CN105367832B - 一种发电机减震垫用橡胶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发电机减震垫用橡胶，该橡胶所用原料包括：天然橡胶、DBD、100目氧化锌、硬脂酸、CTP、喷雾炭黑、DCP、双马来酰亚胺、TMTD和CZ、间苯二胺、双酚A型环氧树脂；所述制备工艺包括预混、混炼、硫化，本发明通过混炼充分活化胶料，提高胶料的耐热耐老化和抗变形能力，硫化前先预混间苯二胺与双马来酰亚胺，增加双马来酰亚胺的韧性，再用双酚A型环氧树脂与间苯二胺加成，三者相容贯穿，提高橡胶的抗剪切强度和抗老化性能，再加入CZ和TMTD进一步提高硫化速度和抗焦烧性能，最终所得橡胶具有良好的断裂强度和断裂伸长率和合适的硬度，耐高温性能优异，减震效果好。

Description

一种发电机减震垫用橡胶

技术领域

本发明属于发电机减震垫用胶生产技术领域，具体涉及一种发电机减震垫用橡胶。

背景技术

随着现代工业的飞速发展，发电机的功率越来越大，震动和噪音的危害也越来越突出，目前广泛使用的方法是利用橡胶材料与骨架材料(如金属、纤维、工程塑料等)复合制成的减震器或特殊的橡胶粘弹性高阻尼材料来消除振动源的振动冲击和吸收噪音，发电机由于长期工作产生大量热量，要求发电机的减震垫用橡胶极具有高强度、高伸长率、高耐磨性、耐高温，避免发生热老化，但目前减震橡胶的性能仍不能满足发电机的需求，致使每年胶耗量巨大。

减震橡胶使用一段时间后，橡胶变硬，防震性能变差，原因：①硫交联的方式由聚硫键转变为二硫键和单硫键而使交联密度上升；②橡胶本身硬化恶化；③由硫黄硫化剂产生的交联等。目前常 通过形成单硫化物富集的交联形态、添加防老化剂或使硫黄硫化剂的混合量尽可能地减少等方法解决，但是不能充分地抑制长期使用(热老化)后橡胶的硬化，防震性能恶化。

申请号为200410104741的发明《防震橡胶组合物》，硫化剂采用特定的双马来酰亚胺化合物，不含有硫磺，以抑制长期使用后橡胶的硬化。但双马来酰亚胺化合物活性较高，在硫化过程中易参与交联反应，消耗部分的硫化促进剂的自由基，延迟橡胶料硫化时间；双马来酰亚胺化合物分子结构呈刚性，加入量超过1份，会因在橡胶料中分散不均，在拉伸过程中产生应力集中，会明显降低橡胶料的断裂强度；硫化时不只是产生交联，还由于热及其它因素的作用产生产联链和分子链的断裂。双马来酰亚胺化合物能够显著提高过氧化物硫化体系的交联效率，如果交联所占优势过大，橡胶就会硬度偏高。所得防震橡胶组合物硬度偏高，断裂强度和断裂伸长率偏低，综合性能增强程度有限。此外，双马来酰亚胺化合物耐热性好，硫化速度较慢，硫化要求在较高的温度下进行；双马来酰亚胺化合物价格也较贵，所以目前仍只作为交联助剂，少量加入，以实现橡胶的快速硫化。

发明内容

本发明是为了弥补现有技术的不足，提供一种发电机减震垫用橡胶，该橡胶具有良好的断裂强度和断裂伸长率和合适的硬度，耐高温性能优异，减震效果好。

一种发电机减震垫用橡胶，其所用原料包括：100份天然橡胶、0.1～0.15份塑解剂DBD、4.5～5份100目氧化锌、1～1.1份硬脂酸、0.25～0.3份防焦剂CTP、30～32份喷雾炭黑、3～3.5份硫化剂DCP、0.55～0.6份双马来酰亚胺、0.65～0.7份间苯二胺、0.1份双酚A型环氧树脂、0.1份促进剂TMTD、0.1份促进剂CZ；所述份是指质量份；制备方法包括以下步骤：

