CN107815028B - 一种乙丙橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乙丙橡胶及其制备方法，属于橡胶领域，该乙丙橡胶以质量百分比计，原料内包括以下组份：三元乙丙胶35‑48%；补强剂30‑60%；过氧化二异丙苯0.5‑3%；氧化锌0.5‑4%；硬脂酸0.5‑4%；滑石粉1‑20%；防老剂0.5‑5%。所述防老剂包括2,2,4‑三甲基‑1,2‑二氢喹啉聚合物和2‑巯基苯并咪唑中的一种或多种，以质量百分比计，所述乙丙橡胶原料内包括1‑3%乙烯基胍胺。本发明具有以下有益效果：在三元乙丙胶内加入防老剂能够抑制三元乙丙胶的氧化，硬脂酸作为表面活性剂能够提高防老剂在三元乙丙胶内分散的均匀度，提高防老剂与三元乙丙胶的连结，具有更好的防老化效果。

Description

一种乙丙橡胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶领域，特别涉及一种乙丙橡胶及其制备方法。

背景技术

乙丙橡胶是以乙烯、丙烯为主要单体的合成橡胶，依据分子链中单体组成的不同，有二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶之分，两者统称为乙丙橡胶，广泛应用于汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件、润滑油添加剂及其它制品。

公开号为CN103642132B的中国专利公开了一种三元乙丙橡胶组合物，该三元乙丙橡胶组合物按重量份数计的组分为：三元乙丙橡胶60-8份、脂酸0.5-1.5份、氧化镁1-2份、聚二乙醇1-3份、生物质/粘土复合填料20-30份、二氧化硅30-40份、石蜡油10-15份、交联剂2-4份、交联助剂0.2-2.5份、防老剂0.5-2.5份。

这种三元乙丙橡胶中的防老剂通过自身抗氧化的作用延缓三元橡胶的老化，但是防老剂与三元乙丙胶的共混性能差，与其他组分之间的作用力不强，在三元乙丙橡胶内加入防老剂后，由于防老剂与三元乙丙胶之间的相互作用力较小，导致防老剂加入后对乙丙橡胶的防老性能提升并不理想，防老化性能较差，容易在三元乙丙胶的使用过程中出现防老剂还未消耗完而局部先老化的问题，有待改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种乙丙橡胶及其制备方法，提高防老剂与乙丙胶之间的作用力，提升防老化性能。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种乙丙橡胶，以质量百分比计，原料内包括以下组份：三元乙丙胶35-48％；补强剂30-60％；过氧化二异丙苯0.5-3％；氧化锌0.5-4％；硬脂酸0.5-4％；滑石粉1-20％；防老剂0.5-5％。

通过采用上述技术方案，在三元乙丙胶内加入防老剂能够抑制三元乙丙胶的氧化，硬脂酸加入到三元乙丙胶内起到硫化作用的同时，还能促进防老剂在三元乙丙胶内的分散，增强防老剂与三元乙丙胶之间的相互作用力，进而提升三元乙丙胶的防老化性能；

在三元乙丙胶内加入补强剂能够提高乙丙橡胶的强度；加入过氧化二异丙苯，使乙丙胶发生硫化，从而使乙丙橡胶的物理机械性能得到改善；加入氧化锌能够促进过氧化二异丙苯对三元乙丙胶的硫化作用，缩短乙丙橡胶的硫化时间，减少过氧化二异丙苯的用量及提高乙丙橡胶的物理机械性能；硬脂酸作为表面活性剂和橡胶硫化促进剂，能够提高过氧化二异丙苯对三元乙丙胶的硫化作用，并减少氧化锌的用量、缩短硫化时间。

本发明进一步设置为：以质量百分比计，所述乙丙橡胶原料内包括38-45％三元乙丙胶，40-50％补强剂，1-2.5％过氧化二异丙苯，1-3％氧化锌，1.5-3％硬脂酸，5-15％滑石粉，2-6％防老剂。

通过采用上述技术方案：乙丙橡胶内包括38-45％三元乙丙胶，40-50％补强剂，1-2.5％过氧化二异丙苯，1-3％氧化锌，1.5-3％硬脂酸，5-15％滑石粉，1-3％防老剂。

