CN108084520A - 一种不含锌的丁腈橡胶及其制备方法 - Google Patents

一种不含锌的丁腈橡胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种不含锌的丁腈橡胶及其制备方法，一种不含锌的丁腈橡胶，包括按重量份计的以下原料，丁腈橡胶生胶100、活性剂Fusabond®M603 0.5‑6、硫化剂1‑3、促进剂0.9‑1.8、补强剂20‑70、防老剂1‑3。可以不使用活性剂氧化锌，而且尽量不含锌，而且所制备的丁腈橡胶的物理机械性能好。

Description

一种不含锌的丁腈橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及丁腈橡胶，尤其涉及一种不含锌的丁腈橡胶及其制备方法。
背景技术
氧化锌作为橡胶配方中的通用活性剂，基本上每一个配方中都含有氧化锌，由于环保和健康要求，欧洲等地区对于橡胶制品中锌含量有一定要求，尽可能减少橡胶制品中锌含量或者不含锌，但是又要满足橡胶制品的物理机械性能要求，满足欧洲等地区橡胶制品控制氧化锌含量的性能要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种不含锌的丁腈橡胶及其制备方法，可以不使用活性剂氧化锌，而且尽量不含锌，而且所制备的丁腈橡胶的物理机械性能好。
本发明的目的是以下述方式实现的：一种不含锌的丁腈橡胶，包括按重量份计的以下原料，丁腈橡胶生胶100、活性剂Fusabond®M603 0.5-6、硫化剂1-3、促进剂0.9-1.8、补强剂20-70、防老剂1-3。
硫化剂包括元素硫、硒、碲，不含锌的含硫化合物、过氧化物、醌类化合物、胺类化合物、树脂类化合物、金属氧化物以及异氰酸酯中的至少一种。
促进剂包括促进剂D、DETU、DPG、M、TMTD、BZ、PZ、ZDC、CZ、DM中的至少一种。
补强剂为炭黑、二氧化硅、不含锌的金属氧化物、碳酸钙、陶土和/或树脂及上述填料的纳米级材料中的任一种；或为炭黑、二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化钛、氧化硼组成的双相或多相填料；或所述补强剂的并用混合物；防老剂为化学防老剂和物理防老剂中的至少一种，其中化学防老剂为4010NA、MB、RD、6PPD；物理防老剂为链烷烃蜡、微晶蜡、防雾蜡。
丁腈橡胶生胶为NBR3250，硫化剂为硫磺，促进剂为CZ和DM，补强剂为炭黑N330，防老剂为RD。
所述不含氧化锌的丁腈橡胶，包括按重量份计的以下原料，NBR3250 100、活性剂Fusabond®M603 0.5-6、硫磺1-3、促进剂CZ0.5-1.0，促进剂DM 0.4-0.8、炭黑N330 20-70、防老剂RD 1-3。
所述不含氧化锌的丁腈橡胶，包括按重量份计的以下原料，NBR3250 100、活性剂Fusabond®M603 2-6、硫磺2、促进剂CZ0.8，促进剂DM 0.6、炭黑N330 50、防老剂RD 1。
所述的不含锌的丁腈橡胶的制备方法，包括以下制备步骤：（1）按重量份称取各原料；
（2）将丁腈橡胶生胶加入开炼机塑炼，时间90秒-110秒，炼胶温度80℃-110℃；
（3）加入Fusabond®M603及防老剂开炼105秒-130秒，加入补强剂开炼340秒-380秒，加入硫化剂、促进剂开炼55秒-65秒，炼胶过程中，炼胶温度80℃-110℃；
（4）最后薄通三遍下片停放。
或者所述的不含锌的丁腈橡胶的制备方法，包括以下制备步骤：
（1）按重量份称取各原料；
（2）将丁腈橡胶生胶加入密炼机塑炼，压力9.5kg -10.5kg，转速20转-30转，时间35秒-45秒，温度80℃-120℃；
（3）加入Fusabond®M603及防老剂密炼50秒-70秒，加入补强剂开炼110秒-130秒，提栓一次再压合45秒-70秒，控制炼胶过程中，炼胶温度为80℃-120℃；
（4）加入硫化剂、促进剂密炼25秒-35秒，炼胶过程中，炼胶温度80℃-120℃；排胶到开炼机上过辊一遍；
