CN109280279A - 一种低密度epdm材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及橡胶制造领域，提供一种低密度EPDM材料及其制备方法，用于提供一种低密度的EPDM材料。本发明提供的一种低密度EPDM材料，包括EPDM 90~110phr，活性氧化锌2~5 phr，硬脂酸2~5 phr，炭黑50~80 phr，碳酸钙60~100 phr，石蜡油55~70 phr，PEG‑4000 1~4 phr，氧化钙1~5 phr。向EPDM材料中添加的有机和无机物可以获得低密度的EPDM材料并有效的提高低密度EPDM材料的力学性能。

Description

一种低密度EPDM材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶制造领域，具体涉及一种低密度EPDM材料。
背景技术
EPDM橡胶材料，即三元乙丙橡胶，因其主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，故其耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异，可广泛用于汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件等领域。
三元乙丙橡胶的密度一般在0.8g/cm2以上，而随着技术的发展，对橡胶材料的性质有了新的要求，橡胶的密度需进一步降低，同时其力学特性需同现有的正常密度的橡胶的特性一致。
发明内容
本发明解决的技术问题为提供一种低密度的EPDM材料，提供一种低密度EPDM材料。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种低密度EPDM材料，包括EPDM 90~110phr，活性氧化锌 2~5 phr，硬脂酸2~5 phr，炭黑50~80 phr，碳酸钙60~100 phr，石蜡油55~70 phr，PEG-4000 1~4 phr，氧化钙1~5 phr。
低密度的EDPM材料需要添加助剂或者其他原料以增强其力学性能。
向EPDM材料中添加的有机和无机物可以有效的提高低密度EPDM材料的力学性能。
优选地，包括EPDM 100~110phr，活性氧化锌 3~5 phr，硬脂酸3~5 phr，炭黑60~80phr，碳酸钙90~100 phr，石蜡油64~70 phr，PEG-4000 2~4 phr，氧化钙3~5 phr。改配方制成的EPDM材料的力学性能更好。
优选地，包括EPDM 100phr，活性氧化锌 3 phr，硬脂酸3 phr，炭黑60 phr，碳酸钙90 phr，石蜡油64 phr，PEG-4000 2 phr，氧化钙3 phr。该配方条件下的EPDM材料的密度可到0.4±0.1g/cm2，同时力学性能最好，成本更低。
优选地，所述的EPDM材料中还包括促进剂，所述的促进剂包括MBT 2~3 phr，ZDBC2~3 phr，TMTD 0.1~1 phr，PZ 0.5~1 phr，硫磺 1~2 phr，发泡剂AC 10~15 phr，K-5 1~3phr。促进剂可以有效的提高橡胶硫化过程的效果，可以显著的提高橡胶的力学性能。促进剂全部加入到EPDM材料中，即在EPDM材料中还包括MBT 2~3 phr，ZDBC 2~3 phr，TMTD 0.1~1 phr，PZ 0.5~1 phr，硫磺 1~2 phr，发泡剂AC 10~15 phr，K-5 1~3 phr。
优选地，所述的促进剂包括MBT 2.5~3 phr，ZDBC 1.8~3 phr，TMTD 0.5~1 phr，PZ0.6~1 phr，硫磺 1.3~2 phr，发泡剂AC 12~15 phr，K-5 2~3 phr。进一步提高橡胶的力学性能。
