CN104610662B - 一种耐氯胺的epdm密封材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐氯胺的epdm密封材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种耐氯胺的EPDM密封材料及其制备方法，所述密封材料包括的原料组分及其重量份如下：EPDM橡胶38‑44重量份、热裂法炭黑21‑25重量份、滑石粉17‑21重量份、石蜡油 6.5‑8.5重量份、氧化锌1.5‑2.5重量份、防老剂AW‑66为0.2‑0.5重量份、防老剂RD为0.2‑0.5重量份、防老剂CPL为 0.2‑0.5重量份、硫化助剂 0.6‑0.9重量份、架桥剂0.8‑1.2重量份；所述EPDM橡胶的门尼粘度在20‑35，ENB含量为3.0‑5.0重量份。本发明体积变化率低，又有良好成型和后段毛边处理的效果，对氯胺具有非常强的抗耐性，且其制备方法简单易操作，生产成本低。

Description

一种耐氯胺的EPDM密封材料及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及一种耐氯胺的EPDM密封材料及其备方法。
【背景技术】
在美国会经常看到关于丁晴橡胶以及乙烯丙烯共聚物密封件膨胀和开裂的投诉和抱怨。例如德州Ingleside市水处理厂过滤反洗设备中大水阀阀座材料失效，其密封材料是用EPDM材料制成的。从1982年以来一直置于3-5mg/L的氯胺残余物中。氧化物对橡胶材料的化学侵蚀不是发生在主链上就是发生在聚合物基团的交联键上，它减弱了聚合物的强度，并降低聚合物弹性和回弹性。因此橡胶件的失效与使用氯胺作为水净化剂有关。氯胺侵蚀橡胶的交联点后再材料表面形成微裂缝，水就渗入橡胶中，随着裂缝自我扩张，水渗入程度加深，使材料进一步受到氯胺侵蚀。最终导致橡胶密封件失效。
目前国外明尼苏达和派克公司的EPDM密封件产品能够满足的耐氯胺要求，他们通过材料改性和先进的成型工艺解决了产品的耐氯胺要求。但国内目前的工艺水平还没有找到有效的解决办法。即便是从明尼苏达买料到国内生产，因工艺水平限制，生产成本也很高，尤其是后段毛边处理工艺必须是冷冻毛边。
使用氯胺作为水净化剂,氯胺侵蚀橡胶的交联点后再材料表面形成微裂缝，水就渗入橡胶中，随着裂缝自我扩张，水渗入程度加深，使材料进一步受到氯胺侵蚀。最终导致密封件失效。同样是使用EPDM材料，选用的主胶料和配合剂的类型不同，最终的使用效果却是相差甚远。在众多配方设计人员的反应中，要解决EPDM密封件产品的耐氯胺问题。除了进行EPDM主胶改性外。选择的主胶方向上都是选择高乙烯含量高分子量并且第三单体含量较低的胶种。选择以普通DCP为架桥剂，TAC或TAIC为硫化助剂。这样的配方，对于氯胺的侵蚀有一定的作用。比普通硫磺硫化体系有较大的改善。但也存在着较大的缺陷。那就是加工性差，工艺成本太大。而且其耐氯胺性能通过三个月的测试下来，其体积变化范围也会达到10％左右。并不是很理想。而本发明的材料配方则可把体积变化率控制在5％以内，而且工艺性能良好，后段处理工序可以依照传统作业方式作业，不必新增加新的设备和太多的投入。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种耐氯胺的EPDM密封材料，其体积变化率低，又有良好成型和后段毛边处理的效果，对氯胺具有非常强的抗耐性。
本发明是这样实现上述技术问题之一的：
一种耐氯胺的EPDM密封材料，所述耐氯胺的EPDM密封材料包括的原料组分及其重量份如下：EPDM橡胶38-44重量份、热裂法炭黑21-25重量份、滑石粉17-21重量份、石蜡油6.5-8.5重量份、氧化锌1.5-2.5重量份、防老剂AW-66为0.2-0.5重量份、防老剂RD为0.2-0.5重量份、防老剂CPL为0.2-0.5重量份、硫化助剂0.6-0.9重量份、架桥剂0.8-1.2重量份；所述EPDM橡胶的门尼粘度在20-35，ENB含量为3.0-5.0重量份；所述硫化助剂还包括TMPT和TMPTMA；所述架桥剂还包括BIPB。
进一步地，所述EPDM橡胶的牌号为K2650，所述热裂法炭黑的牌号为N990，所述TMPTMA的牌号为PL400，所述架桥剂的牌号为Perkadox14s-fl。
进一步地，所述硫化助剂中TMPT的含量为0.6-0.9重量份，TMPTMA的含量为0.6-0.9重量份；所述架桥剂中BIPB的含量为0.8-1.2重量份。
本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种耐氯胺的EPDM密封材料的制备方法，该制备方法简单易操作，无需增加新的设备，生产成本低。
本发明是这样实现上述技术问题之二的：
