CN107446160A - 功能化蒙脱土增强pvc/nbr弹性体密封条及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条，由如下重量份的原料制成：100份PVC、10~70份NBR、10~60份邻苯二甲酸酯增塑剂、5~10份环氧大豆油、5~20份氯化石蜡、10~50份权利要求1所述的功能化蒙脱土、10~40份炭黑、1~3份硬脂酸、2~8份氧化锌、3~8份钙锌复合稳定剂、2~6份硫磺、1~3份促进剂TMTD、0.5~2份促进剂DM，1~3份防老剂4010NA。本发明制得的弹性体密封条，具有力学性能优异、性价比高、适用范围广等特点，适用于汽车、建筑、电线电缆、家用电器等行业的使用，且工艺路线简单、制造成本低、能耗和污染物少。

Description

功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种密封条，具体涉及一种功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条及其制备方法。
背景技术
蒙脱土(MMT)是膨润土或皂石的主要成分,具有2∶1型层间结构的含水铝硅酸盐矿物,每个片层单元的厚度约为1nm,长和宽均约为100nm。MMT因其层间有大量无机离子,而对有机化合物呈疏性;利用其层间金属离子的可交换性,可用有机阳离子交换金属离子,使得MMT有机化。有机蒙脱土(OMMT)与聚合物可形成具有良好亲和性的纳米复合材料,提高橡胶的物理机械性能与加工性能、热稳定性及气体阻隔性能。聚氯乙烯(PVC)来源丰富,价格低廉,其与丁腈橡胶(NBR)形成的复合材料具有良好的物理机械性能。目前采用熔融插层法制备了OMMT增强改性PVC/NBR热塑性弹性体, PVC大分子在剪切力和热的作用下插入 OMMT层间, OMMT在复合材料中实现了纳米级分散,形成 PVC-OMMT纳米复合材料，从而提高了PVC/NBR热塑性弹性体机械性能、耐热性能及耐溶剂性能等。然而，OMMT/PVC/NBR纳米复合材料中，OMMT的添加量很低（质量分数在5%以内），因此，对纳米复合材料的力学性能提高非常有限，严重制约该类纳米复合材料的发展和工业应用。采用新的改性方法，在MMT表面接上多种有机化官能团，不仅能实现在高添加量下在PVC中良好的分散性，而且MMT表面的官能团和NBR反生化学交联作用，增强两者的相容性，提高PVC/NBR弹性体的力学性能等，将该材料用于汽车密封条、密封圈及胶垫等产品制造，具有良好的物理机械性能与加工性能、热稳定性及气体阻隔性能。
发明内容
本发明要解决的首要技术问题在于提供一种功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种功能化蒙脱土，所述的功能化蒙脱土是由十六烷基三甲基溴化铵插层改性蒙脱土与含环氧基的硅烷偶联剂、含胺基的聚合物通过接枝反应制得。
作为优选，所述的含环氧基的硅烷偶联剂为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷或3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷；所述的含胺基的聚合物为聚乙烯亚胺。
一种所述的功能化蒙脱土的制备方法，该方法是：在溶剂存在下，将含环氧基的硅烷偶联剂和含胺基的聚合物混匀，再加入十六烷基三甲基溴化铵插层改性蒙脱土，使混合物分散均匀，在80℃~150℃条件下烘干1~8小时，制得功能化蒙脱土；所述的十六烷基三甲基溴化铵插层改性蒙脱土、含环氧基的硅烷偶联剂、含胺基的聚合物的投料质量比为100：1～10：5～40。
作为优选，所述的含胺基的聚合物与溶剂的投料质量比为1:2~5，所述的溶剂为甲醇或乙醇。
一种功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条，所述弹性体密封条是由如下重量份的原料制成：100份PVC、10~70份NBR、10~60份邻苯二甲酸酯增塑剂、5~10份环氧大豆油、5~20份氯化石蜡、10~50份权利要求1所述的功能化蒙脱土、10~40份炭黑、1~3份硬脂酸、2~8份氧化锌、3~8份钙锌复合稳定剂、2~6份硫磺、1~3份促进剂TMTD、0.5~2份促进剂DM，1~3份防老剂4010NA；所述的功能化蒙脱土为十六烷基三甲基溴化铵插层改性蒙脱土表面接枝含胺基的聚合物。
一种所述的功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条的制备方法，将各原料加入到挤出机，在加工温度160℃~180℃下挤出造粒，将得到的粒料在加工温度160℃~180℃条件下，口模温度170℃，通过挤出机挤出成型，制得功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在如下几方面：
1、本发明制得的功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条，所用的功能化蒙脱土表面接有含胺基聚合物，其中胺基功能团增加了与PVC基体的相容性，实现在高添加量下在PVC中良好的分散性，增强两者界面的相互作用，提高PVC/NBR弹性体的力学性能；
