CN107778558A - 一种异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶的复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶的复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料及其制备方法，本发明提供的复合材料：结合丙烯腈含量31～35％，拉伸强度≥28.5MPa，扯断伸长率≥550％，门尼粘度50～60ML(1+4) 100℃，玻璃化转化温度≤‑50℃，易加工，具有优异的耐寒性。

Description

一种异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶的复合材料及其 制备方法
技术领域
本发明涉及耐寒橡胶复合材料制备领域，具体是一种异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶的复合材料及其制备方法。
背景技术
丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，具有优异的耐油性、耐磨性、耐热性，但是耐低温性差、耐臭氧性差，绝缘性能低劣，弹性稍低。广泛用于制各种耐油橡胶制品、多种耐油垫圈、垫片、套管、软包装、软胶管、印染胶辊、电缆胶材料等，在汽车、航空、石油、复印等行业中成为必不可少的弹性材料。丁腈橡胶中丙烯腈质量百分含量(％)有42～46、36～41、31～35、25～30、18～24等五种。丙烯腈含量越多，耐油性越好，但耐寒性则相应下降。
CN103012881A、CN103012881B一种耐高温丁腈橡胶复合材料，其特征在于所述复合材料由如下质量配比的原料组成：所述硅酸盐为滑石粉、硅藻土或陶土；所述偶联剂为双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物或γ-巯丙基三甲基硅烷；所述聚酯增塑剂为已二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯、已二酸酯或己二酸醚酯；所述硫化促进剂为N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺、2,2'-二硫代二苯并噻唑、二硫化四甲基秋兰姆、四硫化双五亚甲基秋兰姆或4,4'-二硫代二吗啉中的三种或三种以上以任意比例的混合。CN101161709提供了一种丁腈橡胶阻燃复合材料，是由丁腈橡胶与阻燃剂以10:1～1:1的重量比混炼而成，其中阻燃剂是由粉碎到100～5000目的坡缕石粉体与三聚氰胺或/和红磷复配而得的复合阻燃剂。丁腈橡胶阻燃复合材料的其氧指数在29以上，最高可达到34，燃烧性能燃烧性能为UL94-V1～UL94-V0级。103589027A一种增强氢化丁腈复合材料的制备方法，步骤如下：首先将氢化丁腈橡胶置于开炼机中塑炼，待氢化丁腈橡胶包辊后，依次加入硬脂酸、金属氧化物、防老剂于开炼机上混炼5min，然后加入增强剂混炼均匀，而后再加入硫化剂和硫化助剂混炼均匀后，薄通下片制得混炼胶；将混炼好的混炼胶在170℃，硫化时间20min，硫化压力15MPa的条件下，用平板硫化机硫化出氢化丁腈硫化胶。CN1131272一种聚酰亚胺增强丁腈橡胶复合材料，具有摩擦力矩低、耐磨性高、耐溶剂性能好等特点。在丁腈橡胶中填加氧化锌、硬脂酸、碳黑、增塑剂、硫磺、促进剂、聚酰亚胺等，在开炼机混炼均匀后，于10～15MPa压力下在平板硫化仪上硫化成型，硫化温度为140～160℃，硫化时间为15～35min。制备的复合材料摩擦系数≤0.22，磨损量≤1.34×10-8kg/(N·m)，拉伸强度≥19.7MPa，断裂伸长率≤980％，拉伸永久变形≤40％，硬度(邵尔A)≥63，体积溶胀比≤0.97。
EP2285851(B1)、JP5409774(B2)涉及的是从一个聚合物是从α由6到22个碳原子的烯烃单元形成具有公式A-B嵌段共聚物和聚合物单元，B是由异丁烯单元基本形成，涉及它们的制备方法，其使用的润滑油组合物和包括这种嵌段共聚物的润滑剂组合物。JP2000319461(A)得到的树脂组合物产品具有优异的耐冲击性，该聚合物包括透明的聚丙烯树脂和异丁烯聚合物，含有乙烯和α-烯烃的共聚物。KR20010049193(A)提供一种含有乙烯基聚合物及其制备方法，它可以被用来作为一种替代α聚异丁烯和聚-烯烃和可用于生产润滑油。
本发明提供一种简单的制备异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料方法，操作简单，异丁烯/烷基苯乙烯聚合物的加入，使得聚合物硫化更为方便，且提高了丁腈橡胶的耐寒性。
发明内容
本发明目的在于提供一种异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶的复合材料及其制备方法，制得的聚合物具有优异的耐寒性能。
所述的一种异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶的复合材料，以异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶总质量为100份计，包括：异丁烯/烷基苯乙烯聚合物20～40份、丁腈橡胶60～80份，硫化剂3～8份，硫化促进剂2～4份，第一增塑剂5～8份，第二增塑剂4～6份，活化剂5～8份，填充剂45～65份。
本发明还提供一种异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶的复合材料的制备方法，包含以下步骤：开炼机温度升至40～50℃，将异丁烯/烷基苯乙烯聚合物、丁腈橡胶、第一增塑剂、填充剂加入，待胶料包辊后，将温度调至70～80℃，再加入第二增塑剂、活化剂、硫化剂、硫化促进剂混炼4～10min，薄通下片即得混炼材料，再在150～180℃、9～15MPa的硫化条件下硫化20min～1h，即得异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料。
