CN107459719A - 一种共混改性三元乙丙橡胶 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种共混改性三元乙丙橡胶，涉及橡胶共混领域，共混原料按质量份数包括三元乙丙橡胶100份，硅酸铝耐火纤维28‑30份，聚四氟乙烯20‑25份，丁基橡胶20‑22份，氟橡胶15‑16份，氯丁橡胶20‑22份，氟化石墨15‑20份，特种氧化锌35‑37份，超高分子量聚乙烯35‑40份，抗将电剂6‑8份、硫化剂3‑4份，Na2CO3助剂5‑8份，防老剂2‑5份，促进剂1.2‑1.5份，阻燃剂16‑18份，白炭黑8‑10份；所述阻燃剂为磷酸三甲苯酯、磷杂菲、红磷按质量比4:5:7混合而成；所述防老剂为防老剂4010NA与防老剂RD按质量比1:1混合而成；所述硫化及为过氧化物DCP。本发明的有益效果是：与传统三元乙丙橡胶相比，该一种共混改性三元乙丙橡胶具备抗老化能力强、耐热性能高、抗撕裂能力好、阻燃性能佳等诸多优势。

Description

一种共混改性三元乙丙橡胶

技术领域

本发明涉及橡胶共混技术领域，尤其是涉及一种共混改性三元乙丙橡胶。

背景技术

三元乙丙橡胶 EPDM (Ethylene-Propylene-Diene Monomer) 是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物。EPDM 最主要的特性就是其优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力。因为三元乙丙橡胶属于聚烯烃家族，所以具有良好的抗老化性能。并且三元乙丙橡胶在吸收大量填料和油之后不会对而其抗老化特性造成很明显的负面影响，所以可以将其制作为成本低廉性能优异的橡胶化合物。

然而，三元乙丙橡胶由于分子结构中双键较少，在橡胶硫化加工过程中，往往由于硫化程度等问题影响其生产的橡胶制品性能。如，三元乙丙橡胶在高温下硬度变化大，导致性能指标不能满足减震需求。此外，因其具有较低的导热性能以及较低阻燃性能，所以三元乙丙橡胶的应用范围也受到了限制。

由此可见，如何研究出一种共混改性三元乙丙橡胶，具备抗老化能力强、耐热性能高、抗撕裂能力好、阻燃性能佳的优点，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种共混改性三元乙丙橡胶。

本发明一种共混改性三元乙丙橡胶，按质量份数包括三元乙丙橡胶100份，硅酸铝耐火纤维28-30份，聚四氟乙烯20-25份，丁基橡胶20-22份，氟橡胶15-16份，氯丁橡胶20-22份，氟化石墨15-20份，特种氧化锌35-37份，超高分子量聚乙烯35-40份，抗将电剂6-8份、硫化剂3-4份， Na₂CO₃助剂5-8份，防老剂2-5份，促进剂1.2-1.5份，阻燃剂16-18份，白炭黑8-10份；

所述阻燃剂为磷酸三甲苯酯、磷杂菲、红磷按质量比4:5:7混合而成；所述防老剂为防老剂4010NA与防老剂RD按质量比1:1混合而成；所述硫化及为过氧化物DCP。

进一步地，所述特种氧化锌的粒径为10-20nm。

进一步地，所述红磷的纯度大于90%，目数为1250目。

进一步地，按质量份数包括三元乙丙橡胶100份，硅酸铝耐火纤维29份，聚四氟乙烯23份，丁基橡胶21份，氟橡胶15份，氯丁橡胶21份，氟化石墨17份，特种氧化锌36份，超高分子量聚乙烯37份，抗将电剂7份、硫化剂4份， Na₂CO₃助剂7份，防老剂5份，促进剂1.2份，阻燃剂17份，白炭黑9份；

