CN110092957A - 一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及抗静电橡胶技术领域，尤其涉及一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶，包含以下重量份的组分：三元乙丙橡胶7‑9份，丁腈橡胶22‑24份，填料15‑20.5份，乙酰柠檬酸三丁酯18.1‑19.1份，氧化锌1.6‑2份，聚乙二醇0.6‑1份，硬脂酸0.2‑0.4份，脱模剂0.2‑0.4份，硅烷偶联剂为0.2‑0.4份，抗静电剂4‑6份，防老剂为0.6‑1份，钛白粉3‑4份，着色剂2‑3份，助剂1‑2份；所述助剂包括硫化剂S‑80、促进剂TT、促进剂DM和促进剂M。本发明得到的橡胶抗静电性能优异，同时具备良好的耐热、力学性能。

Description

一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶
技术领域
本发明涉及抗静电橡胶技术领域，尤其涉及一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶。
背景技术
橡胶是橡胶工业的基本原料，广泛用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆及其它各种橡胶制品。橡胶具有优良的绝缘性能，这会造成大量的静电积累，是其制品在电子工业中应用的一个严重缺陷。例如：这些静电会产生引力而吸附灰尘，对集成电路和半导体元件造成污染，大大降低电子产品的成品率；静电放电会引起电子设备的故障或误动作，造成电磁干扰；高压静电放电则会造成电击，引起爆炸和火灾，危及人身的安全。因此如何减少和消除橡胶材料及其制品的静电危害已成为当前橡胶材料领域急需解决的重要技术课题。
针对橡胶加工和使用过程中的静电问题，大多采用加入抗静电剂和 其它相应助剂或填料的方法来降低其所积累的静电量，使制品的综合性 能达到比较理想的效果。目前的抗静电剂，主要品种有季胺化合物、羟乙基烷基胺、烷基醇 胺硫酸盐、多元醇脂肪酸酯及其衍生物等。随着国内橡胶工业的发展， 开发高效、多功能的抗静电剂越来越受到重视和关注，近年来也取得了 一定进展。申请号为CN200810036748.1的专利提出“一种抗静电橡胶材料”，通过加入配有乳化剂、极性溶剂、有机胺和金属盐的抗静电剂，提高橡胶的抗静电能力，但是得到的橡胶抗静电效果不佳、耐热、力学性能较差。
发明内容
针对以上问题，本发明提出一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶，抗静电性能优异，同时具备良好的耐热、力学性能。
为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶，包含以下重量份的组分：三元乙丙橡胶7-9份，丁腈橡胶22-24份，填料15-20.5份，乙酰柠檬酸三丁酯18.1-19.1份，氧化锌1.6-2份，聚乙二醇0.6-1份，硬脂酸0.2-0.4份，脱模剂0.2-0.4份，硅烷偶联剂为0.2-0.4份，抗静电剂4-6份，防老剂为0.6-1份，钛白粉3-4份，着色剂2-3份，助剂1-2份；所述助剂包括硫化剂S-80、促进剂TT、促进剂DM和促进剂M。
本申请通过合理选取搭配橡胶小料和助剂，得到的三元乙丙橡胶在满足抗静电效应的同时，有着出色的力学性能。
优选的，所述抗静电剂包含聚丙烯酰胺、改性硅油和有机溶剂；所述抗静电剂的制备方法为：将改性硅油溶于有机溶剂，在60-100℃下预热5-10min后，边搅拌边加入聚丙烯酰胺，冷却至室温得到所述抗静电剂。采用离子型表面活性剂做抗静电剂，减少对橡胶力学性能的破坏，本发明采用的抗静电剂的抗静电特性来源于改性硅油的表面极性，亲水基团能在表面形成均匀的分子层，达到良好的抗静电效果。为了提高抗静电剂和橡胶的相容性，本发明将硅油乳化溶解在有机溶剂中，加入到橡胶材料中后，与橡胶分子有较好的相容性，有利于约束抗静电剂自身的扩散和迁移，进而牵制橡胶的导电能力，得到稳定长久的抗静电性能。
进一步优选的，所述有机溶剂为四氯化碳，能提高橡胶的耐热阻燃效果。
进一步优选的，所述改性硅油的制备方法如下：将聚氧乙烯聚氧丙烯醚和硅油混合，加入溶剂异丙醇溶解，加热至100-110℃后加入催化剂，持续搅拌3-5h，然后对溶液进行减压蒸馏，除去溶剂异丙醇，即得到改性改性硅油。硅油表面的亲水基不能直接连接在硅氧链的硅原子上，直接连接在硅上的亲水基容易水解生成硅醇基，进一步缩合或交联后，容易导致硅油化学结构的破坏，进而影响橡胶的稳定，本发明通过对硅油表面进行醚化处理后，改性硅油兼具同橡胶友好相容的油溶性和发挥静电作用的水溶性，同时自身有着稳定的耐高低温性能，不易老化，进而有利于提升橡胶的力学性能。
进一步优选的，所述填料包括7-9份的碳酸钙，传统填料多为硅酸盐填料，但是硅酸盐填料在橡胶中容易同表面活性剂类抗静电剂发生吸附作用，抵消抗静电剂的抗静电效果，因此，本发明采用大量的碳酸钙作为填料。
优选的，所述填料包括白炭黑和陶土，白炭黑配合陶土能形成稳定的补强网络，与橡胶良好结合，大大改善橡胶的力学性能。同时，白炭黑和陶土有利于橡胶染色，色彩稳定。
