CN105131380A - 一种高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料 - Google Patents

一种高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其原料按重量份包括：有机硅改性羧基丁腈橡胶50-70份、顺丁橡胶30-50份、氯丁橡胶10-30份、硬脂酸1-3份、氧化锌2-4份、硫磺0.3-0.8份、过氧化苯甲酰0.5-1份、沉淀法白炭黑20-40份、滑石粉10-25份、阻燃剂3-8份、己二酸酯3-5份、磷酸二异辛酯2-5份、促进剂CZ1-2份、促进剂Na-220.5-1份、促进剂TMTD0.5-1.5份、防老剂RD1-1.8份、防老剂H0.5-1.5份、防老剂DFC-340.3-1.5份、硅烷偶联剂2-5份。本发明所述高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其强度高、耐热性和耐油性好。

Description

一种高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料
技术领域
本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料
背景技术
羧基丁腈橡胶系由丁二烯、丙烯腈和有机酸(丙烯酸、甲基丙烯酸等)三元共聚而成，在丁腈橡胶中引入羧基可改进其拉伸强度、撕裂强度、硬度、耐磨性、粘着性和抗臭氧老化性，特别是可改善高温下的拉伸强度，目前已被广泛应用于电缆、胶管等领域。随着社会的发展，人们对橡胶材料的性能提出了更高的要求，现有的羧基丁基橡胶材料其强度、耐热性和耐油性已不能满足高速发展的社会的要求，需要对其进行改性。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其强度高、耐热性和耐油性好。
本发明提出的一种高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其原料按重量份包括以下组分：有机硅改性羧基丁腈橡胶50-70份、顺丁橡胶30-50份、氯丁橡胶10-30份、硬脂酸1-3份、氧化锌2-4份、硫磺0.3-0.8份、过氧化苯甲酰0.5-1份、沉淀法白炭黑20-40份、滑石粉10-25份、阻燃剂3-8份、己二酸酯3-5份、磷酸二异辛酯2-5份、促进剂CZ1-2份、促进剂Na-220.5-1份、促进剂TMTD0.5-1.5份、防老剂RD1-1.8份、防老剂H0.5-1.5份、防老剂DFC-340.3-1.5份、硅烷偶联剂2-5份。
优选地，其原料中，有机硅改性羧基丁腈橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶的重量比为55-67：38-45：15-27。
优选地，其原料中，促进剂CZ、促进剂Na-22、促进剂TMTD的重量比为1.3-1.8：0.6-0.9：0.7-1.3。
优选地，其原料中，防老剂RD、防老剂H、防老剂DFC-34的重量比为1.2-1.6：0.8-1.3：0.7-1.3。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：有机硅改性羧基丁腈橡胶60-65份、顺丁橡胶40-44份、氯丁橡胶20-25份、硬脂酸1.3-2.7份、氧化锌2.9-3.6份、硫磺0.5-0.7份、过氧化苯甲酰0.7-0.9份、沉淀法白炭黑25-34份、滑石粉17-22份、阻燃剂5-7份、己二酸酯3.8-4.5份、磷酸二异辛酯3-4.5份、促进剂CZ1.4-1.8份、促进剂Na-220.7-0.9份、促进剂TMTD0.9-1.2份、防老剂RD1.3-1.5份、防老剂H1-1.3份、防老剂DFC-340.8-1.2份、硅烷偶联剂3-4.6份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：有机硅改性羧基丁腈橡胶63份、顺丁橡胶43份、氯丁橡胶22份、硬脂酸2份、氧化锌3份、硫磺0.56份、过氧化苯甲酰0.75份、沉淀法白炭黑30份、滑石粉20份、阻燃剂6.3份、己二酸酯4份、磷酸二异辛酯4份、促进剂CZ1.6份、促进剂Na-220.75份、促进剂TMTD1份、防老剂RD1.34份、防老剂H1.2份、防老剂DFC-341份、硅烷偶联剂4份。