一种耐氯胺的EPDM密封材料的制备方法，所述耐氯胺的EPDM密封材料包括的原料组分及其重量份如下：EPDM橡胶38-44重量份、热裂法炭黑21-25重量份、滑石粉17-21重量份、石蜡油6.5-8.5重量份、氧化锌1.5-2.5重量份、防老剂AW-66为0.2-0.5重量份、防老剂RD为0.2-0.5重量份、防老剂CPL为0.2-0.5重量份、硫化助剂0.6-0.9重量份、架桥剂0.8-1.2重量份；所述EPDM橡胶的门尼粘度在20-35，ENB含量为3.0-5.0重量份；所述硫化助剂还包括TMPT和TMPTMA；所述架桥剂还包括BIPB；
所述制备方法步骤如下：
步骤10、先将EPDM橡胶送入密炼机中塑炼3分钟，再投入氧化锌、防老剂RD、防老剂AW-66、防老剂CPL炼1-2分钟，之后交替加入热裂法碳黑、滑石粉和石蜡油混炼，最后加入架桥剂和硫化助剂混炼2分钟，炼胶温度控制在120度以下，总混炼时间15-20分钟；
步骤20、炼完胶料后，取出胶料平铺，放置24-48小时后，裁成对应的产品规格用料，在175-185度的条件下硫化6-15分钟，硫化结束后，取出成型制品，除毛边后，放入烤箱中以150-160度的条件烘烤1.5-2.5小时，取出即为成品。
进一步地，所述EPDM橡胶的牌号为K2650，所述热裂法炭黑的牌号为N990，所述TMPTMA的牌号为PL400，所述架桥剂的牌号为Perkadox14s-fl。
进一步地，所述硫化助剂中TMPT的含量为0.6-0.9重量份，TMPTMA的含量为0.6-0.9重量份；所述架桥剂中BIPB的含量为0.8-1.2重量份。
本发明具有如下优点：
本发明通过选用低门尼的EPDM橡胶K2650，实现EPDM密封材料在模腔中的可塑性，通过选用热裂法碳黑和滑石粉提高EPDM密封材料的疏水性，通过防老剂的选择改善EPDM密封材料的耐腐蚀性，硫化体系的选择使EPDM密封材料的交联点具有更高的键能，对氯胺具有更强的抗耐性，对硫化助剂的选择使EPDM密封材料能实现更高的交联密度；总之，本发明能够减小EPDM密封材料分子间的间隙，降低水的渗入程度，提高产品对氯胺的抗耐性。另外，本发明EPDM密封材料体积变化率低，又有良好成型和后段毛边处理的效果，其制备方法简单易操作，无需增加新的设备，生产成本低。
【具体实施方式】
本发明涉及一种耐氯胺的EPDM密封材料，所述耐氯胺的EPDM密封材料包括的原料组分及其重量份如下：EPDM橡胶38-44重量份、热裂法炭黑21-25重量份、滑石粉17-21重量份、石蜡油6.5-8.5重量份、氧化锌1.5-2.5重量份、防老剂AW-66为0.2-0.5重量份、防老剂RD为0.2-0.5重量份、防老剂CPL为0.2-0.5重量份、硫化助剂0.6-0.9重量份、架桥剂0.8-1.2重量份；所述EPDM橡胶的门尼粘度在20-35，ENB含量为3.0-5.0重量份；所述硫化助剂还包括TMPT和TMPTMA；所述架桥剂还包括BIPB。
较优的，所述EPDM橡胶的牌号为K2650，所述热裂法炭黑的牌号为N990，所述TMPTMA的牌号为PL400，所述架桥剂的牌号为Perkadox 14s-fl。
所述硫化助剂中TMPT的含量为0.6-0.9重量份，TMPTMA的含量为0.6-0.9重量份；所述架桥剂中BIPB的含量为0.8-1.2重量份。
本发明还涉及上述一种耐氯胺的EPDM密封材料的制备方法，所述制备方法步骤如下：
步骤10、先将EPDM橡胶送入密炼机中塑炼3分钟，再投入氧化锌、防老剂RD、防老剂AW-66、防老剂CPL炼1-2分钟，之后交替加入热裂法碳黑、滑石粉和石蜡油混炼，最后加入架桥剂和硫化助剂混炼2分钟，炼胶温度控制在120度以下，总混炼时间15-20分钟；
步骤20、炼完胶料后，取出胶料平铺，放置24-48小时后，裁成对应的产品规格用料，在175-185度的条件下硫化6-15分钟，硫化结束后，取出成型制品，除毛边后，放入烤箱中以150-160度的条件烘烤1.5-2.5小时，取出即为成品。
以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例
一种既能够抵抗氯胺侵蚀,又有良好成型和后段毛边处理的效果的EPDM密封材料，其组成原料的重量份为:EPDM橡胶(K2650)41.2份、热裂法碳黑(N990)24.7份、滑石粉20.6份、石蜡油8.2份、氧化锌2.1份、防老剂(AW-66)0.41份、防老剂(RD)0.41份、防老剂(CPL)0.41份、硫化助剂(PL400)0.82份、架桥剂(Perkadox 14s-FL)1.15份，所述硫化助剂中TMPT(三丙烯酸三羟甲基丙烷酯)的含量为0.82重量份，TMPTMA(三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯)的含量为0.82重量份；所述架桥剂中BIPB(双叔丁基过氧化异丙基苯)的含量为1.15重量份。