本发明进一步设置为：所述防老剂包括2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物和2-巯基苯并咪唑中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物是链断裂型防老剂，其分子结构中有反应性N-H官能团，在抑制氧化过程中通过与聚合物争夺链增长自由基R和RO₂以中断链式反应，但在氢原子转移到过氧化自由基上时，反应中至少有一个分子氢过氧化物生成，2-巯基苯并咪唑可与此氢过氧化物起反应，形成非自由基稳定化合物，进一步降低氧化速率，2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉和2-巯基苯并咪唑具有协同增效的作用，提高了防老化的效果。

本发明进一步设置为：所述补强剂包括30-35％碳酸钙，10-15％炭黑。

通过采用上述技术方案：碳酸钙和炭黑的加入能够改善乙丙胶的定伸应力、硬度以及抗破坏性能。

本发明进一步设置为：以质量百分比计，所述氧化锌和碳酸钙分别采用纳米氧化锌和纳米碳酸钙。

通过采用上述技术方案：氧化锌在橡胶中主要是提高乙丙胶的硫化效率，通过它促进乙丙胶交联密度的提高，而纳米氧化锌则提高了氧化锌的活性，且更小的粒径则更加有利于纳米氧化锌在乙丙胶内扩散，进一步提高了乙丙胶的硫化速度；纳米碳酸钙与碳酸钙相比，较大幅度地提高了被填充胶料的力学强度。

本发明进一步设置为：以质量百分比计，所述乙丙橡胶原料内包括1-3％乙烯基胍胺。

通过采用上述技术方案，乙烯基胍胺富有聚合性，与乙丙胶搅拌混合后使乙丙胶的密度得以提高，在各组分均匀混合后提高2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉和2-巯基苯并咪唑之间的协同增效，进一步提高乙丙橡胶的防老化，同时还能够提高硬脂酸和氧化锌对过氧化二异丙苯和乙丙胶之间的硫化促进作用，使乙丙橡胶的物理机械性能进一步得到改善。

本发明的另一个目的在于提供一种乙丙橡胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将乙丙胶加入密炼机中塑炼4-5分钟后，向密炼机中加入补强剂、2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物、2-巯基苯并咪唑、滑石粉进行加压密炼，待密炼机负荷达到180，继续加压炼胶2-5分钟后，排胶到开炼机下片，得到母炼胶；步骤2，将过氧化二异丙苯、硬脂酸、氧化锌混合，搅拌混合5-10分钟，得到备用混合物；步骤3，将母炼胶放置12-15小时后，向开炼机中加入母炼胶、备用混合物，待备用混合物在母炼胶内均匀分散后，薄通5-7次下片，即可得到所述的乙丙橡胶。

通过采用上述技术方案：将乙丙胶、补强剂、2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉、2-巯基苯并咪唑、滑石粉进行加压密炼，使其均匀混合，通过补强剂提高乙丙橡胶的强度，通过2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉、2-巯基苯并咪唑的协同增效提高了乙丙橡胶的防老化作用；将过氧化二丙苯、硬脂酸、氧化锌搅拌混合得到备用混合物，母炼胶通过放置12-15小时优化分散和防止焦烧后与备用混合物进行开炼，进一步使其均匀混合，过氧化二异丙苯对母炼胶进行硫化，氧化锌作为促进剂能够提高硫化效率，硬脂酸作为硫化活性剂能够提高氧化锌对硫化效率的提高，同时减少氧化锌的用量，同时硬脂酸作为表面活性剂使各组分在乙丙胶内均匀分散，提高2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉和2-巯基苯并咪唑的协同增效作用，进而提高乙丙橡胶的防老化性能以及物理机械性能。

本发明进一步设置为：步骤2，将乙烯基胍胺加入到过氧化二异丙苯、硬脂酸、氧化锌混合，搅拌5-10分钟，得到备用混合物。

通过采用上述技术方案：乙烯基胍胺富有聚合作用提高了乙丙胶的密度，并进一步提高了2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉和2-巯基苯并咪唑的协同增效作用、硬脂酸和氧化锌对过氧化二异丙苯和乙丙胶之间的硫化促进作用，进而提高乙丙橡胶的防老化性能以及物理机械性能。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

通过过氧化二异丙苯对乙丙胶进行硫化，提高乙丙胶的物理机械性能，氧化锌提高了硫化效率，硬脂酸提高了氧化锌对硫化效率的促进作用并降低了氧化锌的用量；2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉和2-巯基苯并咪唑对乙丙胶的防老化具有协同增效作用，硬脂酸提高了两者之间的协同增效作用；乙烯基胍胺的加入提高了2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉和2-巯基苯并咪唑之间的连结，并提高了两者之间的协同增效作用。

