CN104761826A - 一种过氧化物快速硫化体系的三元乙丙橡胶及其制备方法 - Google Patents

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田友峰
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Abstract

本发明公开了一种过氧化物快速硫化体系的三元乙丙橡胶及其制备方法。该三元乙丙橡胶按照质量份数包含100份三元乙丙橡胶生胶、2～5份过氧化物的硫化剂、1～4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三元乙丙橡胶通过优化硫化剂和助交联剂的配比，由此得到的三元乙丙橡胶具有较快的硫化速率。此外，本发明的三元乙丙橡胶的力学性能强和抗老化性好。

Description

一种过氧化物快速硫化体系的三元乙丙橡胶及其制备方法
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三元乙丙橡胶及其制备方法。
背景技术
三元乙丙橡胶是乙烯、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，对三元乙丙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。过去使用的三元乙丙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三元乙丙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三元乙丙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三元乙丙橡胶，该三元乙丙橡胶具有较快的硫化速率。
一种过氧化物快速硫化体系的三元乙丙橡胶，按照质量份数包含100份三元乙丙橡胶生胶、2～5份过氧化物的硫化剂、1～4份助交联剂，以及助剂组合物。例如，硫化剂可以为2份、3份、4份或5份；助交联剂可以为1份、2份、3份或4份。可以理解的是，助剂组合物指添加到三元乙丙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，所述助剂组合物以三元乙丙橡胶的质量份数为基准进一步包含1～4份防老剂、30～80份炭黑、10～50份无机填料、10～40份润滑剂、3～10份活性剂和1～5份分散剂。例如，防老剂可以为1份、2份、3份或4份；炭黑可以为30份、32份、35份、40份、45份、50份、60份、70份、74份、77份、78份、79份或80份；无机填料可以为10份、12份、15份、20份、30份、40份、43份、46份、47份、49份或50份；润滑剂可以为10份、12份、15份、20份、25份、30份、35份、38份、39份或40份；活性剂可以为3份、4份、5份、8份、9份或10份；分散剂可以为1份、2份、4份、4.5份或5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三元乙丙橡胶的总质量而言的。
其中，所述硫化剂为Varox DBPH和/或Varox VC-R。Varox DBPH中文名为2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷。Varox VC-R中文名为1,4-双叔丁基过氧异丙基苯。
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为防老剂RD或防老剂Naugard445。此处，防老剂RD为2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物的商品代号，Naugard445为4,4'-二(苯基异丙基)二苯胺的商品代号。所述无机填料为轻质碳酸钙和/或煅烧陶土。所述活性剂优选为为氧化锌，亦可为硬脂酸锌。所述分散剂为WB16和/或WB42。此处，WB16为脂肪酸盐的复合物的商品代号，WB42为脂肪酸衍生物的复合物的商品代号。所述润滑剂优选为石蜡油，还可以为微晶蜡。
本发明另一方面提供一种过氧化物快速硫化体系的三元乙丙橡胶的制备方法，该制备方法使得三元乙丙橡胶具有较快的硫化速率。
一种制备上述三元乙丙橡胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将100质量份三元乙丙橡胶生胶进行塑炼得到塑炼胶；
(2)向塑炼胶加入助剂组合物、2～5份过氧化物的硫化剂和1～4份助交联剂后进行混炼得到混炼胶；
(3)将混炼胶预成型后进行硫化得到三元乙丙橡胶。
其中，所述步骤(1)中塑炼的温度为55～65℃，塑炼的时间为8～12min。
其中，所述步骤(2)中混炼具体包括第一次混炼和第二次混炼；所述第一次混炼具体为：待将塑炼胶置入密炼机后加入助剂组合物充分混炼，而后排胶及冷却得到前混炼胶；所述第二次混炼具体为：将前混炼胶置入密炼机后加入硫化剂和助交联剂充分混炼，而后排胶及冷却得到混炼胶。
其中，所述步骤(3)中硫化的温度为160℃～190℃，硫化的时间100～150s，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，所述第一次混炼的过程中，排胶的温度为125～135℃，混炼的时间为3～6min；所述第二次混炼的过程中，排胶的温度为105～115℃，混炼的时间为3～6min。
本发明过氧化物快速硫化体系的三元乙丙橡胶通过优化硫化剂和助交联剂的配比，由此得到的三元乙丙橡胶具有较快的硫化速率。此外，本发明的三元乙丙橡胶的力学性能强和抗老化性好。
附图说明
图1是本发明实施例3的硫化曲线图。
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质量份三元乙丙橡胶生胶置入开炼机中通过薄通于55℃下塑炼12min，得到塑炼胶。接着，将塑炼胶置入密炼机，加入2份防老剂RD、40份炭黑、20份轻质碳酸钙、10份石蜡油、3份氧化锌和2份WB16后进行充分混炼3min、，当密炼室内温度达到125℃后排出胶料，快速鼓风冷却，得到前混炼胶。然后，将前混炼胶置入密炼机，加入2.5份Varox DBPH、3份TAIC后充分混炼6min、，当密炼室内温度达到105℃后排出胶料，快速鼓风冷却，得到混炼胶。将混炼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120s，得到三元乙丙橡胶。
实施例2
将100质量份三元乙丙橡胶生胶置入开炼机中通过薄通于60℃下塑炼10min，得到塑炼胶。接着，将塑炼胶置入密炼机，加入2份防老剂RD、30份炭黑、30份轻质碳酸钙、25份石蜡油、5份氧化锌和3份WB16后进行充分混炼4.5min，当密炼室内温度达到130℃后排出胶料，快速鼓风冷却，得到前混炼胶。然后，将前混炼胶置入密炼机，加入2份Varox DBPH、3份TMPT后充分混炼4.5min，当密炼室内温度达到110℃后排出胶料，快速鼓风冷却，得到混炼胶。将混炼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160℃下硫化150s，得到三元乙丙橡胶。
实施例3
将100质量份三元乙丙橡胶生胶置入开炼机中通过薄通于65℃下塑炼8min，得到塑炼胶。接着，将塑炼胶置入密炼机，加入2份防老剂Naugard445、50份炭黑、20份煅烧陶土、15份石蜡油、5份氧化锌和2份WB42后进行充分混炼6min，当密炼室内温度达到135℃后排出胶料，快速鼓风冷却，得到前混炼胶。然后，将前混炼胶置入密炼机，加入2.5份Varox DBPH、3份TMPT后充分混炼3min、，当密炼室内温度达到115℃后排出胶料，快速鼓风冷却，得到混炼胶。将混炼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190℃下硫化100s，得到三元乙丙橡胶。
对比例1
除硫化剂为2.5质量份硫磺且不添加助交联剂之外，其他条件均同于实施例3。
对比例2
除100质量份三元乙丙橡胶生胶、3质量份DCP、5质量份氧化锌、2质量份防老剂RD、60质量份炭黑、15质量份石蜡油之外，其他条件同实施例3。
如图1所示，为实施例及对比例的硫化曲线图。该硫化曲线图使用美国Alpha公司的橡胶加工分析仪RPA2000按照GB/T16584进行测试。由图中，我们不难看出，本发明的硫化时间较短，硫化后的平坦期较长。
将以上实施例及对比例的测试数据如下表(初始温度为23±2℃)：
表1
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 (10)

