CN109206763B - 一种橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料及其制备方法，所述橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料包括如下重量份的组分：氯化聚乙烯CM橡胶100份、轻质氧化镁8～12份、石油树脂3～5份、硬脂酸0.5～1.5份、防老剂1～2份、石蜡1～2份、炭黑30～50份、补强剂15～25份、轻质碳酸钙30～50份、芳烃油10～20份、二辛脂10～15份、粘合剂4～6份、硫化剂3.5～5份及硫磺0.5～1份。本发明通过对氯化聚乙烯橡胶材料的配方和生产工艺进行改进，配方中的组分之间相互协同，适用于常规蒸汽硫化，硫化效果好，硫化后产品变形适中，伸长率降低，不会出现欠硫现象，硫化安全性高，所得的氯化聚乙烯橡胶材料具有良好的物理机械性能和化学性能，使用寿命长，生产成本低。

Description

一种橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种橡胶材料，尤其涉及一种橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着汽车制造、石油开采、农业水利、海洋化工以及建筑业的迅速发展，橡胶软管的市场需求也日益提高。橡胶软管是以橡胶配料为原料制造的软管，常用于气体、液体等流体输送。氯化聚乙烯CM橡胶是由高密度聚乙烯(HDPE)经无规氯化而成的一种新型合成材料，是一种新型环保的特种橡胶，具有较低的塑化温度，塑化后的生胶具有较高的柔软性、耐屈挠性、高填充性等特点。表现在材料性能上，就具有较高伸长率、较低邵氏硬度和拉伸强度，使之可以利用橡胶的显著特征。近年来，氯化聚乙烯CM橡胶在胶管行业中的应用越来越多，因其具有优异的耐候性能、耐老化性能和耐油性能，以及良好的抗撕裂、耐磨、耐屈挠等物理机械性能和良好的阻燃性能，而且成本低廉、产量高，不仅可以提高和改善胶料的性能，同时还能大大降低产品成本，因此具有广阔的开发应用前景。

硫化是橡胶制品加工的主要工艺过程之一，也是橡胶制品生产中的最后一个加工工序。在这个工序中，橡胶要经历一系列复杂的化学变化，由塑性的混炼胶变为高弹性的交联橡胶，从而获得更完善的物理机械性能和化学性能，提高和拓宽橡胶材料的使用价值和应用范围。因此，硫化对橡胶及其制品的制造和应用具有十分重要的意义。CM橡胶为饱和橡胶，通用的普通硫磺硫化体系不能对其有效地硫化。现阶段CM橡胶的硫化体系应用比较成熟的有3类：过氧化物、硫脲和噻二唑。其中，过氧化物硫化体系需要较高的温度和压力，且不适合直接蒸汽硫化，加上过氧化物是自由基反应产生交联，一些酸性的填料会影响到自由基的生成；硫脲硫化体系虽然适合硫化罐硫化，但其硫化速度慢，易焦烧，硫化胶的物理性能较差。目前国外已大量采用的噻二唑硫化体系兼具硫脲和过氧化物体系的优点，但其价格贵(约为320元/kg)。硫化剂CV1520是一种复配型的CM橡胶专用硫化剂，而蒸汽硫化是橡胶软管生产中常规使用的方法，但却会造成硫化剂CV1520变形大，容易产生欠硫。此外，CM橡胶是一种非自补强性橡胶，需有补强体系才能达到较好的强度，目前一般以白炭黑作为CM橡胶的补强剂，但是白炭黑的价格较高，使得橡胶的生产成本较高。

为此，本发明的目的在于对橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料的配方和生产工艺进行改进，以解决现有橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料生产中存在的问题及降低其生产成本，提高橡胶的性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料及其制备方法。本发明人通过系列深入研究得到适宜在常规蒸汽硫化的橡胶软管生产中使用的氯化聚乙烯橡胶材料配方，使硫化后产品变形适中，伸长率降低，不会出现欠硫现象，硫化安全性高，延长了橡胶软管的使用寿命，降低了产品的生产成本。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料，包括如下重量份的组分：氯化聚乙烯CM橡胶100份、轻质氧化镁8～12份、石油树脂3～5份、硬脂酸0.5～1.5份、防老剂1～2份、石蜡1～2份、炭黑30～50份、补强剂15～25份、轻质碳酸钙30～50份、芳烃油10～20份、二辛脂10～15份、粘合剂4～6份、硫化剂3.5～5份及硫磺0.5～1份。

