CN106674831A - 一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶 - Google Patents

一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，它是由按重量份的以下组分制成：乙丙橡胶15‑30份，氟橡胶75‑85份，硫化剂2‑6份，促进剂1‑4份，活性剂3‑9份，防老剂1‑3份，中和剂1‑3份，偶联剂2‑6份，填料6‑15份，金属粉末5‑10份，胶粘剂1‑3份。本发明的有益效果在于：本发明提供的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶将乙丙橡胶和氟橡胶进行并用混炼，综合利用了两种橡胶单体的优点，具有良好的耐高温蒸汽性能，同时在乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶中加入金属粉末，使得乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶在过热蒸汽中使用时能及时地疏导热量，延长乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶的使用寿命。

Description

一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶
技术领域
本发明涉及橡胶领域，具体涉及两种橡胶并用混炼橡胶领域。
背景技术
橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一。它不仅为人们提供日常生活不可或缺的日用、医用等轻工橡胶产品，而且向采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种橡胶制生产设备或橡胶部件。
橡胶工业是随着汽车工业发展起来的。六十年代汽车工业与石油化学工业高速发展，使橡胶工业生产水平有了很大的提高。进入七十年代，为适应汽车的高速、安全和节约能源，消除污染，防止公害等方面的需要，促进了轮胎新品种的不断出观，原料胶消耗在交通运输方面占有相当大的比重。工业部门所需要的大大小小的橡胶制品那就更多了，品种多，用途广，有的还有特殊要求。农林水利事业的发展，也需要各种各样的橡胶制品，除拖拉机和农业机械用各种轮胎外，在联合收割机需用的橡胶履带，灌溉用水池、水库采用的橡胶防渗层及橡胶水坝，橡胶船、救生用品等用量都在增长，在农副产品加工设备和林、牧、渔业技术装备等方面，都有橡胶配件。同时橡胶还是重要的战略物资，在军事国防上应用更是十分广泛。
橡胶制品都是在复杂多变的环境下使用，根据不同的使用环境要求橡胶有特定的功能，在油田的蒸汽喷射等高温蒸汽环境中就要求橡胶具有优良的耐高温蒸汽性能。目前市场上常用的耐高温橡胶为三元乙丙橡胶和四丙氟橡胶，它们均具有优异的耐高温性能，耐老化性能，但是单一胶种耐过热蒸汽的性能依然欠佳。
发明内容
为了解决以上存在的问题，本发明提供一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，它是由按重量份的以下组分制成：乙丙橡胶15-30份，氟橡胶75-85份，硫化剂2-6份，促进剂1-4份，活性剂3-9份，防老剂1-3份，中和剂1-3份，偶联剂2-6份，填料6-15份，金属粉末5-10份，胶粘剂1-3份。
如上所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，优选地，所述乙丙橡胶为三元乙丙橡胶，其第三单体为5–亚乙基二环[2.2.1]庚–2–烯。
如上所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，优选地，所述氟橡胶为四丙氟橡胶。
如上所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，优选地，所述促进剂为过氧化二异丙苯和三烯丙基异三聚氰酸酯中的至少一种，进一步地，优选所述促进剂为过氧化二异丙苯和三烯丙基异三聚氰酸酯同时使用，其中过氧化二异丙苯：三烯丙基异三聚氰酸酯的最佳重量比为2:1。
如上所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，优选地，所述活性剂为氧化锌和硬脂酸中的至少一种，进一步地，优选氧化锌、硬脂酸同时使用，其中氧化锌：硬脂酸的最佳重量比为5:1。
如上所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，优选地，所述防老剂为6–乙氧基–2，2，4–三甲基–1，2–二氢化喹啉和2-巯基苯并咪唑中的至少一种，进一步地，优选6–乙氧基–2，2，4–三甲基–1，2–二氢化喹啉和2-巯基苯并咪唑同时使用，其中6–乙氧基–2，2，4–三甲基–1，2–二氢化喹啉：2-巯基苯并咪唑的最佳重量比为1:1。
如上所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，优选地，所述中和剂优选聚乙二醇。
