CN109679163A - 一种耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料及其制备方法，按照重量份数，其原料组成为100份快速硫化型丁腈橡胶、50‑100份功能补强剂、5‑8份软化增塑剂、4‑6份防老剂、7‑10份工艺新型助剂、5‑8份活性剂、4‑8份硫化剂和0.5‑3份助交联剂。橡胶材料制备方法包括塑炼、混炼、硫化三个步骤。本发明相对于现有技术，具有以下优点和效果：1、丁腈橡胶材料的耐热性和耐介质性能同时得到兼顾，并大幅提高丁腈橡胶的耐介质(乙醇汽油)性能，使得丁腈橡胶材料适用的耐介质范围进一步得到扩充。2、提高丁腈橡胶制品的抗溶胀性能，大大延长丁腈橡胶的使用寿命。

Description

一种耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及丁腈橡胶耐介质技术领域，更具体的涉及一种耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料及其制备方法。
背景技术
伴随着不可再生能源的严重匮乏，新型能源材料的的研发迫在眉睫。丁腈橡胶是一种耐油性较好的合成橡胶，因而丁腈橡胶被广泛用于各种耐油橡胶制品、耐油垫圈、垫片、套管、软包装、软胶管、印染胶辊、电缆胶材料等，在汽车、航空、石油、复印等行业中成为必不可少的弹性材料。随着我国汽车工业的迅猛发展，相应的汽车零部件用量将不断增加，加上电线电缆等应用领域的快速发展，预计2020年我国丁腈橡胶的总消费量将达到约30万吨。
丁腈像胶国内需求量巨大，丁腈混炼胶的应用已经越来越广泛。橡胶耐煤基乙醇亦变成了一个亟需解决的问题。但是，普通丁腈橡胶的耐煤基乙醇汽油特性不能满足市场化使用，液体溶胀率较大，限制了丁腈橡胶的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料及其制备方法，用以解决现有的丁腈橡胶材料耐煤基乙醇汽油差、溶胀值大的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料，按照重量份数，其原料组成为100份快速硫化型丁腈橡胶、50-100份功能补强剂、5-8份软化增塑剂、4-6份防老剂、7-10份工艺新型助剂、5-8份活性剂、4-10份硫化剂和0.5-3份助交联剂。。
所述快速硫化型丁腈橡胶在基体橡胶中的质量分数大于或等于55％。
所述功能补强剂为半补强炭黑和纳米级超细炭黑、喷雾炭黑、高耐磨炭黑、低生热炭黑(DZ-13)中的任意配比的一种或二种组成，其中半补强炭黑按照重量份数大于或等于功能补强剂的60％。
所述软化增塑剂为合成植物酯(环保增塑剂T60)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)和乙二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯(TP-95)中的任意一种或任意配比的两种组成。
所述防老剂为N-异丙基-N’-苯基对苯二胺(防老剂4010NA)和二烷基化二苯胺(防老剂DDA-70)、2-巯基苯并咪唑锌盐(防老剂MBZ)、4,4’-二(α-甲基比两种组成，其中N-异丙基-N’-苯基对苯二胺按照重量份数大于或等于1份。
所述工艺新型助剂为流动排气剂和脱模剂中的任意一种或任意配比的两种组成，其中流动排气剂按照重量份数大于或等于1份。
所述活性剂为氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的任意一种或任意配比的两种组成。
所述硫化剂为硫磺(S)、过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化二苯甲酰(BPO)、双叔丁基过氧化二异丙基苯(BIPB)中的任意一种或任意配比的两种组成。
所述助交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)、N,N’-间苯撑双马来酰亚胺(HVA-2)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、高乙烯基丁二烯(HVPBD)中的任意一种或任意配比的两种组成。
一种耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)塑炼：称取100份快速硫化型丁腈橡胶投入开炼机中进行塑炼，薄通8-10min，塑炼至100℃门尼粘度ML1+4小于60，得到生胶；