本发明所述异丁烯/烷基苯乙烯聚合物为异丁烯/(C3～C12)苯乙烯聚合物，如异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物、异丁烯/间甲基苯乙烯聚合物、异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物、异丁烯/邻乙基苯乙烯聚合物、异丁烯/间乙基苯乙烯聚合物、异丁烯/对乙基苯乙烯聚合物等。
本发明所述的硫化剂、硫化促进剂、增塑剂、活化剂、填充剂均为本领域常用助剂，均可按本领域技术人员公知常识选择具体品种和用量。
本发明所述的硫化剂为硫磺和酚醛增黏树酯，其中硫磺用量为1～2份。
本发明所述的硫化促进剂为TETD、CZ中的一种或它们的混合物。
本发明所述的第一增塑剂为酯类，如间苯二甲酸酯、邻苯二甲酸酯、柠檬酸酯中的一种或几种。
本发明所述的第二增塑剂为聚四氟乙烯。
本发明所述的填充剂为炭黑N660、N550、N770中的一种或几种。
本发明所述的活化剂为硬脂酸锌、氧化锌中的一种或它们的混合物。
本发明所述的开炼机辊距为0.5～1mm。
本发明所述的薄通次数为3～5次。
本发明的有益效果是：异丁烯/烷基苯乙烯聚合物分子链比较饱和，具有较好的耐寒性能，但是加工过程中不易硫化，加入丁腈橡胶，极大的改善了聚合物的加工硫化特性；由于复合材料中柔性分子链和刚性苯环的相互补充，使得橡胶具有良好力学性能和良好的耐寒性能。所述的异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料制备所得复合材料性能为：结合丙烯腈含量31～35％，拉伸强度≥28.5MPa，扯断伸长率≥550％，门尼粘度50～60ML(1+4) 100℃，玻璃化转化温度≤-50℃。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。需要说明的是，下述实施例不能作为对本发明保护范围的限制，任何在本发明基础上作出的改进都不违背本发明的精神。
所需药品均为市售工业品；
采用GPC方法测定聚合物分子量，采用核磁法测定聚合物中烷基苯乙烯摩尔含量，门尼黏度：SH/T 1232.1-2000过辊法；拉伸强度、扯断伸长率：SH/T1600-2004，程序1ASTMIRB NO7炭黑，GB/T528-2009，1型裁刀；
实施例1
异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料：开炼机温度升至40℃，辊距调至lmm，将异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物20份、丁腈橡胶80份，邻苯二甲酸二辛酯8份、炭黑N550 50份加入，待胶料包辊后，将温度调至70℃，再加入聚四氟乙烯4份、硬脂酸锌3份、氧化锌2份、酚醛增黏树酯2402 6份、硫磺1份、促进剂TETD1份、促进剂CZ 2份，左右3/4刀各3次，辊距调至0.5mm，混炼4min，薄通5遍下片即得混炼材料，再在150℃、15MPa的硫化条件下硫化30min，即得复合材料。
对比例1
与实施例1条件相同，只是未加入异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物。
实施例2
异丁烯/间甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料：开炼机温度升至50℃，辊距调至lmm，将异丁烯/间甲基苯乙烯聚合物30份、丁腈橡胶70份、邻苯二甲酸二辛酯6份、炭黑N550 60份加入，待胶料包辊后，将温度调至70℃，再加入聚四氟乙烯5份、硬脂酸锌3份、氧化锌2份、酚醛增黏树酯2402 4份、硫磺2份、促进剂TETD2份、促进剂CZ1份，左右3/4刀各3次，辊距调至0.5mm，混炼6min，薄通5遍下片即得混炼材料，再在160℃、12MPa的硫化条件下硫化30min，即得复合材料。
对比例2
与实施例2条件相同，只是未加入异丁烯/间甲基苯乙烯聚合物。所得复合材料性能为：结合丙烯腈含量35％，拉伸强度26.3MPa，扯断伸长率500％，门尼粘度50ML(1+4) 100℃，玻璃化转化温度-41℃。
实施例3
异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料：开炼机温度升至40℃，辊距调至lmm，将异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物30份、丁腈橡胶70份，邻苯二甲酸二辛酯5份、炭黑N550 65份加入，待胶料包辊后，将温度调至70℃，再加入聚四氟乙烯6份、硬脂酸锌3份、氧化锌2份、酚醛增黏树酯2402 4份、硫磺1份、促进剂TETD1份、促进剂CZ 3份，左右3/4刀各3次，辊距调至0.5mm，混炼8min，薄通5遍下片即得混炼材料，再在170℃、15MPa的硫化条件下硫化30min，即得复合材料。
对比例3
与实施例3条件相同，只是未加入异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物。
实施例4
异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料：开炼机温度升至40℃，辊距调至lmm，将异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物25份、丁腈橡胶75份，邻苯二甲酸二辛酯8份、炭黑N550 45份加入，待胶料包辊后，将温度调至70℃，再加入聚四氟乙烯5份、硬脂酸锌5份、氧化锌2份、酚醛增黏树酯2402 4份、硫磺1份、促进剂TETD2份、促进剂CZ2份，左右3/4刀各3次，辊距调至0.5mm，混炼10min，薄通5遍下片即得混炼材料，再在180℃、15MPa的硫化条件下硫化20min，即得复合材料。
对比例4
与实施例4条件相同，只是未加入异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物。
实施例5
异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料：开炼机温度升至50℃，辊距调至lmm，将异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物30份、丁腈橡胶70份，邻苯二甲酸二辛酯8份、炭黑N550 50份加入，待胶料包辊后，将温度调至70℃，再加入聚四氟乙烯4份、硬脂酸锌3份、氧化锌2份、酚醛增黏树酯2402 2份、硫磺1份、促进剂TETD1份、促进剂CZ 2份，左右3/4刀各3次，辊距调至0.5mm，混炼5min，薄通5遍下片即得混炼材料，再在150℃、15MPa的硫化条件下硫化1h，即得复合材料。
