CN106543588A - 一种基于碳化硅改性的聚氯乙烯弹性体及其制备方法 - Google Patents

一种基于碳化硅改性的聚氯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碳化硅改性的聚氯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：聚氯乙烯23～42份、粉末丁腈橡胶18～35份、邻苯二甲酸二辛酯12～32份、苯乙烯化苯酚10～28份、硬脂酸钙7～14份、硬脂酸钡6～19份、碳酸钙6～18份、蒙脱土8～17份、滑石粉4～11份、碳化硅9～21份、二氧化钛7～22份。(1)本发明所述的基于碳化硅改性的聚氯乙烯弹性体可用于制备橡胶复合材料，应用于轨道交通用电缆、金属软管护套料等领域；(2)本发明所述弹性体具有良好的耐低温性能，在极寒条件下仍能保持良好的弹性；(3)本发明所述弹性体集耐腐蚀、耐高温、耐候、耐臭氧及阻燃于一体。

Description

一种基于碳化硅改性的聚氯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，尤其涉及一种基于碳化硅改性的聚氯乙烯弹性体及其制备方法。
背景技术
随着现代科技的飞速发展和人们生活水平的提高，社会对高分子材料性能的要求越来越高且日趋多样化、多功能化，单一的高分子材料已不能满足现代科技发展的需求。现代科学技术的发展使得材料复合化、功能化成为高分子材料发展的一种必然手段。
世界橡胶加工工业经过百余年的发展，如今已成为许多发达国家重要的传统产业，现在全球每年橡胶消耗量达到1700万吨以上，有约10万多种各类橡胶制品遍及人类社会的各个领域。但最近二三十年来受世界石油危机和市场需求的影响，全球橡胶工业逐步换向提高质量、增加品种、降低成本、加速产业升级和推进产品换代的方向。
弹性体改性技术的兴起反映了传统合成橡胶技术的升华和发展方向，是弹性体材料科学和工艺学的重要内容。加强改性弹性体的技术开发，既有利于拓宽新增胶种的应用范围，调整各胶种使用比例，开拓市场，提高企业的经济效益，又有利于推动高分子科学技术水平的提高。近20年来，国外弹性体基础研究几乎覆盖了所有弹性体领域，特别是在弹性体氢化、离子交联热塑化、橡塑共混与动态硫化及互穿聚合物网络材料等方面都取得了突破性进展，大量研究成果都应用到了实际生产当中。
目前，国内弹性体改性开发成功的模试、中试技术有：均相催化氢化NBR技术，SBS加氢制SEBS技术和EPDM的氯化以及EPDM/PP、NBR/PP热塑性硫化胶等方面的研究。但是我国的弹性体改性技术开发工作起步较晚，当前国内在弹性体领域发展滞后，十分成熟的技术少、科研与生产应用脱节、中试及工业生产与应用少、迄今尚未形成工业化品种系列，同时科研开发进度无法满足国内市场需求。国内的改性研究多处于由原料到预想产物的只注重变化结果的低层次，研究力度和深度不够，因而缺乏生产规模技术放大和商品化生产的工艺条件、技术支持以及设备的配套开发。所以这就要求国内弹性体改性技术的开发要依现有胶种的生产应用情况和市场需求，充分利用现有的合成橡胶工业基础及技术条件，因需而宜、因材而宜、因地而宜，使橡胶相关改性产品的品种牌号基本齐全，生产具有一定规模，应用范围得到较大拓展。
轨道交通用橡胶材料近年来得到快速发展，其要求材料具有良好的耐低温、耐候性、阻燃性好等性能。现有技术中常采用氟橡胶作为轨道交通用材料，其存在以下不足：其虽然具有良好的耐腐蚀、耐高温、耐候、耐臭氧及阻燃的性能，但是其耐低温的效果一般，且弹性保持的时间较短。
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，获得一种耐低温，且同时具有良好耐腐蚀、耐高温、耐候、耐臭氧及阻燃性能的弹性体，本发明提供了一种基于碳化硅改性的聚氯乙烯弹性体及其制备方法。
技术方案：一种基于碳化硅改性的聚氯乙烯弹性体，由以下组分按重量份数配比制成：聚氯乙烯23～42份、粉末丁腈橡胶18～35份、邻苯二甲酸二辛酯12～32份、苯乙烯化苯酚10～28份、硬脂酸钙7～14份、硬脂酸钡6～19份、碳酸钙6～18份、蒙脱土8～17份、滑石粉4～11份、碳化硅9～21份、二氧化钛7～22份。
优选的，由以下组分按重量份数配比制成：聚氯乙烯34份、粉末丁腈橡胶28份、邻苯二甲酸二辛酯25份、苯乙烯化苯酚22份、硬脂酸钙11份、硬脂酸钡14份、碳酸钙13份、蒙脱土12份、滑石粉9份、碳化硅18份、二氧化钛16份。
一种基于碳化硅改性的聚氯乙烯弹性体的制备方法，包含以下步骤：
(1)基体制备：将聚氯乙烯和粉末丁腈橡胶混匀，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：将硬脂酸钙、硬脂酸钡、碳酸钙、蒙脱土、滑石粉、碳化硅和二氧化钛混匀，研磨成粉，粉末粒径为50～100目；置于电炉中，在100～135℃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，85～105℃混炼8～15分钟，结束后在60～75℃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85～105℃条件下放置8～16小时；
(5)第二次改性共混：将邻苯二甲酸二辛酯、苯乙烯化苯酚和碳化硅加入经第一次硫化后的材料中，80～100℃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85～105℃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112～128℃条件下将母料炼制透明，即可制得。