进一步优选的，所述陶土为有机陶土，其制备方法包括以下步骤：
S1：将乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂和陶土混合，在30-35℃下持续搅拌30-60min，并调节pH为6-8，得到混合液；
S2：对混合液抽滤，得到滤饼，用清水对滤饼冲洗3-4次，然后将滤饼破碎后在105-110℃下干燥，粉碎后过筛得到所述有机陶土。
陶土颗粒表面有极强的亲水性羟基，因此它和亲油性的橡胶亲和性能差，将其单纯用作惰性填料较浪费，本发明采用有机陶土，通过在表面包覆，使其表面转变为亲油性表面，有效改善了陶土在橡胶中的相容性，进一步提升陶土的填充效果和力学性能。
进一步优选的，步骤S2所述过筛的目数为100-140目，颗粒越细，比表面积越大，和橡胶的接触面积也越大，补强作用更明显，而表面改性后的有机陶土可以更均匀的分散在橡胶中，有利于橡胶混炼。
优选的，所述硅烷偶联剂为SI-69。
优选的，所述防老剂为防老剂445和防老剂MB。
本发明的有益效果在于：本发明得到的三元乙丙橡胶具有良好的抗静电性能，其表面电阻率大于108Ω，抗静电高效、持久，同时，由于本发明采用各类助剂和原料同橡胶自身有较强的相容性，橡胶力学性能优异稳定。
具体实施方式
本具体实施方法仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制。本领域技术人员在阅读了本发明的说明书之后所作出的任何改变，只要在权利要求书的范围内，都将受到专利法的保护。
实施例1：
一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶，包含以下重量份的组分：三元乙丙橡胶8份，丁腈橡胶23份，碳酸钙7.8份，白炭黑4.7份，陶土6.2份，乙酰柠檬酸三丁酯18.6份，氧化锌1.86份，聚乙二醇0.78份，硬脂酸0.31份，脱模剂0.31份，硅烷偶联剂SI-69为0.31份，抗静电剂5份，防老剂445为0.465份，防老剂MB为0.31份，钛白粉3.5份，着色剂2.4份、0.31份硫化剂S-80、0.465份促进剂TT、0.465份促进剂DM和0.093份促进剂M。
所述抗静电剂包含聚丙烯酰胺、改性硅油和四氯化碳，其制备方法为：将改性硅油溶于四氯化碳，在80℃下预热8min后，边搅拌边加入聚丙烯酰胺，冷却至室温得到所述抗静电剂。
所述改性硅油的制备方法如下：将聚氧乙烯聚氧丙烯醚和硅油混合，加入溶剂异丙醇溶解，加热至105℃后加入催化剂，持续搅拌4h，然后对溶液进行减压蒸馏，除去溶剂异丙醇，即得到改性改性硅油。
实施例2：
一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶，包含以下重量份的组分：三元乙丙橡胶7份，丁腈橡胶22份，白炭黑7份，有机陶土8份，乙酰柠檬酸三丁酯18.1份，氧化锌1.6份，聚乙二醇0.6份，硬脂酸0.2份，脱模剂0.2份，硅烷偶联剂SI-69为0.2份，抗静电剂4份，防老剂445为0.465份，防老剂MB为0.31份，钛白粉3份，着色剂2份，0.2份硫化剂S-80、0.4份促进剂TT、0.4份促进剂DM和0.1份促进剂M。
有机陶土的制备方法包括以下步骤：
S1：将乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂和陶土混合，在30℃下持续搅拌45min，并调节pH为7，得到混合液；
S2：对混合液抽滤，得到滤饼，用清水对滤饼冲洗3次，然后将滤饼破碎后在108℃下干燥，粉碎后过100目筛得到所述有机陶土。
实施例3：
一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶，包含以下重量份的组分：三元乙丙橡胶9份，丁腈橡胶24份，碳酸钙9份，白炭黑5.5份，有机陶土6份，乙酰柠檬酸三丁酯19.1份，氧化锌0份，聚乙二醇0份，硬脂酸0.4份，脱模剂0.4份，硅烷偶联剂SI-69为0.4份，抗静电剂6份，防老剂445为0.6份，防老剂MB为0.4份，钛白粉4份，着色剂3份、0.3份硫化剂S-80、0.7份促进剂TT、0.7份促进剂DM和0.2份促进剂M。
所述抗静电剂包含聚丙烯酰胺、改性硅油和四氯化碳，其制备方法为：将改性硅油溶于四氯化碳，在100℃下预热10min后，边搅拌边加入聚丙烯酰胺，冷却至室温得到所述抗静电剂。
所述改性硅油的制备方法如下：将聚氧乙烯聚氧丙烯醚和硅油混合，加入溶剂异丙醇溶解，加热至100℃后加入催化剂，持续搅拌5h，然后对溶液进行减压蒸馏，除去溶剂异丙醇，即得到改性改性硅油
有机陶土的制备方法包括以下步骤：
S1：将乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂和陶土混合，在35℃下持续搅拌60min，并调节pH为8，得到混合液；
S2：对混合液抽滤，得到滤饼，用清水对滤饼冲洗3次，然后将滤饼破碎后在108℃下干燥，粉碎后过120目筛得到所述有机陶土。
实施例4：
