CN108102169A

CN108102169A - 一种高硬度丁腈橡胶及其制备方法

Info

Publication number: CN108102169A
Application number: CN201711314989.3A
Authority: CN
Inventors: 党亮才
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-09
Filing date: 2017-12-09
Publication date: 2018-06-01

Abstract

本发明属于橡胶技术领域，为了解决现有丁腈橡胶密封材料不能同时兼顾的高硬度性和耐磨性的问题，提供了一种高硬度丁腈橡胶及其制备方法。由丁腈橡胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂，辛基酚醛增粘树脂、炭黑、软化剂、硫化剂、促进剂按一定的比例制备而成。本发明配料合理，使胶料在满足产品使用性、适宜的加工性和降低成本方面获得综合平衡，充分发挥原材料和助剂的潜力，达到高效、低耗、高性能的经济效益和社会效益的统一。所得的材料具有良好的高硬度及耐磨性能，较好的拉伸强度、撕裂强度和压缩永久变形率。同时其加工操作性以及产品后处理工序容易，物理机械性能最佳。

Description

一种高硬度丁腈橡胶及其制备方法

技术领域

本发明属于橡胶技术领域，具体涉及一种高硬度丁腈橡胶及其制备方法。

背景技术

随着大阻力、高可靠性液压支架应用越来越多，液压缸（立柱、千斤顶）工作阻力越来越大，对其橡胶密封件材料的使用性能和寿命要求更加严格。在液压往复运动密封元件的使用过程中，由于工作环境的需要，除了要求制品具有优良的耐高压和耐油性能及低压缩永久变形性能外，还要求长时间保持高压状态下具有非常好的抗冲击和可靠性能。因此，橡胶配方及混炼工艺是一门专业性很强的技术性工作，必须依赖于长期实践对配方与工艺的不断优化。

现有技术中，为了提高丁腈橡胶密封材料的硬度，一般选择采用增大炭黑等填充剂用量、粒径较粗的炭黑以及提高硫磺用量的方法获得；或者以过氧化物或复合硫化体系硫化，同时使用大量的增粘剂。

现有的这些方法具有以下缺点：大量填充增粘剂以改善丁腈橡胶的高硬度性，会影响材料的加工稳定性、物理机械性能的稳定性及材料的耐介质性能；同时，材料的压缩永久变形性能比较差。

现有技术中，提高丁腈橡胶硬度与实现压缩变形率小的方法在有些时候是冲突的。采用低丙烯腈含量NBR改善高硬度性与采用高丙烯腈NBR改善耐磨性相冲突，采用粒径较粗的炭黑改善高硬度性，会降低丁腈橡胶的耐磨性能等。因此，同时兼顾丁腈橡胶密封材料的高硬度性和耐磨性两项性能，这个课题是一个难点。

发明内容

本发明为了解决现有丁腈橡胶密封材料不能同时兼顾的高硬度性和耐磨性的问题，提供了一种高硬度丁腈橡胶及其制备方法。

本发明由如下技术方案实现的：一种高硬度丁腈橡胶，由下列重量份的原料制成：丁腈橡胶100份、氧化锌3.5-7份、硬脂酸1份、防老剂1.5-3.5份，辛基酚醛增粘树脂2.0-4.0份、炭黑100-120份、软化剂6-10份、硫化剂2.0-4.0份、促进剂1.5-3.0份。

优选配比为：丁腈橡胶100份、氧化锌5份、硬脂酸1份、防老剂2.5份、辛基酚醛增粘树脂3.0份、炭黑115份、软化剂8份、硫化剂3.5份、促进剂2.0份。

所述丁腈橡胶的丙烯腈含量为26～33wt％。

所述的炭黑为高耐磨炭黑、中低耐磨炭黑中的任意一种或两种；所述的高耐磨炭黑为N220、N330中的任意一种或两种；所述的中低耐磨炭黑为N550、N774、N990、SP5000中的任意一种或两种。

所述的防老剂为防老剂RD、防老剂4010NA中的一种或两种组成；所述的软化剂为软化剂DOP、软化剂PL-400中的一种或两种。所述的硫化剂为硫磺、硫化剂DCP中的任意一种或两种。所述的促进剂为促进剂TMTD、促进剂CZ、促进剂DM的任意两种或三种组成。