优选的，所述的橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料，包括如下重量份的组分：氯化聚乙烯CM橡胶100份、轻质氧化镁8份、石油树脂5份、硬脂酸1份、防老剂1份、石蜡1份、炭黑40份、补强剂20份、轻质碳酸钙40份、芳烃油20份、二辛脂12份、粘合剂5份、硫化剂4.5份及硫磺0.8份。

优选的，所述的橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料还包括氢氧化镁，所述轻质氧化镁与所述氢氧化镁的重量份数比为(1～3):4。更优选的，所述轻质氧化镁与所述氢氧化镁的重量份数比为1:2。所述轻质氧化镁能有效提高胶料的拉伸强度，并使其拉断伸长率和拉断永久变形减小。发明人经过系列研究发现，轻质氧化镁与氢氧化镁并用时，会产生协同增效作用，使橡胶的物理机械性能更好。

优选的，所述防老剂包括防老剂RD。所述防老剂RD(化学名：2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体)无毒，能有效改善橡胶的耐热氧老化性能和抗屈挠性能，在橡胶中相容性好，价格便宜，相比于其它防老剂有更高的性价比。。

优选的，所述补强剂包括补强剂TX-80。所述补强剂TX-80不仅可以提高胶料的力学性能，改善胶料的加工工艺性能，而且还能降低材料成本。所述补强剂TX-80的性能与白炭黑相当，成本却只要白炭黑价格的60％左右，能大大降低氯化聚乙烯橡胶的生产成本。

优选的，所述粘合剂包括粘合剂RC。所述粘合剂RC能使橡胶与骨架材料产生良好的粘合效果，其还能与本发明配方中的其它组分如补强剂TX-80、炭黑等产生协效作用，使橡胶的综合性能更好。粘合剂RC作为间-甲-白粘合体系的一部分，与粘合剂A相比，粘合剂RC具有更好的分散性和加工性能。

优选的，所述硫化剂包括硫化剂AL365。本发明采用硫化剂AL365作为氯化聚乙烯橡胶的硫化体系，有效地改善橡胶的物理机械性能和化学性能，使胶料适宜在常规蒸汽硫化的橡胶软管生产中使用，硫化后产品变形适中，伸长率降低，不会出现欠硫现象。

所述石油树脂(hydrocarbonresin)是一种热塑性树脂，分子量为300～3000，混溶性好，价格低廉。此外，本发明配方中，所述石油树脂还可以用合成树脂如粘合剂JT-100等代替，合成树脂是由人工合成的一类高分子聚合物，来源丰富。

优选的，所述炭黑包括N330炭黑、N660炭黑中的至少一种。本发明所用型号的炭黑成本低，能有效提高橡胶的物理机械性能，在胶料中易分散，能改善胶料的加工性能，降低材料成本。所述炭黑N660(又称：通用炉黑)，其具有高定伸应力、良好的加工性能和耐屈挠性，压出生热低，加工安全性好。所述炭黑N330能赋予胶料较好的强伸性能、抗撕裂性能、耐磨性和弹性，其在胶料中的分散和压出性能都较好，使混炼胶表面光亮。

此外，本发明的目的还在于提供一种所述橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料的制备方法，其包括如下步骤：

(1)除硫化剂和硫磺外，将其余组分投入密炼机中混炼3～5min，混练温度为110～130℃；

(2)将步骤(1)混炼好的物料做开炼机出片停放4～8h，然后置于在密炼机中，并投入硫化剂和硫磺，混炼1～1.5min，混练温度为110～130℃，然后在开炼机出冷喂片待用；

(3)在挤出机挤出外胶，包水布，在148～151℃下硫化，冷却后拆水布，出芯，定压，检验，包装，入库。优选的，所述硫化在硫化罐中进行，硫化时间为70min。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过对氯化聚乙烯橡胶材料的配方和生产工艺进行改进，配方中的组分之间相互协同，适用于常规蒸汽硫化，硫化效果好，硫化后产品变形适中，伸长率降低，不会出现欠硫现象，硫化安全性高，所得的氯化聚乙烯橡胶材料具有良好的物理机械性能和化学性能，使用寿命长，生产成本低。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。应理解，实施例不用于限制本发明的保护范围。本发明所采用的原料均可通过商业途径购买得到。