制备方法如下：
步骤10、先将EPDM橡胶送入密炼机中塑炼3分钟，再投入氧化锌、防老剂(RD、AW-66、CPL)炼2分钟，之后交替加入热裂法碳黑(N990)、滑石粉和石蜡油混炼，最后加入架桥剂和硫化助剂混炼2分钟，炼胶温度控制在110℃以下，总混炼时间18分钟；
步骤20、炼完胶料后，取出胶料平铺，放置24小时后，裁成产品(150mm*150mm*2mm)规格用料，在175℃的条件下硫化12分钟，硫化结束后，取出成型制品。去除毛边后，产品放入烤箱中以150-160℃的条件烘烤1.5-2.5小时，将烘烤后的产品取出，经检验合格后者，即为成品。
本实施案例制备出的材料主要性能见下表1：
表1
由表1可知：该配合料具有良好的压缩永久变形性能，很适合用于生产密封制品。在氯胺溶液中极低的体积变化率说明该材料在氯胺介质中有良好的稳定性，适合于生产用于氯胺介质中的密封制品。
综上，本发明通过选用低门尼的EPDM橡胶K2650，实现EPDM密封材料在模腔中的可塑性，通过选用热裂法碳黑和滑石粉提高EPDM密封材料的疏水性，通过防老剂的选择改善EPDM密封材料的耐腐蚀性，硫化体系的选择使EPDM密封材料的交联点具有更高的键能，对氯胺具有更强的抗耐性，对硫化助剂的选择使EPDM密封材料能实现更高的交联密度；总之，本发明能够减小EPDM密封材料分子间的间隙，降低水的渗入程度，提高产品对氯胺的抗耐性。另外，本发明EPDM密封材料体积变化率低，又有良好成型和后段毛边处理的效果，其制备方法简单易操作，无需增加新的设备，生产成本低。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (4)

1.一种耐氯胺的 EPDM 密封材料，其特征在于：所述耐氯胺的 EPDM 密封材料包括的原料组分及其重量份如下：EPDM 橡胶 38-44 重量份、热裂 法炭黑 21-25 重量份、滑石粉17-21 重量份、石蜡油 6.5-8.5 重量份、氧化 锌 1.5-2.5 重量份、防老剂 AW-66 为0.2-0.5 重量份、防老剂 RD 为 0.2-0.5 重量份、防老剂 CPL 为 0.2-0.5 重量份、硫化助剂 0.6-0.9 重量份、架桥剂0.8-1.2 重量份；所述 EPDM 橡胶的门尼粘度在 20-35，ENB含量为 3.0-5.0重量份；所述硫化助剂还包括 TMPT 和 TMPTMA；所述架桥剂还包括 BIPB。
2.根据权利要求 1 所述的一种耐氯胺的 EPDM 密封材料，其特征在于： 所述 EPDM橡胶的牌号为 K2650，所述热裂法炭黑的牌号为 N990，所述 TMPTMA 的牌号为 PL400，所述架桥剂的牌号为 Perkadox 14s-fl。
3.一种耐氯胺的 EPDM 密封材料的制备方法，其特征在于：所述耐氯 胺的 EPDM 密封材料包括的原料组分及其重量份如下：EPDM 橡胶 38-44 重量份、热裂法炭黑 21-25 重量份、滑石粉 17-21 重量份、石蜡油 6.5-8.5 重量份、氧化锌 1.5-2.5 重量份、防老剂 AW-66 为 0.2-0.5 重量份、防老剂 RD 为 0.2-0.5 重量份、防老剂 CPL 为 0.2-0.5 重量份、硫化助剂 0.6-0.9 重 量份、架桥剂 0.8-1.2 重量份；所述 EPDM 橡胶的门尼粘度在20-35，ENB 含量为 3.0-5.0 重量份；所述硫化助剂还包括 TMPT 和 TMPTMA；所述架桥 剂还包括 BIPB；
所述制备方法步骤如下：
步骤 10、先将 EPDM 橡胶送入密炼机中塑炼 3 分钟，再投入氧化锌、 防老剂 RD、防老剂 AW-66、防老剂 CPL 炼 1-2 分钟，之后交替加入热裂法 碳黑、滑石粉和石蜡油混炼，最后加入架桥剂和硫化助剂混炼 2 分钟，炼胶 温度控制在 120 度以下，总混炼时间 15-20 分钟；
步骤 20、炼完胶料后，取出胶料平铺，放置 24-48 小时后，裁成对应的 产品规格用料，在 175~185 度的条件下硫化 6-15 分钟，硫化结束后，取出 成型制品，除毛边后，放入烤箱中以 150-160 度的条件烘烤 1.5-2.5 小时，取出即为成品。
4.根据权利要求 3 所述的一种耐氯胺的 EPDM 密封材料的制备方法， 其特征在于：所述 EPDM 橡胶的牌号为 K2650，所述热裂法炭黑的牌号为 N990，所述 TMPTMA 的牌号为PL400，所述架桥剂的牌号为 Perkadox 14s-fl。
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