优选地，所述的促进剂包括MBT 2.5 phr，ZDBC 1.8 phr，TMTD 0.5 phr，PZ 0.6phr，硫磺 1.3 phr，发泡剂AC 12 phr，K-5 2 phr。经该促进剂处理后，橡胶的力学性能更优。
一种低密度EPDM材料制备方法，包括：将EPDM、炭黑和石蜡油混炼；依次加入活性氧化锌、硬脂酸、碳酸钙、氧化钙后混炼，得到中间产物；加入促进剂后继续混炼，升温至80~120℃后出料，得到低密度EPDM材料。混炼过程中加入炭黑和石蜡油后先分散均匀后，再加入其余物质进行混炼，可以有效的提高混炼的分散效果，最终加入促进剂进一步提高橡胶的力学性能。
优选地，所述的EPDM、炭黑和石蜡油混炼25~35秒后。先将炭黑均匀的分散在橡胶材料中。
优选地，依次加入活性氧化锌、硬脂酸、碳酸钙、氧化钙后混炼50~100秒。进一步加入其它物质以提高混炼的分散效果。
优选地，所述的加入促进剂后继续混炼，温度达到100℃后出料，得到低密度EPDM材料。加入促进剂后，必要时进行升温，以提高EPDM的力学性能。
优选地，所述的低密度EPDM材料中还包括改性铝粉，所述的改性铝粉包括锌粉0.2份～0.7份、硫粉0.2份～0.8份、铝粉80份～120份在氩气保护条件下，将锌粉加热至900~1000℃气化和硫粉加热至700~750℃气化；将气化状态的锌和气化状态的硫分别由氩气气流输送至同一反应区域在氩气保护条件下混合，生成硫化锌；硫化锌呈雾态；
在片状铝粉中通入高压氮气，使得铝粉呈雾状漂浮，将漂浮的铝粉有氮气输送至前述硫化锌的生产区域，充分混合后，向反应体系中加入液氮，硫化锌快速冷却并吸附在片状铝粉表面，从而在铝粉表面沉积一层ZnS薄膜，从而得到表面包覆硒化锌薄膜或硫化锌薄膜的片状铝粉。
改性的铝可以进一步提高低密度EPDM材料的力学性能。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：向EPDM材料中添加的有机和无机物可以有效的提高低密度EPDM材料的力学性能。
具体实施方式
以下实施列是对本发明的进一步说明，不是对本发明的限制。
实施例1
一种低密度EPDM材料，包括EPDM 100phr，活性氧化锌 3 phr，硬脂酸3 phr，炭黑60phr，碳酸钙90 phr，石蜡油64 phr，PEG-4000 2 phr，氧化钙3 phr。所述的促进剂包括MBT2.5 phr，ZDBC 1.8 phr，TMTD 0.5 phr，PZ 0.6 phr，硫磺 1.3 phr，发泡剂AC 12 phr，K-52 phr。
低密度的EDPM材料需要添加助剂或者其他原料以增强其力学性能。
向EPDM材料中添加的有机和无机物可以有效的提高低密度EPDM材料的力学性能。促进剂可以有效的提高橡胶硫化过程的效果，可以显著的提高橡胶的力学性能。该配方条件下的EPDM材料的密度可到0.4±0.1g/cm2，同时力学性能最好，成本更低。
一种低密度EPDM材料制备方法，包括：将EPDM、炭黑和石蜡油混炼；依次加入活性氧化锌、硬脂酸、碳酸钙、氧化钙后混炼，得到中间产物；加入促进剂后继续混炼，升温至后出料，得到低密度EPDM材料。所述的EPDM、炭黑和石蜡油混炼30秒后。依次加入活性氧化锌、硬脂酸、碳酸钙、氧化钙后混炼60秒。所述的加入促进剂后继续混炼，温度达到100℃后出料，得到低密度EPDM材料。
混炼过程中加入炭黑和石蜡油后先分散均匀后，再加入其余物质进行混炼，可以有效的提高混炼的分散效果，最终加入促进剂进一步提高橡胶的力学性能。先将炭黑均匀的分散在橡胶材料中。进一步加入其它物质以提高混炼的分散效果。加入促进剂后，必要时进行升温，以提高EPDM的力学性能。
实施例2
