CN110272594B - 一种高耐磨耐高温橡胶及其制备方法 - Google Patents

一种高耐磨耐高温橡胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高耐磨耐高温橡胶及其制备方法，采用三元乙丙橡胶、聚异戊二烯橡胶、端羟基丁苯橡胶、氯醚橡胶、聚乙烯蜡、气相二氧化硅、蛇纹石、微晶纤维素、醇醚糖苷、硫代二丙酸双月桂酯、沥青纤维、二硫化二异丙基黄原酸酯、硫代二丙酸双月桂酯、棕榈蜡、炭黑、双戊烯和防老剂为原料制得的橡胶具有高的耐磨性、回弹率及耐高温耐老化性能，且拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度优异，稳定性高，应用范围广。本发明制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，能使制得的硅橡胶具有较佳的回弹性、机械强度和稳定性，可大规模工业化生产。

Description

一种高耐磨耐高温橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶领域，尤其是一种高耐磨耐高温橡胶及其制备方法。
背景技术
密封圈是防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与水分等侵入机器设备内部的零部件或措施。被密封的工作介质可以是气体、液体或粉状固体。密封不良会降低机器效率、造成浪费和污染环境。易燃、易爆或有毒性质的工作介质泄漏会危及人身和设备安全。气、水或粉尘侵入设备会污染工作介质，影响产品质量，增加零件磨损，缩短机器寿命。回弹性和耐磨性能是橡胶制品的一项重要指标，提高密封圈的耐磨性和回弹性，可延长密封圈的使用寿命和密封持久性，可以在节约能源等方面带来相当可观的经济效益和社会效益。传统的密封圈中多采用单一胶种为主体橡胶，配合常规助剂和炭黑制成混炼胶，在满足一方面的性能同时，其他方面的性能较差且成本较高。普通密封圈的失效形式主要表现为磨损、老化、无弹性等，所以市场上现有的密封圈使用寿命较短。因此，急需研制出一种具有优良耐摩擦、高回弹的密封圈。
发明内容
本发明提出一种高耐磨耐高温橡胶及其制备方法，具有高的耐磨性和耐高温性能。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种高耐磨耐高温橡胶，包括以下重量份数的原料：
100～200份三元乙丙橡胶、20～30份聚异戊二烯橡胶、20～30份端羟基丁苯橡胶、10～20份氯醚橡胶、1～2份聚乙烯蜡、5～10份气相二氧化硅、20～30份蛇纹石、3～4份微晶纤维素、1～2份醇醚糖苷、3～4份沥青纤维、1～2份二硫化二异丙基黄原酸酯、0.3～0.5份硫代二丙酸双月桂酯、4～7份棕榈蜡、20～30份炭黑、1～2份双戊烯和0.5～1份防老剂。
优选地，所述炭黑为炭黑N220、炭黑N550或炭黑N234。
优选地，所述防老剂为防老剂MB、防老剂NBC或防老剂124。
优选地，所述气相二氧化硅的粒径为500～800nm，所述蛇纹石的目数为100～200目，所述炭黑的粒径为200～400nm。
本发明还提供了上述一种高耐磨耐高温橡胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将三元乙丙橡胶、聚异戊二烯橡胶、端羟基丁苯橡胶、氯醚橡胶置于密炼机中，120℃～140℃塑炼6～8min，得到塑炼胶；
2)将步骤1)得到的塑炼胶加入聚乙烯蜡、气相二氧化硅、蛇纹石、微晶纤维素、醇醚糖苷、硫代二丙酸双月桂酯、沥青纤维、棕榈蜡、炭黑、双戊烯、防老剂和促进剂，在80～100℃下密炼4～6min，得到混炼胶；
3)将步骤2)得到的混炼胶中加入双戊烯和二硫化二异丙基黄原酸酯，混合均匀后，放入模具中，模压成型；
4)将模压成型的物料放入硫化机，在硫化温度为60～80℃，硫化压力为3Mpa～4Mpa，硫化时间为3～5min，即得。
