CN107254074A - 一种防老化橡胶 - Google Patents

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Abstract

本发明属于橡胶技术领域，具体公开了一种防老化橡胶，由以下重量份组份制备而成：天然橡胶SVR3L 70～90份、顺丁橡胶9000 10～30份、氧化锌5～8份、硬脂酸1～2份、普通石蜡5～8份、微晶蜡3～5份、古马隆树脂3～5份、偶联剂2～3份、分散助剂2～5份、软化剂5～10份、防老化剂混料5～7份、促进剂混料1.3～1.8份、炭黑混料70～85份、硫磺1.8～2.5份、防焦剂0.2～0.4份。防老化剂混料为防老剂RD、防老剂4010NA，促进剂混料为促进剂CZ、促进剂DM、促进剂TMTD。本发明的防老化橡胶具有良好的抗氧化、防老化能力，且抗机械强度、耐疲劳强度好。

Description

一种防老化橡胶
技术领域
本发明属于橡胶技术领域，具体涉及一种防老化橡胶。
背景技术
橡胶是具有可逆形变的高弹性聚合物材料，用于制造飞机、军舰、汽车、拖拉机、收割机、水利排灌机械、医疗器械等仪器设备，分为天然橡胶与合成橡胶两种。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成，而合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。橡胶的老化是指橡胶及其制品在使用、存贮过程中容易受到光、热、臭氧以及机械压力等的影响而发生老化，导致出现龟裂、发粘、硬化、软化、粉化、变色、长霉等破坏性变化。其中天然橡胶常温下具有较高的弹性并稍带塑性，机械强度好，滞后损失小，耐屈挠性很好，电绝缘性能优良，但是天然橡胶因为有不饱和双键，受光、热、臭氧、辐射、以及铜、锰等金属的影响容易老化，而且由于天然橡胶是非极性橡胶，耐油性和耐溶剂性很差，烃、卤代烃、二硫化碳、醚、高级酮和高级脂肪酸对天然橡胶均有溶解作用。合成橡胶一般在性能上不如天然橡胶全面，但具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等性能，但是合成橡胶及其制品也容易受多重要因素作用发生老化，橡胶及其制品发生老化后严重影响使用。
中国专利CN104387677A，专利名称一种防老化橡胶，申请日期2014年11月5日，公开了一种由三元乙丙橡胶、硫磺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、硫化促进剂、氧化锌、丙烯酸十八酯、N550炭黑、轻质碳酸钙、软化剂等制备而成的防老化橡胶，但是该防老化橡胶的抗机械压力、耐氧化效果不突出。
发明内容
针对老化导致橡胶出现龟裂、发粘、硬化、软化、粉化、变色、长霉等破坏性变化而影响橡胶的正常使用的问题，本发明的目的在于提供一种防老化橡胶，具有良好的抗氧化、耐候能力，而且抗机械强度、耐疲劳强度好，防老化能力强。
本发明提供如下的技术方案：
一种防老化橡胶，所述防老化橡胶由以下重量份组份制备而成：天然橡胶SVR3L 70～90份、顺丁橡胶9000 10～30份、氧化锌5～8份、硬脂酸1～2份、普通石蜡5～8份、微晶蜡3～5份、古马隆树脂3～5份、偶联剂2～3份、分散助剂2～5份、软化剂5～10份、防老化剂混料5～7份、促进剂混料1.3～1.8份、炭黑混料70～85份、硫磺1.8～2.5份、防焦剂0.2～0.4份。