优选的，步骤(1)基体制备：将聚氯乙烯和粉末丁腈橡胶混匀，加入密炼机中，共混温度为165℃，共混时间为14分钟，共混结束后在90℃条件下放置12小时；加入稳定剂和增塑剂在150℃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：将硬脂酸钙、硬脂酸钡、碳酸钙、蒙脱土、滑石粉、碳化硅和二氧化钛混匀，研磨成粉，粉末粒径为80目；置于电炉中，在120℃条件下加热2.5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，95℃混炼12分钟，结束后在68℃条件下放置8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95℃条件下放置12小时。
优选的，步骤(5)第二次改性共混：将邻苯二甲酸二辛酯、苯乙烯化苯酚和碳化硅加入经第一次硫化后的材料中，90℃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90℃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121℃条件下将母料炼制透明，即可制得。
有益效果：(1)本发明所述的基于碳化硅改性的聚氯乙烯弹性体可用于制备橡胶复合材料，应用于轨道交通用电缆、金属软管护套料等领域；(2)本发明所述弹性体具有良好的耐低温性能，在极寒条件下仍能保持良好的弹性；(3)本发明所述弹性体集耐腐蚀、耐高温、耐候、耐臭氧及阻燃于一体。
具体实施方式
实施例1
一种基于碳化硅改性的聚氯乙烯弹性体，由以下组分按重量份数配比制成：聚氯乙烯23份、粉末丁腈橡胶18份、邻苯二甲酸二辛酯12份、苯乙烯化苯酚10份、硬脂酸钙7份、硬脂酸钡6份、碳酸钙6份、蒙脱土8份、滑石粉4份、碳化硅9份、二氧化钛7份。
一种基于碳化硅改性的聚氯乙烯弹性体的制备方法，包含以下步骤：
(1)基体制备：将聚氯乙烯和粉末丁腈橡胶混匀，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：将硬脂酸钙、硬脂酸钡、碳酸钙、蒙脱土、滑石粉、碳化硅和二氧化钛混匀，研磨成粉，粉末粒径为50目；置于电炉中，在100℃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，85℃混炼8分钟，结束后在60℃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85℃条件下放置8小时；
(5)第二次改性共混：将邻苯二甲酸二辛酯、苯乙烯化苯酚和碳化硅加入经第一次硫化后的材料中，80℃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85℃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112℃条件下将母料炼制透明，即可制得。
实施例2
一种基于碳化硅改性的聚氯乙烯弹性体，由以下组分按重量份数配比制成：聚氯乙烯34份、粉末丁腈橡胶28份、邻苯二甲酸二辛酯25份、苯乙烯化苯酚22份、硬脂酸钙11份、硬脂酸钡14份、碳酸钙13份、蒙脱土12份、滑石粉9份、碳化硅18份、二氧化钛16份。
一种基于碳化硅改性的聚氯乙烯弹性体的制备方法，包含以下步骤：
(1)基体制备：将聚氯乙烯和粉末丁腈橡胶混匀，加入密炼机中，共混温度为165℃，共混时间为14分钟，共混结束后在90℃条件下放置12小时；加入稳定剂和增塑剂在150℃条件下继续共混8分钟，即得基体；
(2)改性剂制备：将硬脂酸钙、硬脂酸钡、碳酸钙、蒙脱土、滑石粉、碳化硅和二氧化钛混匀，研磨成粉，粉末粒径为80目；置于电炉中，在120℃条件下加热2.5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，95℃混炼12分钟，结束后在68℃条件下放置8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95℃条件下放置12小时；
(5)第二次改性共混：将邻苯二甲酸二辛酯、苯乙烯化苯酚和碳化硅加入经第一次硫化后的材料中，90℃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90℃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121℃条件下将母料炼制透明，即可制得。
实施例3
一种基于碳化硅改性的聚氯乙烯弹性体，由以下组分按重量份数配比制成：聚氯乙烯42份、粉末丁腈橡胶35份、邻苯二甲酸二辛酯32份、苯乙烯化苯酚28份、硬脂酸钙14份、硬脂酸钡19份、碳酸钙18份、蒙脱土17份、滑石粉11份、碳化硅21份、二氧化钛22份。
一种基于碳化硅改性的聚氯乙烯弹性体的制备方法，包含以下步骤：
(1)基体制备：将聚氯乙烯和粉末丁腈橡胶混匀，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：将硬脂酸钙、硬脂酸钡、碳酸钙、蒙脱土、滑石粉、碳化硅和二氧化钛混匀，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，105℃混炼15分钟，结束后在75℃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105℃条件下放置16小时；
(5)第二次改性共混：将邻苯二甲酸二辛酯、苯乙烯化苯酚和碳化硅加入经第一次硫化后的材料中，100℃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105℃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128℃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 22.1 24.5 23.7
断裂伸长率/％ 276 298 287
脆性温度/℃ －48 －56 －52
极限氧指数 32 29 30