本发明提供了一种高耐磨耐高温橡胶及其制备方法，采用三元乙丙橡胶、聚异戊二烯橡胶、端羟基丁苯橡胶、氯醚橡胶、聚乙烯蜡、气相二氧化硅、蛇纹石、微晶纤维素、醇醚糖苷、硫代二丙酸双月桂酯、沥青纤维、二硫化二异丙基黄原酸酯、硫代二丙酸双月桂酯、棕榈蜡、炭黑、双戊烯和防老剂为原料制得的橡胶具有高的耐磨性、回弹率及耐高温耐老化性能，且拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度优异，稳定性高，应用范围广。本发明制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，能使制得的硅橡胶具有较佳的回弹性、机械强度和稳定性，可大规模工业化生产。
具体实施方式
本发明提出的一种高耐磨耐高温橡胶，包括以下重量份数的原料：
100～200份三元乙丙橡胶、20～30份聚异戊二烯橡胶、20～30份端羟基丁苯橡胶、10～20份氯醚橡胶、1～2份聚乙烯蜡、5～10份气相二氧化硅、20～30份蛇纹石、3～4份微晶纤维素、1～2份醇醚糖苷、3～4份沥青纤维、1～2份二硫化二异丙基黄原酸酯、0.3～0.5份硫代二丙酸双月桂酯、4～7份棕榈蜡、20～30份炭黑、1～2份双戊烯和0.5～1份防老剂。
本发明采用三元乙丙橡胶、聚异戊二烯橡胶、端羟基丁苯橡胶、氯醚橡胶、聚乙烯蜡、气相二氧化硅、蛇纹石、微晶纤维素、醇醚糖苷、硫代二丙酸双月桂酯、沥青纤维、二硫化二异丙基黄原酸酯、硫代二丙酸双月桂酯、棕榈蜡、炭黑、双戊烯和防老剂为原料制得的橡胶具有高的耐磨性、回弹率及耐高温耐老化性能，且拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度优异，稳定性高。在本发明的实施例中，三元乙丙橡胶的重量份数为100～200份；在优选的实施例中，三元乙丙橡胶的重量份数为130～170份。本发明对三元乙丙橡胶的来源没有特别限制，采用本领域熟知的市售的三元乙丙橡胶即可。
在本发明的实施例中，聚异戊二烯橡胶的重量份数为20～30份；在优选的实施例中，聚异戊二烯橡胶的重量份数为24～27份。本发明对聚异戊二烯橡胶的来源没有特别限制，采用本领域熟知的市售的聚异戊二烯橡胶即可。
在本发明的实施例中，端羟基丁苯橡胶的重量份数为20～30份；在优选的实施例中，端羟基丁苯橡胶的重量份数为24～27份。本发明对端羟基丁苯橡胶的来源没有特别限制，采用本领域熟知的市售的端羟基丁苯橡胶即可。
氯醚橡胶用于提高橡胶的耐高温性能。在本发明的实施例中，氯醚橡胶的重量份数为10～20份；在优选的实施例中，氯醚橡胶的重量份数为13～17份。
聚乙烯蜡能够提高耐磨橡胶的脱模性能，进而提高其加工成型性和稳定性。与在本发明的实施例中，聚乙烯蜡的重量份数为1～2份；在优选的实施例中，聚乙烯蜡的重量份数为1.4～1.6份。本发明对聚乙烯蜡的来源没有特别限制，采用本领域熟知的市售的聚乙烯蜡即可。
气相二氧化硅能够提高耐磨橡胶的硬度。在本发明的实施例中，气相二氧化硅的重量份数为5～10份；在优选的实施例中，气相二氧化硅的重量份数为7～8份。本发明对气相二氧化硅的来源没有特别限制，采用本领域熟知的市售的气相二氧化硅即可。在本发明的实施例中，气相二氧化硅的粒径为500～800nm。
蛇纹石用以提高耐磨橡胶的耐磨性。在本发明的实施例中，蛇纹石的重量份数为20～30份；在优选的实施例中，蛇纹石的重量份数为24～26份。本发明对蛇纹石的来源没有特别限制，采用本领域熟知的市售的蛇纹石即可。在本发明的实施例中，蛇纹石的目数为100～200目。
微晶纤维素能够对橡胶起到补强作用。在本发明的实施例中，微晶纤维素的重量份数为3～4份；在优选的实施例中，微晶纤维素的重量份数为3.4～3.7份。本发明对微晶纤维素的来源没有特别限制，采用本领域熟知的市售的微晶纤维素即可。
醇醚糖苷用于提高蛇纹石、微晶纤维素、气相二氧化硅等原料在橡胶中的分散性能。在本发明的实施例中，醇醚糖苷的重量份数为1～2份；在优选的实施例中，醇醚糖苷的重量份数为1.3～1.5份。本发明对醇醚糖苷的来源没有特别限制，采用本领域熟知的市售的醇醚糖苷即可。
沥青纤维用以提高耐磨橡胶的回弹性，使其具有高的回弹率。在本发明的实施例中，沥青纤维的重量份数为3～4份；在优选的实施例中，沥青纤维的重量份数为3.5～3.7份。本发明对沥青纤维的来源没有特别限制，采用本领域熟知的市售的沥青纤维即可。