如上所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，优选地，所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
如上所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，优选地，所述填料为白炭黑、炭黑N330、喷雾炭黑和石蜡油。
如上所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，优选地，所述金属粉末为纳米铜粉，所述胶粘剂为凯姆洛克，进一步地，所述纳米铜粉利用水合肼法制备所得。
本发明的另一个目的是提供一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶的制备方法，它包括以下步骤：
(1)按重量份比例称取乙丙橡胶和氟橡胶原料，利用开炼机氟橡胶薄通3-5遍；
(2)将乙丙橡胶加入开炼机，薄通3-5遍，使乙丙橡胶和氟橡胶充分混合；
(3)加入偶联剂、活性剂、防老剂、中和剂、部分填料、金属粉末和胶粘剂混炼5-10min；
(4)加入部分填料混炼5-15min；
(5)加入硫化剂、促进剂以及部分填料混炼1-5min后出片，硫化，得到一种耐高温蒸汽混炼橡胶。
如上所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶的制备方法，优选地，步骤(3)中的填料为白炭黑，重量份数为2-6份。
如上所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶的制备方法，优选地，步骤(4)中的填料为炭黑N330、喷雾炭黑和石蜡油，其中炭黑N330重量份数为1-4份、喷雾炭黑重量份数为1-3份和石蜡油重量份数为1-2份。
如上所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶的制备方法，优选地，步骤(5)中的部分填料为炭黑N330，重量份数为1份。
如上所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶的制备方法，优选地，步骤(5)中的硫化为二段硫化法，其中第一段硫化温度为168-170℃，时间为10-15min，压力8-12MPa，二段硫化为160℃经2h热空气硫化。
本发明的有益效果在于：本发明提供的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶将乙丙橡胶和氟橡胶进行并用混炼，综合利用了两种橡胶单体的优点，具有良好的耐高温蒸汽性能，同时在乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶中加入金属粉末，使得乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶在过热蒸汽中使用时能及时地疏导热量，延长乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶的使用寿命。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
首先利用水合肼法制备纳米铜粉，分别将1mol/L的硫酸铜溶液100mL和3mol/L的水合肼溶液100mL同时升温至70℃，恒温10min；搅拌硫酸铜溶液，用7mol/L的NaOH将溶液的pH调节为11，将水合肼溶液倒入其中，快速搅拌30min后反应结束；经离心除去反应溶液的上层清液，用去离子水洗涤3次，在真空干燥箱中干燥3h，得到纳米铜粉，其中真空干燥箱中的温度为50℃，压力为-0.95Pa。然后称取四丙氟胶重量份数75份，三元乙丙胶15份原料，将开炼机的辊距调节为1mm，将四丙氟橡胶原料加入到开炼机中，薄通3-5遍，然后将三元乙丙橡胶原料加入开炼机中，薄通3-5遍，使得两种橡胶原料混合均匀；称取氧化锌2.5份，硬脂酸0.5份，6–乙氧基–2，2，4–三甲基–1，2–二氢化喹啉0.5份，2-巯基苯并咪唑0.5份，聚乙二醇1份，白炭黑2份，硅烷偶联剂KH550 2份，上述水合肼法制备的纳米铜粉5份，凯姆洛克1份，将上述原料加入开炼机与上述混合均匀的两种橡胶一起混炼5min；称取炭黑N3301份，喷雾炭黑1份，石蜡油1份，将其加入开练机，薄通3次，打卷2次，炼胶5min；称取硫化剂2份，过氧化二异丙苯0.5份，三烯丙基异三聚氰酸酯0.5份，炭黑N330 1份，将它们混合在一起，搅拌均匀，加入开炼机，薄通3-5次，打三角包后下片，加入模具中硫化，一段硫化条件为：上模温度170℃，中模温度168℃，下模温度170℃，时间13min，压力10MPa，二段硫化为160℃经2h热空气硫化。利用上述方法制成一组试片1。
实施例2
