CN105400085B - 一种耐热橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐热橡胶及其制备方法，所述耐热橡胶由以下重量份的材料组成：三元乙丙橡胶50～70份、乙烯辛烯共聚物30～45份、溴化丁基橡胶8～25份、炭黑40～60份、氧化锌5～10份、硬脂酸0.5～2份、防老剂1～5份、硫化体系1.6～8份。本发明采用BIIR为软化剂、防老剂RD和MB并用和DBPH、S和TAIC硫化体系共同作用，大大改善了共混胶的耐热老化性能。

Description

一种耐热橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶配方技术领域，具体涉及溴化丁基橡胶作为软化剂在三元乙丙橡胶/乙烯辛烯共聚物共混物中的应用、基于该应用制备的耐热橡胶以及制备方法。
背景技术
随着现代技术的发展，对所用橡胶材料的耐热老化要求越来越高。以三元乙丙橡胶/乙烯辛烯共混胶为主体材料的橡胶配方，传统软化剂主要采用石蜡油、古马隆树脂、RX-80树脂和低分子聚合物，它们分子量小，在高温下与三元乙丙橡胶/乙烯辛烯共混胶相容性变差，容易从共混胶中游离出来而析出，使得共混胶硬度增加，老化性能大幅度降低。
现有技术中有记载采用高填充耐高温难抽出高分子量增塑剂PIB改善覆盖胶的耐老化性能、耐磨性，其硫化体系采用DCP/S或DCP/TAIC体系，该现有技术存在如下技术问题：
1.在DCP/S或DCP/TAIC为主交联剂时，PIB可能会参与交联反应，失去部分增塑功能，从而引起老化后性能下降，特别是老化后材料硬度变化大，也会成为应力集中点，诱发材料破坏。
2.PIB也存在从共混胶中游离的现象，造成共混胶硬度增加，老化性能大幅度降低。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的第一个目的是提供溴化丁基橡胶作为软化剂在三元乙丙橡胶/乙烯辛烯共聚物共混物中的应用，提高共混胶的热老化性能。
与现有技术相比，一方面，溴化丁基橡胶属于高聚物，分子量大，与三元乙丙橡胶/乙烯辛烯共聚物共混胶具有较好的相容性，并且不会从共混胶中游离出来，避免了共混胶硬度的增大及对老化性能的降低；另一方面，过氧化物交联剂与硫黄不参与溴化丁基橡胶的交联反应，还可能起到一定的降解作用，使溴化丁基橡胶起到软化油的作用，降低硫化胶硬度，提高共混胶热老化性能。
本发明的第二个目的是提供基于上述应用的一种耐热橡胶，由以下重量份的材料组成：三元乙丙橡胶50～70份、乙烯辛烯共聚物30～45份、溴化丁基橡胶8～25份、炭黑40～60份、氧化锌5～10份、硬脂酸0.5～2份、防老剂1～5份、硫化体系1.6～8份。
与现有技术相比，溴化丁基橡胶作为软化剂，避免了析出，提高了使用效率；与三元乙丙橡胶/乙烯辛烯共聚物相容性好；硫化体系不参与溴化丁基橡胶的交联，大大提升了材料的耐热老化性能。
作为优选的是：炭黑为N220、N326、N330、N550炭黑中的一种或两种组合。
作为优选的是：防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(RD)与2-巯基苯并咪唑(MB)并用，它们可以产生协同效应，进一步大幅度改善胶料耐热老化性能。
作为优选的是：硫化体系的组成为硫磺0.1～1份、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷1～5份和三烯丙基异氰脲酸酯0.5～2份，既可以提高硫化速率，也提供一定的碳硫键，改善材料的动态性能。
作为优选的是：还可以加入少量纯碱，使材料的pH值大于7，可以对三元乙丙橡胶/乙烯辛烯共聚物硫化起促进作用，能缩短胶料的硫化时间，同时纯碱本身是一种热稳定性物质，对提高胶料的热稳定性极好。用量0.5～1.5份，从而可以加快硫化速度，提高胶料的耐热性能。
作为优选的是，由以下重量份的材料组成：三元乙丙橡胶60份、乙烯辛烯共聚物40份、溴化丁基橡胶10份、N330炭黑50份、氧化锌8份、硬脂酸1份、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(RD)1.5份、2-巯基苯并咪唑(MB)1.5份、硫磺0.2份、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷4份、三烯丙基异氰脲酸酯1份。
作为优选的是，由以下重量份的材料组成：三元乙丙橡胶60份、乙烯辛烯共聚物40份、溴化丁基橡胶20份、N326炭黑50份、氧化锌8份、硬脂酸1份、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(RD)1.5份、2-巯基苯并咪唑(MB)1.5份、硫磺0.2份、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷4份、三烯丙基异氰脲酸酯1份、纯碱1份。
本发明的第三个目的是提供制备上述耐热橡胶的方法，其步骤为：
(1)准确称量各种原材料，将三元乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚物、溴化丁基橡胶先加入到80℃、60r/min的密炼机中，再依次加入氧化锌、硬脂酸、防老剂2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(RD)和2-巯基苯并咪唑(MB)，最后炭黑分两次加入，密炼10min；
(2)在开炼机上加入2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，左右各割三刀，最后加入三烯丙基异氰脲酸酯和硫磺，左右各割三刀，薄通打三角包后调整辊距下片；
