CN109988348B - 一种耐油耐高温的橡胶材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种耐油耐高温的橡胶材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种耐油耐高温的橡胶材料，所述橡胶材料包括丁腈橡胶、防老剂、硫化剂、共架桥剂，所述防老剂选自防老剂SP‑C或防老剂2246，硫化剂选自烷基酚醛树脂、秋兰姆或硫化剂3M，共架桥剂选自三烯丙基氰脲酸酯或三烯丙基异氰脲酸酯。所述橡胶材料在汽油中浸泡80h后，质量变化率小于1%，体积变化率小于2%；在190℃老化4h后，邵尔A硬度变化在15以内，具备优良的耐油耐高温特性。

Description

一种耐油耐高温的橡胶材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及橡胶领域，尤其涉及一种耐油耐高温的丁腈橡胶及其制备方法和应用。
背景技术
丁腈橡胶主要用于制造耐油橡胶制品，简称NBR，由丁二烯与丙烯腈共聚而制得的一种合成橡胶。是耐油(尤其是烷烃油)、耐老化性能较好的合成橡胶。此外，它还具有良好的耐水性、气密性及优良的粘结性能。广泛用于制各种耐油橡胶制品、多种耐油垫圈、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。
丁二稀单体可共聚成顺式、反式和1,2-焼基三种不同的链结构。典型的NBR结构中反式占约78%。由于NBR分子链结构中含有氰基,耐油性(如耐矿物油、液体燃料、动植物油和溶剂)优于天然橡胶、氯丁橡胶和丁苯橡胶。同时NBR具有良好的耐低温性能,最低玻璃化温度可达-55oC。而NBR受到胶种限制，正常长期使用温度只能在-40℃-100℃，在120℃往上的高温环境下就需要使用CR、HNBR、FMVQ、FKM等特殊胶种。
在保证丁腈橡胶良好的耐油性能的同时，使其满足耐高温的要求，将大大提高丁腈橡胶的应用范围，并且，与CR、HNBR、FMVQ、FKM等特殊胶种相比，还能降低生产成本。
发明内容
为了提高丁腈橡胶的耐高温性能，发明人对在丁腈橡胶的生产过程中针对防老剂、硫化剂、共架桥剂的体系进行了优化，并采用合适的胶体石墨和增塑剂，使丁腈橡胶在保证良好耐油性能的同时，还提供了耐高温性能。
一方面，本发明提供了一种耐油耐高温的橡胶材料，所述橡胶材料包括丁腈橡胶、炭黑、胶体石墨、防老剂、硫化剂、共架桥剂、增塑剂、硬脂酸和氧化锌。
进一步的，所述橡胶材料中，以重量份数计；丁腈橡胶的用量为80-150份，优选，100份；炭黑的用量为20-60份，优选，40份；胶体石墨的用量为5-20份，优选，10份；防老剂的用量为1-5份，优选，1.5份；硫化剂的用量为2-10份，优选，5份；共架桥剂的用量为1-5份，优选，2份；增塑剂的用量为10-50份，优选，30份；硬脂酸的用量为0.5-5份，优选，1份；氧化锌的用量为2-10份，优选，5份。
本发明中的丁腈橡胶采用本领域技术人员熟知的市售商品或自制的丁腈橡胶即可，在优选的实施方案中，可以采用日本JSR公司的丁腈橡胶 N230。
进一步的，炭黑选自N774或N550，优选，炭黑N774；防老剂选自防老剂SP-C或防老剂2246，优选，防老剂2246；硫化剂选自烷基酚醛树脂、秋兰姆或硫化剂3M，优选，烷基酚醛树脂；共架桥剂选择三烯丙基氰脲酸酯或三烯丙基异氰脲酸酯，优选，三烯丙基异氰脲酸酯；增塑剂优选增塑剂TP-95。
另一方面，本发明提供了耐油耐高温的橡胶材料的制备方法，所述制备方法包括采用各原料进行配比、混料的步骤。
进一步的，所述方法包括将丁腈橡胶塑炼一段时间后，加入炭黑、胶体石墨、防老剂、增塑剂再进行密炼得到混炼胶；之后再将硫化剂、共架桥剂、硬脂酸和氧化锌加入到混炼胶中在开炼机中处理一段时间即得橡胶材料。
进一步的，所述塑炼的时间为1-5分钟，优选，2分钟；所述密炼时间为5-10分钟，优选，6分钟；所述开炼机中处理的辊温为40-50℃，辊距为2-3mm。
另一方面，本发明还提供了橡胶材料在制备耐油耐高温的橡胶产品中的用途。
进一步的，所述耐油为耐受在汽油中浸泡60-100h；所述耐高温为耐受150-200℃的高温处理，优选190℃。
进一步的，所述橡胶产品在汽油中浸泡80h后，质量变化率小于1%，优选，小于0.7%；体积变化率小于2%，优选，小于1.2%。
进一步的，所述橡胶产品在190℃老化4h后，产品的邵尔A硬度变化在15以内，优选在11以内。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本申请通过对丁腈橡胶配方体系的优化，在保证丁腈橡胶良好的耐油特性的基础上，提高了橡胶的耐高温性能。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例详细描述本发明提供的技术方案。
