CN106519385A - 一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体及其制备方法 - Google Patents

一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体及其制备方法,由以下组分按重量份数配比制成:聚乙烯18~38份、丁腈橡胶13~27份、苯酚8~19份、邻苯二甲酸二辛酯12~28份、硬脂酸镁6~14份、马来酸酐5~17份、二氧化硅12~19份、二氧化钛18~29份、蒙脱土7~18份、滑石粉5~12份。(1)本发明所述基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体具有良好的耐候性,且能够抵抗外界压力,不易形变;(2)本发明所述弹性体具有良好的耐低温性能、阻燃性能,耐臭氧和耐光老化性能。

Description

一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体及其制备方法
技术领域
本发明属于材料化学领域,涉及一种热塑性弹性体,尤其涉及一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体及其制备方法。
背景技术
随着交通工具的飞速发展,中国铁路也向着高速、重载、快速、健康的方向发展,轨道交通列车上所使用材料性能的涉及面更加广泛、要求更为苛刻。目前,高速铁路已贯穿北方严寒地区到南方湿热地带,高速行驶于高原与山川之间,不同地域的气候环境对高速列车上的材料,尤其是橡胶类高分子材料提出了较高要求。因为橡胶的玻璃化转变温度一般要低于室温,因此它可作为高弹性材料来使用,轨道交通列车上所用的聚合物材料中有40%是由橡胶来承担的,这些橡胶材料涉及悬挂减震系统和密封系统两大类,而项目产品高性能复合胶管属于悬挂减震系统,它大量地使用在列车外延及车厢的连接处,使用量约占了整个列车上橡胶材料用量的50%以上,主要是用于保护内部电线和通讯电缆,免遭外力碰撞及外部恶劣环境的侵蚀。
相对于一般的胶管材料,轨道交通列车上使用的外挂绝缘复合胶管在耐候性能、耐低温性能、阻燃性能及力学强度上有更高的要求。目前,常用于制备胶管的橡胶有乙丙橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、氟橡胶等等。乙丙橡胶具有优异的弹性及耐低温性能,电绝缘性能也极为优越,但是属于易燃材料;氯丁橡胶的分子链中含有氯原子,因此在通用橡胶中具有最好的耐燃性,但由于分子结构的规整性,在低温下会出现明显的结晶倾向,致使材料变硬而影响使用;硅橡胶具有极为优异的耐低温性能,脆性温度达到-120℃,同时具有良好的耐臭氧、耐光老化性能,但若其作为列车上线缆保护的波纹伸缩管使用时,存在着压缩永久变形较大的问题。
以氯化聚乙烯弹性体为原料制备的橡胶具有良好的耐低温性能、阻燃性能,耐臭氧和耐光老化性能,但是其耐候性较差,且易发生形变,因此尚未广泛应用于轨道交通保护内部电线和通讯电缆,免遭外力碰撞及外部恶劣环境的侵蚀。
发明内容
本发明解决的技术问题:为了克服现有技术的缺陷,获得一种具有良好耐候性,且能够克服形变的弹性体,本发明提供了一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体及其制备方法。
技术方案:一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体,由以下组分按重量份数配比制成:聚乙烯18~38份、丁腈橡胶13~27份、苯酚8~19份、邻苯二甲酸二辛酯12~28份、硬脂酸镁6~14份、马来酸酐5~17份、二氧化硅12~19份、二氧化钛18~29份、蒙脱土7~18份、滑石粉5~12份。
优选的,由以下组分按重量份数配比制成:聚乙烯32份、丁腈橡胶23份、苯酚13份、邻苯二甲酸二辛酯23份、硬脂酸镁11份、马来酸酐12份、二氧化硅14份、二氧化钛23份、蒙脱土12份、滑石粉8份。
一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体的制备方法,包含以下步骤:
(1)基体制备:将聚乙烯和丁腈橡胶混匀,加入密炼机中,共混温度为125~185℃,共混时间为3~20分钟,共混结束后在80~105℃条件下放置10~15小时;加入稳定剂和增塑剂在130~165℃条件下继续共混3~10分钟,即得基体;
(2)改性剂制备:硬脂酸镁、马来酸酐、二氧化硅、二氧化钛、蒙脱土和滑石粉混匀,研磨成粉,粉末粒径为50~100目;置于电炉中,在105~135℃条件下加热1~3.5小时;
(3)第一次改性共混:将步骤(2)制得的改性剂加入步骤(1)获得的基体中,80~110℃混炼6~14分钟,结束后在62~76℃条件下放置6~12小时;
(4)第一次硫化:向步骤(3)改性共混后的原料中加入硫化剂,搅拌均匀后在80~100℃条件下放置6~14小时;
(5)第二次改性共混:将苯酚、邻苯二甲酸二辛酯和二氧化钛加入经第一次硫化后的材料中,85~105℃混炼3~9分钟;
(6)第二次硫化:向经步骤(5)第二次改性共混后的材料中加入硫化剂,搅拌均匀后在80~110℃条件下放置8~16小时;
(7)弹性体制备:将步骤(6)的产物置于开炼机中,在108~130℃条件下将母料炼制透明,即可制得。
优选的,步骤(1)基体制备:将聚乙烯和丁腈橡胶混匀,加入密炼机中,共混温度为160℃,共混时间为14分钟,共混结束后在86℃条件下放置12小时;加入稳定剂和增塑剂在148℃条件下继续共混8分钟,即得基体。
优选的,步骤(2)改性剂制备:硬脂酸镁、马来酸酐、二氧化硅、二氧化钛、蒙脱土和滑石粉混匀,研磨成粉,粉末粒径为60目;置于电炉中,在120℃条件下加热3小时。
优选的,步骤(3)第一次改性共混:将步骤(2)制得的改性剂加入步骤(1)获得的基体中,102℃混炼8分钟,结束后在72℃条件下放置9小时。
优选的,步骤(4)第一次硫化:向步骤(3)改性共混后的原料中加入硫化剂,搅拌均匀后在92℃条件下放置11小时。
优选的,步骤(5)第二次改性共混:将苯酚、邻苯二甲酸二辛酯和二氧化钛加入经第一次硫化后的材料中,100℃混炼7分钟。
优选的,步骤(6)第二次硫化:向经步骤(5)第二次改性共混后的材料中加入硫化剂,搅拌均匀后在102℃条件下放置13小时。
优选的,步骤(7)弹性体制备:将步骤(6)的产物置于开炼机中,在119℃条件下将母料炼制透明,即可制得。
有益效果:(1)本发明所述基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体具有良好的耐候性,且能够抵抗外界压力,不易形变;(2)本发明所述弹性体具有良好的耐低温性能、阻燃性能,耐臭氧和耐光老化性能。
具体实施方式
实施例1
一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体,由以下组分按重量份数配比制成:聚乙烯18份、丁腈橡胶13份、苯酚8份、邻苯二甲酸二辛酯12份、硬脂酸镁6份、马来酸酐5份、二氧化硅12份、二氧化钛18份、蒙脱土7份、滑石粉5份。
一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体的制备方法,包含以下步骤:
(1)基体制备:将聚乙烯和丁腈橡胶混匀,加入密炼机中,共混温度为125℃,共混时间为3分钟,共混结束后在80℃条件下放置10小时;加入稳定剂和增塑剂在130℃条件下继续共混3分钟,即得基体;
(2)改性剂制备:硬脂酸镁、马来酸酐、二氧化硅、二氧化钛、蒙脱土和滑石粉混匀,研磨成粉,粉末粒径为50目;置于电炉中,在105℃条件下加热1小时;
(3)第一次改性共混:将步骤(2)制得的改性剂加入步骤(1)获得的基体中,80℃混炼6分钟,结束后在62℃条件下放置6小时;
(4)第一次硫化:向步骤(3)改性共混后的原料中加入硫化剂,搅拌均匀后在80℃条件下放置6小时;
(5)第二次改性共混:将苯酚、邻苯二甲酸二辛酯和二氧化钛加入经第一次硫化后的材料中,85℃混炼3分钟;
(6)第二次硫化:向经步骤(5)第二次改性共混后的材料中加入硫化剂,搅拌均匀后在80℃条件下放置8小时;
(7)弹性体制备:将步骤(6)的产物置于开炼机中,在108℃条件下将母料炼制透明,即可制得。
实施例2
