CN109401083A - 一种密封圈用改性三元乙丙橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种密封圈用改性三元乙丙橡胶及其制备方法。该改性三元乙丙橡胶包括以下按重量份数计的组分：三元乙丙橡胶4045 100份、通用炉法炉黑15‑25份、氧化锌5‑8份、氧化镁10‑15份、纳米碳5‑10份、纳米石墨烯8‑12份、环烷酸钴3‑8份、邻苯二甲酸二辛酯2‑8份、改性软化剂1‑5份、硫化剂DCP 1‑3份；所述改性软化剂由环烷油、蓖麻油、香茅草精油、海藻酸钠和纳米碳混合而成。与现有技术相比，本发明通过将不同软化剂混合后，再用纳米对不同软化剂的混合物进行改性处理，提高了软化剂的润滑性，另外制备过程中通过两次薄通，减少了材料中气泡的存在，提高了橡胶材料的抗老化性能。

Description

一种密封圈用改性三元乙丙橡胶及其制备方法
技术领域
本发明属于密封圈制备领域，具体涉及一种密封圈用改性三元乙丙橡胶及其制备方法。
背景技术
三元乙丙橡胶是由乙烯、丙烯和少量非共轭二烯共聚而成的，具有卓越的耐老化性，被称为“无龟裂”橡胶。在所有橡胶当中，EPDM具有低比重，可以大量填充炭黑、无机填料和增塑剂的优点，因此可以制作成本低廉的橡胶化合物，但是，随着橡胶行业的不断发展，橡胶制品的使用条件日益苛刻，对耐热性提出了更高的要求，很多胶管、密封件等橡胶制品要求长期耐高温150℃。三元乙丙橡胶具有突出的耐热抗老化性能，但是传统的乙丙橡胶一般耐热温度能达到125℃，当温度达到150℃时，橡胶制品的压缩变形随之增大，以至于不能正常工作，严重影响了工作效率。
申请号201210173214.X公开了一种三元乙丙再生橡胶混炼胶密封圈，其是由三元乙丙再生橡胶、顺丁胶、丁苯橡胶等原料经过密炼、开炼、以及二次硫化工艺后制备而得。本发明延伸性好，耐高温低温性能优异，拉伸强度高，制备方法简单。申请号201510173215.4公开了一种三元乙丙橡胶丁腈橡胶复配密封圈材料，其是由按重量份取的丁腈橡胶3345、三元乙丙橡胶等原料充分混炼，再加工成型制得。本发明扯断强度高，用于制作密封圈用材料，节约成本，性能优越。上述三元乙丙橡胶的性能虽然优越，但是耐热性差，抗老化能力有限，急需要改进处理。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种密封圈用改性三元乙丙橡胶及其制备方法，改性处理后的三元乙丙橡胶抗老化能力强，耐高温性好，且成本低廉。
一种密封圈用改性三元乙丙橡胶，包括以下按重量份数计的组分：三元乙丙橡胶4045 100份、通用炉法炉黑15-25份、氧化锌5-8份、氧化镁10-15份、纳米碳5-10份、纳米石墨烯8-12份、环烷酸钴3-8份、邻苯二甲酸二辛酯2-8份、改性软化剂1-5份、硫化剂DCP 1-3份；所述改性软化剂由环烷油、蓖麻油、香茅草精油、海藻酸钠和纳米碳混合而成。
作为改进的是，上述封圈用改性三元乙丙橡胶，包括以下按重量份数计的组分：三元乙丙橡胶4045 100份、通用炉法炉黑20份、氧化锌6份、氧化镁12份、纳米碳8份、纳米石墨烯10份、环烷酸钴5份、邻苯二甲酸二辛酯6份、改性软化剂4份、硫化剂DCP 2份。
作为改进的是，上述改性软化剂中环烷油、蓖麻油、香茅草精油、海藻酸钠和纳米碳的摩尔比为5-6：1-3：2-6：1：5-10。
进一步改进的是，所述纳米碳的粒径为10-15μm。
上述封圈用改性三元乙丙橡胶的制备方法，包括以下步骤：步骤1，称取各组分；步骤2，将三元乙丙橡胶4045、通用炉法炉黑、氧化锌、氧化镁、纳米碳、纳米石墨烯、环烷酸钴、邻苯二甲酸二辛酯、改性软化剂和硫化剂DCP 混合，投入混炼机中在真空环境下边搅拌边混炼30-40℃，薄通6-8次，静置24小时后，再薄通8-10次得混合物A备用；步骤3，将混合物A恒速降温后，投入模具中，硫化处理4-8分钟，即得改性三元乙丙橡胶。
作为改进的是，步骤2中搅拌速度为150-180rpm。
作为改进的是，步骤3中恒速降温的速度为5-8℃/min。