所述原料中：防老剂RD中文名称为：2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物；防老剂4010NA的中文名称为：N-异丙基-N’-苯基对苯二胺，分子式为：C15H18N2；软化剂DOP中文名称为：邻苯二甲酸二辛脂，分子式为:C24H38O4；软化剂PL-400中文名称为：三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯；促进剂TMTD中文名称为:N,N-四甲基二硫双硫羰胺,分子式：C6H12N2S4；促进剂CZ中文名称为：N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺，分子式为：C13H16N2S2；促进剂DM中文名称为：2、2'-二硫代二苯并噻唑，分子式为：C14H8N2S4。上述原料均从市场上购得。

一种高硬度丁腈橡胶的制备方法，包括以下步骤：

向密炼机中加入丁腈橡胶，45℃下塑炼150秒后，加入上述重量份的氧化锌、硬脂酸、防老剂、辛基酚醛增粘树脂、炭黑、软化剂、硫化剂进行混炼，混炼8-12分钟，在温度达到130℃条件下排出胶料，排出的胶料上开炼机返炼30秒，下片冷却为一段混炼胶，常温下放置10-12小时后，在开炼机上加入一段混炼胶至包辊，加入促进剂混炼4分钟，薄通后打卷三次，调整厚度下片。

本发明的有益效果是：配料合理，使胶料在满足产品使用性、适宜的加工性和降低成本方面获得综合平衡，充分发挥原材料和助剂的潜力，达到高效、低耗、高性能的经济效益和社会效益的统一。本发明采用的增粘剂，能赋予材料良好的工艺性能及高填充碳黑分散性能，有利于混炼过程的操作及质量控制，使胶料未硫化之前在长时间贮存后也保持优良的性能。本发明硫化体系采用过氧化物或和硫磺加促进剂的复合硫化体系，合理调整配比，赋予材料良好的高硬度及耐磨性能，同时其加工操作性以及产品后处理工序容易，物理机械性能最佳。采用的软化剂能够较好地提高硫化胶的硬度和架桥密度，提高抗张强度，降低压缩永久变形，缩短硫化时间，降低过氧化物使用量；同时也能改善胶料的流动性和加工性。

具体实施方式

实施例1：一种高硬度丁腈橡胶，由以下重量的原料制成：丁腈橡胶100g、氧化锌3.5g、硬脂酸1g、防老剂1.5g，辛基酚醛增粘树脂2.0g、炭黑100g、软化剂6g、硫化剂2.0g、促进剂1.5g。

所述防老剂是由0.5g防老剂RD和1.0g防老剂4010NA组成；所述炭黑是由85份炭黑SP5000和15份炭黑N990组成；所述软化剂是由3g DOP和3g PL-400组成；所述硫化剂是由0.5g硫磺和1.5g硫化剂DCP组成；所述促进剂是由1.0g促进剂DM和0.5g促进剂TMTD组成。

对应的，该高硬度丁腈橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：

向密炼机中加入丁腈橡胶，45℃下塑炼150秒后，加入上述重量份的氧化锌、硬脂酸、防老剂、辛基酚醛增粘树脂、炭黑、软化剂、硫化剂进行混炼，混炼8-12分钟，在温度达到130℃条件下排出胶料，排出的胶料上开炼机返炼30秒，下片冷却为一段混炼胶，常温下放置10-12小时后，在开炼机上加入一段混炼胶至包辊，加入促进剂混炼4分钟，薄通后打卷三次，调整厚度下片。所制备的高硬度丁腈橡胶材料的性能测试结果见表1。

实施例2：一种高硬度丁腈橡胶，由以下重量的原料制成：丁腈橡胶100g、氧化锌5g、硬脂酸1g、防老剂2.5g、辛基酚醛增粘树脂3.0g、炭黑115g、软化剂8g、硫化剂3.5g、促进剂2.0g。

所述防老剂是2.5份防老剂RD；所述炭黑是由80份炭黑N220和35份炭黑N330组成；所述软化剂是8份DOP；所述硫化剂是3.5份硫磺；所述促进剂是由0.9份促进剂DM和1.1份促进剂CZ组成。其制备方法同实施例1所述制备方法。所制备的高硬度丁腈橡胶材料的性能测试结果见表1。

实施例3：一种高硬度丁腈混炼橡胶，由以下重量的原料制成：丁腈橡胶100g、氧化锌7g、硬脂酸1g、防老剂3.5g，辛基酚醛增粘树脂4.0g、炭黑120g、软化剂10g、硫化剂4.0g、促进剂3.0g。

所述防老剂是3.5g防老剂4010NA；所述炭黑是由90g炭黑N220和30g炭黑N550组成；所述软化剂是10g PL-400；所述硫化剂是4.0g硫化剂DCP；所述促进剂是由1.5g促进剂CZ和1.5g促进剂TMTD组成。其制备方法同实施例1所述制备方法。所制备的高硬度丁腈橡胶材料的性能测试结果见表2。