Claims (10)

1.一种基于碳化硅改性的聚氯乙烯弹性体，其特征在于，由以下组分按重量份数配比制成：聚氯乙烯23～42份、粉末丁腈橡胶18～35份、邻苯二甲酸二辛酯12～32份、苯乙烯化苯酚10～28份、硬脂酸钙7～14份、硬脂酸钡6～19份、碳酸钙6～18份、蒙脱土8～17份、滑石粉4～11份、碳化硅9～21份、二氧化钛7～22份。
2.根据权利要求1所述的一种基于碳化硅改性的聚氯乙烯弹性体，其特征在于，由以下组分按重量份数配比制成：聚氯乙烯34份、粉末丁腈橡胶28份、邻苯二甲酸二辛酯25份、苯乙烯化苯酚22份、硬脂酸钙11份、硬脂酸钡14份、碳酸钙13份、蒙脱土12份、滑石粉9份、碳化硅18份、二氧化钛16份。
3.权利要求1所述的一种基于碳化硅改性的聚氯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：将聚氯乙烯和粉末丁腈橡胶混匀，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：将硬脂酸钙、硬脂酸钡、碳酸钙、蒙脱土、滑石粉、碳化硅和二氧化钛混匀，研磨成粉，粉末粒径为50～100目；置于电炉中，在100～135℃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，85～105℃混炼8～15分钟，结束后在60～75℃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85～105℃条件下放置8～16小时；
(5)第二次改性共混：将邻苯二甲酸二辛酯、苯乙烯化苯酚和碳化硅加入经第一次硫化后的材料中，80～100℃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85～105℃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112～128℃条件下将母料炼制透明，即可制得。
4.根据权利要求3所述的一种基于碳化硅改性的聚氯乙烯弹性体的制备方法，其特征在于，步骤(1)基体制备：将聚氯乙烯和粉末丁腈橡胶混匀，加入密炼机中，共混温度为165℃，共混时间为14分钟，共混结束后在90℃条件下放置12小时；加入稳定剂和增塑剂在150℃条件下继续共混8分钟，即得基体。
5.根据权利要求3所述的一种基于碳化硅改性的聚氯乙烯弹性体的制备方法，其特征在于，步骤(2)改性剂制备：将硬脂酸钙、硬脂酸钡、碳酸钙、蒙脱土、滑石粉、碳化硅和二氧化钛混匀，研磨成粉，粉末粒径为80目；置于电炉中，在120℃条件下加热2.5小时。
6.根据权利要求3所述的一种基于碳化硅改性的聚氯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，95℃混炼12分钟，结束后在68℃条件下放置8小时。
7.根据权利要求3所述的一种基于碳化硅改性的聚氯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95℃条件下放置12小时。
8.根据权利要求3所述的一种基于碳化硅改性的聚氯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：将邻苯二甲酸二辛酯、苯乙烯化苯酚和碳化硅加入经第一次硫化后的材料中，90℃混炼7分钟。
9.根据权利要求3所述的一种基于碳化硅改性的聚氯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90℃条件下放置13小时。
10.根据权利要求3所述的一种基于碳化硅改性的聚氯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121℃条件下将母料炼制透明，即可制得。
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