实施例2同实施例1不同之处在于，包括EPDM 90 phr，活性氧化锌 2 phr，硬脂酸2phr，炭黑50 phr，碳酸钙60 phr，石蜡油55 phr，PEG-4000 1 phr，氧化钙1 phr。所述的EPDM材料中还包括促进剂，所述的促进剂包括MBT 2 phr，ZDBC 2 phr，TMTD 0.1 phr，PZ0.5 phr，硫磺 1 phr，发泡剂AC 10 phr，K-5 1 phr。所述的EPDM、炭黑和石蜡油混炼25秒后；依次加入活性氧化锌、硬脂酸、碳酸钙、氧化钙后混炼50秒；所述的加入促进剂后继续混炼，温度达到80℃后出料，得到低密度EPDM材料。
实施例3
实施例3同实施例1不同之处在于，包括EPDM 110phr，活性氧化锌 5 phr，硬脂酸5phr，炭黑80 phr，碳酸钙100 phr，石蜡油70 phr，PEG-4000 4 phr，氧化钙5 phr。所述的EPDM材料中还包括促进剂，所述的促进剂包括MBT 3 phr，ZDBC 3 phr，TMTD 1 phr，PZ 1phr，硫磺 2 phr，发泡剂AC 15 phr，K-5 3 phr。所述的EPDM、炭黑和石蜡油混炼35秒后；依次加入活性氧化锌、硬脂酸、碳酸钙、氧化钙后混炼100秒；所述的加入促进剂后继续混炼，温度达到120℃后出料，得到低密度EPDM材料。
实施例4
实施例4同实施例1不同之处在于，所述的低密度EPDM材料中还包括改性铝粉，所述的改性铝粉包括锌粉0.5份、硫粉0.5份、铝粉85份在氩气保护条件下，将锌粉加热至900~1000℃气化和硫粉加热至700~750℃气化；将气化状态的锌和气化状态的硫分别由氩气气流输送至同一反应区域在氩气保护条件下混合，生成硫化锌；硫化锌呈雾态；
在片状铝粉中通入高压氮气， 使得铝粉呈雾状漂浮，将漂浮的铝粉有氮气输送至前述硫化锌的生产区域，充分混合后，向反应体系中加入液氮，硫化锌快速冷却并吸附在片状铝粉表面，从而在铝粉表面沉积一层ZnS薄膜，从而得到表面包覆硒化锌薄膜或硫化锌薄膜的片状铝粉。
对比例1
对比例1同实施例1不同之处在于，包括EPDM 80phr，活性氧化锌 1 phr，硬脂酸1 phr，炭黑40 phr，碳酸钙50 phr，石蜡油45 phr，PEG-4000 0.5 phr，氧化钙0.5 phr。所述的EPDM材料中还包括促进剂，所述的促进剂包括MBT 1 phr，ZDBC 1 phr，TMTD 0.05 phr，PZ0.2 phr，硫磺 0.5 phr，发泡剂AC 8 phr，K-5 0.5 phr。
对比例2
对比例2同实施例1不同之处在于，包括EPDM 120phr，活性氧化锌 6 phr，硬脂酸6phr，炭黑90 phr，碳酸钙110 phr，石蜡油80 phr，PEG-4000 5 phr，氧化钙6 phr。所述的EPDM材料中还包括促进剂，所述的促进剂包括MBT 4 phr，ZDBC 4 phr，TMTD 2 phr，PZ 2phr，硫磺 3 phr，发泡剂AC 18 phr，K-5 4 phr。
实验例1
通过分析实施例1~3及对比例1~2的物理性能来优选配方和制造参数。
表 1力学性能
密度g/cm<sup>2</sup> 拉伸强度MPa 拉断伸长率% 撕裂强度kN/m 拉伸强度变化率% 拉断伸长变化率% 撕裂强度变化率%
基准 0.4±0.1 ≥2.0 ≥150 ≥1 ﹣15~15 ﹣30~15 ﹣20~15
实施例1 0.423 3.28 355 1.89 ﹣8 ﹣19 ﹣11
实施例2 0.391 2.99 320 1.76 ﹣7 ﹣13 ﹣10
实施例3 0.452 3.12 350 1.77 ﹣6 ﹣15 ﹣12
对比例1 0.256 1.87 144 0.98 -20 -40 -25
对比例2 0.56 1.83 120 0.89 -23 -35 -22
从表1可知，实施例1~3均可以实现0.4 g/cm2左右的EPDM材料的制备，而对比例1和对比例2中的各物质含量在实施例1~3所确定的各原料的配比范围之外，其密度同0.4 g/cm2有明显的区别，表明本申请确定的各种原料的组成含量对EPDM材料的密度有着较为关键的作用。
