CN108659292A - 一种氢化丁腈橡胶材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种氢化丁腈橡胶材料，按照质量份数计，各组分的配比：氢化丁腈橡胶100份；炭黑5‑100份；白炭黑5‑100份；蒙脱土8～10份；氧化锌2～10份；硬脂酸1～2份；异辛酸盐0.5‑10份；防老剂0.5～1.5份；硫化剂4～8份；硫化助剂1～2份。本发明还公开了上述材料的制备方法。所制备的氢化丁腈橡胶材料具有优异的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，涉及到高性能氢化丁腈橡胶的制备，制备出具有优异力学性能的橡胶材料。
背景技术
随着科学技术和工业的快速发展，现有市场上的丁腈橡胶在应用到高温、化学介质腐蚀等较恶劣环境时，其性能已满足不了要求。氢化丁腈橡胶(HNBR)是由丁腈橡胶进行特殊加氢处理而得到的一种高度饱和的弹性体。氢化丁腈橡胶具有良好耐油性能(对燃料油、润滑油、芳香系溶剂耐抗性良好)；并且由于其高度饱和的结构，使其具良好的耐热性能，优良的耐化学腐蚀性能(对氟利昂、酸、碱的具有良好的抗耐性)，优异的耐臭氧性能，较高的抗压缩永久变形性能。氢化丁睛橡胶与传统的丁睛橡胶相比，其分子结构中含有少量或不含碳碳双键，它不仅具有的耐油、耐磨、耐低温等性能，而且还具有更优异的耐热氧老化、耐臭氧、耐化学介质和良好的动态性能等，是目前最具发展潜力的橡胶品种之一，在许多方面已取代了氟橡胶等其它特种橡胶，已广泛地应用于汽车、油田等工业领域。为了进一步发挥其优势，本发明旨在开发具有更好力学性能的氢化丁腈橡胶材料。
发明内容
本发明目的在于提供一种高性能氢化丁腈橡胶及其制备方法，制得的橡胶材料具有优异的力学性能。
本发明所采用的技术方案为：
一种氢化丁腈橡胶材料，其特征在于按照质量份数计，各组分的配比：
氢化丁腈橡胶100份；
炭黑5-100份；
白炭黑5-100份；
蒙脱土8～10份；
氧化锌2～10份；
硬脂酸1～2份；
异辛酸盐0.5-10份
防老剂0.5～1.5份；
硫化剂4～8份；
硫化助剂1～2份；
其中，氢化丁腈橡胶的氢化度大于99％，丙烯腈含量为30-45％，门尼粘度55-70，残余双键含量≤0.9％；
其中，炭黑为黑色颗粒状无定形固体，粒径介于10～200μm，无味，比重1.82，燃点＞400℃；
其中，蒙脱土为平均晶片厚度10-25nm，蒙脱石含量大于95％，粒径20～150μm；
其中，氧化锌为纳米氧化锌，其平均粒径是10nm-20nm.比表面积是50m2/g-200m2/g；
其中，异辛酸盐为异辛酸锰、异辛酸锌、异辛酸铈、异辛酸锆、异辛酸铅、异辛酸钴、异辛酸钙、异辛酸钾、异辛酸镍、异辛酸铜、异辛酸钒的一种或几种的混合；
其中，硫化剂为过氧化物，特别是过氧化苯甲酰、1，1-双(二叔丁基过氧基)-3，3，5-三甲基环己烷、2，5-二甲基-2，5-二(苯甲酰过氧)基己烷、1，4-双叔丁基过氧二异丙基苯、过氧苯甲酸叔丁脂、二异丙苯基过氧化物、叔丁基异丙苯基过氧化物、2，5-二甲基-2，5双(叔丁基过氧基)己烷、二叔丁基过氧化物、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)-3-己炔或者它们的混合物；
其中，防老剂为6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉、2，2，4-三甲基1，2-二氢化喹聚合体、N-苯基-α-苯胺、N-苯基-2-萘胺、N-苯基-N`-环己基对苯二胺、N-苯基-N`-异丙基-对苯二胺中的一种或者两种混合，混合比例为5∶1～1∶5之间；
其中，硫化助剂为三烯丙基异氰脲酸酯、双酚A丙三醇双甲基丙烯酸酯、甘油1，3-二甘油醇酸二丙烯酸酯的一种或者两种混合，混合比例为5∶1～1∶5之间；
一种氢化丁腈橡胶材料的制备方法，其特征在于将50份氢化丁腈橡胶在开练机进行塑练后，加入到60℃密练机内，然后依次加入炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂，混炼一段时间待扭矩平稳5分钟后，获得炭黑混炼胶；将50份氢化丁腈橡胶在开练机进行塑练后，加入到60℃密练机内，然后依次加入白炭黑、蒙脱土、异辛酸盐、混炼一段时间待扭矩平稳5分钟后，获得白炭黑混炼胶；将炭黑混炼胶和白炭黑混炼胶，在开练机上混炼，混合均匀后加入硫化剂和硫化助剂，混炼均匀后下片，在平板硫化仪上于165℃下，硫化20mins，获得硫化氢化丁腈橡胶。
