CN104761765A - 一种过氧化物快速硫化体系的丁腈橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种过氧化物快速硫化体系的丁腈橡胶及其制备方法。该丁腈橡胶按照质量份数包含100～200份丁腈橡胶生胶、4～9份过氧化物的硫化剂、1.2～2.7份助交联剂，以及助剂组合物。本发明过氧化物快速硫化体系的丁腈橡胶一方面于过氧化物的硫化剂中复配助交联剂，以及通过优化硫化剂和助交联剂的配比；另一方面，加入的防老剂避免延迟硫化时间，从而提高硫化速率，减少硫化时间。此外，本发明的丁腈橡胶的拉断强度、定伸强度、抗热老化以及压缩永久变形等发面的性能也得到改善。

Description

一种过氧化物快速硫化体系的丁腈橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种过氧化物快速硫化体系的丁腈橡胶及其制备方法。
背景技术
丁腈橡胶是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物。其最主要的特性就是其优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力等优点主要应用于汽车相关的橡胶密封制品。然而，随着汽车工业的快速发展，对丁腈橡胶密封制品的耐高温、耐制动液和低压缩永久变形的要求越来越高，使用条件越来越苛刻。过去使用的丁腈橡胶因普遍采用有效硫磺硫化体系而无法满足目前汽车对耐高温、耐制动液、耐铜腐蚀性和低压缩永久变形的要求，因而过氧化物硫化的丁腈橡胶深受广大汽车厂商的青睐。
现有技术的过氧化物硫化体系的丁腈橡胶通常存在硫化速率慢的问题而导致难以脱模等，严重影响企业的生产效率。
发明内容
有鉴于此，本发明一方面提供一种过氧化物快速硫化体系的丁腈橡胶，该丁腈橡胶具有较快的硫化速率。
一种过氧化物快速硫化体系的丁腈橡胶，按照质量份数包含100～200份丁腈橡胶生胶、4～9份过氧化物的硫化剂、1.2～2.7份助交联剂，以及助剂组合物。例如，丁腈橡胶生胶可以为100份、114份、120份、130份、150份、160份、190份、196份、198份、199份或200份；硫化剂可以为4份、5份、8份、8.5份或9份；助交联剂可以为1.2份、1.3份、1.6份、2份、2.1份、2.5份、2.6份或2.7份。可以理解的是，助剂组合物指添加到丁腈橡胶生胶中用于改善橡胶之性能的各类常规助剂的总和。
其中，按照质量份数具体包含100份丁腈橡胶生胶、7份过氧化物的硫化剂、2份助交联剂，以及助剂组合物。
其中，所述助剂组合物以丁腈橡胶的质量份数为基准进一步包含1.5～3份防老剂、30～100份炭黑、5～30份增塑剂、4～7份活性剂。例如，防老剂可以为1.5份、1.6份、1.9份、2.1份、2.2份、2.6份、2.8份、2.9份或3份；炭黑可以为30份、32份、35份、40份、45份、50份、60份、80份、85份、90份、94份、97份、98份、99份或100份；增塑剂可以为5份、6份、9份、15份、17份、18份、27份、28份、29份或30份；活性剂可以为4份、4.5份、6份、7份、8份、8.4份、8.7份、8.9份或9份。需要说明的是，这里的助剂组合物中各组分的含量份数是相对于丁腈橡胶的总质量而言的。
其中，所述硫化剂为Luperox231XL、Luperox101XL45和LuperoxDC40P-SP2中一种或至少两种。Luperox233XL为以1,1’-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷为有效成分的一种硫化剂的商品代号。Luperox101XL45为以2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁基过氧)己烷为有效成分的一种硫化剂商品代号。LuperoxDC40P-SP2为以过氧化二异丙苯类硫化剂为有效成分的一种硫化剂的商品代号。
其中，所述助交联剂为TAIC、TAC和TMPT中的一种或至少两种。TAIC为三烯丙基异氰脲酸酯；TAC为1,3,5-三聚氰酸三烯丙基酯；TMPT为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。
其中，所述防老剂为防老剂MB、防老剂KY-445、防老剂MBZ和防老剂264中的一种或至少两种。此处，防老剂MB为2-巯基苯并咪唑，防老剂KY-445为4,4’-双a,a`-二甲基苄基二苯胺；防老剂MBZ为2-巯基苯并咪唑锌盐；防老剂264为2，6-二叔丁基对甲酚。所述活性剂优选为硬脂酸锌，亦可为氧化锌。所述增塑剂为DOS增塑剂、TOTM增塑剂或TP-759增塑剂。此处，DOS增塑剂为癸二酸二辛酯；TOTM增塑剂为偏苯三酸三辛酯；TP-759增塑剂为聚醚/聚酯复合物。
本发明另一方面提供一种过氧化物快速硫化体系的丁腈橡胶的制备方法，该制备方法使得丁腈橡胶具有较快的硫化速率。
一种制备上述丁腈橡胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将100～200质量份丁腈橡胶生胶、4～9份过氧化物的硫化剂、1.2～2.7份助交联剂以及助剂组合物进行混炼得到母胶；
(2)将母胶预成型后进行硫化得到丁腈橡胶。
其中，所述步骤(2)中硫化的温度为175℃～185℃，硫化的时间120～170s，硫化的压力为15～25MPa。当然，硫化温度和硫化时间不局限于这些范围，具体由工艺正硫化时间Tc90和制品厚度来决定。
其中，所述混炼的时间为3～6min。
本发明过氧化物快速硫化体系的丁腈橡胶一方面于过氧化物的硫化剂中复配助交联剂，以及通过优化硫化剂和助交联剂的配比；另一方面，加入的防老剂避免延迟硫化时间，从而提高硫化速率，减少硫化时间。此外，本发明的丁腈橡胶的拉断强度、定伸强度、抗热老化以及压缩永久变形等发面的性能也得到改善。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
将100质量份JSR230S丁腈橡胶生胶、2质量份防老剂KY-405、65质量份炭黑、8质量份DOS增塑剂、5质量份硬脂酸锌、5质量份DC40P-SP2L、1.5质量份TAIC置入开炼机进行充分混炼3min、，当密炼室内温度达到110℃后排出胶料，快速鼓风冷却，得到母胶。然后，将母胶通过螺杆挤出机和需要的口型模具得到既定尺寸的预成型样件。最后，将预成型样件放入平板硫化机的模具内加压到15MPa，在硫化温度为175℃下硫化170s，得到丁腈橡胶。
实施例2
将100质量份JSR230S丁腈橡胶生胶、2质量份防老剂MBZ、65质量份炭黑、8质量份TOTM增塑剂、5质量份硬脂酸锌、7质量份Luperox233XL、2质量份TAIC置入开炼机进行充分混炼4.5min、，当密炼室内温度达到110℃后排出胶料，快速鼓风冷却，得到母胶。然后，将母胶通过螺杆挤出机和需要的口型模具得到既定尺寸的预成型样件。最后，将预成型样件放入平板硫化机的模具内加压到25MPa，在硫化温度为185℃下硫化120s，得到丁腈橡胶。
实施例3
将100质量份JSR230S丁腈橡胶生胶、2质量份防老剂MBZ、65质量份炭黑、8质量份TOTM增塑剂、5质量份硬脂酸锌、8质量份Luperox233XL、2.4质量份TAIC置入开炼机进行充分混炼4.5min、，当密炼室内温度达到110℃后排出胶料，快速鼓风冷却，得到母胶。然后，将母胶通过螺杆挤出机和需要的口型模具得到既定尺寸的预成型样件。最后，将预成型样件放入平板硫化机的模具内加压到20MPa，在硫化温度为180℃下硫化145s，得到丁腈橡胶。
对比例1
除了100～200质量份丁腈橡胶生胶、1.0～2.5质量份防老剂MBZ、40～120质量份炭黑N-550、5～30质量份增塑剂DOS、1.0～2.0质量份DCP，其他均同于实施例1。
硫化性能测试：使用美国Alpha公司的橡胶加工分析仪RPA2000按照GB/T16584对以上实施例及对比例的硫化性能进行测试，测试结果如表1。
其他性能测试：按照表2中的方法对对以上实施例的相关性能进行测试(初始温度为23±2℃)，测试数据如表2。
表1
表2
本发明过氧化物快速硫化丁腈橡胶通过采用一种过氧化物和助交联剂的并用，一方面能有效促进过氧化物的分解速度，也能加深制品的交联密度，从而提高丁腈橡胶制品的正硫化速度，减少硫化时间。同时，配方性能和原来保持一致或有所提升。这些性能主要体现在拉断强度、定伸强度、抗热老化以及压缩永久变形等方面。其母胶混炼程序方便，硫化工艺简单，橡胶制品表面光滑，具有优异的密封性能。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (9)

