CN108047512B - 一种橡胶组合物及其制备方法与用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐低温、耐油脂、耐高温的橡胶组合物，由如下重量份数的组分制备而成：丁腈橡胶1～100份、顺丁橡胶1～50份、氧化锌5～10份、氧化镁5～10份、硬脂酸1～3份、填料1～100份、增塑剂1～30份、防老剂4～20份、硫化剂2.5～11份。防老剂为防老剂ZMMBI、2246、54#石蜡和防护蜡9108的混合物。硫化剂为过氧化二异丙苯、二硫化四甲基秋兰姆、4,4'‑二硫化二吗啉和2,2'‑二硫代二苯并噻唑的混合物。本发明在丁腈橡胶的基础上添加了顺丁橡胶，以碱性白炭黑作为填料，以硫载体和过氧化二异丙苯并用作为硫化剂，同时具备了在耐低温、耐高温和耐油脂三个方面的特性。

Description

一种橡胶组合物及其制备方法与用途
技术领域
本发明属于人造橡胶领域，涉及一种橡胶组合物及其制备方法与用途，具体涉及一种耐低温、耐油脂、耐高温的橡胶组合物及其制备方法与用途以及该橡胶组合物的应用产品。
背景技术
铁路油封产品和Ronex MP油脂长期接触，要求橡胶制品具有优良的耐油性能。在出口至俄罗斯和加拿大等极寒区的铁路车辆会遭遇极寒气候，要求铁路橡胶制品具有耐低温性能。且机车连续运转时候油封密封部位因为运动摩擦会产生大量热量，又要求橡胶制品能够耐高温老化。
面对上述情况就需要一种既能够耐低温、耐油脂又能够耐高温老化的铁路油封产品。
丁腈橡胶是丁二烯与丙烯腈两种单体经过乳液聚合形成的共聚物，丙烯腈中的腈基具有良好的耐油和耐热性能，随着丙烯腈含量增加，丁腈橡胶耐油和耐热性能增加。但是腈基极性较强，降低分子链的柔顺性，导致耐低温性能下降，即胶料的耐低温性能和耐热耐油脂性能是对立的。同样的，低丙烯腈含量的丁腈橡胶也不能同时满足实际应用中铁路油封产品对于耐油性及耐高温、耐低温方面的要求。
发明内容
本发明在于提供一种耐低温、耐油脂、耐高温的橡胶组合物，以解决现有技术的缺陷。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种耐低温、耐油脂、耐高温的橡胶组合物，它是由如下重量份数的组分制备而成：
丁腈橡胶1～100份、顺丁橡胶1～50份、氧化锌5～10份、氧化镁5～10份、硬脂酸1～3份、填料1～100份、增塑剂1～30份、防老剂4～20份、硫化剂2.5～11份。
优选的，本发明所述的橡胶组合物由如下重量份数的组分制备而成：
丁腈橡胶80～90份、顺丁橡胶10～20份、氧化锌5～10份、氧化镁5～10份、硬脂酸1～3份、填料40～80份、增塑剂5～20份、防老剂4～20份、硫化剂2.5～11份；其中，所述的丁腈橡胶和顺丁橡胶的总量为100重量份。
本发明中氧化锌、氧化镁、硬脂酸不仅作为活性剂使用，同时在本发明配方量内还助于提高胶料的耐热性。
所述的填料为碱性白炭黑，优选为碱性白炭黑ER。与气相白炭黑、矽丽粉N85、碳酸钙和硅藻土相比，本发明由于使用碱性白炭黑，可以缩短产品的硫化时间，增加生产效率，同时碱性白炭黑能够改善橡胶组合物的耐低温性能。
所述的增塑剂为增塑剂DOZ。
所述的防老剂为防老剂ZMMBI、防老剂445、防老剂RD、防老剂MB、防老剂4010NA、防老剂4010、防老剂2246、防老剂BLE、防老剂AW、54#石蜡、防护蜡中的一种或几种的混合物；优选为防老剂ZMMBI、防老剂2246、54#石蜡和防护蜡的混合物，所述的防老剂ZMMBI、防老剂2246、54#石蜡和防护蜡的重量比为1～5:1～5:1～5:1～5，优选为1.5:1.5:1:1，采用本发明所述的防老剂组合物能够使橡胶组合物的成品胶料呈白色。
所述的防护蜡为防护蜡9108。
