CN108485004A - 一种浅色耐油密封圈胶料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浅色耐油密封圈胶料，各组分及其质量份数为：丁腈橡胶80份，丙烯酸酯橡胶20份，沉淀法白炭黑0～25份，碱性白炭黑10份，硫化剂TCY1.0～1.2份，吸酸剂3份，碳酸钙5份，促进剂DTDM 2份，促进剂CZ 1.5份，促进剂TMTD 1.5份，KH‑560 1份，PEG‑4000 0.8份，氧化锌3～5 份，硬脂酸1.5～2份，防老剂体系2～3 份，低分子量PPC预混料14～42份，DOS 0～6.7 份。本发明将勃姆石与低分子量PPC制成预混料，提高了浅色耐油密封圈胶料的耐介质以及压变性能，延长密封圈的使用寿命，同时降低成本，改善了混炼工艺，拓宽了低分子量PPC的应用领域,实现了资源的综合利用。

Description

一种浅色耐油密封圈胶料及其制备方法

技术领域

本发明属于橡胶产品技术领域，具体涉及一种浅色耐油密封圈胶料及其制备方法。

背景技术

耐油密封圈是汽车的主要配件之一，用于防止汽车内部的液体介质（如各类油品）外漏，并隔绝外来物质进入；胶料应具有一定的机械强度，耐老化、耐介质性能好，同时应具有优异的回弹性，压缩永久变形小，密封性能好、加工易成型等优势。

丁腈橡胶是常用的耐油橡胶，是制造密封圈的主体材料，其价格低廉，加工性能好，因此被广泛使用；由于丁腈橡胶自身的缺陷，其耐高温、耐油性能越来越难以满足汽车行业对橡胶配件高性能的要求；特种橡胶在一些耐高温的、耐热油及耐天候的橡胶制品上优势明显，但其价格昂贵、加工工艺性能差，生产厂家少，生产技术不稳定，难以满足汽车行业的需要。

从成本和加工工艺性能角度考虑，采用丁腈橡胶为主体材料，特种橡胶为改性剂，以提高耐油密封圈的耐老化、耐介质性能已成为目前部分生产厂家的研究方向。

PPC（聚碳酸亚丙酯）是由二氧化碳和环氧丙烷合成的，原材料来源广泛、成本低，是一种绿色环保材料；由于低分子量PPC呈粘稠状液体，称量和使用不方便，在橡胶制品行业未得到有效利用；对PPC进行预处理改善其加工性能，并用于耐油密封圈胶料中，提高耐油密封圈的耐老化、耐介质性能以及压变性能，延长密封圈的使用寿命，具有重要的意义。

炭黑是耐油密封圈常用的补强剂，其补强效果明显优于白色填料，但其粒径小，易漂浮，混炼时能耗大，污染环境。

勃姆石(BM)又名一水软铝石，由 Al-O6八面体层叠组成，是一种新型的浅色填料，BM 呈碱性，可以促进硫化，其来源广泛，价格低廉，在聚合物中具有较好的分散和浸润性能，可大量使用，将勃姆石用于填充浅色耐油密封圈胶料，符合绿色发展趋势的要求。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明将勃姆石与低分子量PPC制成预混料，提供了一种浅色耐油密封圈胶料，各组分及其质量份数为：丁腈橡胶80份，丙烯酸酯橡胶20份，沉淀法白炭黑0～25份，碱性白炭黑10份，硫化剂1.0～1.2份，吸酸剂3份，碳酸钙5份，促进剂DTDM、2份，促进剂CZ、1.5份，促进剂TMTD、1.5份，硅烷偶联剂KH-560、1份，PEG-4000、0.8份，氧化锌3～5 份，硬脂酸1.5～2份，防老剂体系2～3 份，低分子量PPC预混料14～42份，增塑剂DOS、0～6.7 份；

所述低分子量PPC预混料的制备：

步骤1）将低分子量PPC加热至60～75℃，再加入顺丁烯二酸酐进行混合搅拌，使顺丁烯二酸酐在低分子量PPC中完全溶解，制备改性PPC，其中，按质量配比为：低分子量PPC ：顺丁烯二酸酐=10 ：2；

