CN108084522A - 一种高强度丁苯橡胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于橡胶材料技术领域，涉及一种高强度丁苯橡胶及其制备方法。一种高强度丁苯橡胶，由以下重量份数的原料制备而成：溶聚丁苯橡胶90‑120份、充油20‑25份、白炭黑40‑60份、炭黑20‑30份、硅烷偶联剂3‑5份、氧化锌10‑12份、硬脂酸8‑12份、硫化剂5‑8份和促进剂1‑5份；制备方法采用三段混炼和硫化过程进行，该发明高强度丁苯橡胶具有强度高，弹性好，水气透过率低，密封性好，耐老化性能强、阻燃性能好等优点；本发明制备方法采用三段混炼提高了丁苯橡胶的物理性能，并且操作简单。
Description
技术领域
本发明属于橡胶材料技术领域，涉及一种高强度丁苯橡胶及其制备方法。
背景技术
丁苯橡胶，又称聚苯乙烯丁二烯共聚物。其物理机构性能，加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，广泛用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具及各种橡胶制品的生产等领域，是最大的通用合成橡胶品种，也是最早实现工业化生产的橡胶品种之一。
白炭黑是橡胶的主要增强剂之一，但是白炭黑生产是高能耗过程，白炭黑硫化胶具有良好的抗湿滑性和较低的滚动阻力，但是白炭黑与炭黑相比在橡胶基体中的加工性与补强效果较差，因此，研制一种采用白炭黑和炭黑混合填充的高强度丁苯橡胶是非常必要的。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种高强度丁苯橡胶及其制备方法。本发明高强度丁苯橡胶具有强度高，弹性好，水气透过率低，密封性好，耐老化性能强、阻燃性能好等优点；本发明制备方法采用三段混炼提高了丁苯橡胶的物理性能，并且操作简单。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案：
一种高强度丁苯橡胶，由以下重量份数的原料制备而成：溶聚丁苯橡胶90-120份、充油20-25份、白炭黑40-60份、炭黑20-30份、硅烷偶联剂3-5份、氧化锌10-12份、硬脂酸8-12份、硫化剂5-8份和促进剂1-5份。
本发明的一种优选方案，由以下重量份数的原料制备而成：溶聚丁苯橡胶110份、充油22份、白炭黑50份、炭黑25份、硅烷偶联剂4份、氧化锌11份、硬脂酸10份、硫化剂7份和促进剂3份。
所述白炭黑的比表面积为160-170m2/g。
所述炭黑为N220。
所述硅烷偶联剂为Si69、Kh550或Kh560。
所述硫化剂为PDM。
所述促进剂为NS、CZ、DM、M中的一种。
一种高强度丁苯橡胶的制备方法，步骤如下：
（1）一段混炼
按重量份数秤取原料，先将溶聚丁苯橡胶、一半白炭黑、一半炭黑和偶联剂加入密炼机中，混炼时间3-5min，转子转速60-100r/min，再将剩余炭黑、剩余白炭黑和剩余偶联剂加入密炼机中继续混炼5-10min后排胶，排胶温度130-160℃，制得母炼胶a；
（2）二段混炼
将步骤（1）制备的母炼胶a、氧化锌和硬脂酸加入密炼机中进行混炼，混炼时间3-5min，转子转速60-100r/min，排胶温度130-160℃，排胶制得母炼胶b；
（3）三段混炼
将步骤（2）制备的母炼胶b、硫化剂和促进剂放入开炼机中，下片后停放0.5-1d；
（4）硫化
将步骤（3）制备的产物放入平板硫化机中进行硫化，硫化温度150-170℃，硫化时间3-5min，即得成品。
本发明的有益效果：本发明采用白炭黑和炭黑同时填充的技术方案，填料与溶聚丁苯橡胶基体的临界界面模糊，填料分散较为均匀，填料网络化程度降低，明显提高补强效果，白炭黑/炭黑并用比为35/23时的硫化胶综合力学性能最佳。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
一种高强度丁苯橡胶，由以下重量份数的原料制备而成：溶聚丁苯橡胶95份、充油22份、白炭黑（比表面积为160-170m2/g）48份、炭黑N220 29份、硅烷偶联剂Si69 4份、氧化锌11份、硬脂酸9份、硫化剂PDM 6份和促进剂NS 3份。
制备方法，步骤如下：
（1）一段混炼
按重量份数秤取原料，先将溶聚丁苯橡胶、一半白炭黑、一半炭黑和偶联剂加入密炼机中，混炼时间3-5min，转子转速60-100r/min，再将剩余炭黑、剩余白炭黑和剩余偶联剂加入密炼机中继续混炼5-10min后排胶，排胶温度130-160℃，制得母炼胶a；
（2）二段混炼
