CN105419117A - 一种高性能三元乙丙橡胶管材 - Google Patents

一种高性能三元乙丙橡胶管材 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能三元乙丙橡胶管材，其原料包括：三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、聚丙烯、环氧树脂、氯化聚乙烯、1,2-聚丁二烯、聚对苯二甲酸丁二酯、硬脂酸、氧化锌、二叔丁基过氧化异丙基苯、硫磺、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物、改性蒙脱土、氧化镁、氢氧化钙、快压出炭黑、高岭土、碳酸钙晶须、硅烷偶联剂KH-560、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、促进剂、防老剂RD、防老剂MB、偏苯三酸三辛酯、磷酸三甲苯酯、蓖麻油。本发明提出的高性能三元乙丙橡胶管材，其耐油性好，硫化速度快，阻燃性能和耐热性能优异，其制品使用寿命长。

Description

一种高性能三元乙丙橡胶管材
技术领域
本发明涉及三元乙丙橡胶技术领域，尤其涉及一种高性能三元乙丙橡胶管材。
背景技术
三元乙丙橡胶不仅具有优异的耐热、耐氧、耐臭氧、耐候以及耐老化性能，而且具有良好的耐化学品、电绝缘性能、低温性能，此外，其还具有低密度、高填充性和耐热水性等，目前已广泛应用于电线电缆、汽车部件、耐热胶管、家电等领域，但是三元乙丙橡胶也存在着耐油性差、硫化速度慢的缺点，另外，其作为有机高分子材料，存在易燃烧的缺陷。随着世界工业的迅猛发展，对三元乙丙橡胶的数量和质量上的要求越来越高。单纯的三元乙丙橡胶材料已不能完全满足要求，其制品在使用的过程中往往存在耐油性不足、阻燃性欠佳的缺陷，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三元乙丙橡胶管材，其耐油性好，硫化速度快，阻燃性能和耐热性能优异，其制品使用寿命长。
本发明提出的一种高性能三元乙丙橡胶管材，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶40-55份、丁腈橡胶5-20份、聚丙烯10-30份、环氧树脂5-15份、氯化聚乙烯3-8份、1,2-聚丁二烯2-5份、聚对苯二甲酸丁二酯3-12份、硬脂酸1-2.5份、氧化锌1-2.5份、二叔丁基过氧化异丙基苯1.5-3份、硫磺1.5-2份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物0.5-1.5份、改性蒙脱土15-25份、氧化镁2-3.5份、氢氧化钙0.5-1.5份、快压出炭黑3-10份、高岭土2-10份、碳酸钙晶须1-5份、硅烷偶联剂KH-5602-5份、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物3-12份、促进剂0.5-2份、防老剂RD0.5-2份、防老剂MB1-2.5份、偏苯三酸三辛酯1-4份、磷酸三甲苯酯0.5-2.5份、蓖麻油3-5份。
优选地，其原料中，三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、聚丙烯、环氧树脂、氯化聚乙烯、1,2-聚丁二烯、聚对苯二甲酸丁二酯的重量比为45-52：11-16：18-26：8-13：5-7：3.2-4：5-10。
优选地，其原料中，二叔丁基过氧化异丙基苯、硫磺、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物的重量比为2-3：1.6-2：0.8-1.4。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶48-50份、丁腈橡胶12-15份、聚丙烯21-25份、环氧树脂10-12份、氯化聚乙烯6-6.5份、1,2-聚丁二烯3.5-4份、聚对苯二甲酸丁二酯8-8.6份、硬脂酸1.5-2.1份、氧化锌1.8-2.2份、二叔丁基过氧化异丙基苯2.2-2.6份、硫磺1.7-1.8份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1-1.3份、改性蒙脱土20-24份、氧化镁2.8-3.2份、氢氧化钙0.8-1.1份、快压出炭黑5.5-6.2份、高岭土5.8-6.5份、碳酸钙晶须2.8-3.5份、硅烷偶联剂KH-5603.2-4份、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物5.8-7份、促进剂1-1.6份、防老剂RD1.2-1.5份、防老剂MB1.8-2.1份、偏苯三酸三辛酯2.5-3份、磷酸三甲苯酯1.25-1.5份、蓖麻油3.8-4.3份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶49份、丁腈橡胶13份、聚丙烯22份、环氧树脂11份、氯化聚乙烯6.2份、1,2-聚丁二烯3.8份、聚对苯二甲酸丁二酯8.2份、硬脂酸2份、氧化锌2份、二叔丁基过氧化异丙基苯2.5份、硫磺1.75份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1.2份、改性蒙脱土22份、氧化镁3份、氢氧化钙1份、快压出炭黑6份、高岭土6.2份、碳酸钙晶须3.2份、硅烷偶联剂KH-5603.8份、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物6.5份、促进剂1.2份、防老剂RD1.3份、防老剂MB2份、偏苯三酸三辛酯2.8份、磷酸三甲苯酯1.3份、蓖麻油4份。
