CN105623004B - 一种改性丁腈橡胶及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性丁腈橡胶及制备方法。改性丁腈橡胶包括混炼的以下组分：丁腈橡胶100重量份；氧化锌5～10重量份；氧化镁5～15重量份；硬脂酸1～2重量份；炭黑40～80重量份；强磨粉10～45重量份；增塑剂5～15重量份；防老剂2～3重量份；硫化剂0.5～1.5重量份；促进剂3～5重量份。制备方法包括：按所述用量将氧化镁和强磨粉预先混合均匀后，再与其他组分按所述用量混炼后制得所述改性丁腈橡胶。本发明可以提高丁腈橡胶的耐磨性、耐高温性及使用寿命。

Description

一种改性丁腈橡胶及制备方法

技术领域

本发明涉及丁腈橡胶领域，进一步地说，是涉及一种改性丁腈橡胶及制备方法。

背景技术

随着科学技术进步，高速公路等基础设施的不断完善，汽车、机械等相关领域逐步向高速化方向发展，这种高速化的发展对动态橡胶密封件提出了更高的要求，高速运作必然带来更快速的磨损，高速还会因运动部位的摩擦造成更高的使用温度，那么动态橡胶密封件材料必须采用耐磨性和耐温性更好的配方生产。而且随着汽车召回和三包法规的实施，以及国家对节能降耗的要求，提高动态橡胶密封件的使用寿命和降低动态橡胶密封件对系统因摩擦造成的功率损耗是橡胶配方设计中面临的一个新课题。

目前，在丁腈橡胶中也采用两种自润滑材料减小磨损，一种是二硫化钼，价格非常昂贵，另外一种是石墨粉，这两种材料有三个问题：

一是这两种材料都是游离在混炼的橡胶中，当橡胶密封件和机械部位相对运动时，这两种材料剥离出来在橡胶密封件和机械部件相互接触的部位起润滑作用，在使用过程中这些材料会脱落，从而降低润滑效果；

二是这些材料在橡胶配方中添加的份数不能超过5份，否则工艺很难操作，添加的份数少，减低磨损的效果就差一些；

三是这些材料对橡胶的扯断强度等性能损害很大。

在提高使用温度方面，丁腈橡胶常规的使用温度是-40～100℃，有两种耐油橡胶比丁腈橡胶的的耐高温性能更好，丙烯酸酯橡胶和氟橡胶分别达到了150℃和200℃，但这两种橡胶的成本是丁腈橡胶的5倍和8倍，而且在常规的动态橡胶密封件使用环境中性能过剩。

因此，现有动态橡胶密封件用的丁腈橡胶在高速使用环境中存在磨损较快、耐温性不好、使用寿命低的问题。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种改性丁腈橡胶及制备方法。可以提高丁腈橡胶的耐磨性、耐高温性及使用寿命。

本发明的目的之一是提供一种改性丁腈橡胶。

包括混炼的以下组分：

增塑剂可采用现有技术中本领域通常的增塑剂，如：增塑剂DOP、增塑剂TOTM、增塑剂TP-95等。增塑剂TP-95是罗门哈斯生产的增缩剂，属于环保大分子增塑剂，具有耐高低温双重的耐温性能；

防老剂、硫化剂和促进剂均可采用现有技术中本领域通常的防老剂、硫化剂和促进剂。

防老剂是防止橡胶老化，如防老剂4010NA、防老剂RD、防老剂MB等；

硫化剂是使线性高分子变成网状高分子，使橡胶具有弹性等各项物理机械性能。如硫磺、DCP等；

促进剂是促进橡胶硫化。如促进剂TT、促进剂DM、促进剂CZ等；

炭黑是橡胶行业常用的一种补强剂，本发明中也可以优选采用高耐磨炭黑、半补强炭黑、快压出炭黑等。

强磨粉是所述强磨粉为天然石墨矿经粉碎后的粉状石墨粉，粒径在325～3000目之间。

现有技术中在配方中加入的石墨粉的微观相态是片状结构，对橡胶起到润滑、减磨的效果，但同时会影响补强效果，因此，传统观念认为石墨粉的添加量不宜过多，会影响补强效果。而本申请的发明人发现，天然石墨矿经粉碎后的粉状石墨粉，因其微观结构是粉状，而非片状，加入到丁腈橡胶中，不但起到润滑减磨的效果，同时也会增强补强效果。

本申请的强磨粉兼具炭黑的补强性能和通常石墨粉的耐磨性能，其主要功能如下：

一是强磨粉具有和半补强炭黑同样的补强性能；

二是强磨粉具有和二硫化钼、石墨粉同等的减磨效果，而且像补强炭黑一样聚集在橡胶的大分子链上，不是像二硫化钼和通常石墨粉一样游离在混炼的橡胶中，不会脱落游离，润滑、减磨效果持久；