将步骤（1）制备的母炼胶a、氧化锌和硬脂酸加入密炼机中进行混炼，混炼时间3-5min，转子转速60-100r/min，排胶温度130-160℃，排胶制得母炼胶b；
（3）三段混炼
将步骤（2）制备的母炼胶b、硫化剂和促进剂放入开炼机中，下片后停放0.5-1d；
（4）硫化
将步骤（3）制备的产物放入平板硫化机中进行硫化，硫化温度150-170℃，硫化时间3-5min，即得成品。
实施例2
一种高强度丁苯橡胶，由以下重量份数的原料制备而成：溶聚丁苯橡胶110份、充油22份、白炭黑（比表面积为160-170m2/g）50份、炭黑N220 25份、硅烷偶联剂Kh550 4份、氧化锌11份、硬脂酸10份、硫化剂PDM 7份和促进剂CZ 3份。
制备方法，步骤如下：
（1）一段混炼
按重量份数秤取原料，先将溶聚丁苯橡胶、一半白炭黑、一半炭黑和偶联剂加入密炼机中，混炼时间3-5min，转子转速60-100r/min，再将剩余炭黑、剩余白炭黑和剩余偶联剂加入密炼机中继续混炼5-10min后排胶，排胶温度130-160℃，制得母炼胶a；
（2）二段混炼
将步骤（1）制备的母炼胶a、氧化锌和硬脂酸加入密炼机中进行混炼，混炼时间3-5min，转子转速60-100r/min，排胶温度130-160℃，排胶制得母炼胶b；
（3）三段混炼
将步骤（2）制备的母炼胶b、硫化剂和促进剂放入开炼机中，下片后停放0.5-1d；
（4）硫化
将步骤（3）制备的产物放入平板硫化机中进行硫化，硫化温度150-170℃，硫化时间3-5min，即得成品。
实施例3
一种高强度丁苯橡胶，由以下重量份数的原料制备而成：溶聚丁苯橡胶112份、充油25份、白炭黑（比表面积为160-170m2/g）50份、炭黑N220 26份、硅烷偶联剂Kh560 4份、氧化锌11份、硬脂酸10份、硫化剂PDM 7份和促进剂DM 4份。
制备方法，步骤如下：
（1）一段混炼
按重量份数秤取原料，先将溶聚丁苯橡胶、一半白炭黑、一半炭黑和偶联剂加入密炼机中，混炼时间3-5min，转子转速60-100r/min，再将剩余炭黑、剩余白炭黑和剩余偶联剂加入密炼机中继续混炼5-10min后排胶，排胶温度130-160℃，制得母炼胶a；
（2）二段混炼
将步骤（1）制备的母炼胶a、氧化锌和硬脂酸加入密炼机中进行混炼，混炼时间3-5min，转子转速60-100r/min，排胶温度130-160℃，排胶制得母炼胶b；
（3）三段混炼
将步骤（2）制备的母炼胶b、硫化剂和促进剂放入开炼机中，下片后停放0.5-1d；
（4）硫化
将步骤（3）制备的产物放入平板硫化机中进行硫化，硫化温度150-170℃，硫化时间3-5min，即得成品。
实施例4
一种高强度丁苯橡胶，由以下重量份数的原料制备而成：溶聚丁苯橡胶115份、充油23份、白炭黑（比表面积为160-170m2/g）55份、炭黑N220 28份、硅烷偶联剂Kh550 4份、氧化锌12份、硬脂酸9份、硫化剂PDM 7份和促进剂M 4份。
制备方法，步骤如下：
（1）一段混炼
按重量份数秤取原料，先将溶聚丁苯橡胶、一半白炭黑、一半炭黑和偶联剂加入密炼机中，混炼时间3-5min，转子转速60-100r/min，再将剩余炭黑、剩余白炭黑和剩余偶联剂加入密炼机中继续混炼5-10min后排胶，排胶温度130-160℃，制得母炼胶a；
（2）二段混炼
将步骤（1）制备的母炼胶a、氧化锌和硬脂酸加入密炼机中进行混炼，混炼时间3-5min，转子转速60-100r/min，排胶温度130-160℃，排胶制得母炼胶b；
（3）三段混炼
将步骤（2）制备的母炼胶b、硫化剂和促进剂放入开炼机中，下片后停放0.5-1d；
（4）硫化
将步骤（3）制备的产物放入平板硫化机中进行硫化，硫化温度150-170℃，硫化时间3-5min，即得成品。
对比例1
按重量份数秤取原料：溶聚丁苯橡胶95份、充油22份、白炭黑48份、硅烷偶联剂Si69 4份、氧化锌11份、硬脂酸9份、硫化剂PDM 6份和促进剂NS 3份。
制备方法同实施例相同。
对比例2
按重量份数秤取原料：溶聚丁苯橡胶95份、充油22份、炭黑48份、硅烷偶联剂Si69 4份、氧化锌11份、硬脂酸9份、硫化剂PDM 6份和促进剂NS 3份。
制备方法同实施例相同。
一、性能测试
硬度（邵尔A）按照GB/T 531-1999进行测试；拉伸强度和拉断伸长率按照GB/T 528-1998进行测试；撕裂强度按照GB/T 529-1999进行测定拉伸速率为50mm min-1。
1、对实施例1-4制备的高强度丁苯橡胶进行性能检测，并与对比例1和2作对比，对比结果如表1。
表1实施例1-4制备的高强度丁苯橡胶理性指标与对比例对比表。
