的前提下仍能具有良好的加工性能。作为优选的实施方式，本发明还进一步限定所述EPDM生胶中的乙烯含量为64～69wt％。

(2)本发明所述的磁性EPDM橡胶，限定所述磁粉为钡铁氧体、锶铁氧体或钴镍铁氧体中的一种或者多种，所述磁粉的粒径为800目，原因在于使用800目的所述钡铁氧体、锶铁氧体或钴镍铁氧体磁粉为原料进行加工，有利于提高所述磁性橡胶的加工性能，同时也使得所述磁粉在所述磁性橡胶中分散均匀且不发生聚集现象，能够有效提高磁性橡胶的剩磁强度。

说明书附图

图1为本发明测试所述磁性EPDM橡胶的剩磁强度时所用装置的结构示意图。

其中，附图标记如下：

1-支架；2-铁片；3-橡胶试片；4-丝线；5-砝码。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明提供的磁性EPDM橡胶及其制备方法进行详细说明，其中1重量份为1g。

实施例1

本实施例中所述的磁性EPDM橡胶，其原料组成为：

乙烯含量为57wt％的EPDM生胶(购于埃克森美孚，产品型号V6505)，80重量份；

炭黑N550和炭黑N774，50重量份；

石蜡油，14重量份；

钡铁氧体磁粉，500重量份；

硅69，1重量份。

本实施例中所述磁性EPDM橡胶的制备方法包括如下步骤：

(1)塑炼生胶：将80重量份的所述EPDM生胶投入密炼机中进行塑炼，塑炼时间为60秒，塑炼过程中温度控制在80℃以下；

(2)混炼，依次进行以下步骤：

a.向完成塑炼的EPDM生胶中投入25重量份的所述炭黑并混炼1分钟；

b.投入250重量份的所述钡铁氧体磁粉和4.7重量份的所述石蜡油并混炼1分钟；

c.投入剩余的25重量份的所述炭黑并混炼1分钟；

d.投入1重量份的所述硅69、剩余250重量份的所述钡铁氧体磁粉和9.3重量份的所述石蜡油并混炼1分钟；

将完成步骤a-d的物料冷却至140℃，得到橡胶坯料；

实施例2

本实施例中所述的磁性EPDM橡胶，其原料组成为：

乙烯含量为77wt％的EPDM生胶(购于埃克森美孚，产品型号1703)，120重量份；

炭黑N550和炭黑N774，41重量份；

石蜡油，18重量份；

锶铁氧体磁粉，400重量份，所述锶铁氧体磁粉的粒径800目；

硬脂酸皂，4重量份。

本实施例中所述磁性EPDM橡胶的制备方法包括如下步骤：

(1)塑炼生胶：将所述EPDM生胶投入密炼机中进行塑炼，塑炼时间为80秒，塑炼过程中温度控制在80℃以下；

(2)混炼，依次进行以下步骤：

a.向完成塑炼的EPDM生胶中投入20.5重量份的所述炭黑并混炼3分钟；

b.投入200重量份的所述锶铁氧体磁粉和6重量份的所述石蜡油并混炼3分钟；

c.投入剩余的20.5重量份的所述炭黑并混炼3分钟；

d.投入4重量份的所述硬脂酸皂、剩余的200重量份的所述锶铁氧体磁粉和12重量份的所述石蜡油并混炼3分钟；

将完成步骤a-d的物料经8℃的循环水冷却至170℃，得到橡胶坯料；

(3)充磁：将所述橡胶坯料进行硫化处理后，再置于不均匀磁场中进行多极单面充磁，所述不均匀磁场的瞬时磁场强度为3万奥斯特，放电能量1万焦，电容容量为5mF，即得到所述磁性EPDM橡胶。