优选地，所述改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将100份菜籽油、2-5份乙二胺和0.5-1份氧化铝混合均匀，升温至115-125℃，搅拌反应0.5-1.5h，然后加入3-10份甲基丙烯酸和2-10份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，调节温度为130-145℃，搅拌反应2-3.5h，反应结束后降温至55-65℃，然后加入5-12份蒙脱土，超声10-25min，降温至室温后过滤、干燥得到所述改性蒙脱土。
优选地，所述改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将100份菜籽油、3.2份乙二胺和0.8份氧化铝混合均匀，升温至120℃，搅拌反应1.2h，然后加入8份甲基丙烯酸和5份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，调节温度为140℃，搅拌反应3.2h，反应结束后降温至60℃，然后加入10份蒙脱土，超声20min，降温至室温后过滤、干燥得到所述改性蒙脱土。
优选地，所述促进剂为促进剂DPTT、促进剂DM、促进剂TT、促进剂PX、促进剂CZ、促进剂H中的一种或者多种的混合物。
本发明采用了三元乙丙橡胶为主料，并配合添加了适量的丁腈橡胶、聚丙烯和环氧树脂对其进行改性，使四者的性能协同，改善了三元乙丙橡胶的粘合性和耐油性，赋予管材优异的耐热性、耐老化性、耐油性和耐磨性，拓宽了管材的应用范围；氯化聚乙烯、1,2-聚丁二烯、聚对苯二甲酸丁二酯按本发明中的比例加入体系中，改善了三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、聚丙烯、环氧树脂四者的相容性，同时提高了体系的交联密度，改善了管材的耐磨性、耐候性，耐腐蚀性和尺寸稳定性，提高了体系的冲击强度；二叔丁基过氧化异丙基苯、硫磺、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物按照本发明中的比例加入体系中，实现了三元乙丙橡胶和丁腈橡胶的共硫化，且双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物、氧化镁和氢氧化钙配合后对体系的交联具有活化作用，加快了体系硫化的速度，改善了三元乙丙橡胶硫化速度慢的缺点，同时提高了管材的拉伸强度、撕裂强度等物理机械性能，另外，双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物还具有偶联剂的作用，与硅烷偶联剂KH-560配合后，改善了改性蒙脱土、氧化镁、氢氧化钙、快压出炭黑、高岭土和碳酸钙晶须在体系中的分散性，提高了管材的耐热性、耐老化性和耐油性，与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、偏苯三酸三辛酯和磷酸三甲苯酯协同后，提高了管材的阻燃性，其中，9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物在体系中能与硅烷偶联剂KH-560作用，同时能与体系中的改性蒙脱土、高岭土和快压出炭黑产生偶联，形成锚固形阻燃剂，提高了改性蒙脱土、高岭土和快压出炭黑的分散性，改善了管材的阻燃性和耐热性；优选方式中，在改性蒙脱土的制备过程中，首先选择了价格低廉的菜籽油与乙二胺为原料，在氧化铝的催化作用下，乙二胺进攻菜籽油中的不饱和键，生成了N-酰胺基乙二胺，加入甲基丙烯酸和3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷后，N-酰胺基乙二胺中的伯胺，与甲基丙烯酸和3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的碳碳双键进行了反应，从而将菜籽油、乙二胺、甲基丙烯酸和3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷结合为一体形成了改性剂，加入蒙脱土后，在超声的作用下，改性剂顺利插入到了蒙脱土的片层间，增大了蒙脱土的层间距，形成了改性蒙脱土，将改性蒙脱土加入体系中，其在体系中分散均匀，有效改善了管材的阻燃性、抗拉强度、撕裂强度、弹性、耐热性、耐油性和耐老化性；蓖麻油加入体系中，参与了三元乙丙橡胶的交联，形成了稳定的结构，使得三元乙丙橡胶的交联更加充分，改善了管材的耐老化性和耐油性。
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。
实施例1
本发明提出的一种高性能三元乙丙橡胶管材，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶40份、丁腈橡胶20份、聚丙烯10份、环氧树脂15份、氯化聚乙烯3份、1,2-聚丁二烯5份、聚对苯二甲酸丁二酯3份、硬脂酸2.5份、氧化锌1份、二叔丁基过氧化异丙基苯1.5份、硫磺2份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物0.5份、改性蒙脱土25份、氧化镁2份、氢氧化钙1.5份、快压出炭黑3份、高岭土10份、碳酸钙晶须1份、硅烷偶联剂KH-5605份、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物3份、促进剂2份、防老剂RD0.5份、防老剂MB2.5份、偏苯三酸三辛酯1份、磷酸三甲苯酯2.5份、蓖麻油3份。
实施例2