(2)混炼：将塑炼后得到的生胶移入密炼机中，并将50-100份功能补强剂和7-10份工艺新型助剂同时加入密炼机中进行密炼，其中密炼机转子速度为60-100r/min，密炼时间为2-5min；密炼后加入5-8份软化增塑剂、4-6份防老剂和5-8份活性剂进行混炼，混炼温度为130-140℃，混炼时间大于或等于7min，将混炼得到的混炼胶排出通入开炼机中薄通3-4次后，出胶片挂晾，将胶片停放8-12h后再次放入开炼机中并加入4-8份硫化剂以及0.5-3份助交联剂，薄通4-5遍后出片冷却，得到混炼胶片；
(3)硫化：将混炼胶片停放8-12h后，将混炼胶片热炼得到返炼胶，将返炼胶装入模具，置于平板硫化机上进行硫化后即得成品，其中，硫化时间为8-12min，硫化温度为165-185℃，硫化压力为13-18MPa。
本发明相对于现有技术，具有以下优点和效果：
1、丁腈橡胶材料的耐热性和耐介质性能同时得到兼顾，并大幅提高丁腈橡胶的耐介质(乙醇汽油)性能，使得丁腈橡胶材料适用的耐介质范围进一步得到扩充。
2、提高丁腈橡胶制品的抗溶胀性能，大大延长丁腈橡胶的使用寿命。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明做进一步的具体说明：
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料，按照重量份数，其原料组成为100份快速硫化型丁腈橡胶、80份功能补强剂、5份软化增塑剂、4份防老剂、7份工艺新型助剂、5份活性剂、4份硫化剂和0.5份助交联剂。
其中，快速硫化型丁腈橡胶在中的质量分数大于或等于55％，其中所述快速硫化型丁腈橡胶选用NBR3375型号；功能补强剂选用纳米级99.99％含量的超细炭黑和半补强炭黑；其中半补强炭黑质量份数60％。软化增塑剂选用环保增塑剂合成植物酯T60；防老剂选用N-异丙基-N’-苯基对苯二胺(防老剂4010NA)1份和二烷基化二苯胺(防老剂DDA-70)3份；工艺新型助剂选用流动排气剂CH236；活性剂选用氧化锌；硫化剂选用硫磺S-80、助交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯TAIC。
具体的，耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)塑炼：称取100份快速硫化型丁腈橡胶投入开炼机中进行塑炼，薄通8min，塑炼至100℃门尼粘度ML1+4为58，得到生胶；
(2)混炼：将塑炼后得到的生胶移入密炼机中，并将80份功能补强剂和7份工艺新型助剂同时加入密炼机中进行密炼，其中密炼机转子速度为60r/min，密炼时间为2min；密炼后加入5份软化增塑剂、4份防老剂和5份活性剂进行混炼，混炼温度为130℃，混炼时间9min，将混炼得到的混炼胶排出通入开炼机中薄通3次后，出胶片挂晾，将胶片停放12h后再次放入开炼机中并加入4份硫化剂以及0.5份助交联剂，薄通4遍后出片冷却，得到混炼胶片；
(3)硫化：将混炼胶片停放12h后，将混炼胶片热炼得到返炼胶，将返炼胶装入模具，置于平板硫化机上进行硫化后即得成品，其中，硫化时间为8min，硫化温度为165℃，硫化压力为13MPa。
实施例2
一种耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料，按照重量份数，其原料组成为100份快速硫化型丁腈橡胶、80份功能补强剂、7份软化增塑剂、5份防老剂、9份工艺新型助剂、6份活性剂、6份硫化剂和2份助交联剂。
其中，快速硫化型丁腈橡胶在基体橡胶中的质量分数大于或等于55％，其中所述快速硫化型丁腈橡胶选用NBR3375型号；功能补强剂选用半补强炭黑和纳米级99.99％含量的超细炭黑组成，其中半补强炭黑按照重量份数等于60％；软化增塑剂选用环保增塑剂合成植物酯T60和乙二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯(TP-95),其中环保增塑剂合成植物酯T60为5份；防老剂选用2-巯基苯并咪唑锌盐MBZ和N-异丙基-N’-苯基对苯二胺4010NA组成，其中N-异丙基-N’-苯基对苯二胺重量份数1份；工艺新型助剂选用流动排气剂CH236和脱模剂模得利，其中流动排气剂CH236等于1份；活性剂选用硬脂酸和氧化锌组成，其中氧化锌用量为5份；硫化剂选用过氧化二异丙苯DCP和硫磺S-80组成，其中DCP用量为4份；助交联剂选用N,N’-间苯撑双马来酰亚胺HVA-2和三烯丙基异三聚氰酸酯TAIC组成，其中三烯丙基异三聚氰酸酯TAIC的用量为1份。