实施例1

本实施例1提供一种橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料，其包括如下重量份的组分：氯化聚乙烯CM橡胶100份、轻质氧化镁8份、氢氧化镁20份、石油树脂5份、硬脂酸1份、防老剂RD 1份、石蜡1份、N330炭黑40份、补强剂TX-80 20份、轻质碳酸钙40份、芳烃油20份、二辛脂12份、粘合剂RC 5份、硫化剂AL365 4.5份及硫磺0.8份。

所述橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)除硫化剂AL365和硫磺外，将其余组分投入密炼机中混炼4min，混练温度为120℃；

(2)将步骤(1)混炼好的物料做开炼机出片停放6h，然后置于在密炼机中，并投入硫化剂AL365和硫磺，混炼1.2min，混练温度为120℃，然后在开炼机出冷喂片待用；

(3)在120挤出机挤出外胶，包水布，在硫化罐中150℃下硫化70min，出罐冷却后拆水布，出芯，定压，检验，包装，入库。

实施例2

本实施例2提供一种橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料，其包括如下重量份的组分：氯化聚乙烯CM橡胶100份、轻质氧化镁12份、氢氧化镁16份、石油树脂3份、硬脂酸1.5份、防老剂RD 1.5份、石蜡1.5份、N660炭黑50份、补强剂TX-80 15份、轻质碳酸钙30份、芳烃油10份、二辛脂15份、粘合剂RC 6份、硫化剂AL365 3.5份及硫磺1份。

所述橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)除硫化剂AL365和硫磺外，将其余组分投入密炼机中混炼3min，混练温度为110℃；

(2)将步骤(1)混炼好的物料做开炼机出片停放4h，然后置于在密炼机中，并投入硫化剂AL365和硫磺，混炼1min，混练温度为110℃，然后在开炼机出冷喂片待用；

(3)在120挤出机挤出外胶，包水布，在硫化罐中148℃下硫化70min，出罐冷却后拆水布，出芯，定压，检验，包装，入库。

实施例3

本实施例3提供一种橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料，其包括如下重量份的组分：氯化聚乙烯CM橡胶100份、轻质氧化镁10份、氢氧化镁20份、粘合剂JT-100 4份、硬脂酸0.5份、防老剂RD 2份、石蜡2份、N660炭黑30份、补强剂TX-80 25份、轻质碳酸钙50份、芳烃油15份、二辛脂10份、粘合剂RC 4份、硫化剂AL365 5份及硫磺0.5份。

所述橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)除硫化剂AL365和硫磺外，将其余组分投入密炼机中混炼5min，混练温度为130℃；

(2)将步骤(1)混炼好的物料做开炼机出片停放8h，然后置于在密炼机中，并投入硫化剂AL365和硫磺，混炼1.5min，混练温度为130℃，然后在开炼机出冷喂片待用；

(3)在120挤出机挤出外胶，包水布，在硫化罐中151℃下硫化70min，出罐冷却后拆水布，出芯，定压，检验，包装，入库。

对比例

对比例1：与实施例1的区别为将“硫化剂AL365”改用为“硫化剂CV1520”，其余与实施例1相同。

对比例2：与实施例1的区别为不添加“轻质氧化镁”，其余与实施例1相同。

对比例3：与实施例1的区别为不添加“氢氧化镁”，其余与实施例1相同。

一、性能测试

以实施例1～3制得的氯化聚乙烯橡胶材料和对比例1～3制得的氯化聚乙烯橡胶材料作为实验对象，进行分组试验测试相关性能，本测试均按现行国家标准执行，测试结果如下表1所示。

表1

从表1的结果可看出，实施例1～3的氯化聚乙烯橡胶材料均具有良好的力学性能和耐老化性能；从对比例1的结果可知，本发明采用硫化剂AL365作为氯化聚乙烯橡胶的硫化体系，有效地改善橡胶的物理机械性能和化学性能，硫化后产品变形适中，拉断伸长率降低，不会出现欠硫现象。从对比例2和对比例3的结果可知，本配方中，轻质氧化镁与氢氧化镁并用时会产生协同增效作用，使橡胶的物理机械性能更好。