所述阻燃剂为磷酸三甲苯酯、磷杂菲、红磷按质量比4:5:7混合而成；所述防老剂为防老剂4010Na与防老剂RD按质量比1:1混合而成；所述硫化及为过氧化物DCP。

一种用于生产所述一种共混改性三元乙丙橡胶的方法，主要步骤如下所述：

（1）备料：按各组成原料规定的重量份额称量配料，称量后单独存放；

（2）主料预热：将三元乙丙橡胶预热至98-100℃；

（3）助剂预混：将硅酸铝耐火纤维、聚四氟乙烯、丁基橡胶、氟橡胶、氯丁橡胶、氟化石墨、特种氧化锌、超高分子量聚乙烯、抗将电剂、硫化剂、， Na₂CO₃助剂、防老剂、促进剂、阻燃剂、白炭黑同时投放至具有加热功能的搅拌机中，在96-98℃的条件下搅拌30-34min，所述搅拌机的搅拌转速为100-110r/min。

（4）混炼：将（2）和（3）中的物料同时投放至密炼机中进行混炼温度为163-165℃，时间为30-35min。

（5）成型：根据实际需求进行橡胶板材、片材或粒料加工处理。

本发明一种共混改性三元乙丙橡胶，与现有技术相比具有以下优点：

首先，该一种共混改性三元乙丙橡胶中，配方设计主要是基于传统三元乙丙橡胶耐热性能、抗撕裂能力以及阻燃性能不理想而进行的改进。其中所述硅酸铝耐火纤维、聚四氟乙烯可以同时显著提升三元乙丙橡胶的耐腐蚀性、耐高温性能和阻燃性能。为了进一步提升所述三元乙丙橡胶的化学稳定性、耐高温性能、耐老化性能以及机械性能，所以又添加了16份的氟橡胶助剂，21份的丁基橡胶则可以最大限度发挥其提高三元乙丙橡胶的耐热、耐臭氧、减震、和电绝缘性能，进而达到延长该一种共混改性三元乙丙橡胶的使用寿命。

其次，21份的CR232型氯丁橡胶可以使共混改性后的三元乙丙橡胶具有良好的物理性能，同时在丁基橡胶、氟橡胶、硅酸铝耐火纤维、聚四氟乙烯等助剂的基础上进一步提升了一种共混改性三元乙丙橡胶的耐油、耐高温、耐光照、耐臭氧、耐腐蚀性能。

然后，17份的氟化石墨，特种氧化锌36份可以使一种共混改性三元乙丙橡胶的导热系数显著增大，进而提高其传热性能佳，同时还不会喷霜、不会发彩。由于超高分子量聚乙烯具有良好的耐磨性能且与三元乙丙橡胶相容性好，所以将其比重设计为37份，从而显著提升一种共混改性三元乙丙橡胶的耐磨性能，同时还能够提升一种共混改性三元乙丙橡胶的耐候性能和耐低温性能。

再者，为了使本发明具有优异的阻燃性能，所以将阻燃剂的重量比设计为17份。为了使所述阻燃剂更为环保，所以将所述阻燃剂设计为磷酸三甲苯酯、磷杂菲、红磷按质量比4:5:7混合而成。该设计可以尽量避免材料中卤素含量，且阻燃能力也更为良好。

最后，用于制备该一种共混改性三元乙丙橡胶的方法通过合理优化预热温度、搅拌速度以及密炼混胶温度与时间，可以在提高混胶效果更好的前提下，达到缩短混胶所需时间的目的，即该方法可以显著提升一种共混改性三元乙丙橡胶的生产效率与质量，同时使该一种共混改性三元乙丙橡胶的适用范围显著拓宽。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行进一步的描述。

生产所述一种共混改性三元乙丙橡胶的制备方法，主要步骤如下所述：

（1）备料：按各组成原料规定的重量份额称量配料，称量后单独存放；

（2）主料预热：将三元乙丙橡胶预热至98-100℃；

（3）助剂预混：将硅酸铝耐火纤维、聚四氟乙烯、丁基橡胶、氟橡胶、氯丁橡胶、氟化石墨、特种氧化锌、超高分子量聚乙烯、抗将电剂、硫化剂、， Na₂CO₃助剂、防老剂、促进剂、阻燃剂、白炭黑同时投放至具有加热功能的搅拌机中，在96-98℃的条件下搅拌30-34min，所述搅拌机的搅拌转速为100-110r/min。

