CN110128756A - 一种与硅酮相容的三元乙丙橡胶密封条及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能与硅酮胶相容的三元乙丙橡胶密封条，按重量份数包括如下组分：三元乙丙橡胶(EPDM)100份，硫化剂4‑8份，活性填料6‑12份，炭黑35‑40份，软化剂25‑50份，氧化钙吸湿剂2‑4份，聚乙二醇1‑2份，促进剂0.5‑3份；所述硫化剂为过氧化二异丙苯与二硫化二吗啡啉的复合体，所述软化剂为氯化石蜡和石蜡油的复合体；通过各组分结构调控，有效限制溢出效应，大幅提高其与硅酮胶的相容性。

Description

一种与硅酮相容的三元乙丙橡胶密封条及其制备方法
技术领域
本发明属于汽车密封条技术领域，具体涉及一种与硅酮相容的汽车密封条及其制备方法。
背景技术
三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物，其主要聚合物链是完全饱和的，具有良好的耐老化性能、优良的绝缘性以及突出的耐酸碱性和耐烧蚀性等优点。鉴于上述优点，三元乙丙橡胶广泛用于制备汽车门窗用密封条等领域。
汽车门窗密封条在安装的过程中，需要打入白色或者半透明状的硅酮胶加以固定。由于三元乙丙橡胶密封条与硅酮密封胶不相容，长期暴露在阳光下，在太阳光中紫外线的作用下，硅酮胶会被橡胶密封条渐渐污染，导致硅酮胶变黄。通常认为硅酮胶与三元乙丙橡胶不相容的原因包括：(1)三元乙丙橡胶的软化剂中含有一定量的芳烃，即分子中含有一个或多个苯环的烃类，芳烃易起取代反应，进而使芳烃中的苯环置换到硅酮胶的分子链中，从而引起变黄。(2)由于三元乙丙橡胶需使用一定量的硫磺用于硫化，在硫化完成后仍有部分游离的硫分子残余在橡胶中，这部分硫可以渗透进与橡胶接触的硅酮胶中破坏硅酮胶分子链，引起变黄。
基于上述原因，研究人员对三元乙丙橡胶密封条进行了改性。如专利CN2010106054825公布了一组与硅酮胶相容的三元乙丙橡胶密封条及其生产工艺，提出双二五硫化剂和白矿油软化剂可使其与硅酮具有较好的相容性。专利CN2011100286575公开了一种与硅酮相容的三元乙丙橡胶密封条，采用低硫硫化体系，使硫磺与硫载体DTDM配合使用，减少游离硫的存在进而使其与硅酮胶的相容性提高。
然而，三元乙丙橡胶通常需要加入30-50％的石蜡油，由于石蜡油极易溢出，长时与硅酮密封胶接触，进一步溶解并渗入硅酮胶内部，破坏硅酮胶的结构致使变黄，同时也降低了粘接强度，甚至脱落。石蜡油的溢出溶解硅酮的现象也属于不相容的一种表现，目前尚没有针对这一问题的研究和专利技术。
发明内容
为此，本发明要解决的技术问题是三元乙丙橡胶与硅酮密封胶共用时，石蜡油的溢出造成的硅酮密封胶溶解和脱粘现象。本发明从三元乙丙橡胶的内部结构入手，通过各组分结构调控，限制溢出效应，从而提高其相容性。具体研究方案如下：
一种与硅酮胶相容的三元乙丙橡胶密封条，按重量份数包括如下组分：三元乙丙橡胶(EPDM)100份，硫化剂4-8份，活性填料6-12份，炭黑35-40份，软化剂25-50份，氧化钙吸湿剂2-4份，聚乙二醇1-2份，促进剂0.5-3份；
所述三元乙丙橡胶(EPDM)的门尼粘度在50-80之间；