实施例3

本实施例中所述的磁性EPDM橡胶，其原料组成为：

乙烯含量为64wt％的EPDM生胶(购自埃克森美孚，产品型号V3666)，90重量份；

炭黑N550和N774，44重量份；

石蜡油，15重量份；

钴镍铁氧体磁粉，420重量份；

油酸酰胺，2重量份。

本实施例中所述的磁性EPDM橡胶的制备方法包括如下步骤：

(1)塑炼生胶：将所述EPDM生胶投入密炼机中进行塑炼，塑炼时间为70秒，塑炼过程中温度控制在80℃以下；

(2)混炼，依次进行以下步骤：

a.向完成塑炼的EPDM生胶中投入22重量份的所述炭黑并混炼2分钟；

b.投入210重量份的所述钴镍铁氧体磁粉和5重量份的所述石蜡油并混炼2分钟；

c.投入剩余的22重量份的所述炭黑并混炼2分钟；

d.投入2重量份的所述油酸酰胺、剩余的210重量份所述钴镍铁氧体磁粉和10重量份的所述石蜡油并混炼2分钟；

将完成步骤a-d的物料经12℃循环水冷却至150℃，得到橡胶坯料；

(3)充磁：将所述橡胶坯料置于不均匀磁场中进行多极单面充磁后，再经硫化处理，即得到所述磁性EPDM橡胶。

实施例4

本实施例中所述的磁性EPDM橡胶，其原料组成为：

乙烯含量为69wt％的EPDM生胶(购于埃克森美孚，产品型号5601)，100重量份；

炭黑N550和N774，46重量份；

石蜡油，16重量份；

钴镍铁氧体磁粉，450重量份；

油酸酰胺，3重量份。

本实施例中所述的磁性EPDM橡胶的制备方法包括如下步骤：

(2)混炼，依次进行以下步骤：

a.向完成塑炼的EPDM生胶中投入23重量份的所述炭黑并混炼1分钟；

b.投入225重量份的所述钴镍铁氧体磁粉和5.3重量份的所述石蜡油并混炼1分钟；

c.投入剩余的23重量份的所述炭黑并混炼1分钟；

d.投入3重量份的所述油酸酰胺、剩余的225重量份所述钴镍铁氧体磁粉和10.7重量份的所述石蜡油并混炼1分钟；

将完成步骤a-d的物料经10℃循环水冷却至160℃，得到橡胶坯料；

上述实施例1-4及对比例中进行多极单面充磁时采用的充磁装置为深圳欣音达XYD-2050，所述充磁装置产生的不均匀磁场的瞬时磁场强度为3万奥斯特，放电能量1万焦，电容容量为5mF。上述实施例1-4及对比例中进行硫化处理时所用的硫化设备是平板硫化机，并设定所述平板硫化机的压片温度为180℃，压片时间为5分钟，压片模具为20cm*20cm。

对比例

本对比例中所述的磁性EPDM橡胶，其原料组成为：

炭黑N550和N774，46重量份；

石蜡油，16重量份；

钴镍铁氧体磁粉，450重量份；

油酸酰胺，3重量份。

本对比例中所述的磁性EPDM橡胶的制备方法包括如下步骤：

(2)混炼，依次进行以下步骤：

a.向完成塑炼的EPDM生胶中投入所述油酸酰胺3重量份，并混炼1分钟；

b.投入46重量份所述炭黑、450重量份的所述钴镍铁氧体磁粉和16重量份的所述石蜡油，并混炼1分钟；

将完成步骤a-b的物料经10℃循环水冷却至160℃，得到橡胶坯料；

本对比例中的充磁和硫化方法同实施例1-4。

实验例

为了更清楚地说明本发明所述的磁性EPDM橡胶的剩磁强度和加工性能，本发明还设置了如下实验例。

实验例1：磁性EPDM橡胶的剩磁强度测试

本实验例中的测试装置如图1所示，通过考察磁性EPDM橡胶对铁片的吸附力来表征本发明所述磁性EPDM橡胶的剩磁强度，具体实验方法如下：

选取一块边长为80mm，厚度为4mm的正方形铁片2，将该铁片2的上下两个表面抛光，在该铁片2的下表面中部绘制一个边长为20mm的正方形区域，作为本发明所述磁性EPDM橡胶试片3的测试定位框。测试时，将正方形铁片2在水平方向上悬空固定在L型支架1上，并将本发明实施例1-4中所述磁性EPDM橡胶试片3吸附到所述铁片2的测试定位框上，使用长度为20mm的丝线4，将所述丝线4的一端粘贴到上述测试定位框的正方形对角线交点处，另一端用来悬挂砝码5，所述砝码5的质量可根据实际需要进行调整，记录本发明实施例1-4中所述磁性EPDM橡胶试片3所能承受的砝码5的最大质量，即为本发明实施例1-4中所述磁性EPDM橡胶试片3对铁片2的吸附力，结果见表1所示。