二硫化二异丙基黄原酸酯能够提高耐磨橡胶的硫化交联作用，提高成型后密封圈的机械强度和稳定性。在本发明的实施例中，二硫化二异丙基黄原酸酯的重量份数为1～2份；在优选的实施例中，二硫化二异丙基黄原酸酯的重量份数为1.4～1.6份。本发明对二硫化二异丙基黄原酸酯的来源没有特别限制，采用本领域熟知的市售的二硫化二异丙基黄原酸酯即可。
硫代二丙酸双月桂酯用于提高橡胶的抗氧化性能。在本发明的实施例中，硫代二丙酸双月桂酯的重量份数为0.3～0.5份；在优选的实施例中，硫代二丙酸双月桂酯的重量份数为0.35～0.45份。本发明对硫代二丙酸双月桂酯的来源没有特别的限制，采用本领域熟知的市售的硫代二丙酸双月桂酯即可。
棕榈蜡用于提高橡胶材料表面的光洁度。在本发明的实施例中，棕榈蜡的重量份数为4～7份；在优选的实施例中，棕榈蜡的重量份数为5～6份。本发明对棕榈蜡的来源没有特别限制，采用本领域熟知的市售的棕榈蜡即可。
在本发明的实施例中，炭黑的重量份数为20～30份；在优选的实施例中，炭黑的重量份数为24～26份。本发明对炭黑的来源没有特别限制，采用本领域熟知的市售的炭黑即可。在本发明的实施例中，炭黑为炭黑N220、炭黑N550或炭黑N234。
需要说明的是，炭黑的粒径为200～400nm。
双戊烯用于提高耐磨橡胶的硫化时间。在本发明的实施例中，双戊烯的重量份数为1～2份；在优选的实施例中，双戊烯的重量份数为1.4～1.7份。本发明对双戊烯的来源没有特别限制，采用本领域熟知的市售的双戊烯即可。
在本发明的实施例中，防老剂的重量份数为0.5～1份；在优选的实施例中，防老剂的重量份数为0.7～0.8份。本发明对防老剂的来源没有特别限制，采用本领域熟知的市售的防老剂即可。在本发明的实施例中，所述防老剂为防老剂MB、防老剂NBC或防老剂124。
本发明还提供了上述一种高耐磨耐高温橡胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将三元乙丙橡胶、聚异戊二烯橡胶、端羟基丁苯橡胶置于密炼机中，120℃～140℃塑炼6～8min，得到塑炼胶；
2)将步骤1)得到的塑炼胶加入聚乙烯蜡、气相二氧化硅、蛇纹石、微晶纤维素、醇醚糖苷、硫代二丙酸双月桂酯、沥青纤维、棕榈蜡、炭黑、双戊烯、防老剂和促进剂，在80～100℃下密炼4～6min，得到混炼胶；
3)将步骤2)得到的混炼胶中加入双戊烯和二硫化二异丙基黄原酸酯，混合均匀后，放入模具中，模压成型；
4)将模压成型的物料放入硫化机，在硫化温度为60～80℃，硫化压力为3Mpa～4Mpa，硫化时间为3～5min，即得。
其中，三元乙丙橡胶、聚异戊二烯橡胶、端羟基丁苯橡胶、氯醚橡胶、聚乙烯蜡、气相二氧化硅、蛇纹石、微晶纤维素、醇醚糖苷、硫代二丙酸双月桂酯、沥青纤维、二硫化二异丙基黄原酸酯、硫代二丙酸双月桂酯、棕榈蜡、炭黑、双戊烯和防老剂均同上所述，在此不再赘述。
本发明耐磨橡胶的制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，能使制得的硅橡胶具有较佳的回弹性、机械强度和稳定性，可大规模工业化生产。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种高耐磨耐高温橡胶及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
耐磨橡胶中包括以下重量份数的原料：200份三元乙丙橡胶、27份聚异戊二烯橡胶、20份端羟基丁苯橡胶、10份氯醚橡胶、1份聚乙烯蜡、5份粒径为500～800nm的气相二氧化硅、24份目数为100～200目的蛇纹石、3.7份微晶纤维素、1.3份醇醚糖苷、3.5份沥青纤维、1.6份二硫化二异丙基黄原酸酯、0.5份硫代二丙酸双月桂酯、4份棕榈蜡、20份粒径为200～400nm的炭黑N220、1份双戊烯和0.7份防老剂NBC。
耐磨橡胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将三元乙丙橡胶、聚异戊二烯橡胶、端羟基丁苯橡胶置于密炼机中，120℃塑炼8min，得到塑炼胶；