本发明具有如下有益效果：以氢化丁腈橡胶为主体材料，以炭黑、白炭黑、蒙脱土为填充体系，辅以氧化锌、硬脂酸、异辛酸盐、防老剂等加工助剂，以过氧化物硫化体系，制备优异力学性能的橡胶材料。拉伸强度高达52.5MPa，撕裂强度高达120.1KN/m，断裂伸长率达580％。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
氢化丁腈橡胶材料，各组分的质量配比：氢化丁腈橡胶100份；炭黑5份；白炭黑100份；蒙脱土8份；氧化锌2份；硬脂酸1份；异辛酸盐0.5份；防老剂0.5份；硫化剂4份；硫化助剂1份；
将50份氢化丁腈橡胶在开练机进行塑练后，加入到60℃密练机内，然后依次加入5份炭黑、2份氧化锌、1份硬脂酸、0.5份防老剂6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉，混炼一段时间待扭矩平稳5分钟后，获得炭黑混炼胶；将50份氢化丁腈橡胶在开练机进行塑练后，加入到60℃密练机内，然后依次加入100份白炭黑、8份蒙脱土、0.5份异辛酸锌、混炼一段时间待扭矩平稳5分钟后，获得白炭黑混炼胶；将炭黑混炼胶和白炭黑混炼胶，在开练机上混炼，混合均匀后加入1份过氧化苯甲酰和3份1，1-双(二叔丁基过氧基)-3，3，5-三甲基环己烷和1份硫化助剂三烯丙基异氰脲酸酯，混炼均匀后下片，在平板硫化仪上于165℃下，硫化20mins，获得硫化氢化丁腈橡胶。
实施例2
氢化丁腈橡胶材料，各组分的质量配比：氢化丁腈橡胶100份；炭黑100份；白炭黑5份；蒙脱土10份；氧化锌10份；硬脂酸2份；异辛酸盐10份；防老剂1.5份；硫化剂8份；硫化助剂2份；
将50份氢化丁腈橡胶在开练机进行塑练后，加入到60℃密练机内，然后依次加入100份炭黑、10份氧化锌、2份硬脂酸、1.5份防老剂2，2，4-三甲基1，2-二氢化喹聚合体，混炼一段时间待扭矩平稳5分钟后，获得炭黑混炼胶；将50份氢化丁腈橡胶在开练机进行塑练后，加入到60℃密练机内，然后依次加入5份白炭黑、10份蒙脱土、5份异辛酸铈和5份异辛酸锆、混炼一段时间待扭矩平稳5分钟后，获得白炭黑混炼胶；将炭黑混炼胶和白炭黑混炼胶，在开练机上混炼，混合均匀后加入2份2，5-二甲基-2，5-二(苯甲酰过氧)基己烷和2份1，4-双叔丁基过氧二异丙基苯和1份硫化助剂双酚A丙三醇双甲基丙烯酸酯，混炼均匀后下片，在平板硫化仪上于165℃下，硫化20mins，获得硫化氢化丁腈橡胶。
实施例3
氢化丁腈橡胶材料，各组分的质量配比：氢化丁腈橡胶100份；炭黑50份；白炭黑50份；蒙脱土9份；氧化锌5份；硬脂酸1.5份；异辛酸盐5份；防老剂1份；硫化剂6份；硫化助剂1.5份；
将50份氢化丁腈橡胶在开练机进行塑练后，加入到60℃密练机内，然后依次加入50份炭黑、5份氧化锌、1.5份硬脂酸、1份防老剂N-苯基-α-苯胺，混炼一段时间待扭矩平稳5分钟后，获得炭黑混炼胶；将50份氢化丁腈橡胶在开练机进行塑练后，加入到60℃密练机内，然后依次加入50份白炭黑、9份蒙脱土、2份异辛酸钙和3份异辛酸钾、混炼一段时间待扭矩平稳5分钟后，获得白炭黑混炼胶；将炭黑混炼胶和白炭黑混炼胶，在开练机上混炼，混合均匀后加入2份1，4-双叔丁基过氧二异丙基苯和4份过氧苯甲酸叔丁脂和1.5份硫化助剂甘油1，3-二甘油醇酸二丙烯酸酯，混炼均匀后下片，在平板硫化仪上于165℃下，硫化20mins，获得硫化氢化丁腈橡胶。
实施例4
氢化丁腈橡胶材料，各组分的质量配比：氢化丁腈橡胶100份；炭黑20份；白炭黑80份；蒙脱土10份；氧化锌3份；硬脂酸2份；异辛酸盐6.37份；防老剂0.9份；硫化剂5份；硫化助剂1.5份；
