CN107857908A - 一种耐甲醇低温丁腈橡胶及其制备方法 - Google Patents

一种耐甲醇低温丁腈橡胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐甲醇低温丁腈橡胶，包括按照重量份计的如下组份：丁腈橡胶90‑110份、液体丁腈3‑7份、硫磺0.2‑0.5份、氧化锌4‑8份、硬脂酸0.5‑1.5份、促进剂4‑6份、补强剂60‑70份、防老剂2‑4份、软化剂5‑10份。本发明制得的丁腈橡胶在低温环境中，在体积和重量上均能保持较低的变化率，具备良好的耐甲醇性能。

Description

一种耐甲醇低温丁腈橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及了一种耐甲醇低温丁腈橡胶及其制备方法。
背景技术
随着世界上石油资源的日趋紧张，世界各国都在研究石油的替代品，即新能源。甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料，甲醇的优点是燃烧彻底，挥发性低，所排放的一氧化碳、氮氧化物等有害气体少，对环境污染小。甲醇-汽油作为汽车代用燃料已被世界上许多国家广泛使用，但是由于甲醇与汽油的性质差异较大，导致传统汽油车改装成甲醇汽车之后，原来用于汽油燃料的橡胶配件在甲醇燃料油中都存在不同程度的前期收缩、后期溶胀的现象，尤其在低温条件下，橡胶的物理性能急剧下降，从而造成渗漏、泄漏、使用寿命短等系列问题。
目前常用的耐甲醇橡胶多以氟橡胶或丁腈橡胶为主要基础材料，经检索，中国专利，申请公布号：CN 102279645 A，专利名称：耐甲醇汽油的氟橡胶组合物，以氟橡胶为主要原料，还加入了活性氧化镁、氢氧化钙、炭黑N-990、WS-280、 2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)乙烷、三聚异氰酸三烯丙酯(TAIC)等组分，该氟橡胶组合物在保证氟橡胶优良基本性能的同时，具有更好的耐醇类汽油的特性。由于氟橡胶价格昂贵，人们更希望使用价格较低的橡胶如丁腈橡胶(NBR) 来满足实际需求，但是NBR的腈基会与醇发生偶极反应，导致胶料的溶胀率更大，因此必须对NBR进行性能优化才能够运用于实际生产中。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐甲醇低温丁腈橡胶，该橡胶在低温环境中，在体积和重量上均能保持较低的变化率。
一种耐甲醇低温丁腈橡胶，包括按照重量份计的如下组份：丁腈橡胶90-110 份、液体丁腈3-7份、硫磺0.2-0.5份、氧化锌4-8份、硬脂酸0.5-1.5份、促进剂4-6份、补强剂60-70份、防老剂2-4份、软化剂5-10份。
优选的，所述丁腈橡胶包括丁腈1965和丁腈N41。
优选的，所述丁腈1965和丁腈N41的添加比例为3:(1-2)。
优选的，所述促进剂为TMTD、DM、DCP中的一种或多种。
优选的，所述补强剂包括炭黑N330和炭黑N774。
优选的，所述补强剂包括炭黑N330和炭黑N774的添加比例为1.5:(3-5)。
防老剂可选用RD或MB，软化剂可选用TP-95。
一种耐甲醇低温丁腈橡胶的制备方法，方法步骤如下：
S1：将丁腈橡胶放入捏炼机中压合，时间1-3min，温度控制在120-130℃；
S2：在S1中加入氧化锌和防老剂、补强剂、硬脂酸、液体丁腈、软化剂，时间3-5min，温度控制在120-130℃；
S3：排胶后在开炼机上进行母胶压合，辊距4-6mm，再加入硫磺和促进剂，时间2min；
S4：将开炼机辊距调至0.5-1mm薄通3次，时间3min，辊温控制在40-50℃；
S5：将开炼机辊距调至4-6mm打卷竖放8次、时间4min，辊温控制在 40-50℃。混匀下片，即得。
本发明制得的一种耐甲醇低温丁腈橡胶用于生产O型圈、垫片或输油管。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果在于：