实施例1~3对应的EPDM的力学性能明显优于对比例1和2，表明，在本申请的确定的各种原料的含量保证对EPDM材料的力学性能有着较为关键的作用。
实施例1中的拉伸强度和撕裂强度均优于实施例2和3，表明实施例1对应的配方是更为合适的制作的配方。
实验例2
通过分析实施例1和4的物理性能来分析改性铝对EPDM材料的作用。
表 2改性铝的力学性能
密度g/cm<sup>2</sup> 拉伸强度MPa 拉断伸长率% 撕裂强度kN/m 拉伸强度变化率% 拉断伸长变化率% 撕裂强度变化率%
基准 0.4±0.1 ≥2.0 ≥150 ≥1 ﹣15~15 ﹣30~15 ﹣20~15
实施例1 0.423 3.28 355 1.89 ﹣8 ﹣19 ﹣11
实施例4 0.411 4.65 390 2.65 ﹣9 ﹣21 ﹣16
从表2可知，实施例4对应的EPDM材料的密度可以满足在要求，同时其力学性能均优于实施例1，尤其是拉伸强度和撕裂强度，因此改性铝可以有效提高EPDM材料的力学性能。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，以上实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种低密度EPDM材料，其特征在于，包括EPDM 90~110phr，活性氧化锌 2~5 phr，硬脂酸2~5 phr，炭黑50~80 phr，碳酸钙60~100 phr，石蜡油55~70 phr，PEG-4000 1~4 phr，氧化钙1~5 phr。
2.根据权利要求1所述的一种低密度EPDM材料，其特征在于，包括EPDM 100~110phr，活性氧化锌 3~5 phr，硬脂酸3~5 phr，炭黑60~80 phr，碳酸钙90~100 phr，石蜡油64~70phr，PEG-4000 2~4 phr，氧化钙3~5 phr。
3.根据权利要求2所述的一种低密度EPDM材料，其特征在于，包括EPDM 100phr，活性氧化锌 3 phr，硬脂酸3 phr，炭黑60 phr，碳酸钙90 phr，石蜡油64 phr，PEG-4000 2 phr，氧化钙3 phr。
4.根据权利要求1~3所述的一种低密度EPDM材料，其特征在于，所述的EPDM材料中还包括促进剂，所述的促进剂包括MBT 2~3 phr，ZDBC 2~3 phr，TMTD 0.1~1 phr，PZ 0.5~1phr，硫磺 1~2 phr，发泡剂AC 10~15 phr，K-5 1~3 phr。
5.根据权利要求4所述的一种低密度EPDM材料，其特征在于，所述的促进剂包括MBT2.5~3 phr，ZDBC 1.8~3 phr，TMTD 0.5~1 phr，PZ 0.6~1 phr，硫磺 1.3~2 phr，发泡剂AC12~15 phr，K-5 2~3 phr。
6.根据权利要求5所述的一种低密度EPDM材料，其特征在于，所述的促进剂包括MBT2.5 phr，ZDBC 1.8 phr，TMTD 0.5 phr，PZ 0.6 phr，硫磺 1.3 phr，发泡剂AC 12 phr，K-52 phr。
7.一种低密度EPDM材料制备方法，其特征在于，包括：
将EPDM、炭黑和石蜡油混炼；
依次加入活性氧化锌、硬脂酸、碳酸钙、氧化钙后混炼，得到中间产物；
加入促进剂后继续混炼，升温至80~120℃后出料，得到低密度EPDM材料。
8.根据权利要求1所述的一种低密度EPDM材料制备方法，其特征在于，所述的EPDM、炭黑和石蜡油混炼25~35秒。
9.根据权利要求1所述的一种低密度EPDM材料制备方法，其特征在于，依次加入活性氧化锌、硬脂酸、碳酸钙、氧化钙后混炼50~100秒。
10.根据权利要求1所述的一种低密度EPDM材料制备方法，其特征在于，所述的加入促进剂后继续混炼，温度达到100℃后出料，得到低密度EPDM材料。
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