称取四丙氟胶重量份数80份，三元乙丙胶20份原料，将开炼机的辊距调节为1mm，将四丙氟橡胶原料加入到开炼机中，薄通3-5遍，然后将三元乙丙橡胶原料加入开炼机中，薄通3-5遍，使得两种橡胶原料混合均匀；称取氧化锌5份，硬脂酸1份，6–乙氧基–2，2，4–三甲基–1，2–二氢化喹啉1份，2-巯基苯并咪唑1份，聚乙二醇1.2份，白炭黑5份，硅烷偶联剂KH550 3份，上述实施例1中利用水合肼法制备的纳米铜粉8份，凯姆洛克2份，将上述原料加入开炼机与上述混合均匀的两种橡胶一起混炼7min；称取炭黑N330 2份，喷雾炭黑3份，石蜡油2份，将其加入开练机，薄通3次，打卷2次，炼胶10min；称取硫化剂4份，过氧化二异丙苯2份，三烯丙基异三聚氰酸酯1份，炭黑N3301份，将它们混合在一起，搅拌均匀，加入开炼机，薄通3-5次，打三角包后下片，加入模具中硫化，一段硫化条件为：上模温度170℃，中模温度168℃，下模温度170℃，时间13min，压力10MPa，二段硫化为160℃经2h热空气硫化。利用上述方法制成一组试片2。
实施例3
称取四丙氟胶重量份数85份，三元乙丙胶30份原料，将开炼机的辊距调节为1mm，将四丙氟橡胶原料加入到开炼机中，薄通3-5遍，然后将三元乙丙橡胶原料加入开炼机中，薄通3-5遍，使得两种橡胶原料混合均匀；称取氧化锌7.5份，硬脂酸1.5份，6–乙氧基–2，2，4–三甲基–1，2–二氢化喹啉1.5份，2-巯基苯并咪唑1.5份，聚乙二醇3份，白炭黑6份，硅烷偶联剂KH5506份，上述实施例1中利用水合肼法制备的纳米铜粉10份，凯姆洛克3份，将上述原料加入开炼机与上述混合均匀的两种橡胶一起混炼10min；称取炭黑N330 4份，喷雾炭黑2份，石蜡油2份，将其加入开练机，薄通3次，打卷2次，炼胶15min；称取硫化剂6份，过氧化二异丙苯2份，三烯丙基异三聚氰酸酯2份，炭黑N330 1份，将它们混合在一起，搅拌均匀，加入开炼机，薄通3-5次，打三角包后下片，加入模具中硫化，一段硫化条件为：上模温度170℃，中模温度168℃，下模温度170℃，时间13min，压力10MPa，二段硫化为160℃经2h热空气硫化。利用上述方法制成一组试片3。
实施例4
称取四丙氟胶重量份数80份，三元乙丙胶20份原料，将开炼机的辊距调节为1mm，将四丙氟橡胶原料加入到开炼机中，薄通3-5遍，然后将三元乙丙橡胶原料加入开炼机中，薄通3-5遍，使得两种橡胶原料混合均匀；称取氧化锌5份，硬脂酸1份，2-巯基苯并咪唑2份，聚乙二醇1.2份，白炭黑5份，硅烷偶联剂KH550 3份，上述实施例1中利用水合肼法制备的纳米铜粉8份，凯姆洛克2份，将上述原料加入开炼机与上述混合均匀的两种橡胶一起混炼7min；称取炭黑N330 2份，喷雾炭黑3份，石蜡油2份，将其加入开练机，薄通3次，打卷2次，炼胶10min；称取硫化剂4份，三烯丙基异三聚氰酸酯4份，炭黑N330 1份，将它们混合在一起，搅拌均匀，加入开炼机，薄通3-5次，打三角包后下片，加入模具中硫化，一段硫化条件为：上模温度165℃，中模温度160℃，下模温度165℃，时间15min，压力12MPa，二段硫化为160℃经2h热空气硫化。利用上述方法制备一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶。
实施例5
称取四丙氟胶重量份数80份，三元乙丙胶20份原料，将开炼机的辊距调节为1mm，将四丙氟橡胶原料加入到开炼机中，薄通3-5遍，然后将三元乙丙橡胶原料加入开炼机中，薄通3-5遍，使得两种橡胶原料混合均匀；称取氧化锌6份，6–乙氧基–2，2，4–三甲基–1，2–二氢化喹啉1份，2-巯基苯并咪唑1份，聚乙二醇1.2份，白炭黑5份，硅烷偶联剂KH550 3份，上述实施例1中利用水合肼法制备的纳米铜粉8份，凯姆洛克2份，将上述原料加入开炼机与上述混合均匀的两种橡胶一起混炼7min；称取炭黑N330 2份，喷雾炭黑3份，石蜡油2份，将其加入开练机，薄通3次，打卷2次，炼胶10min；称取硫化剂4份，过氧化二异丙苯4份，炭黑N3301份，将它们混合在一起，搅拌均匀，加入开炼机，薄通3-5次，打三角包后下片，加入模具中硫化，一段硫化条件为：上模温度175℃，中模温度170℃，下模温度175℃，时间12min，压力9MPa，二段硫化为160℃经2h热空气硫化。利用上述方法制备一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶。
实施例6
称取四丙氟胶重量份数80份，三元乙丙胶20份原料，将开炼机的辊距调节为1mm，将四丙氟橡胶原料加入到开炼机中，薄通3-5遍，然后将三元乙丙橡胶原料加入开炼机中，薄通3-5遍，使得两种橡胶原料混合均匀；称取硬脂酸6份，2-巯基苯并咪唑2份，聚乙二醇1.2份，白炭黑5份，硅烷偶联剂KH5503份，上述实施例1中利用水合肼法制备的纳米铜粉8份，凯姆洛克2份，将上述原料加入开炼机与上述混合均匀的两种橡胶一起混炼7min；称取炭黑N3302份，喷雾炭黑3份，石蜡油2份，将其加入开练机，薄通3次，打卷2次，炼胶10min；称取硫化剂4份，过氧化二异丙苯2份，三烯丙基异三聚氰酸酯2份，炭黑N330 1份，将它们混合在一起，搅拌均匀，加入开炼机，薄通3-5次，打三角包后下片，加入模具中硫化，一段硫化条件为：上模温度200℃，中模温度195℃，下模温度200℃，时间10min，压力8MPa，二段硫化为160℃经2h热空气硫化。利用上述方法制备一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶。