所述的硫化剂为过氧化二异丙苯、二硫化四甲基秋兰姆、4,4'-二硫化二吗啉和2,2'-二硫代二苯并噻唑的混合物；所述的过氧化二异丙苯、二硫化四甲基秋兰姆、4,4'-二硫化二吗啉和2,2'-二硫代二苯并噻唑的重量比为1～5:0.5～2:0.5～2:0.5～2。
最优选的，本发明所述的橡胶组合物由如下重量份数的组分制备而成：
丁腈橡胶80～90份、顺丁橡胶10～20份、氧化锌5～10份、氧化镁5～10份、硬脂酸1～3份、碱性白炭黑40～80份、增塑剂5～20份、防老剂ZMMBI 1～5份、防老剂22461～5份、54#石蜡1～5份、防护蜡1～5份、过氧化二异丙苯1～5份、二硫化四甲基秋兰姆0.5～2份、4,4'-二硫化二吗啉0.5～2份、2,2'-二硫代二苯并噻唑0.5～2份；其中，所述的丁腈橡胶和顺丁橡胶的总量为100重量份。
本发明所述的橡胶组合物可以按照实际需要添加色母调配所需要的颜色。
本发明的另一个目的是提供耐低温、耐油脂、耐高温的橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)、取配方量的丁腈橡胶和顺丁橡胶，经薄通待包辊后加入配方量的氧化镁、氧化锌、硬脂酸；为了操作方便先加入配方量一半的填料；再加入配方量的防老剂、增塑剂；再加入余下的填料；最后加入硫化剂；待全部包辊后将胶料打5个三角包和进行3次薄通使胶料充分分散；
步骤(2)、将步骤(1)处理后的混合物放置24h，以消除胶料内应力和保证炭黑和助剂充分分散，获得所述的橡胶组合物。
本发明所述的耐低温、耐油脂、耐高温的橡胶组合物在制备耐低温、耐油脂、耐高温的橡胶制品的用途。
本发明的另一个目的是提供以本发明所述的橡胶组合物为原料制成的橡胶制品。所述的橡胶制品为油封橡胶制品，该油封橡胶制品应用于-65℃到100℃的大温差环境。
本发明的有益效果在于：
本发明橡胶组合物在丁腈橡胶的基础上添加了顺丁橡胶，同时以碱性白炭黑作为填料，以硫载体和过氧化二异丙苯并用作为硫化剂，在单纯丁腈橡胶的优秀特性的基础上同时具备了在耐低温、耐高温和耐油脂三个方面的特性，其脆性温度可达到-65℃；同时可以按照实际需要添加色母调配所需要的颜色。
本发明橡胶组合物生产工艺简单，成本较低，缩短产品的硫化时间，增加生产效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
实施例1-5
实施例1-5橡胶组合物由表1所示的组分制成，具体制备方法如下：
步骤(1)、取配方量的丁腈橡胶和顺丁橡胶，经薄通待包辊后加入配方量的氧化镁、氧化锌、硬脂酸；为了操作方便先加入配方量一半的碱性白炭黑ER；待包辊后再加入配方量的防老剂2246和ZMMBI、54#石蜡和防护蜡9108(购自上海沪易化工有限公司)、增塑剂DOZ；再加入余下的碱性白炭黑ER；最后加入过氧化二异丙苯、二硫化四甲基秋兰姆、4-4’-二硫化二吗啉、2,2'-二硫代二苯并噻唑，待全部包辊后将胶料打5个三角包和进行3次薄通使胶料充分分散。
步骤(2)讲步骤(1)处理后的混合物放置24小时以确保充分分散和消除胶料内应力，获得橡胶组合物。
对比例1
除不含有组分二硫化四甲基秋兰姆、4-4’-二硫化二吗啉、2,2'-二硫代二苯并噻唑，其余组分和制备方法均与实施例1相同，制得橡胶组合物。
对比例2
除不含有顺丁橡胶BR9000，调整丁腈橡胶1846F的用量为100重量份，其余组分和制备方法均与实施例1相同，制得橡胶组合物。
表1实施例1-5和对比例1-2的橡胶组合物中各组分用量
Figure BDA0001483186520000031
Figure BDA0001483186520000041
对上述实施例1-5制成的橡胶组合物进行耐老化、耐油脂、耐高低温的测试，各项性能测试见表2。