所述硫化剂为过氧化二异丙苯与二硫化二吗啡啉的组合物，二者按重量配比为过氧化二异丙苯:二硫化二吗啡啉＝2-5:1。该组合物综合了硫磺硫化剂和过氧化物硫化剂的双重优点，进而实现对三元乙丙橡胶的复合交联；另外，二硫化二吗啡啉属于硫载体形式，只有在载体需要硫化时才会释放出硫载体，硫化结束后没有游离的硫元素，不会引起硅酮变黄；同时由于硫以硫载体形式存在，没有富余的硫元素存在也较好的解决了传统硫磺硫化体系与过氧化物硫化体系同时使用时的相互抑制现象。
所述活性填料为碳酸钙粉、氧化锌粉、氧化镁粉中的至少一种；
所述炭黑为炭黑N774、炭黑N550中的至少一种；
所述软化剂为氯化石蜡和石蜡油的混合物，二者质量比为氯化石蜡：石蜡油＝3-5:1，其中芳烃含量<100ppm；由于石蜡油极易迁移，本发明将其中部分石蜡油用氯化石蜡取代。氯原子的吸电子作用使其与三元乙丙橡胶的母链或聚乙二醇形成氢键网络，进而抑制其迁移析出。同时，为防止氯化石蜡用量过大造成胶条变硬，同时留有部分石蜡油，这部分石蜡油将被束缚在氢键网络空间中，增大网络空隙，提高其柔韧性；从而保持胶条的长寿命和低析出，减少对硅酮胶的溶解。
所述聚乙二醇分子量优选为700-2000之间，该段分子量的聚乙二醇分子量足够大，不易于析出，同时熔点较低易于加工；
所述促进剂为MBTS-75、DPG-80、BZ、ZBEC-80、TMTD中的至少一种。
本发明还提供了所述与硅酮相容的三元乙丙橡胶密封条的制备方法，具体步骤如下：
(1)硫化剂的复配：按质量比称量过氧化二异丙苯、二硫化二吗啡啉、促进剂，然后将其加入研磨机中充分研磨制成硫化剂复合体；
(2)软化剂的复配：按质量比称量氯化石蜡、石蜡油，然后分别加入高速搅拌机中，升高温度至50-60℃，充分搅拌20-30min，降温得软化剂复合体；
(3)将上述配方按质量比称量后，先将三元乙丙橡胶(EPDM)，氧化钙吸湿剂，活性填料，炭黑、聚乙二醇、软化剂复合体依次加入上顶拴压力为0.39-0.59MPa的密炼机中，混炼温度为105-120℃，第一段混炼2-5min，然后投入硫化剂复合体，在相同条件下进行第二段混炼，混炼2-5min；
(4)将步骤(3)混炼后的胶料，在室温下停放24h，并在停放时间选择测试硬度、拉伸、比重和门尼粘度数据；
(5)挤出：挤出机的螺杆温度设定为45℃，进料区温度设定50℃、二区60℃，三区60℃，挤出速度30-70转/min；
(6)硫化：硫化温度220-250℃，硫化时间5-8min
本发明所制备的密封胶条的有益效果在于：(1)采用的硫化剂为过氧化物和硫载体(二硫化二吗啡啉)的复合体，彻底避免了硫磺的使用，提高了其与硅酮胶的相容性；(2)软化剂采用氯化石蜡取代部分石蜡油，制备成软化剂复合体，该复合体可与三元乙丙橡胶及聚乙二醇形成氢键网络，同时将余量石蜡油束缚在网络中，限制了其溢出。进而解决由于石蜡油的溢出造成的硅酮胶的溶解；(3)本发明制备的密封胶，耐老化性能好，与硅酮相容性好，使用周期长。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例。基于本发明实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动所做的等同替换或改进，都在本发明的保护范围之内。
实施例1.