实施例4：一种高硬度丁腈橡胶，由以下重量的原料制成：丁腈橡胶100g、氧化锌7g、硬脂酸1份、防老剂2.0g，辛基酚醛增粘树脂3.0g、炭黑110g、软化剂6g、硫化剂4.0g、促进剂1.5g。

所述防老剂是由1.5g防老剂RD和0.5g防老剂4010NA组成；所述炭黑是由60g炭黑N330和50g炭黑N774组成；所述软化剂是由2g软化剂DOP和4g软化剂PL-400组成；所述硫化剂是由2.5g硫磺和1.5g硫化剂DCP组成；所述促进剂是由0.5g促进剂DM、0.5g促进剂TMTD和0.5g促进剂CZ组成。其制备方法同实施例1所述制备方法。

表1：实施例1、实施例2所制备的高硬度丁腈橡胶材料性能测试以及与相应指标对比结果

序号	试验项目	指标	实施例1	实施例2	试验方法
						1	硬度（邵尔 A），度	88±5	89	92	GB/T531.1-2008
2	拉伸强度 Mpa	≧18	22	20	GB/T528-2009
						3	拉断伸长率 %	≧140	257.95	153	GB/T528-2009
4	撕裂强度 (直角形) kN/m	≧35	38.49	41	GB/T529-2008
						5	压缩永久变形%（100℃×22h，压缩率15%）	≤30	9.8	15	GB/T7759-1996
6	热空气老化（100℃×24h）拉断伸长率变化率%	≧-30	-0.32	9	GB/T3512-2001GB/T528-2009
						7	32#机油（100℃×24h）体积变化率%	-6~+6	0.2	-1.7	GB/T1690-2010
8	5%M-10乳化液（70℃×24h）体积变化率%	-4~+8	1.26	0.9	GB/T1690-2010

表2：实施例3所制备的高硬度丁腈橡胶材料性能测试以及与相应指标对比结果

结果显示：本发明所制备的密封件用高硬度丁腈混炼橡胶材料符合国家指定指标要求。

Claims

1.一种高硬度丁腈橡胶，其特征在于：由下列重量份的原料制成：丁腈橡胶100份、氧化锌3.5-7份、硬脂酸1份、防老剂1.5-3.5份，辛基酚醛增粘树脂2.0-4.0份、炭黑100-120份、软化剂6-10份、硫化剂2.0-4.0份、促进剂1.5-3.0份。

2.根据权利要求l所述的一种高硬度丁腈橡胶，其特征在于：由下列重量份的原料制成：丁腈橡胶100份、氧化锌5份、硬脂酸1份、防老剂2.5份、辛基酚醛增粘树脂3.0份、炭黑115份、软化剂8份、硫化剂3.5份、促进剂2.0份。

3.根据权利要求l或2所述的一种高硬度丁腈橡胶，其特征在于：所述丁腈橡胶的丙烯腈含量为26～33wt%。

4.根据权利要求l或2所述的一种高硬度丁腈橡胶，其特征在于：所述的炭黑为高耐磨炭黑或中低耐磨炭黑中的任意一种或两种；所述的高耐磨炭黑为N220、N330中的任意一种或两种；所述的中低耐磨炭黑为N550、N774、N990、SP5000中的任意一种两种。

5.根据权利要求l或2所述的一种高硬度丁腈橡胶，其特征在于：所述的防老剂为防老剂RD、防老剂4010NA中的一种或两种组成；所述的软化剂为软化剂DOP、软化剂PL-400中的一种或两种。

6.根据权利要求l或2所述的一种高硬度丁腈橡胶，其特征在于：所述的硫化剂为硫磺、硫化剂DCP中的任意一种或两种。

7.根据权利要求l或2所述的一种高硬度丁腈橡胶，其特征在于：所述的促进剂为促进剂TMTD、促进剂CZ、促进剂DM中的任意两种或三种组成。

8.根据权利要求l或2所述的一种高硬度丁腈橡胶，其特征在于：制备方法包括以下步骤：向密炼机中加入丁腈橡胶，45℃下塑炼150秒后，加入上述重量份的氧化锌、硬脂酸、防老剂、辛基酚醛增粘树脂、炭黑、软化剂、硫化剂进行混炼，混炼8-12分钟，在温度达到130℃条件下排出胶料，排出的胶料上开炼机返炼30秒，下片冷却为一段混炼胶，常温下放置10-12小时后，在开炼机上加入一段混炼胶至包辊，加入促进剂混炼4分钟，薄通后打卷三次，调整厚度下片。