表1实施例1-4和对比例中所述磁性EPDM橡胶试片对铁片吸附力

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例
						砝码质量(g)	22	20	26	28	15
吸附力(N)	215.6	196	254.8	274.4	147

表1中的测试结果可以看出，本发明中制备得到的所述磁性EPDM橡胶试片对铁片的吸附力要远大于对比例，这证明本发明中所述磁性EPDM橡胶的剩磁强度要远大于对比例。

实验例2

本实验例通过测定实施例1-4中所述磁性EPDM橡胶试片的门尼粘度、焦烧时间(T10)以及正硫化时间(Tc90)，来表征本发明所述磁性EPDM橡胶的加工性能，结果如表2所示，其中测试上述数据所用的门尼粘度仪购自台湾高铁，流变仪购自美国UCAN。

表2实施例1-4中所述磁性EPDM橡胶试片的门尼粘度、焦烧时间(T10)以及正硫化时间(Tc90)

从表2可以看出，本发明中制备得到的所述磁性EPDM橡胶与对比例制备得到的磁性EPDM橡胶相比，具有更小的门尼粘度，门尼粘度(Mooneyviscosity)是用来表征胶料的加工性能的一个重要参数，其原理是利用密闭模腔内转子扭矩的大小变化来衡量混炼胶的加工性能。门尼粘度高，代表胶料的挤出性能比较差，不易加工，反之，门尼粘度低，代表胶料的流动性能较好，易于加工。因此，本发明中的所述磁性EPDM橡胶相比于对比例具有更好的加工性能。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种磁性EPDM橡胶，其特征在于，所述橡胶的原料组成为：

EPDM生胶，80～120重量份，所述EPDM生胶中乙烯含量为57～77wt％；

炭黑，41～50重量份；

石蜡油，14～18重量份；

磁粉，400～500重量份；

表面活性剂，1～4重量份。

2.根据权利要求1所述的橡胶，其特征在于，所述橡胶的原料组成为：

EPDM生胶，90～100重量份，所述EPDM生胶中乙烯含量为64～69wt％；

炭黑，44～46重量份；

石蜡油，15～16重量份；

磁粉，420～450重量份；

表面活性剂，2～3重量份。

3.根据权利要求1或2所述的橡胶，其特征在于，所述磁粉为钡铁氧体、锶铁氧体或钴镍铁氧体中的一种或者多种，所述磁粉的粒径800目。

4.根据权利要求1或2所述的橡胶，其特征在于，所述表面活性剂为硅69、硬脂酸皂或油酸酰胺中的任意一种或者多种。

5.根据权利要求1或2所述的橡胶，其特征在于，所述炭黑为炭黑N550和炭黑N774的混合物，其中所述炭黑N550和N774的质量比为1∶2；所述石蜡油的闪点在280℃以上。

6.权利要求1-5所述磁性EPDM橡胶的制备方法，其特征在于，包括：

(1)塑炼生胶：将所述EPDM生胶投入密炼机中进行塑炼；

(2)混炼，依次进行以下步骤：

b.投入1/2的所述磁粉和1/3的所述石蜡油并混炼1～3分钟；

c.投入剩余的1/2炭黑并混炼1～3分钟；

将完成步骤a～d的物料冷却至140～170℃，得到橡胶坯料；

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的塑炼时间为60～80秒。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述冷却是通过采用8～12℃循环水实现的。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述不均匀磁场的瞬时磁场强度为3万奥斯特，放电能量1万焦，电容容量为5mF。

10.根据权利要求6-9任一所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，在进行所述充磁之前或之后，对所述橡胶坯料进行硫化处理。