本实施例提供一种与硅酮胶相容的三元乙丙橡胶密封条，按重量份数包括如下组分：三元乙丙橡胶(EPDM)100份，硫化剂7份，碳酸钙粉10份，炭黑N774 37份，软化剂35份，氧化钙吸湿剂3份，聚乙二醇1.5份，MBTS-75促进剂0.8份；所述硫化剂为过氧化二异丙苯(DCP)与二硫化二吗啡啉(DTDM)的复合体(DCP:DTDM＝3:1)；所述软化剂为氯化石蜡和石蜡油的复合体(氯化石蜡:石蜡油＝4:1)；
所述与硅酮胶相容的三元乙丙橡胶密封条的制备工艺，具体包括如下步骤：
(1)硫化剂的复配：按质量比称量过氧化二异丙苯、二硫化二吗啡啉、MBTS-75促进剂，然后将其加入研磨机中充分研磨25min制成硫化剂复合体；
(2)软化剂的复配：按质量比称量氯化石蜡、石蜡油，然后分别加入高速搅拌机中，升高温度至50℃，保温充分搅拌20-30min，降温得软化剂复合体；
(3)将上述配方按质量比称量后，先将三元乙丙橡胶(EPDM)，氧化钙吸湿剂，活性填料，炭黑、聚乙二醇、软化剂复合体依次加入上顶拴压力为0.39-0.59MPa的密炼机中，混炼温度为110℃，第一段混炼3min，然后投入硫化剂复合体，在相同条件下进行第二段混炼，混炼3min；
(4)将步骤(3)混炼后的胶料，在室温下停放24h，并在停放时间选择测试硬度、拉伸、比重和门尼粘度数据；
(5)挤出：挤出机的螺杆温度设定为45℃，进料区温度设定50℃、二区60℃，三区60℃，挤出速度30-70转/min；
(6)硫化：硫化温度230℃，硫化时间6min，硫化后降温得产品。
实施例2.
本实施例提供一种与硅酮胶相容的三元乙丙橡胶密封条，按重量份数包括如下组分：三元乙丙橡胶(EPDM)100份，硫化剂6份，氧化锌粉9份，炭黑N774 35份，软化剂41份，氧化钙吸湿剂3份，聚乙二醇1.5份，ZBEC-80促进剂0.8份；所述硫化剂为过氧化二异丙苯(DCP)与二硫化二吗啡啉(DTDM)的复合体(DCP:DTDM＝3:1)；所述软化剂为氯化石蜡和石蜡油的复合体(氯化石蜡:石蜡油＝4:1)；
制备过程同实施例1，其中步骤3混炼温度为112℃，硫化时间为8min。
实施例3.
本实施例提供一种与硅酮胶相容的三元乙丙橡胶密封条，按重量份数包括如下组分：三元乙丙橡胶(EPDM)100份，硫化剂8份，氧化镁粉11份，炭黑N550 38份，软化剂32份，氧化钙吸湿剂3份，聚乙二醇1.5份，ZBEC-80促进剂2.1份；所述硫化剂为过氧化二异丙苯(DCP)与二硫化二吗啡啉(DTDM)的复合体(DCP:DTDM＝2:1)；所述软化剂为氯化石蜡和石蜡油的复合体(氯化石蜡:石蜡油＝5:1)；
制备过程同实施例1，其中步骤3混炼温度为110℃，硫化温度220℃，硫化时间为6min。
实施例4.
本实施例提供一种与硅酮胶相容的三元乙丙橡胶密封条，按重量份数包括如下组分：三元乙丙橡胶(EPDM)100份，硫化剂4份，氧化镁粉10份，炭黑N550 37份，软化剂48份，氧化钙吸湿剂3份，聚乙二醇1.5份，TMTD促进剂2.1份；所述硫化剂为过氧化二异丙苯(DCP)与二硫化二吗啡啉(DTDM)的复合体(DCP:DTDM＝3:1)；所述软化剂为氯化石蜡和石蜡油的复合体(氯化石蜡:石蜡油＝4:1)；
制备过程同实施例1，其中步骤3混炼温度为105℃，硫化温度240℃，硫化时间为8min。
实施例5.