具体的，耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)塑炼：称取100份快速硫化型丁腈橡胶投入开炼机中进行塑炼，薄通9min，塑炼至100℃门尼粘度ML1+4为56，得到生胶；
(2)混炼：将塑炼后得到的生胶移入密炼机中，并将80份功能补强剂和9份工艺新型助剂同时加入密炼机中进行密炼，其中密炼机转子速度为80r/min，密炼时间为2min；密炼后加入7份软化增塑剂、5份防老剂和6份活性剂进行混炼，混炼温度为135℃，混炼时间9min，将混炼得到的混炼胶排出通入开炼机中薄通4次后，出胶片挂晾，将胶片停放12h后再次放入开炼机中并加入6份硫化剂以及2份助交联剂，薄通5遍后出片冷却，得到混炼胶片；
(3)硫化：将混炼胶片停放12h后，将混炼胶片热炼得到返炼胶，将返炼胶装入模具，置于平板硫化机上进行硫化后即得成品，其中，硫化时间为10min，硫化温度为175℃，硫化压力为16MPa。
实施例3
一种耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料，按照重量份数，其原料组成为100份快速硫化型丁腈橡胶、100份功能补强剂、8份软化增塑剂、6份防老剂、10份工艺新型助剂、8份活性剂、8份硫化剂和3份助交联剂。
其中，快速硫化型丁腈橡胶在基体橡胶中的质量分数大于或等于55％，其中所述快速硫化型丁腈橡胶选用NBR3375型号；功能补强剂选用纳米级99.99％含量的超细炭黑、半补强炭黑和低生热炭黑DZ-13组成，其中半补强炭黑按照重量份数为70份，低生热炭黑DZ-13质量分数为10份；软化增塑剂选用乙二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯TP-95；防老剂选用4,4’-二异丙苯基二苯胺(防老剂445)和N-异丙基-N’-苯基对苯二胺4010NA组成，其中N-异丙基-N’-苯基对苯二胺按照重量份数为1.5份；工艺新型助剂选用流动排气剂CH236和脱模剂WS280，其中流动排气剂CH236按照重量份数为3份；活性剂选用硬脂酸镁；硫化剂选用双叔丁基过氧化二异丙基苯BIPB；助交联剂选用高乙烯基丁二烯HVPBD。
具体的，耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)塑炼：称取100份快速硫化型丁腈橡胶投入开炼机中进行塑炼，薄通10min，塑炼至100℃门尼粘度ML1+4为55，得到生胶；
(2)混炼：将塑炼后得到的生胶移入密炼机中，并将100份功能补强剂和10份工艺新型助剂同时加入密炼机中进行密炼，其中密炼机转子速度为100r/min，密炼时间为2min；密炼后加入8份软化增塑剂、6份防老剂和8份活性剂进行混炼，混炼温度为140℃，混炼时间8min，将混炼得到的混炼胶排出通入开炼机中薄通4次后，出胶片挂晾，将胶片停放12h后再次放入开炼机中并加入8份硫化剂和3份助交联剂，薄通5遍后出片冷却，得到混炼胶片；
(3)硫化：将混炼胶片停放12h后，将混炼胶片热炼得到返炼胶，将返炼胶装入模具，置于平板硫化机上进行硫化后即得成品，其中，硫化时间为12min，硫化温度为185℃，硫化压力为18MPa。
不同半补强炭黑质量份数对橡胶材料力学影响，其它组份均为定值且检测条件相同，检测结果见表1。
表1
通过上表不难发现，随着半补强炭黑质量分数的不断增加，耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料硬度、拉伸强度等逐渐上升，低温脆性温度逐渐降低；经过72小时的耐液体浸渍，体积溶胀率逐渐降低，抗液体溶胀性能提高。
不同硫化体系配比对橡胶材料力学性能的影响，交联助剂其它组份不变且检测条件相同，检测结果见表2。
表2
从表2中可以得出：通过不同比例的硫化剂的对照发现，随着S-80用量的增加，脆性温度降低，耐液体体积变化率逐渐减小，耐液体溶胀性能提升，硫化剂S-80有益于抗液体溶胀性。
总之，本发明提供一种耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料及其制备方法，实施工艺简单易行，成本相对低廉，扩大丁腈胶料的使用范围，具有较好的产业化价值,以及具有长远的社会意义。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料，其特征在于，按照重量份数，其原料组成为100份快速硫化型丁腈橡胶、50-100份功能补强剂、5-8份软化增塑剂、4-6份防老剂、7-10份工艺新型助剂、5-8份活性剂、4-10份硫化剂和0.5-3份助交联剂。。