具体实施方式

实施例1：一种乙丙橡胶，原料内各组分及质量百分比如表2所示，其中防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物(防老剂RD)。乙丙橡胶的制备方法包括以下步骤，步骤1，称取配方量的三元乙丙胶加入密炼机中塑炼4-5分钟后，称取配方量的纳米碳酸钙、炭黑、防老剂、滑石粉进行加压密炼，待密炼机负荷达到180，继续加压炼胶2-5分钟后，排胶到开炼机下片，得到母炼胶；

步骤2，将过氧化二异丙苯、硬脂酸、纳米氧化锌混合，搅拌混合5-10分钟，得到备用混合物；

步骤3，将母炼胶放置12-15小时后，向开炼机中加入母炼胶、备用混合物，待备用混合物在母炼胶内均匀分散后，薄通5-7次下片，即可得到所述的乙丙橡胶。

其中，老化测试采用如下方法，用标准裁刀裁取厚度为2.0±0.2mm，长度为50±0.2mm，宽度为10±0.2mm的乙丙橡胶试样，试样的裁切方向应为其压延方向，将试样拉伸至20％的伸长率后固定在试样拉伸架上，将安装后的试样暴露在大气环境和阳光直射下进行老化试验，试样的暴露面朝南，且与水平面的倾斜角呈45°角，每隔4个月记录一次试样表面龟裂宽度的等级，记录总时长为12个月，试样表面龟裂宽度的等级记录如表2所示，试样表面龟裂宽度的等级的划分如表1所示。

实施例2：一种乙丙橡胶，与实施例1的不同之处在于，原料中各组分及质量百分比如表2所示。

其中，试样的老化测试方法与实施例1相同且同时开始并排测试，试样表面龟裂宽度的等级记录如表2所示，龟裂等级的划分如表1所示。

实施例3：一种乙丙橡胶，与实施例1的不同之处在于，原料中各组分及质量百分比如表2所示。

其中，试样的老化测试方法与实施例1相同且同时开始并排测试，试样表面龟裂宽度的等级记录如表2所示，龟裂等级的划分如表1所示。

实施例4：一种乙丙橡胶，与实施例1的不同之处在于，原料中各组分及质量百分比如表2所示，其中防老剂为2-巯基苯并咪唑(防老剂MB)。

其中，试样的老化测试方法与实施例1相同且同时开始并排测试，试样表面龟裂宽度的等级记录如表2所示，龟裂等级的划分如表1所示。

实施例5：一种乙丙橡胶，与实施例4的不同之处在于，原料中各组分及质量百分比如表2所示。

其中，试样的老化测试方法与实施例1相同且同时开始并排测试，试样表面龟裂宽度的等级记录如表2所示，龟裂等级的划分如表1所示。

实施例6：一种乙丙橡胶，与实施例4的不同之处在于，原料中各组分及质量百分比如表2所示。

其中，试样的老化测试方法与实施例1相同且同时开始并排测试，试样表面龟裂宽度的等级记录如表2所示，龟裂等级的划分如表1所示。

实施例7：一种乙丙橡胶，与实施例1的不同之处在于，原料中各组分及质量百分比如表2所示，其中防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物和2-巯基苯并咪唑的混合物。

其中，试样的老化测试方法与实施例1相同且同时开始并排测试，试样表面龟裂宽度的等级记录如表2所示，龟裂等级的划分如表1所示。

实施例8：一种乙丙橡胶，与实施例7的不同之处在于，原料中各组分及质量百分比如表2所示。

其中，试样的老化测试方法与实施例1相同且同时开始并排测试，试样表面龟裂宽度的等级记录如表2所示，龟裂等级的划分如表1所示。

实施例9：一种乙丙橡胶，与实施例7的不同之处在于，原料中各组分及质量百分比如表2所示。

其中，试样的老化测试方法与实施例1相同且同时开始并排测试，试样表面龟裂宽度的等级记录如表2所示，龟裂等级的划分如表1所示。

实施例10：一种乙丙橡胶，原料内各组分及质量百分比如表2所示，其中防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物。乙丙橡胶的制备方法包括以下步骤，步骤1，称取配方量的三元乙丙胶加入密炼机中塑炼4-5分钟后，称取配方量的纳米碳酸钙、炭黑、防老剂、滑石粉进行加压密炼，待密炼机负荷达到180，继续加压炼胶2-5分钟后，排胶到开炼机下片，得到母炼胶；