1.一种过氧化物快速硫化体系的丁腈橡胶，其特征在于，按照质量份数包含100～200份丁腈橡胶生胶、4～9份过氧化物的硫化剂、1.2～2.7份助交联剂，以及助剂组合物。
2.根据权利要求1所述的丁腈橡胶，其特征在于，按照质量份数包含100份丁腈橡胶生胶、7份过氧化物的硫化剂、2份助交联剂，以及助剂组合物。
3.根据权利要求1所述的丁腈橡胶，其特征在于，所述助剂组合物以丁腈橡胶的质量份数为基准包含1.5～3份防老剂、30～100份炭黑、5～30份增塑剂、4～7份活性剂。
4.根据权利要求1所述的丁腈橡胶，其特征在于，所述硫化剂为Luperox231XL、Luperox101XL45和Luperox DC40P-SP2中一种或至少两种。
5.根据权利要求1所述的丁腈橡胶，其特征在于，所述助交联剂为TAIC、TAC和TMPT中的一种或至少两种。
6.根据权利要求3所述的丁腈橡胶，其特征在于，所述防老剂为防老剂MB、防老剂KY-445、防老剂MBZ和防老剂264中的一种或至少两种；所述活性剂为硬脂酸锌；所述增塑剂为DOS增塑剂、TOTM增塑剂或TP-759增塑剂。
7.一种制备权利要求1所述丁腈橡胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将100～200质量份丁腈橡胶生胶、4～9份过氧化物的硫化剂、1.2～2.7份助交联剂以及助剂组合物进行混炼得到母胶；
(2)将母胶预成型后进行硫化得到丁腈橡胶。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中硫化的温度为175℃～185℃，硫化的时间120～170s，硫化的压力为15～25MPa。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述混炼的时间为3～6min。
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