①预混：采用适量的二甲苯溶液作为溶剂，加热到80℃后，加入0.55～0.6份间苯二胺，待完全溶解后，加入0.55～0.6份双马来酰亚胺，在90℃下搅拌6～7min后，将二甲苯蒸发掉，再在60℃烘箱中烘干5min，用粉碎机将其粉碎成粉末，备用；

②混炼：向100份天然橡胶中，加入0.1～0.15份塑解剂DBD，在双辊筒开炼机上薄通塑炼5次，均匀包辊后，依次加入4.5～5份100目氧化锌、1～1.1份硬脂酸、0.25～0.3份防焦剂CTP，再加入30～32份喷雾炭黑，进行混炼，前辊混炼温度为57～60℃，后辊混炼温度为52～55℃，混炼均匀后下料出片；

③硫化：将混炼制得的胶片放入真空平板硫化机，加入3～3.5份硫化剂DCP、预混制得的粉末、0.1份双酚A型环氧树脂、0.1份间苯二胺、0.1份促进剂TMTD、0.1份促进剂CZ，在170℃～175℃下常压硫化27～30min得所需制品。

在混炼过程中，先将100份天然橡胶中加入塑解剂DBD(2，2’-二苯甲酰胺二苯基二硫化物)，在双辊筒开炼机上薄通塑炼5次，进行解聚，切断天然橡胶的大分子链，增加可塑性。为了使氧化锌在胶料中充分发挥活化、补强和导热功能，选用100目氧化锌，与普通氧化锌相比，能够在混炼过程中更易分散均匀，与橡胶充分结合，耐热老化性能相对较好。加入0.2～0.3份防焦剂CTP(N-环己基硫代酞酰胺)能够有效地防止胶料在加工过程中发生焦烧，提高胶料操作安全性。加入28～32份喷雾炭黑作为胶料填充剂，使胶料获得较好的弹性和伸长率，增强抗变形能力。

硫化剂DCP(过氧化二异丙苯)中加入双马来酰亚胺，在硫化过程中，能够有效增大硫化反应表观活化能，提高硫化过程中的交联速度，有效抑制聚合物的歧化和断链，双马来酰亚胺在橡胶老化过程中稳定结构，能够减弱硫化返原性，但加入双马来酰亚胺易使橡胶发生过硫化现象，使得橡胶脆性较大，室温剪切强度较差。加入补强剂间苯二胺后，可大大改善双马来酰亚胺分子的柔韧性，增强抗剪切能力，该过程中，双马来酰亚胺由于受邻位上羰基的吸电子作用，其分子结构中的碳碳双键易与间苯二胺氨基上的氨基发生加成反应，而双酚A型环氧树脂的苯环也可与间苯二胺的氨基相连发生加成反应，双马来酰亚胺与间苯二胺的预混，形成一部分长链，增加双马来酰亚胺的韧性，有利于提高对天然橡胶的补强强度，当硫化温度在165～175℃时，两个反应同时发生，互相贯穿，三者的相容性好，能有效提高橡胶的抗剪切强度和抗老化性能。

促进剂CZ(N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺)是一种高度活泼的后效硫化促进剂，能够辅助硫化剂DCP硫化，加快硫化速度，较好的硫化制得试样，且抗焦烧性能优良，加工安全，促进剂TMTD(二硫化四甲基秋兰姆)可进一步增强CZ的活性，两者配合使用，硫化后期橡胶的扭矩稳定，不会出现硫化返原现象。

本发明通过优化混炼过程中的配料与硫化体系配方，控制预混、混炼与硫化工艺，来获得高性能的减震垫用橡胶，混炼过程中充分活化胶料，提高胶料的耐热耐老化和抗变形能力，硫化体系配料时，先采用通过间苯二胺与双马来酰亚胺预混，增加双马来酰亚胺的韧性，再用双酚A型环氧树脂与间苯二胺加成，三者相容贯穿形成致密均匀的立体网状结构，提高橡胶的抗剪切强度和抗老化性能，促进剂又加入CZ和TMTD，进一步提高硫化速度和抗焦烧性能，最终确保获得良好稳定的力学性能。经检测，采用本发明方法，所得减震垫用橡胶，拉伸强度21～23MPa,相对伸长630～670％，邵氏硬度64～66，具有良好的断裂强度和断裂伸长率和合适的硬度，500Hz下动态比例因子Kd/Ks为1.28～1.37，压缩永久变形量12.5～13.3％，橡胶力学性能优异，减振性能好。在空气中，150℃下500h后，拉伸强度下降率4.2～4.7％，拉断伸长下降率17.5～18.3％，邵氏硬度增加1.5～2，橡胶耐高温性能得到显著改善。