有益效果：
与现有技术相比，本发明通过将不同软化剂混合后，再用纳米对不同软化剂的混合物进行改性处理，提高了软化剂的润滑性，且耐热性能和抗老化性能。香茅草精油作为软化剂添加，不仅起到软化效果，还起到了抗老化剂的效果，减少了其他化学组分的添加，降低了生产成本。另外制备过程中通过两次薄通，减少了材料中气泡的存在，提高了橡胶材料的抗老化性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍。
实施例1
一种密封圈用改性三元乙丙橡胶，包括以下按重量份数计的组分：三元乙丙橡胶4045100份、通用炉法炉黑15份、氧化锌5份、氧化镁10份、纳米碳5份、纳米石墨烯8份、环烷酸钴3份、邻苯二甲酸二辛酯2份、改性软化剂1份、硫化剂DCP 1份；所述改性软化剂由环烷油、蓖麻油、香茅草精油、海藻酸钠和纳米碳按照摩尔比为5：1：2：1：5混合而成，且所述纳米碳的粒径为10μm。
上述封圈用改性三元乙丙橡胶的制备方法，包括以下步骤：步骤1，称取各组分；步骤2，将三元乙丙橡胶4045、通用炉法炉黑、氧化锌、氧化镁、纳米碳、纳米石墨烯、环烷酸钴、邻苯二甲酸二辛酯、改性软化剂和硫化剂DCP 混合，投入混炼机中在真空环境下以150rpm的速度边搅拌边混炼30℃，薄通6次，静置24小时后，再薄通8次得混合物A备用；步骤3，将混合物A以5℃/min恒速降温后，投入模具中，硫化处理4-8分钟，即得改性三元乙丙橡胶。
对上述改性三元乙丙橡胶进行测试，邵尔A型硬度为78度，拉伸强度为18.6MPa，拉断伸长率为186%，拉断永久变形3.8%，150℃下70小时的老化实验后，邵尔A型硬度为70度，拉伸强度为7.6MPa，拉断伸长率105%，耐高温温度达138℃。
实施例2
一种密封圈用改性三元乙丙橡胶，包括以下按重量份数计的组分：三元乙丙橡胶4045100份、通用炉法炉黑20份、氧化锌6份、氧化镁12份、纳米碳8份、纳米石墨烯10份、环烷酸钴5份、邻苯二甲酸二辛酯6份、改性软化剂4份、硫化剂DCP 2份；所述改性软化剂由环烷油、蓖麻油、香茅草精油、海藻酸钠和纳米碳按照摩尔比为6：2：4：1：8混合而成。所述纳米碳的粒径为12μm。
上述封圈用改性三元乙丙橡胶的制备方法，包括以下步骤：步骤1，称取各组分；步骤2，将三元乙丙橡胶4045、通用炉法炉黑、氧化锌、氧化镁、纳米碳、纳米石墨烯、环烷酸钴、邻苯二甲酸二辛酯、改性软化剂和硫化剂DCP 混合，投入混炼机中在真空环境下以160rpm的速度边搅拌边混炼38℃，薄通7次，静置24小时后，再薄通9次得混合物A备用；步骤3，将混合物A以7℃/min恒速降温后，投入模具中，硫化处理5分钟，即得改性三元乙丙橡胶。
对上述改性三元乙丙橡胶进行测试，邵尔A型硬度为82度，拉伸强度为19.6MPa，拉断伸长率为195%，拉断永久变形2.8%，150℃下70小时的老化实验后，邵尔A型硬度为75度，拉伸强度为8.5MPa，拉断伸长率115%，耐高温温度达140℃。
实施例3
一种密封圈用改性三元乙丙橡胶，包括以下按重量份数计的组分：三元乙丙橡胶4045100份、通用炉法炉黑15-25份、氧化锌5-8份、氧化镁10-15份、纳米碳5-10份、纳米石墨烯8-12份、环烷酸钴3-8份、邻苯二甲酸二辛酯2-8份、改性软化剂1-5份、硫化剂DCP 1-3份；所述改性软化剂由环烷油、蓖麻油、香茅草精油、海藻酸钠和纳米碳按照摩尔比为6： 3： 6：1：10混合而成。所述纳米碳的粒径为15μm。
上述封圈用改性三元乙丙橡胶的制备方法，包括以下步骤：步骤1，称取各组分；步骤2，将三元乙丙橡胶4045、通用炉法炉黑、氧化锌、氧化镁、纳米碳、纳米石墨烯、环烷酸钴、邻苯二甲酸二辛酯、改性软化剂和硫化剂DCP 混合，投入混炼机中在真空环境下以180rpm的速度边搅拌边混炼30-40℃，薄通6-8次，静置24小时后，再薄通8-10次得混合物A备用；步骤3，将混合物A以8℃/min恒速降温后，投入模具中，硫化处理4-8分钟，即得改性三元乙丙橡胶。