本发明的橡胶材料中以丁腈橡胶和液体丁腈为主要的橡胶原料，同时添加了多种功能改进剂，氧化锌与促进剂反应生成锌盐络合物在可以促进橡胶硫化，硬脂酸是作为辅料加入，具有润滑增塑的作用，同时还有利于各组分的均匀分散。炭黑N330补强性能良好，能赋予胶粒较好的强伸性能、抗撕裂性能、耐磨性和弹性；N774适用于各种橡胶，具有如下性能：耐磨耗、耐撕裂、耐热、耐寒、耐油。经实验证明，本发明制得橡胶材料经甲醇浸泡后，永久变形率与未浸泡组相比，更能够保持橡胶原有的形状，其重量和体积变化率均显著低于对照组。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一种耐甲醇低温丁腈橡胶，包括按照重量份计的如下组份：丁腈橡胶90份、液体丁腈3份、硫磺0.2份、氧化锌4份、硬脂酸0.5份、促进剂4份、补强剂 60份、防老剂2份、软化剂5份。
丁腈橡胶中丁腈1965和丁腈N41的添加比例为3:1；促进剂为TMTD；补强剂中炭黑N330和炭黑N774的添加比例为1:2；防老剂可选用RD；软化剂可选用TP-95。
一种耐甲醇低温丁腈橡胶的制备方法，方法步骤如下：
S1：将丁腈橡胶放入捏炼机中压合，时间1min，温度控制在120℃；
S2：在S1中加入氧化锌和防老剂、补强剂、硬脂酸、液体丁腈、软化剂，时间3min，温度控制在120℃；
S3：排胶后在开炼机上进行母胶压合，辊距4mm，再加入硫磺和促进剂，时间2min；
S4：将开炼机辊距调至0.5mm薄通3次，时间3min，辊温控制在40℃；
S5：将开炼机辊距调至4mm打卷竖放8次、时间4min，辊温控制在40℃。混匀下片，即得。
实施例2
一种耐甲醇低温丁腈橡胶，包括按照重量份计的如下组份：丁腈橡胶110份、液体丁腈7份、硫磺0.5份、氧化锌8份、硬脂酸1.5份、促进剂6份、补强剂 70份、防老剂4份、软化剂10份。
丁腈橡胶中丁腈1965和丁腈N41的添加比例为3:2；促进剂为DM；补强剂中炭黑N330和炭黑N774的添加比例为1.5:4；防老剂可选用MB；软化剂可选用TP-95。
一种耐甲醇低温丁腈橡胶的制备方法，方法步骤如下：
S1：将丁腈橡胶放入捏炼机中压合，时间3min，温度控制在130℃；
S2：在S1中加入氧化锌和防老剂、补强剂、硬脂酸、液体丁腈、软化剂，时间5min，温度控制在130℃；
S3：排胶后在开炼机上进行母胶压合，辊距6mm，再加入硫磺和促进剂，时间2min；
S4：将开炼机辊距调至1mm薄通3次，时间3min，辊温控制在50℃；
S5：将开炼机辊距调至6mm打卷竖放8次、时间4min，辊温控制在50℃。混匀下片，即得。
实施例3
一种耐甲醇低温丁腈橡胶，包括按照重量份计的如下组份：丁腈橡胶100 份、液体丁腈4份、硫磺0.3份、氧化锌7份、硬脂酸1.3份、促进剂5份、补强剂62份、防老剂3份、软化剂6份。
丁腈橡胶中丁腈1965和丁腈N41的添加比例为3:1；促进剂为DCP；补强剂中炭黑N330和炭黑N774的添加比例为1.5:5；防老剂可选用RD；软化剂可选用TP-95。
一种耐甲醇低温丁腈橡胶的制备方法，方法步骤如下：
S1：将丁腈橡胶放入捏炼机中压合，时间2min，温度控制在110℃；
S2：在S1中加入氧化锌和防老剂、补强剂、硬脂酸、液体丁腈、软化剂，时间4min，温度控制在125℃；
S3：排胶后在开炼机上进行母胶压合，辊距5mm，再加入硫磺和促进剂，时间2min；
S4：将开炼机辊距调至0.7mm薄通3次，时间3min，辊温控制在45℃；
S5：将开炼机辊距调至5mm打卷竖放8次、时间4min，辊温控制在45℃。混匀下片，即得。
实施例4
一种耐甲醇低温丁腈橡胶，包括按照重量份计的如下组份：丁腈橡胶107 份、液体丁腈5份、硫磺0.4份、氧化锌5份、硬脂酸1.0份、促进剂6份、补强剂69份、防老剂2份、软化剂7份。
丁腈橡胶中丁腈1965和丁腈N41的添加比例为3:2；促进剂为TMTD和DCP 按质量比1：3配制；补强剂中炭黑N330和炭黑N774的添加比例为1.5:4；防老剂可选用MB；软化剂可选用TP-95。
一种耐甲醇低温丁腈橡胶的制备方法，方法步骤如下：
S1：将丁腈橡胶放入捏炼机中压合，时间1.5min，温度控制在122℃；
S2：在S1中加入氧化锌和防老剂、补强剂、硬脂酸、液体丁腈、软化剂，时间3.5min，温度控制在127℃；
S3：排胶后在开炼机上进行母胶压合，辊距4.5mm，再加入硫磺和促进剂，时间2min；
S4：将开炼机辊距调至0.8mm薄通3次，时间3min，辊温控制在42℃；
S5：将开炼机辊距调至5.5mm打卷竖放8次、时间4min，辊温控制在47℃。混匀下片，即得。
实施例5