| 编号/ 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 |
| 拉伸强度/MPa | 12.7 | 12.6 | 12.4 | 12.2 | 11 | 10 |
| 拉断伸长率/% | 505 | 515 | 512 | 520 | 449 | 436 |
| 硬度（邵尔A） | 81 | 79 | 79 | 82 | 76 | 75 |
| 拉断永久变形/% | 20 | 19 | 20 | 18 | 15 | 14 |
| 撕裂强度/（kN·m-1） | 46 | 44 | 45 | 47 | 40 | 39 |
由表1可知，本发明的丁苯橡胶的拉伸强度≥12MPa，大于对比例，本发明的拉断伸长率≥500%，大于对比例，本发明的硬度（邵尔A）＞79，大于对比例，本发明的撕裂强度≥44kN·m-1，大于对比例，说明本发明强度高，弹性好；本发明拉断永久变形/%在19%至21%之间，大于对比例，说明本发明水气透过率低，密封性好，耐老化性能强。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高强度丁苯橡胶，其特征在于：由以下重量份数的原料制备而成：溶聚丁苯橡胶90-120份、充油20-25份、白炭黑40-60份、炭黑20-30份、硅烷偶联剂3-5份、氧化锌10-12份、硬脂酸8-12份、硫化剂5-8份和促进剂1-5份。
2.根据权利要求1所述的高强度丁苯橡胶，其特征在于：由以下重量份数的原料制备而成：溶聚丁苯橡胶110份、充油22份、白炭黑50份、炭黑25份、硅烷偶联剂4份、氧化锌11份、硬脂酸10份、硫化剂7份和促进剂3份。
3.根据权利要求1所述的高强度丁苯橡胶，其特征在于：所述白炭黑的比表面积为160-170m2/g。
4.根据权利要求1所述的高强度丁苯橡胶，其特征在于：所述炭黑为N220。
5.根据权利要求1所述的高强度丁苯橡胶，其特征在于：所述硅烷偶联剂为Si69、Kh550或Kh560。
6.根据权利要求1所述的高强度丁苯橡胶，其特征在于：所述硫化剂为PDM。
7.根据权利要求1所述的高强度丁苯橡胶，其特征在于：所述促进剂为NS、CZ、DM、M中的一种。
8. 一种根据权利要求1-7所述的任一高强度丁苯橡胶的制备方法，其特征在于：步骤如下：
（1）一段混炼
按重量份数秤取原料，先将溶聚丁苯橡胶、一半白炭黑、一半炭黑和偶联剂加入密炼机中，混炼时间3-5min，转子转速60-100r/min，再将剩余炭黑、剩余白炭黑和剩余偶联剂加入密炼机中继续混炼5-10min后排胶，排胶温度130-160℃，制得母炼胶a；
（2）二段混炼
将步骤（1）制备的母炼胶a、氧化锌和硬脂酸加入密炼机中进行混炼，混炼时间3-5min，转子转速60-100r/min，排胶温度130-160℃，排胶制得母炼胶b；
（3）三段混炼
将步骤（2）制备的母炼胶b、硫化剂和促进剂放入开炼机中，下片后停放0.5-1d；
（4）硫化
将步骤（3）制备的产物放入平板硫化机中进行硫化，硫化温度150-170℃，硫化时间3-5min，即得成品。
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| CN201611030644.0A CN108084522A (zh) | 2016-11-22 | 2016-11-22 | 一种高强度丁苯橡胶及其制备方法 |
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| CN (1) | CN108084522A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110577681A (zh) * | 2019-10-11 | 2019-12-17 | 内蒙古一机集团力克橡塑制品有限公司 | 一种装甲车辆履带板橡胶材料及其制备方法 |
| CN111925576A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-11-13 | 濮阳市恒信橡塑有限公司 | 一种橡胶密封圈及其制备方法 |
| CN112831105A (zh) * | 2021-03-04 | 2021-05-25 | 南京东润特种橡塑有限公司 | 一种高抗拉伸抗撕裂水闸橡胶密封件及其制备方法 |
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2016
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