2)将步骤1)得到的塑炼胶加入聚乙烯蜡、气相二氧化硅、蛇纹石、微晶纤维素、醇醚糖苷、硫代二丙酸双月桂酯、沥青纤维、棕榈蜡、炭黑N220、双戊烯、防老剂NBC，在80℃下密炼6min，得到混炼胶；
3)将步骤2)得到的混炼胶中加入双戊烯和二硫化二异丙基黄原酸酯，混合均匀后，放入模具中，模压成型；
4)将模压成型的物料放入硫化机，在硫化温度为60℃，硫化压力为4Mpa，硫化时间为5min，即得。
实施例2
耐磨橡胶中包括以下重量份数的原料：100份三元乙丙橡胶、24份聚异戊二烯橡胶、30份端羟基丁苯橡胶、13份氯醚橡胶、1.4份聚乙烯蜡、7份粒径为500～800nm的气相二氧化硅、26份目数为100～200目的蛇纹石、3.4份微晶纤维素、2份醇醚糖苷、4份沥青纤维、1份二硫化二异丙基黄原酸酯、0.3份硫代二丙酸双月桂酯、5份棕榈蜡、26份粒径为200～400nm的炭黑N550、1.4份双戊烯和0.8份防老剂MB。
耐磨橡胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将三元乙丙橡胶、聚异戊二烯橡胶、端羟基丁苯橡胶置于密炼机中，140℃塑炼8min，得到塑炼胶；
2)将步骤1)得到的塑炼胶加入聚乙烯蜡、气相二氧化硅、蛇纹石、微晶纤维素、醇醚糖苷、硫代二丙酸双月桂酯、沥青纤维、棕榈蜡、炭黑N550、双戊烯、防老剂MB，在100℃下密炼4min，得到混炼胶；
3)将步骤2)得到的混炼胶中加入双戊烯和二硫化二异丙基黄原酸酯，混合均匀后，放入模具中，模压成型；
4)将模压成型的物料放入硫化机，在硫化温度为80℃，硫化压力为3Mpa，硫化时间为3min，即得。
实施例3
耐磨橡胶中包括以下重量份数的原料：170份三元乙丙橡胶、20份聚异戊二烯橡胶、24份端羟基丁苯橡胶、17份氯醚橡胶、1.6份聚乙烯蜡、8份粒径为500～800nm的气相二氧化硅、30份目数为100～200目的蛇纹石、3份微晶纤维素、1.5份醇醚糖苷、3.7份沥青纤维、2份二硫化二异丙基黄原酸酯、0.45份硫代二丙酸双月桂酯、6份棕榈蜡、30份粒径为200～400nm的炭黑N234、1.7份双戊烯和1份防老剂124。
耐磨橡胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将三元乙丙橡胶、聚异戊二烯橡胶、端羟基丁苯橡胶置于密炼机中，120℃塑炼7min，得到塑炼胶；
2)将步骤1)得到的塑炼胶加入聚乙烯蜡、气相二氧化硅、蛇纹石、微晶纤维素、醇醚糖苷、硫代二丙酸双月桂酯、沥青纤维、棕榈蜡、炭黑N234、双戊烯、防老剂124，在100℃下密炼5min，得到混炼胶；
3)将步骤2)得到的混炼胶中加入双戊烯和二硫化二异丙基黄原酸酯，混合均匀后，放入模具中，模压成型；
4)将模压成型的物料放入硫化机，在硫化温度为80℃，硫化压力为3Mpa，硫化时间为4min，即得。
实施例4
耐磨橡胶中包括以下重量份数的原料：130份三元乙丙橡胶、30份聚异戊二烯橡胶、27份端羟基丁苯橡胶、20份氯醚橡胶、2份聚乙烯蜡、10份粒径为500～800nm的气相二氧化硅、20份目数为100～200目的蛇纹石、4份微晶纤维素、1份醇醚糖苷、3份沥青纤维、1.4份二硫化二异丙基黄原酸酯、0.35份硫代二丙酸双月桂酯、7份棕榈蜡、24份粒径为200～400nm的炭黑N220、2份双戊烯和0.5份防老剂NBC。
耐磨橡胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将三元乙丙橡胶、聚异戊二烯橡胶、端羟基丁苯橡胶置于密炼机中，130℃塑炼7min，得到塑炼胶；
2)将步骤1)得到的塑炼胶加入聚乙烯蜡、气相二氧化硅、蛇纹石、微晶纤维素、醇醚糖苷、硫代二丙酸双月桂酯、沥青纤维、棕榈蜡、炭黑N220、双戊烯、防老剂NBC，在50℃下密炼6min，得到混炼胶；
3)将步骤2)得到的混炼胶中加入双戊烯和二硫化二异丙基黄原酸酯，混合均匀后，放入模具中，模压成型；