本实施例提供一种与硅酮胶相容的三元乙丙橡胶密封条，按重量份数包括如下组分：三元乙丙橡胶(EPDM)100份，硫化剂6份，碳酸钙粉9份，炭黑N550 18份，炭黑N774 18份，软化剂48份，氧化钙吸湿剂3份，聚乙二醇1.5份，TMTD促进剂2.1份；所述硫化剂为过氧化二异丙苯(DCP)与二硫化二吗啡啉(DTDM)的复合体(DCP:DTDM＝3:1)；所述软化剂为氯化石蜡和石蜡油的复合体(氯化石蜡:石蜡油＝5:1)；
制备过程同实施例1，其中步骤3混炼温度为110℃，第一段、第二段混炼时间均为5min，硫化温度240℃，硫化时间为8min。
对比例
本对比例提供一种传统与硅酮相容的三元乙丙橡胶密封条的配方，按重量比包括三元乙丙橡胶100份，石蜡油(芳烃含量0.5％以下)50份，碳黑(N550)120份，硫磺0.5份，二丁基二硫代氨基甲酸锌1.8份，硫醇基苯并噻唑1.2份，二甲基二硫代氨基甲酸锌0.5份，二硫化二吗啡啉2份。
对上述实施例和对比例制备的密封胶采用UVA340紫外灯照射21天、28天、35天，按硬度、拉伸、比重、粘度和颜色变化划分抗老化性能等级为0-4级，结果如表1所示：
表1.三元乙丙橡胶密封条相容性测试等级
样品 21天 28天 35天
实施例1 0 0 1
实施例2 0 0 0
实施例3 0 0 0
实施例4 0 0 1
实施例5 0 0 0
对比例1 0 1 3
由表1数据可以发现本发明制备的密封胶条抗老化性能更好，在UVA340紫外灯照射35天后仍能保持较好的相容性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (8)

1.一种与硅酮胶相容的三元乙丙橡胶密封条，按重量份数包括如下组分：三元乙丙橡胶(EPDM)100份，硫化剂4-8份，活性填料6-12份，炭黑35-40份，软化剂25-50份，氧化钙吸湿剂2-4份，聚乙二醇1-2份，促进剂0.5-3份；其特征在于，所述硫化剂为过氧化二异丙苯与二硫化二吗啡啉的组合物，二者按重量配比为过氧化二异丙苯:二硫化二吗啡啉＝2-5:1。
2.根据权利要求1所述的一种与硅酮胶相容的三元乙丙橡胶密封条，其特征在于，所述软化剂为氯化石蜡和石蜡油的复合体，二者质量比为氯化石蜡：石蜡油＝3-5:1，所述复合体中芳烃含量<100ppm。
3.根据权利要求1所述的一种与硅酮胶相容的三元乙丙橡胶密封条，其特征在于，所述三元乙丙橡胶(EPDM)的门尼粘度在50-80之间。
4.根据权利要求1所述的一种与硅酮胶相容的三元乙丙橡胶密封条，其特征在于，所述活性填料为碳酸钙粉、氧化锌粉、氧化镁粉中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种与硅酮胶相容的三元乙丙橡胶密封条，其特征在于，所述炭黑为炭黑N774、炭黑N550中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种与硅酮胶相容的三元乙丙橡胶密封条，其特征在于，所述聚乙二醇分子量为700-2000之间。
7.根据权利要求1所述的一种与硅酮胶相容的三元乙丙橡胶密封条，其特征在于，所述促进剂为MBTS-75、DPG-80、BZ、ZBEC-80、TMTD中的至少一种。
8.权利要求1-7中任一项所述的一种与硅酮胶相容的三元乙丙橡胶密封条的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)硫化剂的复配：按质量比称量过氧化二异丙苯、二硫化二吗啡啉、促进剂，然后将其加入研磨机中充分研磨制成硫化剂复合体；
(2)软化剂的复配：按质量比称量氯化石蜡、石蜡油，然后分别加入高速搅拌机中，升高温度至50-60℃，充分搅拌20-30min，降温得软化剂复合体；
(3)将上述配方按质量比称量后，先将三元乙丙橡胶(EPDM)，氧化钙吸湿剂，活性填料，炭黑、聚乙二醇、软化剂复合体依次加入上顶拴压力为0.39-0.59MPa的密炼机中，混炼温度为105-120℃，第一段混炼2-5min，然后投入硫化剂复合体，在相同条件下进行第二段混炼，混炼2-5min；
(4)将步骤(3)混炼后的胶料，在室温下停放24h，并在停放时间选择测试硬度、拉伸、比重和门尼粘度数据；
(5)挤出：挤出机的螺杆温度设定为45℃，进料区温度设定50℃、二区60℃，三区60℃，挤出速度30-70转/min；
(6)硫化：硫化温度220-250℃，硫化时间5-8min。
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湖南省教育科学研究所编: "《化学教学参考书 第2册》", 30 June 1984, 湖南教育出版社 *

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CN113150454A (zh) * 2021-04-22 2021-07-23 江苏铁龙环保设备有限公司 一种三元乙丙胶

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