（5）最后薄通三遍下片停放。
现有技术中，加入氧化锌能够很大的促进橡胶的硫化，但是由于欧洲等地区对于橡胶制品中锌含量有一定要求，尽可能减少橡胶制品中锌含量或者不含锌。本发明通过不断研究，发现在丁腈橡胶的制备中，可以通过加入Fusabond®M603替代活性剂氧化锌，也能够达到氧化锌的效果，而且同时可以不使用和活性剂氧化锌一起部分使用的活化剂硬脂酸，加入Fusabond®M603替代活性剂氧化锌后，可以达到使用氧化锌的制备的丁腈橡胶的物理机械性能，而且有些使用Fusabond®M603所制得的丁腈橡胶的拉伸强度、伸长率还提高了。由此可以在制备丁腈橡胶使用Fusabond®M603代替氧化锌，达到了无锌丁腈橡胶配方的目的，满足了欧盟、美国等地区对于橡胶制品无锌或低锌规范的要求，同时Fusabond®M603的使用对于丁腈橡胶的伸长率提高及强力的提高也有很大的作用。
具体实施方式
实施例1：
一种不含锌的丁腈橡胶，包括按重量份计的以下原料，丁腈橡胶生胶100、活性剂Fusabond®M603 0.5-6、硫化剂1-3、促进剂0.9-1.8、补强剂20-70、防老剂1-3。
硫化剂包括元素硫、硒、碲，不含锌的含硫化合物、过氧化物、醌类化合物、胺类化合物、树脂类化合物、金属氧化物以及异氰酸酯中的至少一种。
促进剂包括促进剂D、DETU、DPG、M、TMTD、BZ、PZ、ZDC、CZ、DM中的至少一种。
补强剂为炭黑、二氧化硅、不含锌的金属氧化物、碳酸钙、陶土和/或树脂及上述填料的纳米级材料中的任一种；或为炭黑、二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化钛、氧化硼组成的双相或多相填料；或所述补强剂的并用混合物；防老剂为化学防老剂和物理防老剂中的至少一种，其中化学防老剂为4010NA、MB、RD、6PPD；物理防老剂为链烷烃蜡、微晶蜡、防雾蜡。
所述的不含锌的丁腈橡胶的制备方法，包括以下制备步骤：（1）按重量份称取各原料；
（2）将丁腈橡胶生胶加入开炼机塑炼，时间90秒-110秒，炼胶温度80℃-110℃；
（3）加入Fusabond®M603及防老剂开炼105秒-130秒，加入补强剂开炼340秒-380秒，加入硫化剂、促进剂开炼55秒-65秒，炼胶过程中，炼胶温度80℃-110℃；
（4）最后薄通三遍下片停放。
或者所述的不含锌的丁腈橡胶的制备方法，包括以下制备步骤：
（1）按重量份称取各原料；
（2）将丁腈橡胶生胶加入密炼机塑炼，压力9.5kg -10.5kg，转速20转-30转，时间35秒-45秒，温度80℃-120℃；
（3）加入Fusabond®M603及防老剂密炼50秒-70秒，加入补强剂开炼110秒-130秒，提栓一次再压合45秒-70秒，控制炼胶过程中，炼胶温度为80℃-120℃；
（4）加入硫化剂、促进剂密炼25秒-35秒，炼胶过程中，炼胶温度80℃-120℃；排胶到开炼机上过辊一遍；
（5）最后薄通三遍下片停放。
实施例2：
一种不含锌的丁腈橡胶，包括按重量份计的以下原料，丁腈橡胶生胶 100、活性剂Fusabond®M603 0.5-6、硫磺1-3、促进剂0.9-1.8，炭黑20-70、防老剂RD 1-3；促进剂为促进剂CZ和促进剂DM。
所述的不含锌的丁腈橡胶的制备方法，包括以下制备步骤：（1）按重量份称取各原料；
（2）将丁腈橡胶生胶加入开炼机塑炼，时间90秒-110秒，炼胶温度80℃-110℃；
（3）加入Fusabond®M603及防老剂开炼105秒-130秒，加入补强剂开炼340秒-380秒，加入硫化剂、促进剂开炼55秒-65秒，炼胶过程中，炼胶温度80℃-110℃；
（4）最后薄通三遍下片停放。
或者所述的不含锌的丁腈橡胶的制备方法，包括以下制备步骤：
（1）按重量份称取各原料；
（2）将丁腈橡胶生胶加入密炼机塑炼，压力9.5kg -10.5kg，转速20转-30转，时间35秒-45秒，温度80℃-120℃；