本发明的防老化橡胶采用天然橡胶SVR3L与顺丁橡胶9000复配，顺丁橡胶9000能够补强天然橡胶SVR3L的抗老化能力。防老化剂混料可以明显提高防老化橡胶的防老化能力，延长防老化橡胶的抗老化时间，添加的氧化锌一方面分散均匀混料，保证橡胶品质均匀，另一方面能够吸收和散射紫外线，提高橡胶的耐老化能力，强化防老化剂混料的效果。古马隆树脂添加后可以协同氧化锌，起到补强、润滑的作用，有助于硫磺、炭黑的溶解分散，防止焦烧，同时古马隆树脂的耐老化性能、耐热性能、耐溶剂性能好，进一步增强防老化橡胶的耐环境应力的能力，协同防老化剂的作用。硬脂酸能作为硫化活性剂活化硫磺，加快橡胶的硫化，同时起到增塑、软化的作用，而且能提高橡胶的稳定性。微晶蜡可以延长普通石蜡从橡胶及其制品中的溢出时间，减缓老化速度，提高橡胶及其制品的抗老化、抗臭氧氧化的能力。炭黑混料能提高橡胶的强度、伸长率，强化防老化橡胶的抗机械压力的能力，促进剂混料促进硫化过程、橡胶交联过程。
作为本发明的一种改进，所述防老化剂混料为防老剂RD、防老剂4010NA，其中两者的重量份比为：防老剂RD:防老剂4010NA＝2～3:3～4。防老剂RD对因热、氧化引起的老化的防护抑制效果好，防老剂4010NA对因机械压力、挠屈等因素引起的老化的防护效果好，防老剂RD与防老剂4010NA复配使用起到协同强化的作用。
作为本发明的一种改进，所述促进剂混料为促进剂CZ、促进剂DM、促进剂TMTD，其中三者的重量份比为：促进剂CZ:促进剂DM:促进剂TMTD＝0.8～1.5:0.2～0.5:0.1～0.3。以促进剂CZ为主促进剂，促进剂DM、TMTD为辅助促进剂，能够极大的促进硫磺硫化作用，提高防老化橡胶的伸长率和抗拉伸能力。
作为本发明的一种改进，所述炭黑混料为炭黑330、炭黑774，其中两者的重量份比为炭黑330:炭黑774＝45～55:20～35。炭黑330能够增强防老化橡胶的补强效果，炭黑774能够提高防老化橡胶的弹性和伸长率，两种协同使用强化防老化橡胶的抗机械压力的能力。
作为本发明的一种改进，所述偶联剂为硅烷偶联剂Si-69。硅烷偶联剂Si-69可以活化炭黑混料，强化硫磺的硫化效果，起到活化、偶联、交联和补强的作用。
一种防老化橡胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)向密炼机中加入天然橡胶SVR3L、顺丁橡胶9000、氧化锌、硬脂酸、普通石蜡、微晶蜡、古马隆树脂、偶联剂、分散助剂、防老化剂混料、防焦剂混合均匀，转速35～40r/min下保持6kgf/cm2压力55～65秒；
(2)继续加入炭黑混料，转速35～40r/min下保持6kgf/cm2压力50～60秒；
(3)继续加入软化剂，转速35～40r/min下保持6kgf/cm2压力60～70秒；
(4)升栓空转10秒后压栓，转速35～40r/min下保持6kgf/cm2压力60～70秒、温度105～115℃；
(5)保持压力4kgf/cm2、温度110～130℃、转速30～35r/min下至少排胶15秒得初级胶料；
(6)将初级胶料放置一段时间后加入密炼机，并加入促进剂混料、硫磺，升栓空转20秒后压栓，转速30～40r/min下保持6kgf/cm2压力20～30秒；
(7)升栓5秒后压栓20～30秒，转速35～40r/min下保持压力6kgf/cm2、温度95～105℃；
(8)压力4kgf/cm2、转速25～30r/min下排胶20秒得到防老化橡胶。
保持压力和适当的进料温度保证加入的各种原料混合均匀，炭黑与软化剂分别进料提高炭黑混料与软化剂的分散效果，强化防老化橡胶的耐低温性能。初级胶料放置一段时间后添加促进剂混料、硫磺，混炼的分散性和均匀性好，硫化效果好，提高防老化橡胶品质均匀。
作为本发明方法的一种改进，步骤(1)中的进料温度为≤80℃。促进各原料的均匀分散，强化软化剂的分散效果。