2、本发明制得的功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条，所用的功能化蒙脱土经季铵盐预插层，有利于PVC大分子在剪切力和热的作用下插入蒙脱土层间，形成纳米复合材料；
3、本发明所述功能化蒙脱土采用了固相接枝反应体系，不仅简化了合成工艺路线，而且降低反应成本、减少能耗和污染物的排放；
4、本发明制得的功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条具有力学性能优异、性价比高、适用范围广等特点，适用于汽车、建筑、电线电缆、家用电器等行业的使用。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
十六烷基三甲基溴化铵插层改性蒙脱土，购自浙江丰虹粘土有限公司，产品名为有机膨润土。
实施例1 功能化蒙脱土的制备
将1千克3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、5千克聚乙烯亚胺、10千克乙醇混匀制得混合液，再将上述混合液、100千克十六烷基三甲基溴化铵插层改性蒙脱土加入到高速分散机中混合30分钟，在80℃条件下烘干8小时，制得功能化蒙脱土。
实施例2 功能化蒙脱土的制备
功能化蒙脱土的制备操作同实施例1。含环氧基的硅烷偶联剂为2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷，十六烷基三甲基溴化铵插层改性蒙脱土、2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、聚乙烯亚胺的投料质量比为100：10：40，溶剂为甲醇，聚乙烯亚胺与甲醇的投料质量比为1：5，混合均匀后在150℃条件下烘干1小时。
实施例3 功能化蒙脱土的制备
功能化蒙脱土的制备操作同实施例1。含环氧基的硅烷偶联剂为2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷，十六烷基三甲基溴化铵插层改性蒙脱土、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷、聚乙烯亚胺的投料质量比为100：5：20，溶剂为乙醇，聚乙烯亚胺与乙醇的投料质量比为1：2.5，混合均匀后在120℃条件下烘干4小时。
实施例4 功能化蒙脱土的制备
功能化蒙脱土的制备操作同实施例1。含环氧基的硅烷偶联剂为3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷，十六烷基三甲基溴化铵插层改性蒙脱土、3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、聚乙烯亚胺的投料质量比为100：8：24，溶剂为甲醇，聚乙烯亚胺与甲醇的投料质量比为1：3.5，混合均匀后在100℃条件下烘干6小时。
实施例5 功能化蒙脱土的制备
功能化蒙脱土的制备操作同实施例1。含环氧基的硅烷偶联剂为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，十六烷基三甲基溴化铵插层改性蒙脱土、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯亚胺的投料质量比为100：7：23，溶剂为乙醇，聚乙烯亚胺与乙醇的投料质量比为1：3，混合均匀后在110℃条件下烘干7小时。
实施例6 功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条的制备
将100份PVC、10份NBR、60份邻苯二甲酸酯增塑剂DOP、10份环氧大豆油、5份氯化石蜡、50份功能化蒙脱土、10份炭黑、3份硬脂酸、2份氧化锌、8份钙锌复合稳定剂、2份硫磺、1份促进剂TMTD、0.5份促进剂DM，1份防老剂4010NA加入到密炼机混炼20min出料，加入到挤出机，在加工温度160℃~180℃条件下挤出造粒，将粒料在加工温度160℃~180℃条件下（口模温度170℃）通过挤出机挤出成型，制得功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条。测得该密封条拉伸强度为14.1MPa，拉断伸长率为368%。
实施例7 功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条的制备
功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条的制备操作同实施例6。功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条的配方为100份PVC、70份NBR、10份邻苯二甲酸酯增塑剂DBP、10份环氧大豆油、20份氯化石蜡、10份功能化蒙脱土、40份炭黑、1份硬脂酸、8份氧化锌、3份钙锌复合稳定剂、6份硫磺、3份促进剂TMTD、2份促进剂DM，3份防老剂4010NA。测得该密封条拉伸强度为17.8MPa，拉断伸长率为458%。
实施例8
功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条的制备操作同实施例6。功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条的配方为100份PVC、40份NBR、30份邻苯二甲酸酯增塑剂DOP、5份环氧大豆油、10份氯化石蜡、25份功能化蒙脱土、20份炭黑、2份硬脂酸、8份氧化锌、6份钙锌复合稳定剂、4份硫磺、2份促进剂TMTD、1份促进剂DM，2份防老剂4010NA。测得该密封条拉伸强度为18.9MPa，拉断伸长率为403%。