步骤2）将经步骤1）制得的改性PPC，添加到操作改性剂勃姆石中，改性PPC和勃姆石质量比为1：3；采用加热式捏合机，进行混合搅拌，搅拌速度为35 转/分钟，搅拌的同时慢速升温，物料温度升至45℃时，恒温搅拌1小时，制得低分子量PPC预混料。

作为本发明所述的浅色耐油密封圈胶料一种优化方案，所述丁腈橡胶NBR-41；所述的丙烯酸酯橡胶AR-200。

作为本发明所述的浅色耐油密封圈胶料一种优化方案，所述硫化剂为TCY，主要成分为：1,3,5-三巯基-2,4,6均三嗪。

作为本发明所述的浅色耐油密封圈胶料一种优化方案，所述吸酸剂为氧化镁。

作为本发明所述的浅色耐油密封圈胶料一种优化方案，所述防老剂体系为防老剂4010NA和防老剂BLE二者并用体系，且防老剂4010NA和防老剂BLE二者并用质量比为：1：1。

作为本发明所述的浅色耐油密封圈胶料一种优化方案，所述PPC为聚碳酸亚丙酯，其数均分子量为2000～4500。

一种浅色耐油密封圈胶料的制备方法，它包括以下步骤：

步骤1）混炼胶制备：先调节双辊开炼机辊距至0.1mm，对丁腈橡胶薄通塑炼3 ～ 4次；调整辊距至0.5mm，加入丙烯酸酯橡胶薄通至混炼均匀；调整辊距至2.3 ～ 2.5mm，当胶料包辊并有少量堆积胶时，依次加入硬脂酸、氧化锌，防老剂体系至混合均匀；再加入碱性白炭黑、沉淀法白炭黑、PEG-4000、硅烷偶联剂KH-560、增塑剂DOS以及低分子量PPC预混料，至吃料完全时调整辊距至0.5mm，薄通打包4 ～ 5 次；再调整辊距至2.4 ～ 2.6mm，加入硫化剂、促进剂DTDM、促进剂CZ、促进剂TMTD、吸酸剂及碳酸钙，至吃料完全时调整辊距至0.3mm，薄通打包4 ～ 5 次；混炼温度控制在45 ～ 55℃，调整辊距至4mm 放厚下片，制得混炼胶；

步骤2）胶料硫化：将步骤1）制得的混炼胶，在15 ～ 35℃条件下置于平整台面上冷却停放12h 后，根据所测得的工艺正硫化时间在橡胶硫化机上进行硫化，即可得到浅色耐油密封圈胶料。

本发明的有益效果：

本发明将勃姆石与低分子量PPC制成预混料，提高了密封圈胶料的耐老化、耐油以及压变性能，延长密封圈的使用寿命，有利于降低成本，改善了混炼工艺，拓宽了低分子量PPC的应用领域,实现了资源的综合利用。

本发明所制备的填充勃姆石与低分子量PPC预混料的浅色耐油密封圈胶料与单纯填充沉淀法白炭黑的胶料相比，提高了硫化效率、力学强度相当、耐老化、耐高温介质性能好、压缩永久变形低，成本低的特点，符合节能、低碳、环保的绿色可持续发展要求。

具体实施方式：

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1—3 使用的低分子量PPC的预混料均通过该方法制备，低分子量PPC的预混料的制备步骤如下：

本发明进行预混的低分子量PPC，是由江苏中科金龙化工有限公司提供。具体为该公司的木薯发酵制备酒精过程中产生的二氧化碳与环氧丙烷反应的产物,数均分子量为2000～ 4500之间的低分子量PPC，外观为白色透明粘稠状液体。

低分子量PPC预混料的制备：步骤1）将低分子量PPC加热至65±1℃，再加入顺丁烯二酸酐（MA）进行混合搅拌1小时，使顺丁烯二酸酐（MA）在PPC中完全溶解，质量配比为PPC ：顺丁烯二酸酐=10 ：2，制备改性PPC；

步骤2）将经步骤1）制得的改性PPC，添加到操作改性剂勃姆石中，改性PPC和勃姆石质量比为1：3；采用加热式捏合机，进行混合搅拌，搅拌速度为35 转/ 分钟，搅拌的同时慢速升温，物料温度升至45℃时，恒温搅拌1小时，制得低分子量PPC预混料。