对比例5
与实施例5条件相同，只是未加入异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物。
实施例6
异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料：开炼机温度升至40℃，辊距调至lmm，将异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物20份、丁腈橡胶80份，邻苯二甲酸二辛酯5份、炭黑N550 65份加入，待胶料包辊后，将温度调至70℃，再加入聚四氟乙烯4份、硬脂酸锌3份、氧化锌3份、酚醛增黏树酯2402 6份、硫磺1份、促进剂TETD1份、促进剂CZ2份，左右3/4刀各3次，辊距调至0.5mm，混炼7min，薄通5遍下片即得混炼材料，再在160℃、15MPa的硫化条件下硫化30min，即得复合材料。
对比例6
与实施例6条件相同，只是未加入异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物。
实施例7
异丁烯/间甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料：开炼机温度升至45℃，辊距调至lmm，将异丁烯/间甲基苯乙烯聚合物25份、丁腈橡胶75份，邻苯二甲酸二辛酯5份、炭黑N550 60份加入，待胶料包辊后，将温度调至70℃，再加入聚四氟乙烯5份、硬脂酸锌5份、氧化锌3份、酚醛增黏树酯2402 6份、硫磺2份、促进剂TETD2份、促进剂CZ 1份，左右3/4刀各3次，辊距调至0.5mm，混炼9min，薄通5遍下片即得混炼材料，再在180℃、9MPa的硫化条件下硫化30min，即得异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料。
对比例7
与实施例7条件相同，只是未加入异丁烯/间甲基苯乙烯聚合物。
实施例8
异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料：开炼机温度升至50℃，辊距调至lmm，将异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物30份、丁腈橡胶70份，邻苯二甲酸二辛酯5份、炭黑N550 50份加入，待胶料包辊后，将温度调至70℃，再加入聚四氟乙烯5份、硬脂酸锌5份、氧化锌3份、酚醛增黏树酯2402 6份、硫磺1份、促进剂TETD2份、促进剂CZ 2份，左右3/4刀各3次，辊距调至0.5mm，混炼8min，薄通5遍下片即得混炼材料，再在170℃、10MPa的硫化条件下硫化30min，即得复合材料。
对比例8
与实施例8条件相同，只是未加入异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物。
表1实施例与对比例所得聚合物性能对比表

Claims (11)

1.一种异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料，其特征在于，以异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶总质量为100份计，包含：异丁烯/烷基苯乙烯聚合物20～40份，丁腈橡胶60～80份，硫化剂3～8份，硫化促进剂2～4份，第一增塑剂5～8份，第二增塑剂4～6份，活化剂5～8份，填充剂45～65份。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的异丁烯/烷基苯乙烯聚合物为异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物、异丁烯/间甲基苯乙烯聚合物、异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物、异丁烯/邻乙基苯乙烯聚合物、异丁烯/间乙基苯乙烯聚合物、或异丁烯/对乙基苯乙烯聚合物。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的硫化剂为硫磺和酚醛增黏树酯，其中硫磺用量为1～2份。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的硫化促进剂为促进剂TETD、促进剂CZ中的一种或它们的混合物。
5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的第一增塑剂为间苯二甲酸酯、邻苯二甲酸酯、柠檬酸酯中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的第二增塑剂为聚四氟乙烯。
7.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的填充剂为炭黑N660、炭黑N550、炭黑N770中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的活化剂为硬脂酸锌、氧化锌中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料，由以下步骤具体制成：开炼机温度升至40～50℃，将异丁烯/烷基苯乙烯聚合物、丁腈橡胶、第一增塑剂、填充剂加入，待胶料包辊后，将温度调至70～80℃，再加入第二增塑剂、活化剂、硫化剂、硫化促进剂混炼4～10min，薄通下片即得混炼材料，再在150～180℃、9～15MPa的硫化条件下硫化20min～1h，即得异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于所述的开炼机辊距为0.5～1mm。
11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于所述的薄通次数为3～5次。
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