实施例9
功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条的制备操作同实施例6。功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条的配方为100份PVC、20份NBR、35份邻苯二甲酸酯增塑剂DOP、7份环氧大豆油、15份氯化石蜡、14份功能化蒙脱土、28份炭黑、2份硬脂酸、5份氧化锌、4份钙锌复合稳定剂、3份硫磺、1份促进剂TMTD、1份促进剂DM，1份防老剂4010NA。测得该密封条拉伸强度为15.6MPa，拉断伸长率为362%。
作为比较，实施例8的功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条配方中功能化蒙脱土被相同份数常用的十六烷基三甲基溴化铵插层改性蒙脱土代替，所得PVC/NBR弹性体密封条的性能测试结果比较见表1。
表1
蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条 功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条
拉伸强度 (MPa) 12.4 18.9
拉断伸长率 (%) 293 403
压缩永久变形（%） 38.2 34.5
蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条配方为100份PVC、40份NBR、30份邻苯二甲酸酯增塑剂DOP、5份环氧大豆油、10份氯化石蜡、25份十六烷基三甲基溴化铵插层改性蒙脱土、20份炭黑、2份硬脂酸、8份氧化锌、6份钙锌复合稳定剂、4份硫磺、2份促进剂TMTD、1份促进剂DM，2份防老剂4010NA，制备工艺同由实施例8；功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条：配方和制备工艺同由实施例8。
从拉伸强度可以看出，相比十六烷基三甲基溴化铵插层改性蒙脱土，发明所用的功能化蒙脱土对PVC/NBR弹性体密封条具有更好的增强效果；且功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条的延展性、回弹性优于加有十六烷基三甲基溴化铵插层改性蒙脱土的PVC/NBR弹性体密封条。功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条具有优异的力学性能，对于拓宽在汽车、建筑、电线电缆、家用电器等行业的应用具有重要作用。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (6)

1.一种功能化蒙脱土，其特征在于所述的功能化蒙脱土是由十六烷基三甲基溴化铵插层改性蒙脱土与含环氧基的硅烷偶联剂、含胺基的聚合物通过接枝反应制得。
2.根据权利要求1所述的功能化蒙脱土，其特征在于：所述的含环氧基的硅烷偶联剂为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷或3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷；所述的含胺基的聚合物为聚乙烯亚胺。
3.一种权利要求1所述的功能化蒙脱土的制备方法，其特征在于该方法是：在溶剂存在下，将含环氧基的硅烷偶联剂和含胺基的聚合物混匀，再加入十六烷基三甲基溴化铵插层改性蒙脱土，使混合物分散均匀，在80℃~150℃条件下烘干1~8小时，制得功能化蒙脱土；所述的十六烷基三甲基溴化铵插层改性蒙脱土、含环氧基的硅烷偶联剂、含胺基的聚合物的投料质量比为100：1～10：5～40。
4.根据权利要求3所述的功能化蒙脱土的制备方法，其特征在于：所述的含胺基的聚合物与溶剂的投料质量比为1:2~5，所述的溶剂为甲醇或乙醇。
5.一种功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条，其特征在于所述弹性体密封条是由如下重量份的原料制成：100份PVC、10~70份NBR、10~60份邻苯二甲酸酯增塑剂、5~10份环氧大豆油、5~20份氯化石蜡、10~50份权利要求1所述的功能化蒙脱土、10~40份炭黑、1~3份硬脂酸、2~8份氧化锌、3~8份钙锌复合稳定剂、2~6份硫磺、1~3份促进剂TMTD、0.5~2份促进剂DM，1~3份防老剂4010NA；所述的功能化蒙脱土为十六烷基三甲基溴化铵插层改性蒙脱土表面接枝含胺基的聚合物。
6.一种权利要求1所述的功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条的制备方法，其特征在于：将各原料加入到挤出机，在加工温度160℃~180℃下挤出造粒，将得到的粒料在加工温度160℃~180℃条件下，口模温度170℃，通过挤出机挤出成型，制得功能化蒙脱土增强PVC/NBR弹性体密封条。
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