CN107189236A - 一种耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物、制备方法、用途及其应用产品 - Google Patents

一种耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物、制备方法、用途及其应用产品 Download PDF

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Abstract

一种耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物、制备方法、用途及其应用产品，所述组合物包括三元乙丙橡胶100份，炭黑50～130份，石蜡油10～60份，氧化锌2～8份，硬脂酸0.5～3份，防老剂1～6份，硫磺0.2～1份，促进剂1～6份。其优点在于，与现有技术制得的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物相比，耐热老化和低压缩永久变形性能显著提高，应用于耐热老化、低压变要求的橡胶制品，特别应用于采用聚4‑甲基戊烯‑1(TPX)包覆硫化工艺的橡胶软管外胶层。同时该组合物制备方法简单，硫化温度较低，达到了节约能源的目的。

Description

一种耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物、制备 方法、用途及其应用产品
技术领域
本发明属人造橡胶技术领域，涉及一种耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物、制备方法、用途及其应用产品。
背景技术
硫化是橡胶制品生产的最后一个工艺过程，也是橡胶加工的重要工艺之一。为了使橡胶软管获得光滑的外观，传统的硫化方式是在软管硫化前半成品上包铅硫化，但这种方法存在严重的污染问题，这是由于包铅工艺所用的铅块在熔融和硫化过程中极易氧化，并伴有铅蒸汽造成污染。为了克服传统硫化方式存在的缺点且不降低橡胶软管的各项性能，目前橡胶软管的硫化工艺大多是聚4-甲基戊烯-1(TPX)包覆硫化，TPX是一种新型聚烯烃材料，除了具有通用聚烯烃材料的特性外，它还具有非常突出的机械性能、耐高温性及电学性能等，TPX硫化后经过剥离、粉碎可以重新使用，同时无环境污染，因此，应该非常广泛。此外，随着国内外汽车需求量和产销量的增加，汽车及零部件品质方面的要求不断提高，软管的使用环境、回弹性要求也越来越高，对三元乙丙橡胶的耐热性能和低压缩永久变形性能也提出了更高的要求。 CN201710172665.4公开了一种耐热低压变橡胶及其制备方法，CN201010570618.3公开了一种耐高温三元乙丙橡胶组合物，为了获得良好的耐热和低压缩永久变形性能，它们采用的硫化剂分别为过氧化二异丙苯(DCP) 和BIBP(无味DCP)，都属于过氧化物硫化体系。
但是过氧化物硫化胶的硫化工艺要求苛刻，不仅硫化温度要求很高，工业生产能耗较大，而且过氧化物硫化胶可与TPX发生化学反应，造成TPX降解，因此，使用TPX包覆硫化的软管外胶层不能采用过氧化物硫化体系，必须采用硫磺硫化体系。
而现有技术硫磺硫化三元乙丙橡胶的耐热老化和压缩永久变形性能较差，难以满足使用要求。
所以，在使用TPX包覆硫化的软管外胶层领域，急需一种能够满足耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶。目前并无相关专利报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物、制备方法、用途及其应用产品，以解决现有技术的缺陷。
本发明公开了耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物，其各组分按如下重量份数配制：
三元乙丙橡胶100份，炭黑50～130份，石蜡油10～60份，氧化锌2～8 份，硬脂酸0.5～3份，防老剂1～6份，硫磺0.2～1份，促进剂1～6份。
优选的，所述耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物，其各组分按如下重量份数配制：
三元乙丙橡胶100份，炭黑60～100份，石蜡油20～50份，氧化锌3～6 份，硬脂酸1～2.5份，防老剂1～3份，硫磺0.2～0.8份，促进剂2.5～4份。
进一步地，所述所述三元乙丙橡胶的乙烯含量为44％～62％，第三单体乙叉降冰片烯含量为5.0％～7.5％。
进一步地，所述炭黑采用快压出炭黑、炭黑N330、炭黑N550、炭黑N774、槽法炭黑、天然气半补强炭黑和炭黑N990中至少一种或几种的任意比例混合物。
进一步地，所述石蜡油的牌号为SUNPAR 2280。
进一步地，所述防老剂为防老剂445、防老剂4010NA中的一种或两种混合。
进一步地，所述防老剂为防老剂445、防老剂4010NA的两种混合，所述的防老剂445、防老剂4010NA的质量比为1:0.5～2。