优选地，所述阻燃剂为红磷、三氧化二锑、氢氧化镁、磷酸三苯酯、甲基膦酸二甲酯、硼酸锌中的一种或者多种的组合。
优选地，有机硅改性羧基丁腈橡胶按照以下工艺进行制备：将羧基丁腈橡胶与异氰酸丙基三乙氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡和对叔丁基邻苯二酚混合后，通入氮气，并在搅拌状态下升温至55-65℃，反应3-7h，降温得到所述有机硅改性羧基丁腈橡胶。
优选地，有机硅改性羧基丁腈橡胶按照以下工艺进行制备：按重量份将55-80份羧基丁腈橡胶与5-10份异氰酸丙基三乙氧基硅烷、0.1-0.3份二月桂酸二丁基锡和0.05-0.15份对叔丁基邻苯二酚混合后，通入氮气，并在搅拌状态下升温至58-63℃，反应4-6h，降温得到所述有机硅改性羧基丁腈橡胶。
优选地，有机硅改性羧基丁腈橡胶按照以下工艺进行制备：按重量份将70份羧基丁腈橡胶与9份异氰酸丙基三乙氧基硅烷、0.18份二月桂酸二丁基锡和0.1份对叔丁基邻苯二酚混合后，通入氮气，并在搅拌状态下升温至60℃，反应5h，降温得到所述有机硅改性羧基丁腈橡胶。
本发明所述高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，可以按照常规的橡胶制备工艺，将各原料混合后进行混炼、硫化得到。
本发明中，有机硅改性羧基丁腈橡胶将硅橡胶与丁腈橡胶的性能结合为一体，赋予橡胶材料耐热性、耐油性的同时，进一步提高了橡胶材料的耐高温性，与顺丁橡胶与氯丁橡胶配合后，复合材料的耐热性、耐油性、耐高低温性能好；在优选方式中，将羧基丁腈橡胶与异氰酸丙基三乙氧基硅烷混合，以二月桂酸二丁基锡为催化剂，以对叔丁基邻苯二酚为阻聚剂，在氮气的保护下进行反应，使羧基丁腈橡胶中的羟基与异氰酸丙基三乙氧基硅烷中的异氰基发生反应，从而将硅氧烷引入到了羧基丁腈橡胶中，使羧基丁腈橡胶与异氰酸丙基三乙氧基硅烷结合为一体，作为橡胶主料，具有优异的耐热性和耐油性，同时，异氰酸丙基三乙氧基硅烷可以与沉淀法白炭黑表面的羟基发生反应，提高了沉淀法白炭黑与橡胶的相容性，提高了沉淀法白炭黑的补强作用；选择了防老剂RD、防老剂H、防老剂DFC-34配合作为防老体系，赋予复合材料优异的耐老化性能。
本发明中，通过选择合适的原料，并调节各原料的比例得到的复合材料其强度高、耐热性和耐油性好；对本发明所述高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料进行性能检测，其检测结果如下所示：拉伸强度为27-29.6MPa，断裂伸长率为455-472％，经IRM902油90℃×70h处理后，拉伸强度为25.3-26.9MPa，断裂伸长率为438-446％，经136℃×168h的热老化试验，老化后，拉伸强度保持率为96.3-97.4％，热变形率为3.9-4.2％。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