实施例1

先调节双辊开炼机辊距至0.1mm，加入80g丁腈橡胶薄通4次，调整辊距至0.5mm，加入20g丙烯酸酯橡胶薄通至混炼均匀；调整辊距至2.3mm，当胶料包辊并有少量堆积胶时，依次加入5g 氧化锌，1.7g 硬脂酸，1g 防老剂BLE，1g 防老剂4010NA，至混合均匀；再依次加入10g 碱性白炭黑，25g沉淀法白炭黑，1g硅烷偶联剂KH-560，0.8g PEG-4000，6.7g 增塑剂DOS；14g低分子量PPC预混料；至吃料完全时调整辊距至0.5mm，薄通打包4 次；再调整辊距至2.5mm，依次加入1g 硫化剂TCY，3g 吸酸剂，5g碳酸钙，2g促进剂DTDM，1.5g促进剂CZ，1.5g促进剂TMTD，至吃料完全时调整辊距至0.3mm，薄通打包5 次；混炼温度控制在50℃左右，调整辊距至4mm 放厚下片；制得混炼胶。

实施例2

先调节双辊开炼机辊距至0.1mm，加入80g丁腈橡胶薄通4次，加入20g丙烯酸酯橡胶薄通至混炼均匀；调整辊距至2.4mm，当胶料包辊并有少量堆积胶时，依次加入4g 氧化锌，1.5g 硬脂酸，1.25g 防老剂BLE，1.25g 防老剂4010NA，至混合均匀；再依次加入10g 碱性白炭黑，13g沉淀法白炭黑，1g硅烷偶联剂KH-560，0.8g PEG-4000，3.3g 增塑剂DOS；28g低分子量PPC预混料；至吃料完全时调整辊距至0.5mm，薄通打包5 次；再调整辊距至2.4mm，依次加入1.1g 硫化剂TCY，3g 吸酸剂，5g碳酸钙，2g促进剂DTDM，1.5g促进剂CZ，1.5g促进剂TMTD，至吃料完全时调整辊距至0.3mm，薄通打包4 次；混炼温度控制在50℃左右，调整辊距至4 mm 放厚下片，制得混炼胶。

实施例3

先调节双辊开炼机辊距至0.1mm，加入80g丁腈橡胶薄通3次，加入20g丙烯酸酯橡胶薄通至混炼均匀；调整辊距至2.5mm，当胶料包辊并有少量堆积胶时，依次加入3g 氧化锌，2g硬脂酸，1.5g 防老剂BLE，1.5g 防老剂4010NA，至混合均匀；再依次加入10g 碱性白炭黑，1g硅烷偶联剂KH-560，0.8g PEG-4000，42g低分子量PPC预混料；至吃料完全时调整辊距至0.5mm，薄通打包4 次；再调整辊距至2.6mm，依次加入1.2g 硫化剂TCY，3g 吸酸剂，5g碳酸钙，2g促进剂DTDM，1.5g促进剂CZ，1.5g促进剂TMTD，至吃料完全时调整辊距至0.3mm，薄通打包5 次；混炼温度控制在50℃左右，调整辊距至4 mm 放厚下片；制得混炼胶。

将实施例1 ～ 3制得的混炼胶，在25℃条件下置于平整台面上冷却停放12h 后，在160℃下进行硫化特性测试；并根据所测得工艺正硫化时间，在160℃，15MPa 进行硫化，适当停放后进行力学性能测试，耐老化、耐介质性能以及压缩永久变形测试，按照相应的国家标准进行；所测得的各项性能值见表1。

表1 是实施例1-3胶料的硫化特性、力学性能、耐老化、耐介质及压变性能

从表1中的硫化特性参数数据可以看出胶料的焦烧时间基本未变，均能保证加工过程的安全性；对比胶料的工艺正硫化时间可知，增加低分子量PPC预混料的用量会延迟硫化时间，但对硫化效率影响不大。