二、为探究轻质氧化镁与氢氧化镁的配比对氯化聚乙烯橡胶材料的性能的影响，设置试验组5组，每组的轻质氧化镁与氢氧化镁的配比见表2。

表2

组别	轻质氧化镁与氢氧化镁的重量比
		试验组1	1:5
试验组2	1:4
		试验组3	1:2
试验组4	3:4
		试验组5	1:1

将试验组1～5按实施例1的配方和制备方法制备氯化聚乙烯橡胶材料(轻质氧化镁与氢氧化镁的重量份数之和均为28份)，测试氯化聚乙烯橡胶材料的性能，测试结果见表3。

表3

从表3的结果可看出，轻质氧化镁与氢氧化镁并用，其重量之比为轻质氧化镁:氢氧化镁＝(1～3):4时，所产生的协效作用较佳，能较好地提高橡胶材料的拉伸强度，并使其拉断伸长率和拉断永久变形减小，尤其是重量之比为轻质氧化镁:氢氧化镁＝1:2时，所产生的协效作用最佳。

三、为探究硫化温度和硫化时间对氯化聚乙烯橡胶材料的性能的影响，设置试验组11组，每组的硫化时间和硫化温度见表4。

表4

组别	硫化温度和硫化时间
		试验组1	146℃下硫化70min
试验组2	147℃下硫化70min
		试验组3	148℃下硫化70min
试验组4	150℃下硫化70min
		试验组5	151℃下硫化70min
试验组6	152℃下硫化70min
		试验组7	153℃下硫化70min
试验组8	150℃下硫化60min
		试验组9	150℃下硫化65min
试验组10	150℃下硫化75min
		试验组11	150℃下硫化80min

将试验组1～11按实施例1的配方和制备方法制备氯化聚乙烯橡胶材料，测试氯化聚乙烯橡胶材料的性能，测试结果见表5和表6。

表5

表6

从表5和表6的结果可看出，硫化温度和硫化时间对氯化聚乙烯橡胶材料的性能的影响较大，硫化温度过高或过低，都会明显影响橡胶材料的力学性能和耐老化性能，同时，硫化时间过长或过短，也都会明显影响橡胶材料的力学性能和耐老化性能。从表5和表6的结果还可看出，结合本发明的配方和制备方法，在148～151℃下硫化70min得到的氯化聚乙烯橡胶材料的力学性能和耐老化性能较好，均能达到标准要求值，在150℃下硫化70min得到的氯化聚乙烯橡胶材料的力学性能和耐老化性能最好。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：氯化聚乙烯CM橡胶100份、轻质氧化镁8~12份、石油树脂3~5份、硬脂酸0.5~1.5份、防老剂1~2份、石蜡1~2份、炭黑30~50份、补强剂15~25份、轻质碳酸钙30~50份、芳烃油10~20份、二辛脂10~15份、粘合剂4~6份、硫化剂3.5~5份及硫磺0.5~1份, 所述硫化剂包括硫化剂AL365，所述粘合剂包括粘合剂RC;

所述橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料还包括氢氧化镁，所述轻质氧化镁与所述氢氧化镁的重量份数比为（1~3）:4。

2.如权利要求1所述的橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：氯化聚乙烯CM橡胶100份、轻质氧化镁8份、石油树脂5份、硬脂酸1份、防老剂1份、石蜡1份、炭黑40份、补强剂20份、轻质碳酸钙40份、芳烃油20份、二辛脂12份、粘合剂5份、硫化剂4.5份及硫磺0.8份。

3.如权利要求1所述的橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料，其特征在于，所述轻质氧化镁与所述氢氧化镁的重量份数比为1:2。

4.如权利要求1所述的橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料，其特征在于，所述防老剂包括防老剂RD。

5.如权利要求1所述的橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料，其特征在于，所述补强剂包括补强剂TX-80。

6.如权利要求1所述的橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料，其特征在于，所述炭黑包括N330炭黑、N660炭黑中的至少一种。

7.一种如权利要求1~6任一项所述的橡胶软管用氯化聚乙烯橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）除硫化剂和硫磺外，将其余组分投入密炼机中混炼3~5 min，混练温度为110~130℃；

（2）将步骤（1）混炼好的物料做开炼机出片停放4~8 h，然后置于在密炼机中，并投入硫化剂和硫磺，混炼1~1.5 min，混练温度为110~130℃，然后在开炼机出冷喂片待用；

（3）在挤出机挤出外胶，包水布，在148~151℃下硫化，冷却后拆水布，出芯，定压，检验，包装，入库。