（4）混炼：将（2）和（3）中的物料同时投放至密炼机中进行混炼温度为163-165℃，时间为30-35min。

（5）成型：根据实际需求橡胶板材、片材或粒料加工处理。

上述工艺参数均是根据优化配方而设计，在优化配方基础上通过上述工艺进行加工便可以得到预期具备抗老化能力强、耐热性能高、抗撕裂能力好、阻燃性能佳等诸多优点的一种共混改性三元乙丙橡胶。具体配方设计由以下三个实施例进行具体说明。

实施例1：

按质量份数包括三元乙丙橡胶100份，硅酸铝耐火纤维28份，聚四氟乙烯20份，丁基橡胶20份，氟橡胶15份，氯丁橡胶20份，氟化石墨15份，特种氧化锌35份，超高分子量聚乙烯35份，抗将电剂6份、硫化剂3份， Na₂CO₃助剂5份，防老剂2份，促进剂1.2份，阻燃剂16份，白炭黑8份。

实施例2

按质量份数包括三元乙丙橡胶100份，硅酸铝耐火纤维29份，聚四氟乙烯23份，丁基橡胶21份，氟橡胶15份，氯丁橡胶21份，氟化石墨17份，特种氧化锌36份，超高分子量聚乙烯37份，抗将电剂7份、硫化剂4份， Na₂CO₃助剂7份，防老剂5份，促进剂1.2份，阻燃剂17份，白炭黑9份。

实施例3

按质量份数包括三元乙丙橡胶100份，硅酸铝耐火纤维30份，聚四氟乙烯25份，丁基橡胶22份，氟橡胶16份，氯丁橡胶22份，氟化石墨20份，特种氧化锌37份，超高分子量聚乙烯40份，抗将电剂8份、硫化剂4份， Na₂CO₃助剂8份，防老剂5份，促进剂1.5份，阻燃剂18份，白炭黑10份。

通过实验验证得到以下数据结果：

	市售三元乙丙橡胶	实施例1	实施例2	实施例3
					自熄时间（s）	12.9	2.3	2.2	2.0
极限氧指数	25	29	30	32
					拉伸强度MPa	40	98	100	97
氢氧化钠溶液	有裂纹	600h无变化	600h无变化	600h无变化

表中氢氧化钠溶液的溶质含量为70wt%。由实验可知，本发明中一种共混改性三元乙丙橡胶除了具备抗老化能力强的优势外，还具有优异的耐热性。阻燃性以及抗撕裂能力等诸多优点。之所以能够有显著提升主要是因为配方得以优化的结果；

其中，为了提升所述阻燃剂的阻燃效果和环保性能，所以将所述阻燃剂设计为由磷酸三甲苯酯、磷杂菲、红磷按质量比4:5:7混合而成。所述促进剂为促进剂 TMTD，其可以提升一种共混改性三元乙丙橡胶的耐高温、耐老化性能。使用抗将电剂可以及时导出静电，提高传热性能。

另外，因为氟化石墨不易被其他酸碱腐蚀，耐溶剂性、耐候性较好，耐腐蚀性，化学性质稳定，所以氟化石墨助剂的加入可进一步赋予本发明的耐腐蚀性、化学稳定性等上述特征。所述防老剂为防老剂4010NA与防老剂RD按质量比1:1混合而成，该设计同样是为了改善本发明的耐高温能力。

