CN104893047A - 一种耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物及其制备方法，该复合物所含原料及各原料的重量份数为：氢化丁腈60-100份，复合母胶10-40份，硬脂酸0.5-2份，防老剂MB 1-3份，防老剂445 0.5-3份，炭黑N774 30-110份，增塑剂RS107 5-30份，硫化剂BIPB 1-8份，硫化助剂TAIC 1-3份；将各原料按照一定顺序混炼、硫化制得本发明复合物。本发明方法简单、有效、易得且成本低廉，突破了氢化丁腈橡胶耐高温方面的技术瓶颈，扩展了氢化丁腈橡胶的应用范围。

Description

一种耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶材料领域，尤其是涉及一种通过复合母胶与配方中其他组分混炼，并硫化处理制备耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物及其制备方法。

背景技术

氢化丁腈橡胶是一种主链近似饱和的高性能弹性体，被认为是目前综合性能最为优异的通用合成橡胶，被广泛的应用到油田开发、汽车、胶辊等领域。然而随着工业的发展，对其使用的氢化丁腈橡胶制品要求也越来越高，尤其是耐高温性能要求也越来越苛刻，所以很多领域不得不采用价格更加昂贵的氟胶来替代氢化丁腈使用，因此开发出能耐更高温度的氢化丁腈橡胶材料是目前橡胶行业亟待解决的一个问题。

在目前的橡胶技术领域提高氢化丁腈耐热性往往集中在橡胶品种和防老体系的选择，使用饱和度高的氢化丁腈橡胶品种虽能提高橡胶耐高温后拉伸性能保持率，但耐高温压变性能较差，同样防老体系选择也会遇到同样的问题，即目前防老剂的加入或多或少的会影响硫化程度降低硫化胶的交联密度，从而引起高温下压变性能变差，所以如何突破这一技术瓶颈是氢化丁腈橡胶材料研究内容重点之一。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供一种耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物及其制备方法。本发明在氢化丁腈基橡胶材料中加入了含有氧化锌及某些功能助剂的复合母胶，并通过适当的加工工艺制得耐高温性能比较均衡的氢化丁腈基橡胶材料，该方法简单、有效、易得且成本低廉，突破了氢化丁腈橡胶耐高温方面的技术瓶颈。

本发明的技术方案如下：

一种耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物，所含原料及各原料的重量份数为：

所述复合母胶由30-60wt％的氢化丁腈橡胶、30-60wt％的氧化锌、1-5wt％的钛酸酯偶联剂、1-5wt％的PEG4000、1-5wt％的马来酸组成。

所述复合物的制备方法包括如下步骤：

(1)复合母胶的混炼：采用密炼机混炼，转速控制在10-100r/min，先投入30-60wt％的氢化丁腈橡胶塑炼1-2分钟，然后依次投入30-60wt％的氧化锌、1-5wt％的钛酸酯偶联剂、1-5wt％的PEG4000和1-5wt％的马来酸进行混炼，混炼完成后排胶制得所述复合母胶；其中，混炼时间为6-15min，排胶温度为100-180℃；

(2)氢化丁腈基橡胶材料的混炼：使用开炼机混炼工艺，辊温保持在40-80℃，首先在开炼机上加入60-100份氢化丁腈橡胶和10-40份复合母胶进行塑炼1-5分钟，待其混炼均匀后依次加入0.5-2份的硬脂酸、1-3份的防老剂MB、1-3份的防老剂445，然后割刀翻炼均匀，再交替加入30-110份的炭黑N774和5-30份的增塑剂RS107，待炭黑和增塑剂混入后将混炼胶打卷过辊4-10次，最后加入1-8份的硫化剂BIPB和1-3份的硫化助剂TAIC，混炼均匀后下片停放15h；

(3)氢化丁腈基橡胶材料的硫化：根据硫化仪测得的正硫化时间，利用平板硫化机在温度160-180℃、压力在10-12MPa的条件下进行硫化，制得所述耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物。