附图说明

下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步说明。

附图1是不同硫化体系配方的硫化曲线图。

具体实施方式

制备一种发电机减震垫用高性能橡胶的方法，包括以下步骤：

①预混：采用适量的二甲苯溶液作为溶剂，加热到80℃后，加入0.5～0.6份间苯二胺，待完全溶解后，加入0.5～0.6份双马来酰亚胺，在90℃下搅拌5～7min后，将二甲苯蒸发掉，再在60℃烘箱中烘干5min，用粉碎机将其粉碎成粉末，备用；

②混炼：向100份天然橡胶中，加入0.1～0.2份塑解剂DBD，在双辊筒开炼机上薄通塑炼5次，均匀包辊后，依次加入4～5份100目氧化锌、0.9～1.1份硬脂酸、0.2～0.3份防焦剂CTP，再加入28～32份喷雾炭黑，进行混炼，前辊混炼温度为55～60℃,后辊混炼温度为50～55℃，混炼均匀后下料出片；

③硫化：将混炼制得的胶片放入真空平板硫化机，加入2.5～3.5份硫化剂DCP、预混制得的粉末、0.1份双酚A型环氧树脂、0.1份间苯二胺、0.1份促进剂TMTD、0.1份促进剂CZ，在165℃～175℃下常压硫化25～30min得所需制品。

在设计硫化体系时，采用了五种不同的配方，其成分及最佳用量分别为：

A1：2.5～3.5份硫化剂DCP、0.8～0.9份间苯二胺、0.6～0.8份双马来酰亚胺、0.2～0.3份双酚A型环氧树脂；

A2：2.5～3.5份硫化剂DCP、预混制得的粉末(0.6～0.7份间苯二胺与0.6～0.7份双马来酰亚胺)、0.1份双酚A型环氧树脂、0.1份间苯二胺；

A3：2.5～3.5份硫化剂DCP、0.8～0.9份双马来酰亚胺；

A4：2.5～3.5份硫化剂DCP、0.6～0.7份双马来酰亚胺、0.1份促进剂TMTD、0.1促进剂CZ；

A5：2.5～3.5份硫化剂DCP、预混制得的粉末(0.5～0.6份间苯二胺与0.5～0.6份双马来酰亚胺)、0.1份间苯二胺、0.1份双酚A型环氧树脂、0.1份促进剂TMTD、0.1份促进剂CZ；

将混炼胶分成五份，分别加入这五种配方，利用硫化仪测定硫化曲线图，如附图1所示，其中，A1与A2相比，采用预混的方法，能够延长焦烧时间，确保生产安全，A5与A2和A4相比，硫化特性得到有效改善，硫化曲线十分平坦，生产较为安全，在过硫后仍保持较高的硬度以及抗疲劳和抗撕裂性能。由该表可知，本技术方案所采用的硫化体系，抗焦烧性能优良，加工安全，能够加快硫化速度快，硫化后期橡胶的扭矩稳定，不会出现硫化返原现象，抗剪切强度和抗老化性能。

实施例一

制备一种发电机减震垫用高性能橡胶的方法，包括步骤为：

①预混：采用适量的二甲苯溶液作为溶剂，加热到80℃后，加入0.5份间苯二胺，待完全溶解后，加入0.5份双马来酰亚胺，在90℃下搅拌5min后，将二甲苯蒸发掉，再在60℃烘箱中烘干5min，用粉碎机将其粉碎成粉末，备用；

②混炼：向100份天然橡胶中，加入0.1份塑解剂DBD，在双辊筒开炼机上薄通塑炼5次，均匀包辊后，依次加入4份100目氧化锌、0.9份硬脂酸、0.2份防焦剂CTP，再加入28份喷雾炭黑，进行混炼，前辊混炼温度为55℃,后辊混炼温度为50℃，混炼均匀后下料出片；