对上述改性三元乙丙橡胶进行测试，邵尔A型硬度为75度，拉伸强度为17.8MPa，拉断伸长率为180%，拉断永久变形3.5%，150℃下70小时的老化实验后，邵尔A型硬度为75度，拉伸强度为7.8MPa，拉断伸长率112%，耐高温温度达135℃。
对比例1
除将改性软化剂改为环烷油、蓖麻油、香茅草精油、海藻酸钠的混合物外，其余同实施例2。
对上述改性三元乙丙橡胶进行测试，邵尔A型硬度为68度，拉伸强度为15.6MPa，拉断伸长率为136%，拉断永久变形2.8%，150℃下70小时的老化实验后，邵尔A型硬度为48度，拉伸强度为6.6MPa，拉断伸长率95%，耐高温温度达115℃。
对比例2
除将改性软化剂改为环烷油外，其余同实施例2。
对上述改性三元乙丙橡胶进行测试，邵尔A型硬度为45度，拉伸强度为10.6MPa，拉断伸长率为116%，拉断永久变形2.0%，150℃下70小时的老化实验后，邵尔A型硬度为30度，拉伸强度为4.5MPa，拉断伸长率98%，耐高温温度达98℃。
对比例3
除将步骤2中的薄通技术手段去掉外，其余同实施例2。
对上述改性三元乙丙橡胶进行测试，邵尔A型硬度为78度，拉伸强度为18.6MPa，拉断伸长率为186%，拉断永久变形3.8%，150℃下70小时的老化实验后，邵尔A型硬度为70度，拉伸强度为5.8MPa，拉断伸长率85%，耐高温温度达106℃。
与现有技术相比，本发明通过将不同软化剂混合后，再用纳米对不同软化剂的混合物进行改性处理，提高了软化剂的润滑性，且耐热性能和抗老化性能。香茅草精油作为软化剂添加，不仅起到软化效果，还起到了抗老化剂的效果，减少了其他化学组分的添加，降低了生产成本。另外制备过程中通过两次薄通，减少了材料中气泡的存在，提高了橡胶材料的抗老化性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种密封圈用改性三元乙丙橡胶，其特征在于，包括以下按重量份数计的组分：三元乙丙橡胶4045 100份、通用炉法炉黑15-25份、氧化锌5-8份、氧化镁10-15份、纳米碳5-10份、纳米石墨烯8-12份、环烷酸钴3-8份、邻苯二甲酸二辛酯2-8份、改性软化剂1-5份、硫化剂DCP 1-3份；所述改性软化剂由环烷油、蓖麻油、香茅草精油、海藻酸钠和纳米碳混合而成。
2.根据权利要求1所述的密封圈用改性三元乙丙橡胶，其特征在于，包括以下按重量份数计的组分：三元乙丙橡胶4045 100份、通用炉法炉黑20份、氧化锌6份、氧化镁12份、纳米碳8份、纳米石墨烯10份、环烷酸钴5份、邻苯二甲酸二辛酯6份、改性软化剂4份、硫化剂DCP2份。
3.根据权利要求1所述的密封圈用改性三元乙丙橡胶，其特征在于，上述改性软化剂中环烷油、蓖麻油、香茅草精油、海藻酸钠和纳米碳的摩尔比为5-6：1-3：2-6：1：5-10。
4.根据权利要求3所述的密封圈用改性三元乙丙橡胶，其特征在于，所述纳米碳的粒径为10-15μm。
5.基于权利要求1所述的封圈用改性三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，称取各组分；步骤2，将三元乙丙橡胶4045、通用炉法炉黑、氧化锌、氧化镁、纳米碳、纳米石墨烯、环烷酸钴、邻苯二甲酸二辛酯、改性软化剂和硫化剂DCP 混合，投入混炼机中在真空环境下边搅拌边混炼30-40℃，薄通6-8次，静置24小时后，再薄通8-10次得混合物A备用；步骤3，将混合物A恒速降温后，投入模具中，硫化处理4-8分钟，即得改性三元乙丙橡胶。
6.根据权利要求5所述的封圈用改性三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于，步骤2中搅拌速度为150-180rpm。
7.根据权利要求5所述的封圈用改性三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于，步骤3中恒速降温的速度为5-8℃/min。
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