所述硫化剂为过氧化物DCP，其可大大减少早期硫化，延长混炼胶的贮存时间，其硫化胶具有良好的动态性能，压缩永久变形小，硬度稍低，强度适中，弹性和耐老化性能均较好。

因为pH 大于 7，对橡胶硫化起促进作用，所以能缩短胶料的硫化时间因而Na₂CO₃有利于加快硫化速度。又因为Na₂CO₃热稳定性良好，所以其对提高胶料的热稳定性极好。最后，为了进一步提升本发明的耐撕裂能力，所以又在各种阻燃助剂、耐高温助剂基础上添加了补强助剂白炭黑。

之所以将所述特种氧化锌的粒径为10-20nm，将所述红磷的纯度大于90%，且目数为1250目，则是为了使特种氧化锌与红磷在三元乙丙橡胶主料中的分散效果更佳，从而充分发挥各自的改性功能。

之所以说是特种氧化锌，主要是因为本发明中所采用的氧化锌为活性氧化锌，即本发明中的氧化锌很小，其能够表现出许多特殊的性质，如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等，利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能，可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。

本发明中的一种共混改性三元乙丙橡胶尽可能避免金属助剂的加入。一方面是因为金属元素不易与有机物结合为一体，另一方面金属元素的加入会显著提升一种共混改性三元乙丙橡胶导电性，这与预期不影响其绝缘性的意图相悖。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种共混改性三元乙丙橡胶，其特征在于：按质量份数包括三元乙丙橡胶100份，硅酸铝耐火纤维28-30份，聚四氟乙烯20-25份，丁基橡胶20-22份，氟橡胶15-16份，氯丁橡胶20-22份，氟化石墨15-20份，特种氧化锌35-37份，超高分子量聚乙烯35-40份，抗将电剂6-8份、硫化剂3-4份， Na₂CO₃助剂5-8份，防老剂2-5份，促进剂1.2-1.5份，阻燃剂16-18份，白炭黑8-10份；

所述阻燃剂为磷酸三甲苯酯、磷杂菲、红磷按质量比4:5:7混合而成；所述防老剂为防老剂4010NA与防老剂RD按质量比1:1混合而成；所述硫化及为过氧化物DCP。

2.根据权利要求1所述的一种共混改性三元乙丙橡胶，其特征在于：所述特种氧化锌的粒径为10-20nm。

3.根据权利要求1所述的一种共混改性三元乙丙橡胶，其特征在于：所述红磷的纯度大于90%，目数为1250目。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种共混改性三元乙丙橡胶，其特征在于：按质量份数包括三元乙丙橡胶100份，硅酸铝耐火纤维29份，聚四氟乙烯23份，丁基橡胶21份，氟橡胶15份，氯丁橡胶21份，氟化石墨17份，特种氧化锌36份，超高分子量聚乙烯37份，抗将电剂7份、硫化剂4份， Na₂CO₃助剂7份，防老剂5份，促进剂1.2份，阻燃剂17份，白炭黑9份；

所述阻燃剂为磷酸三甲苯酯、磷杂菲、红磷按质量比4:5:7混合而成；所述防老剂为防老剂4010Na与防老剂RD按质量比1:1混合而成；所述硫化及为过氧化物DCP。

5.一种用于生产权利要求4中所述一种共混改性三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

（1）备料：按各组成原料规定的重量份额称量配料，称量后单独存放；

（2）主料预热：将三元乙丙橡胶预热至98-100℃；

（3）助剂预混：将硅酸铝耐火纤维、聚四氟乙烯、丁基橡胶、氟橡胶、氯丁橡胶、氟化石墨、特种氧化锌、超高分子量聚乙烯、抗将电剂、硫化剂、， Na₂CO₃助剂、防老剂、促进剂、阻燃剂、白炭黑同时投放至具有加热功能的搅拌机中，在96-98℃的条件下搅拌30-34min，所述搅拌机的搅拌转速为100-110r/min；

（4）混炼：将（2）和（3）中的物料同时投放至密炼机中进行混炼温度为163-165℃，时间为30-35min；

（5）成型：根据实际需求进行橡胶板材、片材或粒料加工处理。