（3）加入Fusabond®M603及防老剂密炼50秒-70秒，加入补强剂开炼110秒-130秒，提栓一次再压合45秒-70秒，控制炼胶过程中，炼胶温度为80℃-120℃；
（4）加入硫化剂、促进剂密炼25秒-35秒，炼胶过程中，炼胶温度80℃-120℃；排胶到开炼机上过辊一遍；
（5）最后薄通三遍下片停放。
实施例3
一种不含锌的丁腈橡胶，包括按重量份计的以下原料，NBR3250 100、活性剂Fusabond®M603 0.5-6、硫磺1-3、促进剂CZ0.5-1.0，促进剂DM 0.4-0.8、炭黑N330 20-70、防老剂RD1-3。
所述的不含锌的丁腈橡胶的制备方法，包括以下制备步骤：（1）按重量份称取各原料；
（2）将丁腈橡胶生胶加入开炼机塑炼，时间90秒-110秒，炼胶温度80℃-110℃；
（3）加入Fusabond®M603及防老剂开炼105秒-130秒，加入补强剂开炼340秒-380秒，加入硫化剂、促进剂开炼55秒-65秒，炼胶过程中，炼胶温度80℃-110℃；
（4）最后薄通三遍下片停放。
或者所述的不含锌的丁腈橡胶的制备方法，包括以下制备步骤：
（1）按重量份称取各原料；
（2）将丁腈橡胶生胶加入密炼机塑炼，压力9.5kg -10.5kg，转速20转-30转，时间35秒-45秒，温度80℃-120℃；
（3）加入Fusabond®M603及防老剂密炼50秒-70秒，加入补强剂开炼110秒-130秒，提栓一次再压合45秒-70秒，控制炼胶过程中，炼胶温度为80℃-120℃；
（4）加入硫化剂、促进剂密炼25秒-35秒，炼胶过程中，炼胶温度80℃-120℃；排胶到开炼机上过辊一遍；
（5）最后薄通三遍下片停放。
实施例4
一种不含氧化锌的丁腈橡胶，包括按重量份计的以下原料，NBR3250 100、活性剂Fusabond®M603 2-6、硫磺2、促进剂CZ0.8，促进剂DM 0.6、炭黑N330 50、防老剂RD 1。
所述的不含锌的丁腈橡胶的制备方法，包括以下制备步骤：（1）按重量份称取各原料；
（2）将丁腈橡胶生胶加入开炼机塑炼，时间100秒，炼胶温度80℃；
（3）加入Fusabond®M603及防老剂RD开炼120秒，加入炭黑开炼360秒，加入硫磺、促进剂CZ、促进剂DM开炼60秒，炼胶过程中温度逐渐升高，控制炼胶温度80℃-110℃；
（4）最后薄通三遍下片停放。
或者所述的不含锌的丁腈橡胶的制备方法，包括以下制备步骤：
（1）按重量份称取各原料；
（2）将丁腈橡胶生胶加入密炼机塑炼，压力10kg，转速25转，时间40秒，温度80℃；
（3）加入Fusabond®M603及防老剂RD密炼60秒，加入炭黑开炼120秒，提栓一次再压合60秒，炼胶过程中温度逐渐升高，控制炼胶温度为80℃-120℃；
（4）加入硫磺、促进剂CZ、促进剂DM密炼30秒，炼胶过程中，炼胶温度80℃-120℃；排胶到开炼机上过辊一遍；
（5）最后薄通三遍下片停放。
实施例5-实施例10中，各原料组分按重量份数计如下表1，对比例1和对比例2中各原料组分按重量份数计如下表1，制备方法如实施例1，制备的丁腈橡胶分别取同样大小，在常温常压条件下，使用同样的器具进行测定硬度和力学性能，结果如表2。
从实施例5-实施例10、对比例1和对比例2所制得丁腈橡胶通过试压结果（表2）可以看到：
加入氧化锌和硬脂酸能够很大的促进橡胶的硫化，不加入氧化锌和硬脂酸的同时加入了M603材料后也能够达到氧化锌和硬脂酸SA的活化剂的效果，部分配合的拉伸强度、伸长率还提高了。由此可以说明603在丁腈橡胶配方中可以代替氧化锌和硬脂酸的活化剂能力，从而达到了无锌丁腈橡胶配方的目的，满足了欧盟、美国等地区对于橡胶制品无锌或低锌规范的要求。同时对于丁腈橡胶的伸长率提高及强力的提高也有很大的作用。
不含氧化锌的丁腈橡胶的配方还可以如实施例11—实施例26，各原料组分按重量份数计如下表3，制备方法如实施例1。
不含氧化锌的丁腈橡胶的配方还可以如实施例27—实施例42，各原料组分按重量份数计如下表4，制备方法如实施例1。