一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体,由以下组分按重量份数配比制成:聚乙烯32份、丁腈橡胶23份、苯酚13份、邻苯二甲酸二辛酯23份、硬脂酸镁11份、马来酸酐12份、二氧化硅14份、二氧化钛23份、蒙脱土12份、滑石粉8份。
一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体的制备方法,包含以下步骤:
(1)基体制备:将聚乙烯和丁腈橡胶混匀,加入密炼机中,共混温度为160℃,共混时间为14分钟,共混结束后在86℃条件下放置12小时;加入稳定剂和增塑剂在148℃条件下继续共混8分钟,即得基体;
(2)改性剂制备:硬脂酸镁、马来酸酐、二氧化硅、二氧化钛、蒙脱土和滑石粉混匀,研磨成粉,粉末粒径为60目;置于电炉中,在120℃条件下加热3小时;
(3)第一次改性共混:将步骤(2)制得的改性剂加入步骤(1)获得的基体中,102℃混炼8分钟,结束后在72℃条件下放置9小时;
(4)第一次硫化:向步骤(3)改性共混后的原料中加入硫化剂,搅拌均匀后在92℃条件下放置11小时;
(5)第二次改性共混:将苯酚、邻苯二甲酸二辛酯和二氧化钛加入经第一次硫化后的材料中,100℃混炼7分钟;
(6)第二次硫化:向经步骤(5)第二次改性共混后的材料中加入硫化剂,搅拌均匀后在102℃条件下放置13小时;
(7)弹性体制备:将步骤(6)的产物置于开炼机中,在119℃条件下将母料炼制透明,即可制得。
实施例3
一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体,由以下组分按重量份数配比制成:聚乙烯38份、丁腈橡胶27份、苯酚19份、邻苯二甲酸二辛酯28份、硬脂酸镁14份、马来酸酐17份、二氧化硅19份、二氧化钛29份、蒙脱土18份、滑石粉12份。
一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体的制备方法,包含以下步骤:
(1)基体制备:将聚乙烯和丁腈橡胶混匀,加入密炼机中,共混温度为185℃,共混时间为20分钟,共混结束后在105℃条件下放置15小时;加入稳定剂和增塑剂在165℃条件下继续共混10分钟,即得基体;
(2)改性剂制备:硬脂酸镁、马来酸酐、二氧化硅、二氧化钛、蒙脱土和滑石粉混匀,研磨成粉,粉末粒径为100目;置于电炉中,在135℃条件下加热3.5小时;
(3)第一次改性共混:将步骤(2)制得的改性剂加入步骤(1)获得的基体中,110℃混炼14分钟,结束后在76℃条件下放置12小时;
(4)第一次硫化:向步骤(3)改性共混后的原料中加入硫化剂,搅拌均匀后在100℃条件下放置14小时;
(5)第二次改性共混:将苯酚、邻苯二甲酸二辛酯和二氧化钛加入经第一次硫化后的材料中,105℃混炼9分钟;
(6)第二次硫化:向经步骤(5)第二次改性共混后的材料中加入硫化剂,搅拌均匀后在110℃条件下放置16小时;
(7)弹性体制备:将步骤(6)的产物置于开炼机中,在130℃条件下将母料炼制透明,即可制得。
对实施例1~3制备获得的基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体进行检测,结果如下表所示:
实施例1 实施例2 实施例3
拉伸强度/MPa 23.2 26.7 24.8
断裂伸长率/% 292 302 298
脆性温度/℃ -119 -128 -123
极限氧指数 23 19 21

Claims (10)

1.一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体,其特征在于,由以下组分按重量份数配比制成:聚乙烯18~38份、丁腈橡胶13~27份、苯酚8~19份、邻苯二甲酸二辛酯12~28份、硬脂酸镁6~14份、马来酸酐5~17份、二氧化硅12~19份、二氧化钛18~29份、蒙脱土7~18份、滑石粉5~12份。
2.根据权利要求1所述的一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体,其特征在于,由以下组分按重量份数配比制成:聚乙烯32份、丁腈橡胶23份、苯酚13份、邻苯二甲酸二辛酯23份、硬脂酸镁11份、马来酸酐12份、二氧化硅14份、二氧化钛23份、蒙脱土12份、滑石粉8份。