本发明提出的一种高性能三元乙丙橡胶管材，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶55份、丁腈橡胶5份、聚丙烯30份、环氧树脂5份、氯化聚乙烯8份、1,2-聚丁二烯2份、聚对苯二甲酸丁二酯12份、硬脂酸1份、氧化锌2.5份、二叔丁基过氧化异丙基苯3份、硫磺1.5份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1.5份、改性蒙脱土15份、氧化镁3.5份、氢氧化钙0.5份、快压出炭黑10份、高岭土2份、碳酸钙晶须5份、硅烷偶联剂KH-5602份、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物12份、促进剂H0.3份、促进剂TT0.2份、防老剂RD2份、防老剂MB1份、偏苯三酸三辛酯4份、磷酸三甲苯酯0.5份、蓖麻油5份。
实施例3
本发明提出的一种高性能三元乙丙橡胶管材，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶50份、丁腈橡胶12份、聚丙烯25份、环氧树脂10份、氯化聚乙烯6.5份、1,2-聚丁二烯3.5份、聚对苯二甲酸丁二酯8.6份、硬脂酸1.5份、氧化锌2.2份、二叔丁基过氧化异丙基苯2.2份、硫磺1.8份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1份、改性蒙脱土24份、氧化镁2.8份、氢氧化钙1.1份、快压出炭黑5.5份、高岭土6.5份、碳酸钙晶须2.8份、硅烷偶联剂KH-5604份、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物5.8份、促进剂DPTT0.3份、促进剂DM0.3份、促进剂TT0.5份、促进剂PX0.2份、促进剂CZ0.1份、促进剂H0.2份、防老剂RD1.2份、防老剂MB2.1份、偏苯三酸三辛酯2.5份、磷酸三甲苯酯1.5份、蓖麻油3.8份；
其中，所述改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将100份菜籽油、5份乙二胺和0.5份氧化铝混合均匀，升温至125℃，搅拌反应0.5h，然后加入10份甲基丙烯酸和2份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，调节温度为145℃，搅拌反应2h，反应结束后降温至65℃，然后加入5份蒙脱土，超声25min，降温至室温后过滤、干燥得到所述改性蒙脱土。
实施例4
本发明提出的一种高性能三元乙丙橡胶管材，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶48份、丁腈橡胶15份、聚丙烯21份、环氧树脂12份、氯化聚乙烯6份、1,2-聚丁二烯4份、聚对苯二甲酸丁二酯8份、硬脂酸2.1份、氧化锌1.8份、二叔丁基过氧化异丙基苯2.6份、硫磺1.7份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1.3份、改性蒙脱土20份、氧化镁3.2份、氢氧化钙0.8份、快压出炭黑6.2份、高岭土5.8份、碳酸钙晶须3.5份、硅烷偶联剂KH-5603.2份、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物7份、促进剂DM0.3份、促进剂TT0.7份、防老剂RD1.5份、防老剂MB1.8份、偏苯三酸三辛酯3份、磷酸三甲苯酯1.25份、蓖麻油4.3份；
其中，所述改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将100份菜籽油、2份乙二胺和1份氧化铝混合均匀，升温至115℃，搅拌反应1.5h，然后加入3份甲基丙烯酸和10份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，调节温度为130℃，搅拌反应3.5h，反应结束后降温至55℃，然后加入12份蒙脱土，超声10min，降温至室温后过滤、干燥得到所述改性蒙脱土。
实施例5
本发明提出的一种高性能三元乙丙橡胶管材，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶49份、丁腈橡胶13份、聚丙烯22份、环氧树脂11份、氯化聚乙烯6.2份、1,2-聚丁二烯3.8份、聚对苯二甲酸丁二酯8.2份、硬脂酸2份、氧化锌2份、二叔丁基过氧化异丙基苯2.5份、硫磺1.75份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1.2份、改性蒙脱土22份、氧化镁3份、氢氧化钙1份、快压出炭黑6份、高岭土6.2份、碳酸钙晶须3.2份、硅烷偶联剂KH-5603.8份、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物6.5份、促进剂DPTT1.2份、防老剂RD1.3份、防老剂MB2份、偏苯三酸三辛酯2.8份、磷酸三甲苯酯1.3份、蓖麻油4份；
其中，所述改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将100份菜籽油、3.2份乙二胺和0.8份氧化铝混合均匀，升温至120℃，搅拌反应1.2h，然后加入8份甲基丙烯酸和5份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，调节温度为140℃，搅拌反应3.2h，反应结束后降温至60℃，然后加入10份蒙脱土，超声20min，降温至室温后过滤、干燥得到所述改性蒙脱土。
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 (8)