作为本发明方法的一种改进，步骤(6)中将初级胶料放置时间不少于8小时且不超过30天，放置温度为15～30℃。将初级胶料放置一段时间后使初级胶料减少收缩性，提高性能的稳定性和品质均匀，并使初级胶料的应力得到松弛。
本发明的有益效果如下：
本发明的防老化橡胶具有良好的抗氧化、耐候能力，而且抗机械强度、耐疲劳强度好，防老化能力强，避免橡胶出现龟裂、发粘、硬化、软化、粉化、变色、长霉等破坏性变化而影响橡胶的正常使用的问题，
具体实施方式
下面就本发明的具体实施方式作进一步说明：
如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。
实施例1
一种防老化橡胶，由以下组份制备而成：天然橡胶SVR3L 70g、顺丁橡胶9000 30g、氧化锌8g、硬脂酸1.5g、普通石蜡5g、微晶蜡5g、古马隆树脂3g、偶联剂2g、分散助剂2g、软化剂8g、防老化剂混料5g、促进剂混料1.3g、炭黑混料80g、硫磺2.5g、防焦剂0.2g。优选防老化剂混料为防老剂RD、防老剂4010NA，其中两者的重量份比为：防老剂RD:防老剂4010NA＝2:3。优选促进剂混料为促进剂CZ、促进剂DM、促进剂TMTD，其中三者的重量份比为：促进剂CZ:促进剂DM:促进剂TMTD＝0.8:0.5:0.2。优选炭黑混料为炭黑330、炭黑774，其中两者的重量份比为炭黑330:炭黑774＝45:35。偶联剂优选为质量浓度50％的硅烷偶联剂Si-69。
一种防老化橡胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)向密炼机中加入天然橡胶SVR3L、顺丁橡胶9000、氧化锌、硬脂酸、普通石蜡、微晶蜡、古马隆树脂、偶联剂、分散助剂、防老化剂混料、防焦剂混合均匀，进料温度为30℃，然后保持转速40r/min，在6kgf/cm2压力下保持65秒；
(2)继续加入炭黑混料，转速40r/min下保持6kgf/cm2压力60秒；
(3)继续加入软化剂，转速40r/min下保持6kgf/cm2压力60秒；
(4)升栓空转10秒后压栓60秒，转速40r/min下压力保持6kgf/cm2，温度110℃；
(5)保持压力4kgf/cm2、转速35r/min、温度110℃下排胶15秒得到初级胶料；
(6)将初级胶料15℃下放置一段时间后加入密炼机，放置的时间不超过30天且不少于8小时，优选8小时，然后加入促进剂混料、硫磺，空转20秒后压栓20秒，转速40r/min，压力6kgf/cm2；
(7)升栓保持5秒后压栓20秒，保持温度95℃，转速35r/min，保持压力6kgf/cm2；
(8)保持压力4kgf/cm2，转速30r/min，温度100℃下排胶20秒得到防老化橡胶。
实施例2
一种防老化橡胶，由以下组份制备而成：天然橡胶SVR3L 80g、顺丁橡胶9000 20g、氧化锌6g、硬脂酸2g、普通石蜡6g、微晶蜡4g、古马隆树脂4g、偶联剂2.2g、分散助剂4g、软化剂5g、防老化剂混料6g、促进剂混料1.45g、炭黑混料85g、硫磺2g、防焦剂0.3g。优选防老化剂混料为防老剂RD、防老剂4010NA，其中两者的重量份比为：防老剂RD:防老剂4010NA＝2.5:3.5。优选促进剂混料为促进剂CZ、促进剂DM、促进剂TMTD，其中三者的重量份比为：促进剂CZ:促进剂DM:促进剂TMTD＝1:0.3:0.3。优选炭黑混料为炭黑330、炭黑774，其中两者的重量份比为炭黑330:炭黑774＝50:30。偶联剂优选为质量浓度50％的硅烷偶联剂Si-69。