在具体实施例中，本发明提出的一种高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其原料中，有机硅改性羧基丁腈橡胶的重量份可以为50、52、53、56、56.6、58、59、62、63、64、67、68、68.5、69、69.3、70份；顺丁橡胶的重量份可以为30、32、34、35、36、36.8、39、42、45、46、46.3、48、48.6、49、49.3、50份；氯丁橡胶的重量份可以为10、12、13、14、15、16、16.3、17、18、18.5、19、19.3、24、25、26、26.3、28、29、29.4、30份；硬脂酸的重量份可以为1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、1.9、2、2.3、2.4、2.56、2.8、2.86、3份；氧化锌的重量份可以为2、2.3、2.6、2.8、2.9、3、3.4、3.5、3.6、3.8、3.94、4份；硫磺的重量份可以为0.3、0.35、0.4、0.42、0.5、0.56、0.6、0.63、0.7、0.74、0.8份；过氧化苯甲酰的重量份可以为0.5、0.6、0.7、0.8、0.86、0.9、0.94、1份；沉淀法白炭黑的重量份可以为20、22、23、26、28、29.3、31、32、34、35、36.5、37、38、38.6、39、39.3、40份；滑石粉的重量份可以为10、12、13、15、16、18.6、19、19.3、21、23、24、24.6、25份；阻燃剂的重量份可以为3、4、5、6、6.3、7、7.5、8份；己二酸酯的重量份可以为3、3.2、3.5、3.8、4、4.5、4.8、5份；磷酸二异辛酯的重量份可以为2、2.3、2.5、2.8、2.9、3、3.4、3.5、3.8、4、4.5、4.8、5份；促进剂CZ的重量份可以为1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、1.9、2份；促进剂Na-22的重量份可以为0.5、0.56、0.6、0.63、0.7、0.74、0.8、0.85、0.9、0.93、1份；促进剂TMTD的重量份可以为0.5、0.6、0.8、0.9、0.95、1、1.2、1.3、1.35、1.4、1.46、1.5份；防老剂RD的重量份可以为1、1.2、1.3、1.4、1.56、1.6、1.63、1.7、1.75、1.8份；防老剂H的重量份可以为0.5、0.6、0.8、0.9、1、1.2、1.3、1.35、1.4、1.46、1.5份；防老剂DFC-34的重量份可以为0.3、0.4、0.5、0.6、0.85、0.9、1、1.2、1.3、1.35、1.4、1.46、1.5份；硅烷偶联剂的重量份可以为2、2.3、2.5、2.6、2.8、3、3.4、3.8、4、4.5、4.8、5份。
实施例1
本发明提出的一种高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其原料按重量份包括以下组分：有机硅改性羧基丁腈橡胶50份、顺丁橡胶50份、氯丁橡胶10份、硬脂酸3份、氧化锌2份、硫磺0.8份、过氧化苯甲酰0.5份、沉淀法白炭黑40份、滑石粉10份、红磷8份、己二酸酯3份、磷酸二异辛酯5份、促进剂CZ1份、促进剂Na-221份、促进剂TMTD0.5份、防老剂RD1.8份、防老剂H0.5份、防老剂DFC-341.5份、硅烷偶联剂2份；其中，有机硅改性羧基丁腈橡胶按照以下工艺进行制备：按重量份将60份羧基丁腈橡胶与6份异氰酸丙基三乙氧基硅烷、0.28份二月桂酸二丁基锡和0.12份对叔丁基邻苯二酚混合后，通入氮气，并在搅拌状态下升温至55℃，反应7h，降温得到所述有机硅改性羧基丁腈橡胶。
实施例2
本发明提出的一种高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其原料按重量份包括以下组分：有机硅改性羧基丁腈橡胶70份、顺丁橡胶30份、氯丁橡胶30份、硬脂酸1份、氧化锌4份、硫磺0.3份、过氧化苯甲酰1份、沉淀法白炭黑20份、滑石粉25份、三氧化二锑1.2份、氢氧化镁1.8份、己二酸酯5份、磷酸二异辛酯2份、促进剂CZ2份、促进剂Na-220.5份、促进剂TMTD1.5份、防老剂RD1份、防老剂H1.5份、防老剂DFC-340.3份、硅烷偶联剂5份；其中，有机硅改性羧基丁腈橡胶按照以下工艺进行制备：按重量份将75份羧基丁腈橡胶、9份异氰酸丙基三乙氧基硅烷、0.12份二月桂酸二丁基锡和0.09份对叔丁基邻苯二酚混合后，通入氮气，并在搅拌状态下升温至65℃，反应3h，降温得到所述有机硅改性羧基丁腈橡胶。
