CN108752668B - 一种耐有机溶剂的nbr/pvc组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种耐有机溶剂的NBR/PVC组合物及其制备方法，特征在于采用双偶联剂复配，制得滑石粉/二氧化硅功能杂化填料，并进一步采用薄通取向‑预硫化‑应力拉伸‑硫化定型工艺，得到具有良好填料‑橡胶相互作用的、有效的有机溶剂阻隔层和交联网络分子间隙小的耐有机溶剂NBR/PVC组合物。

Description

一种耐有机溶剂的NBR/PVC组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐有机溶剂的橡胶领域，特别是涉及具有良好耐有机溶剂的、低硬度的NBR/PVC组合物及其制备方法。
背景技术
橡胶制品，例如密封圈和减振垫片等。这些橡胶制品与各类有机溶剂，如润滑油、矿物油和有机树脂油等接触，承担密封组件和减少设备振动等作用，确保设备的正常运行。但是在使用过程中，由于橡胶制品与有机溶剂接触，会导致橡胶发生溶胀，尺寸发生变化，力学性能下降，从而丧失使用价值，给生产带来较大的损耗。因此，提高橡胶的耐有机溶剂的性能和力学强度，提高橡胶的使用寿命，减少由橡胶溶胀老化所带来的各类损耗，是耐溶剂橡胶制品领域的重要研究议题之一。
发明内容
实现本发明目的技术解决方案为：
步骤一：将4-6g 1，6-双三甲氧基硅基己烷溶解在500mL乙醇溶液中，加入100g滑石粉，70-90℃水浴搅拌回流2-4h，加入200g二氧化硅，60-80℃水浴回流2-4h，滴加1-2gγ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，50-70℃水浴回流4-6h，冷却，过滤，无水乙醇洗涤3次，60℃真空干燥，研磨，得到功能杂化填料；
步骤二：将100质量份橡胶混合物在开炼机上进行包辊，依次加入2质量份硬脂酸、5质量份氧化锌、1.5质量份防老剂RD、75-100质量份步骤一得到的功能杂化填料、50-60质量份邻苯二甲酸二丁酯、0.2-0.5质量份硫黄、1-1.5份促进剂DTDM、1-2质量份三聚硫氰酸，得到混炼胶；
步骤三：将步骤二得到的混炼胶停放24h后，在60℃热炼机上薄通5次，得到薄通胶片，将胶片平铺在165℃的平板上，硫化5-8min，对胶片施加1-3MPa的水平拉力，继续硫化15-25min，得到耐有机溶剂的橡胶组合物。
所用的橡胶混合物为丁腈橡胶NBR和聚氯乙烯PVC混合物，质量份比例为90∶10-60∶40。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
(1)采用双偶联剂复配，依次加入填料改性的方法，得到滑石粉/二氧化硅功能杂化填料，利用功能杂化填料上的双键，通过硫化剂与橡胶形成共价交联键，提高杂化填料与橡胶之间的相互作用，削弱有机溶剂分子在橡胶中的扩散能力；
(2)利用薄通手段，使杂化填料在橡胶中形成片层取向，形成有机溶剂阻隔层，并进一步采用预硫化-应力拉伸-硫化定型工艺，压缩交联橡胶分子间隙，减小有机溶剂的渗透空间，从而进一步提高NBR/PVC组合物的耐有机溶剂性能。
附图说明
图1功能杂化填料结构示意图。
图2耐有机溶剂的橡胶组合物的结构示意图。
图3耐有机溶剂的橡胶组合物的制备工艺流程。
具体实施方式：
一种耐有机溶剂的NBR/PVC组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将4-6g 1，6-双三甲氧基硅基己烷溶解在500mL乙醇溶液中，加入100g滑石粉，70-90℃水浴搅拌回流2-4h，加入200g二氧化硅，60-80℃水浴回流2-4h，滴加1-2gγ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，50-70℃水浴回流4-6h，冷却，过滤，无水乙醇洗涤3次，60℃真空干燥，研磨，得到功能杂化填料，其中，滑石粉的平均长径比为20-50，平均粒径为2.6-6.5μm，二氧化硅的平均粒径为100-300nm；
步骤二：将100质量份橡胶混合物在开炼机上进行包辊，依次加入2质量份硬脂酸、5质量份氧化锌、1.5质量份防老剂RD、75-100质量份步骤一得到的功能杂化填料、50-60质量份邻苯二甲酸二丁酯、0.2-0.5质量份硫黄、1-1.5份促进剂DTDM、1-2质量份三聚硫氰酸，得到混炼胶，其中橡胶混合物为丁腈橡胶NBR和聚氯乙烯PVC混合物，质量份比例为90∶10-60∶40；