2.如权利要求1所述的耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料，其特征在于，所述快速硫化型丁腈橡胶在基体橡胶中的质量分数大于或等于55％。
3.如权利要求1所述的耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料，其特征在于，所述功能补强剂为半补强炭黑和纳米级超细炭黑、喷雾炭黑、高耐磨炭黑、低生热炭黑(DZ-13)中的任意配比的一种或二种组成，其中半补强炭黑按照重量份数大于或等于功能补强剂的60％。
4.如权利要求1所述的耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料，其特征在于，所述软化增塑剂为合成植物酯(环保增塑剂T60)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)和乙二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯(TP-95)中的任意一种或任意配比的两种组成。
5.如权利要求1所述的耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料，其特征在于，所述防老剂为N-异丙基-N’-苯基对苯二胺(防老剂4010NA)和二烷基化二苯胺(防老剂DDA-70)、2-巯基苯并咪唑锌盐(防老剂MBZ)、4,4’-二(α-甲基苄基)二苯胺(防老剂DFC)、4,4’-二异丙苯基二苯胺(防老剂445)中的任意一种或任意配比两种组成，其中N-异丙基-N’-苯基对苯二胺按照重量份数大于或等于1份。
6.如权利要求1所述的耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料，其特征在于，所述工艺新型助剂为流动排气剂和脱模剂中的任意一种或任意配比的两种组成，其中流动排气剂按照重量份数大于或等于1份。
7.如权利要求1所述的耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料，其特征在于，所述活性剂为氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的任意一种或任意配比的两种组成。
8.如权利要求1所述的耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料，其特征在于，所述硫化剂为硫磺(S)、过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化二苯甲酰(BPO)、双叔丁基过氧化二异丙基苯(BIPB)中的任意一种或任意配比的两种组成。
9.如权利要求1所述的耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料，其特征在于，所述助交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)、N,N’-间苯撑双马来酰亚胺(HVA-2)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、高乙烯基丁二烯(HVPBD)中的任意一种或任意配比的两种组成。
10.权利要求1-9中任一所述的一种耐煤基乙醇汽油的丁腈橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)塑炼：称取100份快速硫化型丁腈橡胶投入开炼机中进行塑炼，薄通8-10min，塑炼至100℃门尼粘度ML1+4小于60，得到生胶；
(2)混炼：将塑炼后得到的生胶移入密炼机中，并将50-100份功能补强剂和7-10份工艺新型助剂同时加入密炼机中进行密炼，其中密炼机转子速度为60-100r/min，密炼时间为2-5min；密炼后加入5-8份软化增塑剂、4-6份防老剂和5-8份活性剂进行混炼，混炼温度为130-140℃，混炼时间大于或等于7min，将混炼得到的混炼胶排出通入开炼机中薄通3-4次后，出胶片挂晾，将胶片停放8-12h后再次放入开炼机中并加入4-8份硫化剂以及0.5-3份助交联剂，薄通4-5遍后出片冷却，得到混炼胶片；
(3)硫化：将混炼胶片停放8-12h后，将混炼胶片热炼得到返炼胶，将返炼胶装入模具，置于平板硫化机上进行硫化后即得成品，其中，硫化时间为8-12min，硫化温度为165-185℃，硫化压力为13-18MPa。
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