实施例3
本发明提出的一种高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其原料按重量份包括以下组分：有机硅改性羧基丁腈橡胶63份、顺丁橡胶43份、氯丁橡胶22份、硬脂酸2份、氧化锌3份、硫磺0.56份、过氧化苯甲酰0.75份、沉淀法白炭黑30份、滑石粉20份、磷酸三苯酯3份、甲基膦酸二甲酯3.3份、己二酸酯4份、磷酸二异辛酯4份、促进剂CZ1.6份、促进剂Na-220.75份、促进剂TMTD1份、防老剂RD1.34份、防老剂H1.2份、防老剂DFC-341份、硅烷偶联剂4份；其中，有机硅改性羧基丁腈橡胶按照以下工艺进行制备：按重量份将70份羧基丁腈橡胶、9份异氰酸丙基三乙氧基硅烷、0.18份二月桂酸二丁基锡和0.1份对叔丁基邻苯二酚混合后，通入氮气，并在搅拌状态下升温至60℃，反应5h，降温得到所述有机硅改性羧基丁腈橡胶。
实施例4
本发明提出的一种高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其原料按重量份包括以下组分：有机硅改性羧基丁腈橡胶60份、顺丁橡胶44份、氯丁橡胶20份、硬脂酸2.7份、氧化锌2.9份、硫磺0.7份、过氧化苯甲酰0.7份、沉淀法白炭黑34份、滑石粉17份、红磷0.8份、三氧化二锑1份、氢氧化镁1.5份、磷酸三苯酯1.6份、甲基膦酸二甲酯1.1份、硼酸锌1份、己二酸酯3.8份、磷酸二异辛酯4.5份、促进剂CZ1.4份、促进剂Na-220.9份、促进剂TMTD0.9份、防老剂RD1.5份、防老剂H1份、防老剂DFC-341.2份、硅烷偶联剂3份；其中，有机硅改性羧基丁腈橡胶按照以下工艺进行制备：按重量份将55份羧基丁腈橡胶与10份异氰酸丙基三乙氧基硅烷、0.1份二月桂酸二丁基锡和0.15份对叔丁基邻苯二酚混合后，通入氮气，并在搅拌状态下升温至58℃，反应6h，降温得到所述有机硅改性羧基丁腈橡胶。
实施例5
本发明提出的一种高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其原料按重量份包括以下组分：有机硅改性羧基丁腈橡胶65份、顺丁橡胶40份、氯丁橡胶25份、硬脂酸1.3份、氧化锌3.6份、硫磺0.5份、过氧化苯甲酰0.9份、沉淀法白炭黑25份、滑石粉22份、硼酸锌5份、己二酸酯4.5份、磷酸二异辛酯3份、促进剂CZ1.8份、促进剂Na-220.7份、促进剂TMTD1.2份、防老剂RD1.3份、防老剂H1.3份、防老剂DFC-340.8份、硅烷偶联剂4.6份；其中，有机硅改性羧基丁腈橡胶按照以下工艺进行制备：按重量份将80份羧基丁腈橡胶与5份异氰酸丙基三乙氧基硅烷、0.3份二月桂酸二丁基锡和0.05份对叔丁基邻苯二酚混合后，通入氮气，并在搅拌状态下升温至63℃，反应4h，降温得到所述有机硅改性羧基丁腈橡胶。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：有机硅改性羧基丁腈橡胶50-70份、顺丁橡胶30-50份、氯丁橡胶10-30份、硬脂酸1-3份、氧化锌2-4份、硫磺0.3-0.8份、过氧化苯甲酰0.5-1份、沉淀法白炭黑20-40份、滑石粉10-25份、阻燃剂3-8份、己二酸酯3-5份、磷酸二异辛酯2-5份、促进剂CZ1-2份、促进剂Na-220.5-1份、促进剂TMTD0.5-1.5份、防老剂RD1-1.8份、防老剂H0.5-1.5份、防老剂DFC-340.3-1.5份、硅烷偶联剂2-5份。
2.根据权利要求1所述高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其特征在于，其原料中，有机硅改性羧基丁腈橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶的重量比为55-67：38-45：15-27。