三是强磨粉和氧化镁都耐温材料，具有提高使用温度的作用；

配方中采用强磨粉可以降低动态橡胶密封件和机械部件间的摩擦系数，降低摩擦生热，从而降低密封件的工作温度，减少橡胶耐热老化程度，提高密封件使用寿命。

并且，摩擦系数降低后，相对运动的动态橡胶密封件和机械部件见的摩擦力或摩擦扭矩减小，从而减小功率损耗，达到节能环保的目的。

本发明的目的之二是提供一种改性丁腈橡胶的制备方法。

包括:

按所述用量将氧化镁和强磨粉预先混合均匀后，再与其他组分按所述用量混炼后制得所述改性丁腈橡胶。

强磨粉在橡胶混炼是容易脱辊，而氧化镁混炼时有粘辊倾向，它们预混合后，混炼既不会脱辊，也不会粘辊。

具体包括：橡胶及配合剂称量、氧化镁和强磨粉混合、混炼、开炼、开炼加硫、出片。

本发明中丁腈橡胶硫化工艺优选硫化温度为170～180℃，硫化时间为3’～5’。

发明效果：

1通过添加强磨粉，橡胶的拉伸强度提高，尤其是降低橡胶的摩擦系数，提高耐磨性能；

2通过添加强磨粉，提高丁腈橡胶的耐热性能，防止胶料使用过程中产生龟裂。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例中原料来源如下：

实施例1：

按照上述实例，制备橡胶测试试样，测试试样工艺要求：

试片硫化条件：180℃x5’

压缩永久变形试样硫化条件：180℃x8’

测试的性能结果如表1：

表1

从表1中数据可以看出，胶料的耐老化性能变化很小，耐磨耗只有0.2cm³/1.6km。

本实施例还进行了旋转轴唇形密封圈台架模拟实验测试，实验规格为55x80x12，实验温度100度，试验1166小时后未出现泄露。

试验后油封唇口磨损宽度为0.15mm，是常规丁腈橡胶油封唇口磨损宽度的一半，而且该配方经过100度长时间热老化，没有出现胶料硬化龟裂。

实施例2：

按照上述实例，制备橡胶测试试样，测试试样工艺要求：

试片硫化条件：180℃x5’

压缩永久变形试样硫化条件：180℃x8’

测试的性能结果如表2：

表2

从表2的试验结果看，和实施例1相比，增加了氧化镁和强磨粉的用量，相应的耐老化性能得到提高，硬度变化、扯断强度变化率和伸长变化率都有所减小，同时阿克隆磨耗减小。

本实施例还进行了O型圈耐久实验，实验规格为∮24*2.65，活塞杆的往复形成5mm，频率30Hz，试验时间为648小时。

试验后O型圈表面只呈现轻微的摩擦痕迹，没有出现明显的磨损痕迹。

实施例3：

按照上述实例，制备橡胶测试试样，测试试样工艺要求：

试片硫化条件：180℃x5’

压缩永久变形试样硫化条件：180℃x8’

测试的性能结果如表3：

表3

对比例

按照上述实例，制备橡胶测试试样，测试试样工艺要求：

试片硫化条件：180℃x5’

压缩永久变形试样硫化条件：180℃x8’

测试的性能结果如表4：

表4

本对比例和实施例1进行对比，旋转轴唇形密封圈台架模拟实验测试规格为同为55x80x12，实验温度100度，本对比例样品试验674小时后出现泄露。

试验后油封唇口磨损宽度为0.56mm，橡胶唇口出现硬化现象。

对比例和实施例1的差别就是在对比例中去掉了强磨粉和氧化镁，从油封唇口磨损宽度看，对比例的耐磨性明显下降；从实验寿命和唇口硬化程度看，对比例的胶料耐老化性能降低。

从表1～表4的试验数据来看，实施例1至实施例3中强磨粉用量逐步增加，其耐老化性能逐步增强，硬度变化、扯断强度变化率和伸长率变化率逐步减小，同时阿克隆磨耗量也逐步减小，而对比例中的耐老化性能和阿克隆磨耗量都比实施例性能差。

Claims (3)

1.一种改性丁腈橡胶，其特征在于包括混炼的以下组分：

所述强磨粉为天然石墨矿经粉碎后的粉状石墨粉，粒径范围在325～3000目之间。

2.如权利要求1所述的改性丁腈橡胶，其特征在于：

3.一种如权利要求1或2所述的改性丁腈橡胶的制备方法，其特征在于所述方法包括:

按所述用量将氧化镁和强磨粉预先混合均匀后，再与其他组分按所述用量混炼后制得所述改性丁腈橡胶。