一种防老化橡胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)向密炼机中加入天然橡胶SVR3L、顺丁橡胶9000、氧化锌、硬脂酸、普通石蜡、微晶蜡、古马隆树脂、偶联剂、分散助剂、防老化剂混料、防焦剂混合均匀，进料温度为50℃，然后保持转速35r/min，在6kgf/cm2压力下保持55秒；
(2)继续加入炭黑混料，转速37r/min下保持6kgf/cm2压力50秒；
(3)继续加入软化剂，转速37r/min下保持6kgf/cm2压力65秒；
(4)升栓空转10秒后压栓65秒，转速37r/min下压力保持6kgf/cm2，温度105℃；
(5)保持压力4kgf/cm2、转速33r/min、温度120℃下排胶35秒得到初级胶料；
(6)将初级胶料25℃下放置一段时间后加入密炼机，放置的时间不超过30天且不少于8小时，优选500小时，然后加入促进剂混料、硫磺，空转20秒后压栓25秒，转速35r/min，压力6kgf/cm2；
(7)升栓保持5秒后压栓25秒，保持温度100℃，转速37r/min，保持压力6kgf/cm2；
(8)保持压力4kgf/cm2，转速27r/min，温度100℃下排胶20秒得到防老化橡胶。
实施例3
一种防老化橡胶，由以下组份制备而成：天然橡胶SVR3L 90g、顺丁橡胶9000 10g、氧化锌5g、硬脂酸1g、普通石蜡8g、微晶蜡3g、古马隆树脂5g、偶联剂3g、分散助剂5g、软化剂10g、防老化剂混料7g、促进剂混料1.8g、炭黑混料70g、硫磺1.8g、防焦剂0.4g。优选防老化剂混料为防老剂RD、防老剂4010NA，其中两者的重量份比为：防老剂RD:防老剂4010NA＝3:4。优选促进剂混料为促进剂CZ、促进剂DM、促进剂TMTD，其中三者的重量份比为：促进剂CZ:促进剂DM:促进剂TMTD＝1.5:0.2:0.1。优选炭黑混料为炭黑330、炭黑774，其中两者的重量份比为炭黑330:炭黑774＝55:20。偶联剂优选为质量浓度50％的硅烷偶联剂Si-69。
一种防老化橡胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)向密炼机中加入天然橡胶SVR3L、顺丁橡胶9000、氧化锌、硬脂酸、普通石蜡、微晶蜡、古马隆树脂、偶联剂、分散助剂、防老化剂混料、防焦剂混合均匀，进料温度为70℃，然后保持转速37r/min，在6kgf/cm2压力下保持60秒；
(2)继续加入炭黑混料，转速35r/min下保持6kgf/cm2压力55秒；
(3)继续加入软化剂，转速35r/min下保持6kgf/cm2压力70秒；
(4)升栓空转10秒后压栓70秒，转速35r/min下压力保持6kgf/cm2，温度115℃；
(5)保持压力4kgf/cm2、转速30r/min、温度130℃下排胶55秒得到初级胶料；
(6)将初级胶料30℃下放置一段时间后加入密炼机，放置的时间不超过30天且不少于8小时，优选240小时，然后加入促进剂混料、硫磺，空转20秒后压栓30秒，转速30r/min，压力6kgf/cm2；
(7)升栓保持5秒后压栓30秒，保持温度105℃，转速40r/min，保持压力6kgf/cm2；
(8)保持压力4kgf/cm2，转速25r/min，温度100℃下排胶20秒得到防老化橡胶。
性能指标
本发明的实施例1、实施例2、实施例3制备的防老化橡胶与市售天然橡胶SVR3L的各项测试指标如表1所示。
其中，邵氏硬度测试标准：ASTM D2240；拉伸强度测试标准：ASTM D412；老化性能测试标准：ASTM D573；耐臭氧静态拉伸测试标准：GB/T7762-2003。
从表1中可知，本发明的防老化橡胶与市售的天然橡胶SVR3L相比，抗老化能力得到提升，而且拉伸强度、撕裂强度增加，并且韧性好，抗机械压力的能力增强。
表1
项目 实施例1 实施例2 实施例3 SVR3L