3.权利要求1所述的一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体的制备方法,其特征在于,包含以下步骤:
(1)基体制备:将聚乙烯和丁腈橡胶混匀,加入密炼机中,共混温度为125~185℃,共混时间为3~20分钟,共混结束后在80~105℃条件下放置10~15小时;加入稳定剂和增塑剂在130~165℃条件下继续共混3~10分钟,即得基体;
(2)改性剂制备:硬脂酸镁、马来酸酐、二氧化硅、二氧化钛、蒙脱土和滑石粉混匀,研磨成粉,粉末粒径为50~100目;置于电炉中,在105~135℃条件下加热1~3.5小时;
(3)第一次改性共混:将步骤(2)制得的改性剂加入步骤(1)获得的基体中,80~110℃混炼6~14分钟,结束后在62~76℃条件下放置6~12小时;
(4)第一次硫化:向步骤(3)改性共混后的原料中加入硫化剂,搅拌均匀后在80~100℃条件下放置6~14小时;
(5)第二次改性共混:将苯酚、邻苯二甲酸二辛酯和二氧化钛加入经第一次硫化后的材料中,85~105℃混炼3~9分钟;
(6)第二次硫化:向经步骤(5)第二次改性共混后的材料中加入硫化剂,搅拌均匀后在80~110℃条件下放置8~16小时;
(7)弹性体制备:将步骤(6)的产物置于开炼机中,在108~130℃条件下将母料炼制透明,即可制得。
4.根据权利要求3所述的一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体的制备方法,其特征在于,步骤(1)基体制备:将聚乙烯和丁腈橡胶混匀,加入密炼机中,共混温度为160℃,共混时间为14分钟,共混结束后在86℃条件下放置12小时;加入稳定剂和增塑剂在148℃条件下继续共混8分钟,即得基体。
5.根据权利要求3所述的一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体的制备方法,其特征在于,步骤(2)改性剂制备:硬脂酸镁、马来酸酐、二氧化硅、二氧化钛、蒙脱土和滑石粉混匀,研磨成粉,粉末粒径为60目;置于电炉中,在120℃条件下加热3小时。
6.根据权利要求3所述的一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体的制备方法,其特征在于,步骤(3)第一次改性共混:将步骤(2)制得的改性剂加入步骤(1)获得的基体中,102℃混炼8分钟,结束后在72℃条件下放置9小时。
7.根据权利要求3所述的一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体的制备方法,其特征在于,步骤(4)第一次硫化:向步骤(3)改性共混后的原料中加入硫化剂,搅拌均匀后在92℃条件下放置11小时。
8.根据权利要求3所述的一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体的制备方法,其特征在于,步骤(5)第二次改性共混:将苯酚、邻苯二甲酸二辛酯和二氧化钛加入经第一次硫化后的材料中,100℃混炼7分钟。
9.根据权利要求3所述的一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体的制备方法,其特征在于,步骤(6)第二次硫化:向经步骤(5)第二次改性共混后的材料中加入硫化剂,搅拌均匀后在102℃条件下放置13小时。
10.根据权利要求3所述的一种基于二氧化钛改性的聚乙烯弹性体的制备方法,其特征在于,步骤(7)弹性体制备:将步骤(6)的产物置于开炼机中,在119℃条件下将母料炼制透明,即可制得。
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C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170322

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