不含锌的丁腈橡胶的配方中，丁腈橡胶生胶还可以为NBR1052、3305、1042、6280、1865、1965等丙烯腈从18%~41%含量的丁腈橡胶，补强剂还可以为白炭黑、二氧化硅微粉、气相二氧化硅等。硫化剂可以是硫磺或硫载体例如TMTM、TMTD、DTDM等。促进剂可以是次磺酰胺类、噻唑类、秋兰姆类促进剂。补强剂可以是炭黑N110、N220、N990等或其它碳酸钙等补强填充体系。防老剂可以用酚类SP系列、胺类4010NA、4020系列也可以是RD等。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不
脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种不含锌的丁腈橡胶，其特征在于：包括按重量份计的以下原料，丁腈橡胶生胶100、活性剂Fusabond®M603 0.5-6、硫化剂1-3、促进剂0.9-1.8、补强剂20-70、防老剂1-3。
2.根据权利要求1所述的不含锌的丁腈橡胶，其特征在于：硫化剂包括元素硫、硒、碲，不含锌的含硫化合物、过氧化物、醌类化合物、胺类化合物、树脂类化合物、金属氧化物以及异氰酸酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的不含锌的丁腈橡胶，其特征在于：促进剂包括促进剂D、DETU、DPG、M、TMTD、BZ、PZ、ZDC、CZ、DM中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的不含锌的丁腈橡胶，其特征在于：补强剂为炭黑、二氧化硅、不含锌的金属氧化物、碳酸钙、陶土和/或树脂及上述填料的纳米级材料中的任一种；或为炭黑、二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化钛、氧化硼组成的双相或多相填料；或所述补强剂的并用混合物；防老剂为化学防老剂和物理防老剂中的至少一种，其中化学防老剂为4010NA、MB、RD、6PPD；物理防老剂为链烷烃蜡、微晶蜡、防雾蜡。
5.根据权利要求1所述的不含锌的丁腈橡胶，其特征在于：丁腈橡胶生胶为NBR3250，硫化剂为硫磺，促进剂为CZ和DM，补强剂为炭黑N330，防老剂为RD。
6.根据权利要求5所述的不含锌的丁腈橡胶，其特征在于：包括按重量份计的以下原料，NBR3250 100、活性剂Fusabond®M603 0.5-6、硫磺1-3、促进剂CZ0.5-1.0，促进剂DM0.4-0.8、炭黑N330 20-70、防老剂RD 1-3。
7.根据权利要求6所述的不含锌的丁腈橡胶，其特征在于：包括按重量份计的以下原料，NBR3250 100、活性剂Fusabond®M603 2-6、硫磺2、促进剂CZ0.8，促进剂DM 0.6、炭黑N330 50、防老剂RD 1。
8.根据权利要求1-7任一项权利要求所述的不含锌的丁腈橡胶，其特征在于：包括以下制备步骤：
（1）按重量份称取各原料；
（2）将丁腈橡胶生胶加入开炼机塑炼，时间90秒-110秒，炼胶温度80℃-110℃；
（3）加入Fusabond®M603及防老剂开炼105秒-130秒，加入补强剂开炼340秒-380秒，加入硫化剂、促进剂开炼55秒-65秒，炼胶过程中，炼胶温度80℃-110℃；
（4）最后薄通三遍下片停放。
9.根据权利要求1-7任一项权利要求所述的不含锌的丁腈橡胶，其特征在于：包括以下制备步骤：
（1）按重量份称取各原料；
（2）将丁腈橡胶生胶加入密炼机塑炼，压力9.5kg -10.5kg，转速20转-30转，时间35秒-45秒，温度80℃-120℃；
（3）加入Fusabond®M603及防老剂密炼50秒-70秒，加入补强剂开炼110秒-130秒，提栓一次再压合45秒-70秒，控制炼胶过程中，炼胶温度为80℃-120℃；
（4）加入硫化剂、促进剂密炼25秒-35秒，炼胶过程中，炼胶温度80℃-120℃；排胶到开炼机上过辊一遍；
（5）最后薄通三遍下片停放。
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