所述氢化丁腈橡胶中丙烯腈含量为30％-45％，饱和度为90％-96％。

所述氢化丁腈橡胶为朗盛Therban系列、瑞翁Zeptol系列、赞南Zhanber系列中的一种或多种。

所述氧化锌为直接法氧化锌、间接法氧化锌、活性氧化锌、纳米氧化锌中的一种或多种。

本发明有益的技术效果在于：

1、本发明采用的复合母胶由氧化锌、钛酸酯偶联剂、PEG4000及马来酸构成，该组成能有效改善氧化锌在橡胶复合物中的分散，使复合母胶在整个配合体系中的作用发挥至最大化。

2、本发明采用复合母胶与配方中其他组分混炼，并硫化处理，制得氢化丁腈基橡胶复合材料具有非常优异的耐高温性能，其机理为硫化过程中在硫化剂分解的自由基引发下复合母胶中的氧化锌与马来酸生产锌盐中间体并接枝到橡胶主链生成离子键提高了交联密度，阻碍了氧气对分子链的攻击从而提高橡胶复合物的耐热性。

3、本发明通过在氢化丁腈橡胶里加入复合母胶及其他配合剂通过适当的工艺制得氢化丁腈基橡胶复合物，提供了一条制备耐高温氢化丁腈橡胶材料的思路，且该方法简单、有效、易得、成本低廉，突破氢化丁腈橡胶在耐高温性能的技术瓶颈，从而扩展了氢化丁腈橡胶的使用领域。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行具体描述。

下述实施例中氢化丁腈橡胶均采用上海赞南科技的ZN35256(丙烯腈含量34％，饱和度90％)。

实施例1

一种耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物的制备方法包括如下步骤：

(1)复合母胶的混炼：采用密炼机混炼，转速控制在100r/min，先投入60wt％的氢化丁腈橡胶塑炼2分钟，然后依次投入35wt％的氧化锌(纳米氧化锌)、1wt％的钛酸酯偶联剂、2wt％的PEG4000和2wt％的马来酸进行混炼，混炼完成后排胶制得所述复合母胶；其中，混炼时间为6min，排胶温度为120℃；

(2)氢化丁腈基橡胶材料的混炼：使用开炼机混炼工艺，辊温保持在50℃，首先在开炼机上加入96份氢化丁腈橡胶和10份复合母胶进行塑炼5分钟，待其混炼均匀后依次加入1份的硬脂酸、1份的防老剂MB、0.5份的防老剂445，然后割刀翻炼均匀，再交替加入50份的炭黑N774和5份的增塑剂RS107，待炭黑和增塑剂混入后将混炼胶打卷过辊8次，最后加入3份的硫化剂BIPB和2份的硫化助剂TAIC，混炼均匀后下片停放15h；

(3)氢化丁腈基橡胶材料的硫化：根据硫化仪测得的正硫化时间，利用平板硫化机在温度170℃、压力在10MPa的条件下进行硫化20min，制得所述耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物。产品性能测试结果如表1所示。

实施例2

一种耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物的制备方法包括如下步骤：

(1)复合母胶的混炼：采用密炼机混炼，转速控制在80r/min，先投入60wt％的氢化丁腈橡胶塑炼2分钟，然后依次投入35wt％的氧化锌(纳米氧化锌)、1wt％的钛酸酯偶联剂、2wt％的PEG4000和2wt％的马来酸进行混炼，混炼完成后排胶制得所述复合母胶；其中，混炼时间为6min，排胶温度为120℃；

(2)氢化丁腈基橡胶材料的混炼：使用开炼机混炼工艺，辊温保持在40℃，首先在开炼机上加入92份氢化丁腈橡胶和20份复合母胶进行塑炼5分钟，待其混炼均匀后依次加入1份的硬脂酸、1份的防老剂MB、0.5份的防老剂445，然后割刀翻炼均匀，再交替加入50份的炭黑N774和5份的增塑剂RS107，待炭黑和增塑剂混入后将混炼胶打卷过辊10次，最后加入3份的硫化剂BIPB和2份的硫化助剂TAIC，混炼均匀后下片停放15h；