将50份氢化丁腈橡胶在开练机进行塑练后，加入到60℃密练机内，然后依次加入20份炭黑、3份氧化锌、2份硬脂酸、0.5份防老剂N-苯基-2-萘胺和0.4份N-苯基-N`-环己基对苯二胺，混炼一段时间待扭矩平稳5分钟后，获得炭黑混炼胶；将50份氢化丁腈橡胶在开练机进行塑练后，加入到60℃密练机内，然后依次加入80份白炭黑、10份蒙脱土、5份异辛酸镍和1.37份异辛酸铜、混炼一段时间待扭矩平稳5分钟后，获得白炭黑混炼胶；将炭黑混炼胶和白炭黑混炼胶，在开练机上混炼，混合均匀后加入2份二叔丁基过氧化物和3份2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)-3-己炔和1份三烯丙基异氰脲酸酯和双酚A丙三醇双甲基丙烯酸酯硫化助剂，混炼均匀后下片，在平板硫化仪上于165℃下，硫化20mins，获得硫化氢化丁腈橡胶。
实施例1到实施例4所制得的硫化橡胶的性能如下表1所示。
表1硫化橡胶的性能
Claims (10)
1.一种氢化丁腈橡胶材料，其特征在于按照质量份数计，各组分的配比：
氢化丁腈橡胶100份；
炭黑5-100份；
白炭黑5-100份；
蒙脱土8～10份；
氧化锌2～10份；
硬脂酸1～2份；
异辛酸盐0.5-10份
防老剂0.5～1.5份；
硫化剂4～8份；
硫化助剂1～2份。
2.根据权利要求1所述的氢化丁腈橡胶材料，其特征是：所述的氢化丁腈橡胶的氢化度大于99％，丙烯腈含量为30-45％，门尼粘度55-70，残余双键含量≤0.9％。
3.根据权利要求1所述的氢化丁腈橡胶材料，其特征是：所述的炭黑为黑色颗粒状无定形固体，粒径介于10～200μm，无味，比重1.82，燃点＞400℃。
4.根据权利要求1所述的氢化丁腈橡胶材料，其特征是：所述的蒙脱土为平均晶片厚度10-25nm，蒙脱石含量大于95％，粒径20～150μm。
5.根据权利要求1所述的氢化丁腈橡胶材料，其特征是：所述的氧化锌为纳米氧化锌，其平均粒径是10nm-20nm.比表面积是50m2/g-200m2/g。
6.根据权利要求1所述的氢化丁腈橡胶材料，其特征是：所述的异辛酸盐为异辛酸锰、异辛酸锌、异辛酸铈、异辛酸锆、异辛酸铅、异辛酸钴、异辛酸钙、异辛酸钾、异辛酸镍、异辛酸铜、异辛酸钒的一种或几种的混合，异辛酸盐的质量份数为6.37份。
7.根据权利要求1所述的氢化丁腈橡胶材料，其特征是：所述的硫化剂为过氧化物，特别是过氧化苯甲酰、1，1-双(二叔丁基过氧基)-3，3，5-三甲基环己烷、2，5-二甲基-2，5-二(苯甲酰过氧)基己烷、1，4-双叔丁基过氧二异丙基苯、过氧苯甲酸叔丁脂、二异丙苯基过氧化物、叔丁基异丙苯基过氧化物、2，5-二甲基-2，5双(叔丁基过氧基)己烷、二叔丁基过氧化物、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)-3-己炔或者它们的混合物。
8.根据权利要求1所述的氢化丁腈橡胶材料，其特征是：所述的防老剂为6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉、2，2，4-三甲基1，2-二氢化喹聚合体、N-苯基-α-苯胺、N-苯基-2-萘胺、N-苯基-N`-环己基对苯二胺、N-苯基-N`-异丙基-对苯二胺中的一种或者两种混合，混合比例为5∶1～1∶5之间。
9.根据权利要求1所述的氢化丁腈橡胶材料，其特征是：所述的硫化助剂为三烯丙基异氰脲酸酯、双酚A丙三醇双甲基丙烯酸酯、甘油1，3-二甘油醇酸二丙烯酸酯的一种或者两种混合，混合比例为5∶1～1∶5之间。
10.一种氢化丁腈橡胶材料的制备方法，其特征在于将50份氢化丁腈橡胶在开练机进行塑练后，加入到60℃密练机内，然后依次加入炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂，混炼一段时间待扭矩平稳5分钟后，获得炭黑混炼胶；将50份氢化丁腈橡胶在开练机进行塑练后，加入到60℃密练机内，然后依次加入白炭黑、蒙脱土、异辛酸盐、混炼一段时间待扭矩平稳5分钟后，获得白炭黑混炼胶；将炭黑混炼胶和白炭黑混炼胶，在开练机上混炼，混合均匀后加入硫化剂和硫化助剂，混炼均匀后下片，在平板硫化仪上于165℃下，硫化20mins，获得硫化氢化丁腈橡胶。
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