从表1 的力学性能、耐老化、耐介质以及压缩永久变形数据可见，填充低分子量PPC预混料的耐油密封圈胶料（实施例1、2、3），均具有较高的力学性能、耐老化、耐介质以及压变性能，其中填充28份低分子量PPC的耐油密封圈胶料的体积变化率最小，其耐油性最好，填充42份低分子量PPC的耐油密封圈胶料的压缩永久变形最小，其压变性能最好，但其拉伸强度较小；综合考虑，当添加低分子量PPC预混料份数为28 份时（实施例2），胶料的耐介质、压变性能最佳，远高于企业标准对浅色耐油密封圈胶管性能的要求。

Claims (7)

1. 一种浅色耐油密封圈胶料，其特征在于：各组分及其质量份数为：丁腈橡胶80份，丙烯酸酯橡胶20份，沉淀法白炭黑0～25份，碱性白炭黑10份，硫化剂1.0～1.2份，吸酸剂3份，碳酸钙5份，促进剂DTDM、2份，促进剂CZ、1.5份，促进剂TMTD、1.5份，硅烷偶联剂KH-560、1份，PEG-4000、0.8份，氧化锌3～5 份，硬脂酸1.5～2份，防老剂体系2～3 份，低分子量PPC预混料14～42份，增塑剂DOS、0～6.7 份；

所述低分子量PPC预混料的制备：

步骤1）将低分子量PPC加热至60～75℃，再加入顺丁烯二酸酐进行混合搅拌，使顺丁烯二酸酐在低分子量PPC中完全溶解，制备改性PPC，其中，按质量配比为：低分子量PPC ：顺丁烯二酸酐=10 ：2；

步骤2）将经步骤1）制得的改性PPC，添加到操作改性剂勃姆石中，改性PPC和勃姆石二者质量比为1：3；采用加热式捏合机，进行混合搅拌，搅拌速度为35 转/分钟，搅拌的同时慢速升温，物料温度升至45℃时，恒温搅拌1小时，制得低分子量PPC预混料。

2.根据权利要求1 所述的浅色耐油密封圈胶料，其特征在于：所述丁腈橡胶为NBR-41；所述丙烯酸酯橡胶为AR-200。

3.根据权利要求1 所述的浅色耐油密封圈胶料，其特征在于：所述硫化剂为TCY，主要成分为：1,3,5-三巯基-2,4,6均三嗪。

4.根据权利要求1 所述的浅色耐油密封圈胶料，其特征在于：所述吸酸剂为氧化镁。

5.根据权利要求1 所述的浅色耐油密封圈胶料，其特征在于：所述防老剂体系为防老剂4010NA和防老剂BLE二者并用体系，且防老剂4010NA和防老剂BLE二者并用质量比为：1：1。

6.根据权利要求1 所述的浅色耐油密封圈胶料，其特征在于：所述PPC为聚碳酸亚丙酯，其数均分子量为2000～4500。

7.一种如权利要求1 所述的浅色耐油密封圈胶料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤1）混炼胶制备：先调节双辊开炼机辊距至0.1mm，对丁腈橡胶薄通塑炼3 ～ 4次；调整辊距至0.5mm，加入丙烯酸酯橡胶薄通至混炼均匀；调整辊距至2.3 ～ 2.5mm，当胶料包辊并有少量堆积胶时，依次加入硬脂酸、氧化锌，防老剂体系至混合均匀；再加入碱性白炭黑、沉淀法白炭黑、PEG-4000、硅烷偶联剂KH-560、增塑剂DOS以及低分子量PPC预混料，至吃料完全时调整辊距至0.5mm，薄通打包4 ～ 5 次；再调整辊距至2.4 ～ 2.6mm，加入硫化剂、促进剂DTDM、促进剂CZ、促进剂TMTD、吸酸剂及碳酸钙，至吃料完全时调整辊距至0.3mm，薄通打包4 ～ 5 次；混炼温度控制在45 ～ 55℃，调整辊距至4mm 放厚下片，制得混炼胶；

步骤2）胶料硫化：将步骤1）制得的混炼胶，在15 ～ 35℃条件下置于平整台面上冷却停放12h 后，根据所测得的工艺正硫化时间在橡胶硫化机上进行硫化，即可得到浅色耐油密封圈胶料。