(3)氢化丁腈基橡胶材料的硫化：根据硫化仪测得的正硫化时间，利用平板硫化机在温度160℃、压力在12MPa的条件下进行硫化20min，制得所述耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物。产品性能测试结果如表1所示。

实施例3

一种耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物的制备方法包括如下步骤：

(1)复合母胶的混炼：采用密炼机混炼，转速控制在100r/min，先投入60wt％的氢化丁腈橡胶塑炼2分钟，然后依次投入35wt％的氧化锌(纳米氧化锌)、1wt％的钛酸酯偶联剂、2wt％的PEG4000和2wt％的马来酸进行混炼，混炼完成后排胶制得所述复合母胶；其中，混炼时间为6min，排胶温度为120℃；

(2)氢化丁腈基橡胶材料的混炼：使用开炼机混炼工艺，辊温保持在80℃，首先在开炼机上加入88份氢化丁腈橡胶和30份复合母胶进行塑炼2分钟，待其混炼均匀后依次加入1份的硬脂酸、1份的防老剂MB、0.5份的防老剂445，然后割刀翻炼均匀，再交替加入50份的炭黑N774和5份的增塑剂RS107，待炭黑和增塑剂混入后将混炼胶打卷过辊10次，最后加入3份的硫化剂BIPB和2份的硫化助剂TAIC，混炼均匀后下片停放15h；

(3)氢化丁腈基橡胶材料的硫化：根据硫化仪测得的正硫化时间，利用平板硫化机在温度180℃、压力在10MPa的条件下进行硫化15min，制得所述耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物。产品性能测试结果如表1所示。

实施例4

一种耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物的制备方法包括如下步骤：

(1)复合母胶的混炼：采用密炼机混炼，转速控制在80r/min，先投入30wt％的氢化丁腈橡胶塑炼1分钟，然后依次投入60wt％的氧化锌(直接法氧化锌)、5wt％的钛酸酯偶联剂、3wt％的PEG4000和2wt％的马来酸进行混炼，混炼完成后排胶制得所述复合母胶；其中，混炼时间为15min，排胶温度为100℃；

(2)氢化丁腈基橡胶材料的混炼：使用开炼机混炼工艺，辊温保持在40℃，首先在开炼机上加入60份氢化丁腈橡胶和40份复合母胶进行塑炼5分钟，待其混炼均匀后依次加入0.5份的硬脂酸、2份的防老剂MB、3份的防老剂445，然后割刀翻炼均匀，再交替加入30份的炭黑N774和30份的增塑剂RS107，待炭黑和增塑剂混入后将混炼胶打卷过辊10次，最后加入8份的硫化剂BIPB和3份的硫化助剂TAIC，混炼均匀后下片停放15h；

(3)氢化丁腈基橡胶材料的硫化：根据硫化仪测得的正硫化时间，利用平板硫化机在温度170℃、压力在10MPa的条件下进行硫化20min，制得所述耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物。

实施例5

一种耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物的制备方法包括如下步骤：

(1)复合母胶的混炼：采用密炼机混炼，转速控制在60r/min，先投入50wt％的氢化丁腈橡胶塑炼2分钟，然后依次投入37wt％的氧化锌(间接法氧化锌)、3wt％的钛酸酯偶联剂、5wt％的PEG4000和5wt％的马来酸进行混炼，混炼完成后排胶制得所述复合母胶；其中，混炼时间为15min，排胶温度为160℃；