步骤三：将步骤二得到的混炼胶停放24h后，在60℃热炼机上薄通5次，得到薄通胶片，将胶片平铺在165℃的平板上，硫化5-8min，对胶片施加水平的1-3MPa拉力，继续硫化15-25min，得到耐有机溶剂的NBR/PVC组合物。
将制得的耐有机溶剂的NBR/PVC组合物进行以下的性能测试
(1)硬度
根据GB/T 531-1999，采用上海自九量具有限公司的LX-A橡胶硬度测试仪，测定硫化胶的硬度；
(2)拉伸性能
根据GB/T 528-2009，采用万能电子试验机对拉伸试样进行测试，测定了拉伸试样的拉伸强度、断裂伸长率和永久变形等性能参数，拉伸强度数值越高越好，永久变形越小越好；
(3)撕裂性能
根据GB/T 529-2008，采用万能电子试验机对撕裂试样进行测试，测定了试样撕裂强度，撕裂强度数值越高越好；
(4)耐有机溶剂性能
根据GB/T 1690-2006，通过表征橡胶在耐正己烷、亚麻仁油和2#煤油浸泡前后的质量变化，测试条件为：23℃×70h，计算质量变化率＝(浸泡后质量-浸泡前质量)/浸泡前质量×100％，质量变化率绝对值越小，耐有机溶剂性能越好；
(5)耐老化性能
根据GB/T3512-2001，采用热老化箱，100℃×70h，测试橡胶试片的老化前后硬度的变化，计算老化系数＝(老化后硬度-老化前硬度)/老化前硬度×100％，老化系数的绝对值越小，耐老化性能越好。
现通过以下实例对本发明专利进行分析比较说明。
实施例1
步骤一：将4g 1，6-双三甲氧基硅基己烷溶解在500mL乙醇溶液中，加入100g滑石粉，90℃水浴搅拌回流2h，加入200g二氧化硅，60℃水浴回流4h，滴加2gγ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，50℃水浴回流6h，冷却，过滤，无水乙醇洗涤3次，60℃真空干燥，研磨，得到功能杂化填料，其中，滑石粉的平均长径比为20，平均粒径为6.5μm，二氧化硅的平均粒径为100nm，功能杂化填料结构示意图如图1；
步骤二：将100质量份橡胶混合物在开炼机上进行包辊，依次加入2质量份硬脂酸、5质量份氧化锌、1.5质量份防老剂RD、75质量份步骤一得到的功能杂化填料、50质量份邻苯二甲酸二丁酯、0.5质量份硫黄、1.5份促进剂DTDM、1质量份三聚硫氰酸，得到混炼胶，其中橡胶混合物为丁腈橡胶NBR和聚氯乙烯PVC混合物，质量份比例为90∶10；
步骤三：将步骤二得到的混炼胶停放24h后，在60℃热炼机上薄通5次，得到薄通胶片，将胶片平铺在165℃的平板上，硫化5min，对胶片施加水平的1MPa拉力，继续硫化25min，得到耐有机溶剂的NBR/PVC组合物，耐有机溶剂的NBR/PVC组合物的结构示意如图2，制备流程如图3所示，得到NBR/PVC组合物的性能如表1所示。
实施例2
步骤一：将6g 1，6-双三甲氧基硅基己烷溶解在500mL乙醇溶液中，加入100g滑石粉，70℃水浴搅拌回流4h，加入200g二氧化硅，80℃水浴回流2h，滴加1gγ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，70℃水浴回流4h，冷却，过滤，无水乙醇洗涤3次，60℃真空干燥，研磨，得到功能杂化填料，其中，滑石粉的平均长径比为50，平均粒径为2.6μm，二氧化硅的平均粒径为300nm；
步骤二：将100质量份橡胶混合物在开炼机上进行包辊，依次加入2质量份硬脂酸、5质量份氧化锌、1.5质量份防老剂RD、100质量份步骤一得到的功能杂化填料、60质量份邻苯二甲酸二丁酯、0.2质量份硫黄、1份促进剂TMTD、2上述所述质量份三聚硫氰酸，得到混炼胶，其中橡胶混合物为丁腈橡胶NBR和聚氯乙烯PVC混合物，质量份比例为60∶40；
步骤三：将步骤二得到的混炼胶停放24h后，在60℃热炼机上薄通5次，得到薄通胶片，将胶片平铺在165℃的平板上，硫化8min，对胶片施加水平的3MPa拉力，继续硫化15min，得到的NBR/PVC组合物，性能如表1所示。
对比例1
按指定的各组分含量重复实施1的方法，但是在步骤一中，不添加1，6-双三甲氧基硅基己烷，得到的NBR/PVC组合物的性能如表1所示。
对比例2