(3)停放16h后，在平板硫化机上进行试样硫化，硫化温度为170℃，硫化压力为10MPa，硫化时间为9min。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、溴化丁基橡胶作为软化剂，也避免了析出，提高了使用效率；与共混胶相容性好；自身不会产生交联，进一步提高与共混胶的相容性，大大提升了材料的耐热老化性能。
2、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷作为硫化剂，材料的耐老化性能更优异；硫化体系采用2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷/三烯丙基异氰脲酸酯/硫磺并用，既可以提高硫化速率，也提供一定的碳硫键，改善材料的动态性能。
3、防老剂采用2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(RD)与2-巯基苯并咪唑(MB)并用，它们可以产生协同效应，大大改善胶料耐热老化性能。
本发明的软化剂、防老剂和硫化体系共同作用，大大改善了共混胶的耐热老化性能。
具体实施方式
下面结合实施例1-3和对比例1-2对本发明作进一步说明，而本发明并不限于此。
采用三元乙丙橡胶和乙烯辛烯共聚物为主体材料，按照表1所列配方制备符合本发明要求的溴化丁基橡胶改性三元乙丙橡胶/乙烯辛烯共聚物耐热橡胶实施例1-3。
采用相似的配料方法，软化剂使用聚异丁烯作为比较1，软化剂使用石蜡油作为比较2。
根据表1中的配方生产得到的5种不同产品的物性测定结果如表2所示。
表1本发明具体实施方式(单位：重量份)
组分 实施例1 实施例2 实施例3 比较例1 比较例2
EPDM 60 60 60 60 60
POE 40 40 40 40 40
BIIR 20 20 10 0 0
聚异丁烯 0 0 0 20 0
石蜡油 0 0 0 0 20
N330 50 50 50 50
N326 50
ZnO 8 8 8 8 8
SA 1 1 1 1 1
防老剂RD 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
防老剂MB 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
S 0.6 0.2 0.2 0.2 0.2
DBPH 5 4 4 4 5
TAIC 1.5 1 1 1.5 1
表2材料性能
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，凡采用等同替换或者等效替换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耐热橡胶，包括以下重量份的材料：三元乙丙橡胶50~70份、乙烯辛烯共聚物30~45份、溴化丁基橡胶8~25份、炭黑40~60份、氧化锌5~10份、硬脂酸0.5~2份、防老剂1~5份、硫化体系1.6~8份。
2.如权利要求1所述的耐热橡胶，其特征在于：炭黑为N220、N326、N330、N550炭黑中的一种或多种的组合。
3.如权利要求1所述的耐热橡胶，其特征在于：防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体（防老剂RD）和/或2-巯基苯并咪唑（防老剂MB）。
4.如权利要求1所述的耐热橡胶，其特征在于：硫化体系的组成为硫磺0.1~1份、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷1~5份和三烯丙基异氰脲酸酯0.5~2份。
5.如权利要求1所述的耐热橡胶，其特征在于：还包括纯碱1份。
6.如权利要求1所述的耐热橡胶，其特征在于，由以下重量份的材料组成：三元乙丙橡胶60份、乙烯辛烯共聚物40份、溴化丁基橡胶10份、N330炭黑50份、氧化锌8份、硬脂酸1份、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体1.5份、2-巯基苯并咪唑1.5份、硫磺0.2份、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷4份、三烯丙基异氰脲酸酯1份。
7.如权利要求1所述的耐热橡胶，其特征在于，由以下重量份的材料组成：三元乙丙橡胶60份、乙烯辛烯共聚物40份、溴化丁基橡胶20份、N326炭黑50份、氧化锌8份、硬脂酸1份、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体1.5份、2-巯基苯并咪唑1.5份、硫磺0.2份、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷4份、三烯丙基异氰脲酸酯1份。
8.权利要求1-4任一所述耐热橡胶的制备方法，其特征在于：
（1）将三元乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚物、溴化丁基橡胶先加入到80℃、60r/min的密炼机中，再依次加入氧化锌、硬脂酸、防老剂2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和2-巯基苯并咪唑，最后炭黑分两次加入，密炼10min得到混合胶；
（2）在开炼机上开炼上述混合胶，加入2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，左右各割三刀，最后加入三烯丙基异氰脲酸酯和硫磺，左右各割三刀，薄通打三角包后调整辊距下片；
（3）停放16h后，在平板硫化机上进行试样硫化，硫化温度为170℃，硫化压力为10MPa，硫化时间为9min。
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