实施例1 丁腈橡胶材料的制备
将丁腈橡胶生胶加入密炼机中塑炼2分钟后加入炭黑、胶体石墨、防老剂、增塑剂进行密炼，密炼时间为6分钟，密炼温度不超过130℃。然后在开炼机中将硫化剂、硬脂酸、氧化锌、共架桥剂加入到混炼胶中，辊温40-50℃，辊距2-3mm，以三角包的形式薄通3次，用时8分钟，然后出片，室温通风处停放3小时后，进行产品检测。
其中，各原料以重量计用量如下：丁腈橡胶100份；炭黑40份；胶体石墨10份；防老剂1.5份；硫化剂5份；共架桥剂2份；增塑剂30份；硬脂酸1份；氧化锌5份。
其中，丁腈橡胶采用日本JSR公司的丁腈橡胶 N230，炭黑型号为N774，胶体石墨采用常规的市售胶体石墨，防老剂为2246，硫化剂为秋兰姆，共架桥剂为三烯丙基氰脲酸酯，增塑剂为TP-95，硬脂酸和氧化锌采用常规市售商品即可。
实施例2 丁腈橡胶材料的性能检测
硬度检测参照《GB/T 2411-1989塑料邵尔硬度试验方法》。
耐油性能检测采用在92号汽油中浸泡80h后，测量质量变化率和体积变化率。
耐高温检测采用在190℃热老化4h后，测量其邵尔A硬度变化。
对实施例1得到的橡胶材料进行检测，如下表1所示：
表1.实施例1橡胶材料性能检测
Figure 548515DEST_PATH_IMAGE001
由表1可知，实施例1得到的橡胶材料在汽油中浸泡80h后，质量变化和体积变化较小，能够满足耐油性的要求，但是，190℃热老化4h后，邵尔A硬度变化较大，耐高温性能较差。
实施例3 丁腈橡胶材料配方的优化
为了优化丁腈橡胶材料的性能，发明人对配方中的防老剂、硫化剂以及共架桥剂的选择进行了优化；与实施例1相比，除了防老剂、硫化剂和共架桥剂的选择发生变化之外，其他的参数保持不变，试验了以下几种配方。
Figure 734777DEST_PATH_IMAGE002
。
采用实施例2的方法对试验1-5得到的橡胶材料的性能进行验证，结果如表2所示。
表2.试验1-5橡胶材料性能检测
Figure 395565DEST_PATH_IMAGE003
试验1中，当硫化剂选择3M时，对于橡胶材料的耐油和耐高温性能并没有改善；当硫化剂选择为烷基酚醛树脂时（试验2），橡胶材料的耐油和耐高温性能得到了一定的改善；为了进一步优化橡胶材料的性能，在保持硫化剂和共架桥剂为烷基酚醛树脂和三烯丙基氰脲酸酯的基础上，选择防老剂为SP-C（试验3），但是，得到的橡胶材料的耐油和耐高温性能不如试验2；另外，针对共架桥剂，还选择了三烯丙基异氰脲酸酯，如试验4-5，结果发现，防老剂2246和烷基酚醛树脂以及三烯丙基异氰脲酸酯联用时，能够最大程度的提高橡胶材料的耐油和耐高温特性（试验4）。
上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种耐油耐高温的橡胶材料，所述橡胶材料包括丁腈橡胶、防老剂、硫化剂、共架桥剂；其特征在于，所述防老剂为防老剂2246，所述硫化剂为烷基酚醛树脂，所述共架桥剂为三烯丙基异氰脲酸酯；
所述橡胶材料还包括炭黑、胶体石墨、增塑剂、硬脂酸和氧化锌；所述炭黑选自N774或N550；所述增塑剂为增塑剂TP-95；
所述橡胶材料以重量份数计，丁腈橡胶的用量为80-150份，炭黑的用量为20-60份，胶体石墨的用量为5-20份，防老剂的用量为1-5份，硫化剂的用量为2-10份，共架桥剂的用量为1-5份，增塑剂的用量为10-50份，硬脂酸的用量为0.5-5份，氧化锌的用量为2-10份。
2.根据权利要求1所述的橡胶材料，其特征在于，以重量份数计；丁腈橡胶的用量为100份；炭黑的用量为40份；胶体石墨的用量为10份；防老剂的用量为1.5份；硫化剂的用量为5份；共架桥剂的用量为2份；增塑剂的用量为30份；硬脂酸的用量为1份；氧化锌的用量为5份。
3.权利要求1或2所述的橡胶材料在制备耐油耐高温橡胶产品中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述耐油为耐受汽油；所述高温为150-200℃。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述高温为190℃。
6.根据权利要求4或5所述的应用，其特征在于，所述耐受汽油为耐受汽油浸泡60-100h；所述耐高温为耐受高温处理2-8h。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述耐受汽油为耐受汽油浸泡80h；所述耐高温为耐受高温处理4h。
8.一种制备权利要求1或2所述橡胶材料的方法，其特征在于，所述方法包括将各原料进行配比、混料的步骤。
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