③硫化：将混炼制得的胶片放入真空平板硫化机，加入2.5份硫化剂DCP、预混制得的粉末、0.1份双酚A型环氧树脂、0.1份间苯二胺、0.1份促进剂TMTD、0.1份促进剂CZ，在165℃℃下常压硫化25min得所需制品。

实施例二

在实施例一的工艺基础上，变动如下配方与工艺参数：预混步骤中，采用0.55份间苯二胺与0.55份双马来酰亚胺，在90℃下搅拌6min；混炼步骤中，采用0.15份塑解剂DBD，4.5份100目氧化锌、1份硬脂酸、0.25份防焦剂CTP，再加入30份喷雾炭黑，进行混炼，前辊混炼温度为57℃,后辊混炼温度为52℃；硫化步骤中，加入3份硫化剂DCP，在170℃下常压硫化27min得所需制品。

实施例三

在实施例一的工艺基础上，变动如下配方与工艺参数：预混步骤中，采用0.6份间苯二胺与0.6份双马来酰亚胺，在90℃下搅拌7min；混炼步骤中，采用0.2份塑解剂DBD，5份100目氧化锌、1.1份硬脂酸、0.3份防焦剂CTP，再加入32份喷雾炭黑，进行混炼，前辊混炼温度为60℃,后辊混炼温度为55℃；硫化步骤中，加入3.5份硫化剂DCP，在175℃下常压硫化30min得所需制品。

分别对上述三组实施例所得制品进行检测，检测项目有：常温下，拉伸强度、相对伸长率、邵氏硬度，在150℃×24h、压缩率25％的条件下的压缩永久变形量，500Hz下动态比例因子Kd/Ks，在空气中，150℃下500h后，拉伸强度下降率、拉断伸长下降率、邵氏硬度增加量。检测结果如下表所示：

由上表可知，采用本发明方法，所得减震垫用橡胶，拉伸强度21～23MPa,相对伸长630～670％，邵氏硬度64～66，具有良好的断裂强度和断裂伸长率和合适的硬度，500Hz下动态比例因子Kd/Ks为1.28～1.37，压缩永久变形量12.5～13.3％，橡胶力学性能优异，减振性能好。在空气中，150℃下500h后，拉伸强度下降率4.2～4.7％，拉断伸长下降率17.5～18.3％，邵氏硬度增加1.5～2，橡胶耐高温性能得到显著改善。

Claims (1)

1.一种发电机减震垫用橡胶，其特征在于，其所用原料包括：100份天然橡胶、0.1～0.15份塑解剂DBD、4.5～5份100目氧化锌、1～1.1份硬脂酸、0.25～0.3份防焦剂CTP、30～32份喷雾炭黑、3～3.5份硫化剂DCP、0.55～0.6份双马来酰亚胺、0.65～0.7份间苯二胺、0.1份双酚A型环氧树脂、0.1份促进剂TMTD、0.1份促进剂CZ；所述份是指质量份；制备方法包括以下步骤：

①预混：采用适量的二甲苯溶液作为溶剂，加热到80℃后，加入0.55～0.6份间苯二胺，待完全溶解后，加入0.55～0.6份双马来酰亚胺，在90℃下搅拌6～7min后，将二甲苯蒸发掉，再在60℃烘箱中烘干5min，用粉碎机将其粉碎成粉末，备用；

②混炼：向100份天然橡胶中，加入0.1～0.15份塑解剂DBD，在双辊筒开炼机上薄通塑炼5次，均匀包辊后，依次加入4.5～5份100目氧化锌、1～1.1份硬脂酸、0.25～0.3份防焦剂CTP，再加入30～32份喷雾炭黑，进行混炼，前辊混炼温度为57～60℃，后辊混炼温度为52～55℃，混炼均匀后下料出片；

③硫化：将混炼制得的胶片放入真空平板硫化机，加入3～3.5份硫化剂DCP、预混制得的粉末、0.1份双酚A型环氧树脂、0.1份间苯二胺、0.1份促进剂TMTD、0.1份促进剂CZ，在170℃～175℃下常压硫化27～30min得所需制品。