邵氏硬度/(邵尔A) 65±1 64±1 64±1 59±1
拉伸强度/Mpa 18.5 19.3 18.9 17.8
扯断伸长率/％ 468.8 472.5 477.2 435.7
热空气老化后硬度变化 +5 +6 +5 +7
热空气老化抗拉强度变化率％ +1.97 -0.86 +0.73 -10.88
热空气老化扯断伸长率变化率％ -7.19 -7.15 -6.66 -15.43
抗臭氧40℃*50PPhm*70h*20％ 无龟裂 无龟裂 无龟裂 无龟裂
抗臭氧40℃*100PPhm*70h*20％ 无龟裂 无龟裂 无龟裂 轻微裂纹

Claims (8)

1.一种防老化橡胶，其特征在于，所述防老化橡胶由以下重量份组份制备而成：天然橡胶SVR3L 70～90份、顺丁橡胶9000 10～30份、氧化锌5～8份、硬脂酸1～2份、普通石蜡5～8份、微晶蜡3～5份、古马隆树脂3～5份、偶联剂2～3份、分散助剂2～5份、软化剂5～10份、防老化剂混料5～7份、促进剂混料1.3～1.8份、炭黑混料70～85份、硫磺1.8～2.5份、防焦剂0.2～0.4份。
2.根据权利要求1所述的防老化橡胶，其特征在于，所述防老化剂混料为防老剂RD、防老剂4010NA，其中两者的重量份比为：防老剂RD:防老剂4010NA=2～3:3～4。
3.根据权利要求1所述的防老化橡胶，其特征在于，所述促进剂混料为促进剂CZ、促进剂DM、促进剂TMTD，其中三者的重量份比为：促进剂CZ:促进剂DM:促进剂TMTD=0.8～1.5：0.2～0.5:0.1～0.3。
4.根据权利要求1所述的防老化橡胶，其特征在于，所述炭黑混料为炭黑330、炭黑774，其中两者的重量份比为：炭黑330:炭黑774=45～55:20～35。
5.根据权利要求1所述的防老化橡胶，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂Si-69。
6.如权利要求1所述的一种防老化橡胶的制备方法，包括以下步骤：
（1）向密炼机中加入天然橡胶SVR3L、顺丁橡胶9000、氧化锌、硬脂酸、普通石蜡、微晶蜡、古马隆树脂、偶联剂、分散助剂、防老化剂混料、防焦剂混合均匀，转速35～40 r/min下保持6 kgf/cm²压力55～65秒；
（2）继续加入炭黑混料，转速35～40 r/min下保持6 kgf/cm²压力50～60秒；
（3）继续加入软化剂，转速35～40 r/min下保持6 kgf/cm²压力60～70秒；
（4）升栓空转10秒后压栓，转速35～40 r/min下保持6 kgf/cm²压力60～70秒、温度105～115 ℃；
（5）保持压力4 kgf/cm²、温度110～130℃、转速30～35r/min下至少排胶15秒得初级胶料；
（6）将初级胶料放置一段时间后加入密炼机，并加入促进剂混料、硫磺，升栓空转20秒后压栓，转速30～40 r/min下保持6 kgf/cm²压力20～30秒；
（7）升栓5秒后压栓20～30秒，转速35～40 r/min下保持压力6 kgf/cm²、温度95～105℃；
（8）压力4 kgf/cm²、转速25～30 r/min下排胶20秒得到防老化橡胶。
7.根据权利要求6所述的防老化橡胶的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的进料温度为≤80 ℃。
8.根据权利要求6所述的防老化橡胶的制备方法，其特征在于，步骤（6）中将初级胶料放置时间不少于8小时且不超过30天，放置温度为15～30 ℃。
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