(2)氢化丁腈基橡胶材料的混炼：使用开炼机混炼工艺，辊温保持在60℃，首先在开炼机上加入100份氢化丁腈橡胶和10份复合母胶进行塑炼4分钟，待其混炼均匀后依次加入2份的硬脂酸、3份的防老剂MB、2份的防老剂445，然后割刀翻炼均匀，再交替加入100份的炭黑N774和5份的增塑剂RS107，待炭黑和增塑剂混入后将混炼胶打卷过辊6次，最后加入1份的硫化剂BIPB和1份的硫化助剂TAIC，混炼均匀后下片停放15h；

(3)氢化丁腈基橡胶材料的硫化：根据硫化仪测得的正硫化时间，利用平板硫化机在温度170℃、压力在10MPa的条件下进行硫化20min，制得所述耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物。

对比例1

制备方法同实施例1，不同点在于未添加复合母胶，原料组分为：100份氢化丁腈橡胶、1份的硬脂酸、1份的防老剂MB、0.5份的防老剂445、50份的炭黑N774、5份的增塑剂RS107、3份的硫化剂BIPB和2份的硫化助剂TAIC。产品性能测试结果如表1所示。

对比例2

制备方法同实施例1，不同点在于采用氧化锌替代复合母胶，原料组分为：

100份氢化丁腈橡胶、5份的氧化锌(纳米氧化锌)、1份的硬脂酸、1份的防老剂MB、0.5份的防老剂445、50份的炭黑N774、5份的增塑剂RS107、3份的硫化剂BIPB和2份的硫化助剂TAIC。产品性能测试结果如表1所示。

表1

上述对比结果表明，复合母胶的加入使得本发明的氢化丁腈基橡胶材料具有优异的耐高温性，且综合性能较好，可适用于耐热要求较高的工作环境，使氢化丁腈的应用范围得到了扩展。

Claims (5)

1.一种耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物，其特征在于所含原料及各原料的重量份数为：

所述复合母胶由30-60wt％的氢化丁腈橡胶、30-60wt％的氧化锌、1-5wt％的钛酸酯偶联剂、1-5wt％的PEG4000、1-5wt％的马来酸组成。

2.根据权利要求1所述的耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物，其特征在于所述复合物的制备方法包括如下步骤：

(1)复合母胶的混炼：采用密炼机混炼，转速控制在10-100r/min，先投入30-60wt％的氢化丁腈橡胶塑炼1-2分钟，然后依次投入30-60wt％的氧化锌、1-5wt％的钛酸酯偶联剂、1-5wt％的PEG4000和1-5wt％的马来酸进行混炼，混炼完成后排胶制得所述复合母胶；其中，混炼时间为6-15min，排胶温度为100-180℃；

(2)氢化丁腈基橡胶材料的混炼：使用开炼机混炼工艺，辊温保持在40-80℃，首先在开炼机上加入60-100份氢化丁腈橡胶和10-40份复合母胶进行塑炼1-5分钟，待其混炼均匀后依次加入0.5-2份的硬脂酸、1-3份的防老剂MB、1-3份的防老剂445，然后割刀翻炼均匀，再交替加入30-110份的炭黑N774和5-30份的增塑剂RS107，待炭黑和增塑剂混入后将混炼胶打卷过辊4-10次，最后加入1-8份的硫化剂BIPB和1-3份的硫化助剂TAIC，混炼均匀后下片停放15h；

(3)氢化丁腈基橡胶材料的硫化：根据硫化仪测得的正硫化时间，利用平板硫化机在温度160-180℃、压力在10-12MPa的条件下进行硫化，制得所述耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物。

3.根据权利要求1或2所述的耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物，其特征在于所述氢化丁腈橡胶中丙烯腈含量为30％-45％，饱和度为90％-96％。

4.根据权利要求1或2所述的耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物，其特征在于所述氢化丁腈橡胶为朗盛Therban系列、瑞翁Zeptol系列、赞南Zhanber系列中的一种或多种。

5.根据权利要求1或2所述的耐高温的氢化丁腈基橡胶复合物，其特征在于所述氧化锌为直接法氧化锌、间接法氧化锌、活性氧化锌、纳米氧化锌中的一种或多种。