进一步地，所述促进剂为促进剂DTDM、促进剂TMTD、促进剂PZ、促进剂BZ中的一种或几种混合。
进一步地，所述促进剂为促进剂DTDM、促进剂TMTD、促进剂PZ、促进剂BZ中的四种混合，所述的促进剂PZ、促进剂BZ的质量比为1:1。
进一步地，本发明还公开了耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
1、将配方量的三元乙丙橡胶投入密炼机塑炼1～2min；
2、再依次加入配方量的氧化锌、硬脂酸和防老剂混炼1～2min；
3、向上述混合物中加入配方量的炭黑和石蜡油混炼2～3min；
4、向步骤3处理后的混合物中加入配方量的硫磺和促进剂，胶料温度控制在80～95℃，混炼1～2min，待密炼机温度升至110℃时排胶，移至开放式炼胶机进行薄通出片，静置16小时后，获得三元乙丙橡胶材料；
5、向步骤4处理后的三元乙丙橡胶材料放于平板硫化机中进行硫化，制得硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物。
进一步地，硫化的方法包括：平板硫化、水蒸汽包布硫化、包塑(TPX) 硫化或者裸硫化、热空气硫化中至少一种；其中
平板硫化：硫化温度：150～170℃，硫化时间：10～30min；
水蒸汽包布硫化、包塑(TPX)硫化或者裸硫化：硫化温度：150～170℃，硫化时间：20～60min，硫化压力为12～15MPa；
热空气硫化：硫化温度：150～170℃，硫化时间：20～60min。
本发明还公开了一种耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶制品，其使用了所述耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物制成。
本发明还公开了所述耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物的用途，其应用于耐热老化、低压变要求的橡胶制品，特别应用于采用TPX包覆硫化工艺的橡胶软管外胶层。
本发明选用乙烯含量为44％～62％、第三单体乙叉降冰片烯含量为 5.0％～7.5％的三元乙丙橡胶，可以使胶料不仅具有良好的耐热老化和低压缩永久变形性能，而且物理机械性能优良。
本发明选用中等粒径且具有较高结构的快压出炭黑为补强填充剂，可以赋予胶料良好的加工性能，并使胶料保持较好的物理机械性能，同时耐热老化性能优越。
本发明选用牌号SUNPAR 2280的环保型石蜡油为增塑剂，与三元乙丙橡胶相容性好，气味较小，可以改善胶料的加工性能和耐热老化性能。
本发明选用氧化锌与硬脂酸为硫化助剂，可以提高硫化交联程度、胶料的焦烧性能及加工安全性。
本发明通过加入防老剂445和防老剂4010NA并用，使胶料具有良好的耐热老化和低压缩永久变形性能。
本发明的硫磺硫化体系采用多种促进剂共同作用，通过加入促进剂 DTDM、促进剂TMTD、促进剂PZ和促进剂BZ，可以显著改善胶料的耐热老化和低压缩永久变形性能，而且有效地降低了胶料的硫化温度。
本发明的有益效果在于：与现有技术制得的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物相比，耐热老化和低压缩永久变形性能显著提高，应用于耐热老化、低压变要求的橡胶制品，特别应用于采用聚4-甲基戊烯-1(TPX)包覆硫化工艺的橡胶软管外胶层。同时该组合物制备方法简单，硫化温度较低，达到了节约能源的目的。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术实施例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例
下面结合具体实例对本发明的技术方案做进一步说明。
表1实施例1-5硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物的原料组分及其配比
注：
(1)防老剂445：4.4'-双(α.α'-二甲基苄基)二苯胺；
(2)防老剂4010NA：N-异丙基-N'-苯基对苯二胺；
(3)促进剂DTDM：4,4'-二硫代二吗啉；
(4)促进剂TMTD：二硫化四甲基秋兰姆；
(5)促进剂PZ：二甲基二硫代氨基甲酸锌；
(6)促进剂BZ：二正丁基二硫代氨基甲酸锌；
按照表1所示的配比称取原料组分，并对原料进行混炼加工，包括以下步骤：
将配方量的三元乙丙橡胶投入密炼机塑炼1～2min；再依次加入配方量的氧化锌、硬脂酸和防老剂混炼1～2min；然后加入配方量的炭黑和石蜡油混炼 2～3min；之后再加入配方量的硫磺和促进剂，胶料温度控制在80～95℃，混炼 1～2min，待密炼机温度升至110℃时排胶，移至开放式炼胶机进行薄通出片，静置16小时后，获得三元乙丙橡胶材料；
将处理后的三元乙丙橡胶材料放于平板硫化机中进行硫化，硫化温度 150℃，硫化时间30min，制得硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物。