1.一种过氧化物快速硫化体系的三元乙丙橡胶，其特征在于，按照质量份数包含100份三元乙丙橡胶生胶、2～5份过氧化物的硫化剂、1～4份助交联剂，以及助剂组合物。
2.根据权利要求1所述的三元乙丙橡胶，其特征在于，所述助剂组合物以三元乙丙橡胶的质量份数为基准包含1～4份防老剂、30～80份炭黑、10～50份无机填料、10～40份润滑剂、3～10份活性剂和1～5份分散剂。
3.根据权利要求1所述的三元乙丙橡胶，其特征在于，所述硫化剂为VaroxDBPH和/或Varox VC-R。
4.根据权利要求1所述的三元乙丙橡胶，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。
5.根据权利要求2所述的三元乙丙橡胶，其特征在于，所述防老剂为防老剂RD或防老剂Naugard445，所述无机填料为轻质碳酸钙和/或煅烧陶土，所述活性剂为氧化锌，所述分散剂为WB16和/或WB42，所述润滑剂为石蜡油。
6.一种制备权利要求1所述三元乙丙橡胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将100质量份三元乙丙橡胶生胶进行塑炼得到塑炼胶；
(2)向塑炼胶加入助剂组合物、2～5份过氧化物的硫化剂和1～4份助交联剂后进行混炼得到混炼胶；
(3)将混炼胶预成型后进行硫化得到三元乙丙橡胶。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中塑炼的温度为55～65℃，塑炼的时间为8～12min。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中混炼具体包括第一次混炼和第二次混炼；所述第一次混炼具体为：待将塑炼胶置入密炼机后加入助剂组合物充分混炼，而后排胶及冷却得到前混炼胶；所述第二次混炼具体为：将前混炼胶置入密炼机后加入硫化剂和助交联剂充分混炼，而后排胶及冷却得到混炼胶。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中硫化的温度为160℃～190℃，硫化的时间100～150s，硫化的压力为15～25MPa。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一次混炼的过程中，排胶的温度为125～135℃，混炼的时间为3～6min；所述第二次混炼的过程中，排胶的温度为105～115℃，混炼的时间为3～6min。
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