按指定的各组分含量重复实施1的方法，但是在步骤一中，不添加γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，得到的NBR/PVC组合物的性能如表1所示。
对比例3
按指定的各组分含量重复实施1的方法，但是在步骤一中不添加1，6-双三甲氧基硅基己烷和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，得到的NBR/PVC组合物的性能如表1所示。
对比例4
按指定的各组分含量重复实施1的方法，但是在步骤一中不添加滑石粉，得到的NBR/PVC组合物的性能如表1所示。
按对比例5
按指定的各组分含量重复实施1的方法，但是在步骤一中不添加二氧化硅，得到的NBR/PVC组合物的性能如表1所示。
对比例6
按指定的各组分含量重复实施1的方法，但是在步骤一中添加滑石粉的平均长径比为60，得到的NBR/PVC组合物的性能如表1所示。
对比例7
按指定的各组分含量重复实施1的方法，但是在步骤一中添加滑石粉的平均长径比为10，得到的NBR/PVC组合物的性能如表1所示。
对比例8
按指定的各组分含量重复实施1的方法，但是在步骤一中添加二氧化硅的平均长径比为400nm，得到的NBR/PVC组合物的性能如表1所示。
对比例9
按指定的各组分含量重复实施1的方法，但是在步骤一中添加二氧化硅的平均长径比为50nm，得到的NBR/PVC组合物的性能如表1所示。
对比例10
按指定的各组分含量重复实施1的方法，但是在步骤二中不添加三聚硫氰酸，得到的NBR/PVC组合物的性能如表1所示。
对比例11
按指定的各组分含量重复实施1的方法，但是在步骤二中不添加硫黄、DTDM、硬脂酸和氧化锌，得到的NBR/PVC组合物的性能如表1所示。
对比例12
按指定的各组分含量重复实施1的方法，但是在步骤三中不采取薄通手段，得到的NBR/PVC组合物的性能如表1所示。
对比例13
按指定的各组分含量重复实施1的方法，但是在步骤三中不采取预拉伸处理，得到的NBR/PVC组合物的性能如表1所示。
对比例14
按指定的各组分含量重复实施1的方法，但是在步骤二中不采取薄通和预拉伸处理，得到的NBR/PVC组合物的性能如表1所示。
表1
Figure BSA0000164390920000061
由上表1可知，本发明的耐有机溶剂NBR/PVC组合物，具备耐有机溶剂高、力学强度优异的性能。

Claims (4)

1.一种耐有机溶剂的NBR/PVC组合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：将4-6g 1，6-双三甲氧基硅基己烷溶解在500mL乙醇溶液中，加入100g滑石粉，70-90℃水浴搅拌回流2-4h，加入200g二氧化硅，60-80℃水浴回流2-4h，滴加1-2gγ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，50-70℃水浴回流4-6h，冷却，过滤，无水乙醇洗涤3次，60℃真空干燥，研磨，得到功能杂化填料；
步骤二：将100质量份橡胶混合物在开炼机上进行包辊，依次加入2质量份硬脂酸、5质量份氧化锌、1.5质量份防老剂RD、75-100质量份步骤一得到的功能杂化填料、50-60质量份邻苯二甲酸二丁酯、0.2-0.5质量份硫黄、1-1.5份促进剂DTDM、1-2质量份三聚硫氰酸，得到混炼胶；
步骤三：将步骤二得到的混炼胶停放24h后，在60℃热炼机上薄通5次，得到薄通胶片，将胶片平铺在165℃的平板上，硫化5-8min，对胶片施加1-3MPa的水平拉力，继续硫化15-25min，得到耐有机溶剂的NBR/PVC组合物。
2.根据权利要求1所述的耐有机溶剂的NBR/PVC组合物的制备方法，其特征在于，步骤一所用的滑石粉的平均长径比为20-50，平均粒径为2.6-6.5μm，二氧化硅的平均粒径为100-300nm。
3.根据权利要求1所述的耐有机溶剂的NBR/PVC组合物的制备方法，其特征在于，步骤二中的橡胶混合物为丁腈橡胶NBR和聚氯乙烯PVC混合物，质量份比例为90∶10-60∶40。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述方法制备得到的耐有机溶剂的NBR/PVC组合物。
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