为了进一步阐述本发明的有益效果，本发明使用现有技术进行了对比：
对比例
本对比例采用日本住友理工株式会社的橡胶软管外胶层，该外胶层为硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物，且该软管硫化工艺为TPX包覆硫化。
制得的橡胶制品按照标准《GB/T 531.1-2008》、《GB/T 528-2009》、《GB/T 3512-2014》、《GB/T 7759.1-2014》进行试验，结果如表2所示。
表2实施例1-5及对比例制得的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物的性能参数
由上述实施例可看出，本发明的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物具有良好的耐热老化和低压缩永久变形性能。
以上所述仅是本发明的优先实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物，其特征在于，包括如下组分，其各组分按如下重量份数配制：
三元乙丙橡胶100份，炭黑50～130份，石蜡油10～60份，氧化锌2～8份，硬脂酸0.5～3份，防老剂1～6份，硫磺0.2～1份，促进剂1～6份。
2.如权利要求1所述的耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物，其特征在于，包括如下组分，其各组分按如下重量份数配制：
三元乙丙橡胶100份，炭黑60～100份，石蜡油20～50份，氧化锌3～6份，硬脂酸1～2.5份，防老剂1～3份，硫磺0.2～0.8份，促进剂2.5～4份。
3.如权利要求1所述的耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物，其特征在于，所述三元乙丙橡胶的乙烯含量为44％～62％，第三单体乙叉降冰片烯含量为5.0％～7.5％；所述炭黑采用快压出炭黑、炭黑N330、炭黑N550、炭黑N774、槽法炭黑、天然气半补强炭黑和炭黑N990中至少一种或几种的任意比例混合物；所述石蜡油的牌号为SUNPAR 2280。
4.如权利要求1所述的耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物，其特征在于，所述防老剂为防老剂445、防老剂4010NA中的一种或两种混合。
5.如权利要求4所述的耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物，其特征在于，所述防老剂为防老剂445、防老剂4010NA的两种混合，所述的防老剂445、防老剂4010NA的质量比为1:0.5～2。
6.如权利要求1所述的耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物，其特征在于，所述促进剂为促进剂DTDM、促进剂TMTD、促进剂PZ、促进剂BZ中的一种或几种混合。
7.如权利要求6所述的耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物，其特征在于，所述促进剂为促进剂DTDM、促进剂TMTD、促进剂PZ、促进剂BZ中的四种混合，所述的促进剂PZ、促进剂BZ的质量比为1:1。
8.一种耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、将配方量的三元乙丙橡胶投入密炼机塑炼1～2min；
步骤2、再依次加入配方量的氧化锌、硬脂酸和防老剂混炼1～2min；
步骤3、向上述混合物中加入配方量的炭黑和石蜡油混炼2～3min；
步骤4、向步骤3处理后的混合物中加入配方量的硫磺和促进剂，胶料温度控制在80～95℃，混炼1～2min，待密炼机温度升至110℃时排胶，移至开放式炼胶机进行薄通出片，静置16小时后，获得三元乙丙橡胶材料；
步骤5、向步骤4处理后的三元乙丙橡胶材料放于平板硫化机中进行硫化，制得硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物。
9.一种耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶制品，其特征在于，使用了如权利要求1-7任意一项所述的耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物。
10.一种耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物的用途，其特征在于，其应用于耐热老化、低压变要求的橡胶制品，特别应用于采用聚4-甲基戊烯-1(TPX)包覆硫化工艺的橡胶软管外胶层。
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