对比例1
称取三元乙丙橡胶重量份数100份，硅烷偶联剂KH550 5份，将它们加入开炼机中混炼10min；称取2-巯基苯并咪唑2份，聚乙二醇3份，白炭黑5份，炭黑N3305份，石蜡油2份加入开炼机继续混炼15min；称取硫化剂6份，过氧化二异丙苯4份，加入开炼机混炼5min，在170℃条件下硫化10min制备一组试片4。
将利用上述重量比组分和方法制备的试样1、试样2、试样3以及试样4分别进行耐高温蒸汽测试和耐高温测试。试样1、试样2、试样3、试样4每个试样各取3个，将他们分成三组，分别将这三组试样放置在180℃过热蒸汽下72h，200℃过热蒸汽中腐蚀48h，250℃过热蒸汽中腐蚀24h，缓慢冷却后取出测试观察；试样1、试样2、试样3、试样4每个试样各取3个，将他们分成三组，分别将这三组试样放入热空气老化箱进行耐热空气老化实验，耐热空气老化条件分别为160℃，72h、200℃，72h、250℃，72h，缓慢冷却后取出测试观察。
以上测试试样耐过热蒸汽的方法为：将试样放入高温试验箱中，加入蒸馏水密封，加热到指定的温度，保温指定的时间，缓慢冷却，取出试样进行测试观察。按照国标GB/T3512-2014对试样进行耐热空气老化实验，其中空气流速为1.0m/s，试样悬挂转速为6r/min。表1为各组试样的耐过热蒸汽的实验数据，表2为各组试样的耐高温老化的实验数据。
表1各试样的耐过热蒸汽实验数据
表2各试样的耐高温老化实验数据
表1为本发明提供的试样与对比样的耐不同温度的过热水蒸气性能的实验数据，通过表1的数据我们可以清楚的看出，本发明提供的试样与对比样相比在180℃、200℃以及250℃的过热蒸汽中各项性能保持良好，具有良好的耐过热蒸汽性能；表2为本发明提供的试样与对比样的耐高温性能的实验数据，本发明提供的试样与对比样相比在160℃、200℃以及250℃的温度中保温一段时间，各项性能保持良好，具有良好的耐高温性能。对比来以上实施例中通过本发明提供的样品与对比样对比可知，本发明提供的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶具有良好的耐高温和耐高温蒸汽的性能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，其特征在于：它是由以下重量份的组分制成：乙丙橡胶15-30份，氟橡胶75-85份，硫化剂2-6份，促进剂1-4份，活性剂3-9份，防老剂1-3份，中和剂1-3份，偶联剂2-6份，填料6-15份，金属粉末5-10份，胶粘剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，其特征在于：所述乙丙橡胶为三元乙丙橡胶，其第三单体为5–亚乙基二环[2.2.1]庚–2–烯。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，其特征在于：所述氟橡胶为四丙氟橡胶。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，其特征在于：所述促进剂为过氧化二异丙苯和三烯丙基异三聚氰酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，其特征在于：所述活性剂为氧化锌和硬脂酸中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，其特征在于：所述防老剂为6–乙氧基–2，2，4–三甲基–1，2–二氢化喹啉和2-巯基苯并咪唑中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，其特征在于：所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶，其特征在于：所述金属粉末为纳米铜粉，所述胶粘剂为凯姆洛克。
9.制备权利要求1-8之一所述的一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按重量份比例称取乙丙橡胶和氟橡胶原料，将氟橡胶薄通3-5遍；
(2)将乙丙橡胶加入，薄通3-5遍，使乙丙橡胶和氟橡胶充分混合；
(3)加入偶联剂、活性剂、防老剂、中和剂、部分填料、金属粉末和胶粘剂混炼；
(4)加入部分填料混炼；
(5)加入硫化剂、促进剂以及部分填料混炼后出片，硫化，得到一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶。
10.根据权利要求9所述的制备一种耐高温蒸汽的乙丙橡胶/氟橡胶并用混炼橡胶的方法，其特征在于：所述方法步骤(5)中硫化为二段硫化法，硫化温度为160-200℃。
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