一种耐甲醇低温丁腈橡胶，包括按照重量份计的如下组份：丁腈橡胶96份、液体丁腈6份、硫磺0.2份、氧化锌6份、硬脂酸0.8份、促进剂5份、补强剂 65份、防老剂4份、软化剂8份。
丁腈橡胶中丁腈1965和丁腈N41的添加比例为3:1；促进剂为TMTD、DM、 DCP按质量比3:3:4配制；补强剂中炭黑N330和炭黑N774的添加比例为1.5:5；防老剂可选用RD；软化剂可选用TP-95。
一种耐甲醇低温丁腈橡胶的制备方法，方法步骤如下：
S1：将丁腈橡胶放入捏炼机中压合，时间2.5min，温度控制在128℃；
S2：在S1中加入氧化锌和防老剂、补强剂、硬脂酸、液体丁腈、软化剂，时间4.5min，温度控制在122℃；
S3：排胶后在开炼机上进行母胶压合，辊距5.5mm，再加入硫磺和促进剂，时间2min；
S4：将开炼机辊距调至0.9mm薄通3次，时间3min，辊温控制在49℃；
S5：将开炼机辊距调至4.5mm打卷竖放8次、时间4min，辊温控制在43℃。混匀下片，即得。
对照组
对照组的橡胶材料，包括按照重量份计的如下组份：丁腈橡胶93份、硫磺 0.2份、氧化锌4份、硬脂酸0.5份、促进剂4份、补强剂60份、防老剂2份、软化剂5份。
丁腈橡胶的型号为丁腈1965；促进剂为TMTD；补强剂中炭黑N330和炭黑N774的添加比例为1:2；防老剂可选用RD；软化剂可选用TP-95。
制备方法同实施例1。
产品性能实验
根据HG/T 3089-2001标准，对实施例1-5以及对照组进行下列实验：
(1)低温压缩永久变形实验：将样品分成两组，一组没有经过甲醇浸泡，另一组经过甲醇浸泡14天，实验结果见表1和表2。
表1低温压缩永久变形测试结果(未浸泡组)
表2低温压缩永久变形测试结果(浸泡组)
结论：本发明制得的丁腈橡胶经过甲醇浸泡后，其永久变形率与未浸泡组相比，更能够保持橡胶原有的形状。
(2)耐甲醇实验，将实验样品放入甲醇溶液中，每隔24h称重，记录840h 得重量和体积变化率；实验结果见表3。
表3耐甲醇实验测试结果
结论：本发明制得的丁腈橡胶在低温条件下，其体积变化率显著低于对照组。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐甲醇低温丁腈橡胶，其特征在于，包括按照重量份计的如下组份：丁腈橡胶90-110份、液体丁腈3-7份、硫磺0.2-0.5份、氧化锌4-8份、硬脂酸0.5-1.5份、促进剂4-6份、补强剂60-70份、防老剂2-4份、软化剂5-10份。
2.根据权利要求1所述的一种耐甲醇低温丁腈橡胶，其特征在于，所述丁腈橡胶包括丁腈1965和丁腈N41。
3.根据权利要求2所述的一种耐甲醇低温丁腈橡胶，其特征在于，所述丁腈1965和丁腈N41的添加比例为3:(1-2)。
4.根据权利要求1所述的一种耐甲醇低温丁腈橡胶，其特征在于，所述促进剂为TMTD、DM、DCP中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种耐甲醇低温丁腈橡胶，其特征在于，所述补强剂包括炭黑N330和炭黑N774。
6.根据权利要求5所述的一种耐甲醇低温丁腈橡胶，其特征在于，所述补强剂包括炭黑N330和炭黑N774的添加比例为1.5:(3-5)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种耐甲醇低温丁腈橡胶的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：
S1：将丁腈橡胶放入捏炼机中压合，时间1-3min，温度控制在120-130℃；
S2：在S1中加入氧化锌和防老剂、补强剂、硬脂酸、液体丁腈、软化剂，时间3-5min，温度控制在120-130℃；
S3：排胶后在开炼机上进行母胶压合，辊距4-6mm，再加入硫磺和促进剂，时间2min；
S4：将开炼机辊距调至0.5-1mm薄通3次，时间3min，辊温控制在40-50℃；
S5：将开炼机辊距调至4-6mm打卷竖放8次、时间4min，辊温控制在40-50℃。混匀下片，即得。
8.根据权利要求7所制得的一种耐甲醇低温丁腈橡胶。
9.根据权利要求1-5、8任一项所得的耐甲醇汽油的低温丁腈橡胶制成的O型圈、垫片或输油管。
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