1.一种高性能三元乙丙橡胶管材，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶40-55份、丁腈橡胶5-20份、聚丙烯10-30份、环氧树脂5-15份、氯化聚乙烯3-8份、1,2-聚丁二烯2-5份、聚对苯二甲酸丁二酯3-12份、硬脂酸1-2.5份、氧化锌1-2.5份、二叔丁基过氧化异丙基苯1.5-3份、硫磺1.5-2份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物0.5-1.5份、改性蒙脱土15-25份、氧化镁2-3.5份、氢氧化钙0.5-1.5份、快压出炭黑3-10份、高岭土2-10份、碳酸钙晶须1-5份、硅烷偶联剂KH-5602-5份、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物3-12份、促进剂0.5-2份、防老剂RD0.5-2份、防老剂MB1-2.5份、偏苯三酸三辛酯1-4份、磷酸三甲苯酯0.5-2.5份、蓖麻油3-5份。
2.根据权利要求1所述高性能三元乙丙橡胶管材，其特征在于，其原料中，三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、聚丙烯、环氧树脂、氯化聚乙烯、1,2-聚丁二烯、聚对苯二甲酸丁二酯的重量比为45-52：11-16：18-26：8-13：5-7：3.2-4：5-10。
3.根据权利要求1或2所述高性能三元乙丙橡胶管材，其特征在于，其原料中，二叔丁基过氧化异丙基苯、硫磺、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物的重量比为2-3：1.6-2：0.8-1.4。
4.根据权利要求1-3中任一项所述高性能三元乙丙橡胶管材，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶48-50份、丁腈橡胶12-15份、聚丙烯21-25份、环氧树脂10-12份、氯化聚乙烯6-6.5份、1,2-聚丁二烯3.5-4份、聚对苯二甲酸丁二酯8-8.6份、硬脂酸1.5-2.1份、氧化锌1.8-2.2份、二叔丁基过氧化异丙基苯2.2-2.6份、硫磺1.7-1.8份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1-1.3份、改性蒙脱土20-24份、氧化镁2.8-3.2份、氢氧化钙0.8-1.1份、快压出炭黑5.5-6.2份、高岭土5.8-6.5份、碳酸钙晶须2.8-3.5份、硅烷偶联剂KH-5603.2-4份、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物5.8-7份、促进剂1-1.6份、防老剂RD1.2-1.5份、防老剂MB1.8-2.1份、偏苯三酸三辛酯2.5-3份、磷酸三甲苯酯1.25-1.5份、蓖麻油3.8-4.3份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述高性能三元乙丙橡胶管材，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶49份、丁腈橡胶13份、聚丙烯22份、环氧树脂11份、氯化聚乙烯6.2份、1,2-聚丁二烯3.8份、聚对苯二甲酸丁二酯8.2份、硬脂酸2份、氧化锌2份、二叔丁基过氧化异丙基苯2.5份、硫磺1.75份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1.2份、改性蒙脱土22份、氧化镁3份、氢氧化钙1份、快压出炭黑6份、高岭土6.2份、碳酸钙晶须3.2份、硅烷偶联剂KH-5603.8份、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物6.5份、促进剂1.2份、防老剂RD1.3份、防老剂MB2份、偏苯三酸三辛酯2.8份、磷酸三甲苯酯1.3份、蓖麻油4份。
6.根据权利要求1-5中任一项所述高性能三元乙丙橡胶管材，其特征在于，所述改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将100份菜籽油、2-5份乙二胺和0.5-1份氧化铝混合均匀，升温至115-125℃，搅拌反应0.5-1.5h，然后加入3-10份甲基丙烯酸和2-10份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，调节温度为130-145℃，搅拌反应2-3.5h，反应结束后降温至55-65℃，然后加入5-12份蒙脱土，超声10-25min，降温至室温后过滤、干燥得到所述改性蒙脱土。
7.根据权利要求1-6中任一项所述高性能三元乙丙橡胶管材，其特征在于，所述改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将100份菜籽油、3.2份乙二胺和0.8份氧化铝混合均匀，升温至120℃，搅拌反应1.2h，然后加入8份甲基丙烯酸和5份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，调节温度为140℃，搅拌反应3.2h，反应结束后降温至60℃，然后加入10份蒙脱土，超声20min，降温至室温后过滤、干燥得到所述改性蒙脱土。
8.根据权利要求1-7中任一项所述高性能三元乙丙橡胶管材，其特征在于，所述促进剂为促进剂DPTT、促进剂DM、促进剂TT、促进剂PX、促进剂CZ、促进剂H中的一种或者多种的混合物。
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