表2实施例1-5和对比例1-2橡胶组合物的性能测试结果
Figure BDA0001483186520000042
Figure BDA0001483186520000051
由表2的结果可以看出，实施例1采用过氧化二异丙苯与硫载体二硫化四甲基秋兰姆、4,4'-二硫化二吗啉、2,2'-二硫代二苯并噻唑协同使用作为硫化剂，较对比例1只采用过氧化二异丙苯，不仅具有相同的耐低温性能，而且具有更优异的耐油脂效果，可见用硫载体和过氧化二异丙苯并用，使胶料具有良好的耐油和耐低温性能。与对比例2相比，本发明配方中添加顺丁橡胶使胶料具体更为优越的耐低温效果，使耐油和耐低温性能达到平衡。本发明配方中丁腈橡胶和顺丁橡胶的按照重量比9:1-8:2进行复配使胶料具有耐油和耐低温的平衡点。
对比例3-5
分别以矽丽粉N85、气相白炭黑、碳酸钙替换实施例1中的碱性白炭黑ER，其他组分均与实施例1相同，按照实施例1所述的方法制备得到橡胶组合物，对比例3、4、5的硫化时间均比实施例1增加。
对制得的橡胶组合物进行耐老化、耐油脂、耐高低温的测试，各项测试性能见表3。可见，采用碱性白炭黑ER作为填料，不仅可以缩短产品的硫化时间，提高生产效率，同时改善了橡胶组合物的耐低温性能。
表3对比例3-5橡胶组合物的性能测试结果
Figure BDA0001483186520000052
Figure BDA0001483186520000061
对比例6-8
分别以增塑剂RS-700、DOS、TP90B替换实施例1中的增塑剂DOZ，其他组分均与实施例1相同，按照实施例1所述的方法制备得到橡胶组合物，进行耐老化、耐油脂、耐高低温的测试，各项测试性能见表4。可见，对比例6-8橡胶组合物的低温性能不如实施例1的橡胶组合物，因此DOZ为最佳增塑剂。
表4对比例6-8橡胶组合物的性能测试结果
Figure BDA0001483186520000062
从上述数据可知，相对于单纯的丁腈橡胶，本发明橡胶组合物在耐油脂、耐高温、耐低温方面具有明显优势。
以上所述仅是本发明的优先实施方式，仅用于更加清楚地说明本发明的技术实施例，而不能以此来限制本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种橡胶组合物，其特征在于所述的橡胶组合物由如下重量份数的组分制备而成：丁腈橡胶80～90份、顺丁橡胶10～20份、氧化锌5～10份、氧化镁5～10份、硬脂酸1～3份、碱性白炭黑40～80份、增塑剂DOZ 5～20份、防老剂ZMMBI 1～5份、防老剂2246 1～5份、54#石蜡1～5份、防护蜡1～5份、过氧化二异丙苯1～5份、二硫化四甲基秋兰姆0.5～2份、4, 4'-二硫化二吗啉0.5～2份、2, 2'-二硫代二苯并噻唑0.5～2份；其中，所述的丁腈橡胶和顺丁橡胶的总量为100重量份。
2.权利要求1所述的橡胶组合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤（1）、取配方量的丁腈橡胶和顺丁橡胶，经薄通待包辊后加入配方量的氧化镁、氧化锌、硬脂酸；先加入配方量一半的填料；再加入配方量的防老剂、增塑剂；再加入余下的填料；最后加入硫化剂；待全部包辊后将胶料打5个三角包和进行3次薄通使胶料充分分散；
步骤（2）、将步骤（1）处理后的混合物放置24h，获得所述的橡胶组合物。
3.权利要求1所述的橡胶组合物在制备耐低温、耐油脂、耐高温的橡胶制品的用途。
4.一种以权利要求1所述的橡胶组合物为原料制成的橡胶制品，其特征在于所述的橡胶制品为油封橡胶制品。
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