一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶，包含以下重量份的组分：三元乙丙橡胶9份，丁腈橡胶24份，碳酸钙9份，白炭黑5.5份，有机陶土6份，乙酰柠檬酸三丁酯19.1份，氧化锌0份，聚乙二醇0份，硬脂酸0.4份，脱模剂0.4份，硅烷偶联剂SI-69为0.4份，抗静电剂6份，防老剂445为0.6份，防老剂MB为0.4份，钛白粉4份，着色剂3份、0.3份硫化剂S-80、0.7份促进剂TT、0.7份促进剂DM和0.2份促进剂M。
所述抗静电剂包含聚丙烯酰胺、改性硅油和四氯化碳，其制备方法为：将改性硅油溶于四氯化碳，在60℃下预热5min后，边搅拌边加入聚丙烯酰胺，冷却至室温得到所述抗静电剂。
所述改性硅油的制备方法如下：将聚氧乙烯聚氧丙烯醚和硅油混合，加入溶剂异丙醇溶解，加热至110℃后加入催化剂，持续搅拌3h，然后对溶液进行减压蒸馏，除去溶剂异丙醇，即得到改性改性硅油
有机陶土的制备方法包括以下步骤：
S1：将乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂和陶土混合，在30℃下持续搅拌30min，并调节pH为7，得到混合液；
S2：对混合液抽滤，得到滤饼，用清水对滤饼冲洗4次，然后将滤饼破碎后在105℃下干燥，粉碎后过140目筛得到所述有机陶土。
实施例5：
一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶，包含以下重量份的组分：三元乙丙橡胶9份，丁腈橡胶24份，填料18份，乙酰柠檬酸三丁酯19.1份，氧化锌0份，聚乙二醇0份，硬脂酸0.4份，脱模剂0.4份，硅烷偶联剂SI-69为0.4份，抗静电剂6份，防老剂445为0.6份，防老剂MB为0.4份，钛白粉4份，着色剂3份、0.3份硫化剂S-80、0.7份促进剂TT、0.7份促进剂DM和0.2份促进剂M。
对实施例1-5得到的橡胶进行物性测试，得到如下表1所示的数据：
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶，其特征在于，包含以下重量份的组分：三元乙丙橡胶7-9份，丁腈橡胶22-24份，填料15-20.5份，乙酰柠檬酸三丁酯18.1-19.1份，氧化锌1.6-2份，聚乙二醇0.6-1份，硬脂酸0.2-0.4份，脱模剂0.2-0.4份，硅烷偶联剂为0.2-0.4份，抗静电剂4-6份，防老剂为0.6-1份，钛白粉3-4份，着色剂2-3份，助剂1-2份；所述助剂包括硫化剂S-80、促进剂TT、促进剂DM和促进剂M。
2.根据权利要求1所述的一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶，其特征在于：所述抗静电剂包含聚丙烯酰胺、改性硅油和有机溶剂；所述抗静电剂的制备方法为：将改性硅油溶于有机溶剂，在60-100℃下预热5-10min后，边搅拌边加入聚丙烯酰胺，冷却至室温得到所述抗静电剂。
3.根据权利要求2所述的一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶，其特征在于：所述有机溶剂为四氯化碳。
4.根据权利要求2所述的一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶，其特征在于，所述改性硅油的制备方法如下：将聚氧乙烯聚氧丙烯醚和硅油混合，加入溶剂异丙醇溶解，加热至100-110℃后加入催化剂，持续搅拌3-5h，然后对溶液进行减压蒸馏，除去溶剂异丙醇，即得到改性改性硅油。
5.根据权利要求2所述的一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶，其特征在于：所述填料包括7-9份的碳酸钙。
6.根据权利要求1所述的一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶，其特征在于：所述填料包括白炭黑和陶土。
7.根据权利要求6所述的一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶，其特征在于：所述陶土为有机陶土，其制备方法包括以下步骤：
S1：将乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂和陶土混合，在30-35℃下持续搅拌30-60min，并调节pH为6-8，得到混合液；
S2：对混合液抽滤，得到滤饼，用清水对滤饼冲洗3-4次，然后将滤饼破碎后在105-110℃下干燥，粉碎后过筛得到所述有机陶土。
8.根据权利要求7所述的一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶，其特征在于：步骤S2所述过筛的目数为100-140目。
9.根据权利要求1所述的一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶，其特征在于：所述硅烷偶联剂为SI-69。
10.根据权利要求1所述的一种力学性能优异的抗静电三元乙丙橡胶，其特征在于：所述防老剂为防老剂445和防老剂MB。
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