3.根据权利要求1或2所述高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其特征在于，其原料中，促进剂CZ、促进剂Na-22、促进剂TMTD的重量比为1.3-1.8：0.6-0.9：0.7-1.3。
4.根据权利要求1-3中任一项所述高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其特征在于，其原料中，防老剂RD、防老剂H、防老剂DFC-34的重量比为1.2-1.6：0.8-1.3：0.7-1.3。
5.根据权利要求1-4中任一项所述高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：有机硅改性羧基丁腈橡胶60-65份、顺丁橡胶40-44份、氯丁橡胶20-25份、硬脂酸1.3-2.7份、氧化锌2.9-3.6份、硫磺0.5-0.7份、过氧化苯甲酰0.7-0.9份、沉淀法白炭黑25-34份、滑石粉17-22份、阻燃剂5-7份、己二酸酯3.8-4.5份、磷酸二异辛酯3-4.5份、促进剂CZ1.4-1.8份、促进剂Na-220.7-0.9份、促进剂TMTD0.9-1.2份、防老剂RD1.3-1.5份、防老剂H1-1.3份、防老剂DFC-340.8-1.2份、硅烷偶联剂3-4.6份。
6.根据权利要求1-5中任一项所述高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：有机硅改性羧基丁腈橡胶63份、顺丁橡胶43份、氯丁橡胶22份、硬脂酸2份、氧化锌3份、硫磺0.56份、过氧化苯甲酰0.75份、沉淀法白炭黑30份、滑石粉20份、阻燃剂6.3份、己二酸酯4份、磷酸二异辛酯4份、促进剂CZ1.6份、促进剂Na-220.75份、促进剂TMTD1份、防老剂RD1.34份、防老剂H1.2份、防老剂DFC-341份、硅烷偶联剂4份。
7.根据权利要求1-6中任一项所述高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为红磷、三氧化二锑、氢氧化镁、磷酸三苯酯、甲基膦酸二甲酯、硼酸锌中的一种或者多种的组合。
8.根据权利要求1-7中任一项所述高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其特征在于，有机硅改性羧基丁腈橡胶按照以下工艺进行制备：将羧基丁腈橡胶与异氰酸丙基三乙氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡和对叔丁基邻苯二酚混合后，通入氮气，并在搅拌状态下升温至55-65℃，反应3-7h，降温得到所述有机硅改性羧基丁腈橡胶。
9.根据权利要求1-8中任一项所述高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其特征在于，有机硅改性羧基丁腈橡胶按照以下工艺进行制备：按重量份将55-80份羧基丁腈橡胶与5-10份异氰酸丙基三乙氧基硅烷、0.1-0.3份二月桂酸二丁基锡和0.05-0.15份对叔丁基邻苯二酚混合后，通入氮气，并在搅拌状态下升温至58-63℃，反应4-6h，降温得到所述有机硅改性羧基丁腈橡胶。
10.根据权利要求1-9中任一项所述高性能改性羧基丁腈橡胶复合材料，其特征在于，有机硅改性羧基丁腈橡胶按照以下工艺进行制备：按重量份将70份羧基丁腈橡胶与9份异氰酸丙基三乙氧基硅烷、0.18份二月桂酸二丁基锡和0.1份对叔丁基邻苯二酚混合后，通入氮气，并在搅拌状态下升温至60℃，反应5h，降温得到所述有机硅改性羧基丁腈橡胶。
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