步骤2，将过氧化二异丙苯、硬脂酸、纳米氧化锌、乙烯基胍胺混合，搅拌混合5-10分钟，得到备用混合物；

步骤3，将母炼胶放置12-15小时后，向开炼机中加入母炼胶、备用混合物，待备用混合物在母炼胶内均匀分散后，薄通5-7次下片，即可得到所述的乙丙橡胶。

其中，试样的老化测试方法与实施例1相同且同时开始并排测试，试样表面龟裂宽度的等级记录如表2所示，龟裂等级的划分如表1所示。

实施例11：一种乙丙橡胶，与实施例10的不同之处在于，原料中各组分及质量百分比如表2所示，其中防老剂为2-巯基苯并咪唑。

其中，试样的老化测试方法与实施例1相同且同时开始并排测试，试样表面龟裂宽度的等级记录如表2所示，龟裂等级的划分如表1所示。

实施例12：一种乙丙橡胶，与实施例10的不同之处在于，原料中各组分及质量百分比如表2所示，其中防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物和2-巯基苯并咪唑的混合物。

其中，试样的老化测试方法与实施例1相同且同时开始并排测试，试样表面龟裂宽度的等级记录如表2所示，龟裂等级的划分如表1所示。

对比例1：一种乙丙橡胶，一种乙丙橡胶，与实施例1的不同之处在于，原料中各组分及质量百分比如表2所示。

其中，试样的老化测试方法与实施例1相同且同时开始并排测试，试样表面龟裂宽度的等级记录如表2所示，龟裂等级的划分如表1所示。

对比例2：一种乙丙橡胶，一种乙丙橡胶，与实施例4的不同之处在于，原料中各组分及质量百分比如表2所示。

其中，试样的老化测试方法与实施例1相同且同时开始并排测试，试样表面龟裂宽度的等级记录如表2所示，龟裂等级的划分如表1所示。

对比例3：一种乙丙橡胶，一种乙丙橡胶，与实施例7的不同之处在于，原料中各组分及质量百分比如表2所示。

其中，试样的老化测试方法与实施例1相同且同时开始并排测试，试样表面龟裂宽度的等级记录如表2所示，龟裂等级的划分如表1所示。

表1

龟裂宽度的等级	龟裂特征与表观特征	裂口宽度(mm)
			0	没有龟裂，用20倍以下放大镜仍看不见	0
1	轻微龟裂，裂纹微小，放大镜易见，肉眼认真可见	＜0.1
			2	明显龟裂，裂纹较为明显，数量较少	＜0.2
3	显著龟裂，裂纹明显，广泛发展	＜0.3
			4	严重龟裂，裂纹粗大，布满表面，严重深入内部	＜0.4

表2

表2-续

具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不用于限制本发明，凡在本发明的设计构思之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种乙丙橡胶，以质量百分比计，原料内包括以下组份：

三元乙丙胶 35-48%；

补强剂 30-60%；

过氧化二异丙苯 0.5-3%；

氧化锌 0.5-4%；

硬脂酸 0.5-4%；

滑石粉 1-20%；

防老剂 0.5-5%；

乙烯基胍胺 1-3%；

所述防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物和2-巯基苯并咪唑。

2.根据权利要求1所述的一种乙丙橡胶，其特征在于：以质量百分比计，所述乙丙橡胶原料内包括38-45%三元乙丙胶，40-50%补强剂，1-2.5%过氧化二异丙苯，1-3%氧化锌，1.5-3%硬脂酸，5-15%滑石粉，1-3%防老剂。

3.根据权利要求2所述的一种乙丙橡胶，其特征在于：所述补强剂包括30-35%碳酸钙，10-15%炭黑。

4.根据权利要求3所述的一种乙丙橡胶，其特征在于：所述氧化锌和碳酸钙分别采用纳米氧化锌和纳米碳酸钙。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的乙丙橡胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，将乙丙胶加入密炼机中塑炼4-5分钟后，向密炼机中加入补强剂、2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物、2-巯基苯并咪唑、滑石粉进行加压密炼，待密炼机负荷达到180，继续加压炼胶2-5分钟后，排胶到开炼机下片，得到母炼胶；

步骤2，将乙烯基胍胺、过氧化二异丙苯、硬脂酸、氧化锌混合，搅拌混合5-10分钟，得到备用混合物；

步骤3，将母炼胶放置12-15小时后，向开炼机中加入母炼胶、备用混合物，待备用混合物在母炼胶内均匀分散后，薄通5-7次下片，即可得到所述的乙丙橡胶。