4)将模压成型的物料放入硫化机，在硫化温度为70℃，硫化压力为3.5Mpa，硫化时间为4min，即得。
实施例5
耐磨橡胶中包括以下重量份数的原料：150份三元乙丙橡胶、26份聚异戊二烯橡胶、25份端羟基丁苯橡胶、15份氯醚橡胶、1.5份聚乙烯蜡、7.5份粒径为500～800nm的气相二氧化硅、25份目数为100～200目的蛇纹石、3.5份微晶纤维素、1.4份醇醚糖苷、3.6份沥青纤维、1.5份二硫化二异丙基黄原酸酯、0.4份硫代二丙酸双月桂酯、5.5份棕榈蜡、25份粒径为200～400nm的炭黑N234、1.6份双戊烯和0.75份防老剂MB。
耐磨橡胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将三元乙丙橡胶、聚异戊二烯橡胶、端羟基丁苯橡胶置于密炼机中，130℃塑炼7min，得到塑炼胶；
2)将步骤1)得到的塑炼胶加入聚乙烯蜡、气相二氧化硅、蛇纹石、微晶纤维素、醇醚糖苷、硫代二丙酸双月桂酯、沥青纤维、棕榈蜡、炭黑N234、双戊烯、防老剂MB，在90℃下密炼5min，得到混炼胶；
3)将步骤2)得到的混炼胶中加入双戊烯和二硫化二异丙基黄原酸酯，混合均匀后，放入模具中，模压成型；
4)将模压成型的物料放入硫化机，在硫化温度为70℃，硫化压力为3.5Mpa，硫化时间为4min，即得。
将实施例1～5制得的耐磨橡胶在180℃下老化70h，测试老化前后实施例1～5制得的耐磨橡胶的回弹性、邵氏硬度、拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度，结果见表1和表2。
表1老化前实施例1～5的回弹性、邵氏硬度、拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度的测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2老化后实施例1～5的回弹性、邵氏硬度、拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度的测试结果
Figure 610195DEST_PATH_IMAGE002
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，凡在本发明的精油神和原则之内，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 (4)

1.一种高耐磨耐高温橡胶，其特征在于，包括以下重量份数的原料：100～200份三元乙丙橡胶、20～30份聚异戊二烯橡胶、20～30份端羟基丁苯橡胶、10～20份氯醚橡胶、1～2份聚乙烯蜡、5～10份气相二氧化硅、20～30份蛇纹石、3～4份微晶纤维素、1～2份醇醚糖苷、3～4份沥青纤维、1～2份二硫化二异丙基黄原酸酯、0.3～0.5份硫代二丙酸双月桂酯、4～7份棕榈蜡、20～30份炭黑、1～2份双戊烯和0.5～1份防老剂；所述的高耐磨耐高温橡胶的制备方法包括以下步骤：1)将三元乙丙橡胶、聚异戊二烯橡胶、端羟基丁苯橡胶、氯醚橡胶置于密炼机中，120℃～140℃塑炼6min～8min，得到塑炼胶；2)将步骤1)得到的塑炼胶加入聚乙烯蜡、气相二氧化硅、蛇纹石、微晶纤维素、醇醚糖苷、硫代二丙酸双月桂酯、沥青纤维、棕榈蜡、炭黑、双戊烯、防老剂和促进剂，在80～100℃下密炼4min～6min，得到混炼胶；3)将步骤2)得到的混炼胶中加入双戊烯和二硫化二异丙基黄原酸酯，混合均匀后，放入模具中，模压成型；4)将模压成型的物料放入硫化机，在硫化温度为60℃～80℃，硫化压力为3MP a～4MP a，硫化时间为3min～5min，即得所述高耐磨耐高温橡胶。
2.根据权利要求1所述的一种高耐磨耐高温橡胶，其特征在于，所述炭黑为炭黑N220、炭黑N550或炭黑N234。
3.根据权利要求2所述的一种高耐磨耐高温橡胶，其特征在于，所述防老剂为防老剂MB、防老剂NBC或防老剂124。
4.根据权利要求3所述的一种高耐磨耐高温橡胶，其特征在于，所述气相二氧化硅的粒径为500nm～800nm，所述蛇纹石的目数为100～200目，所述炭黑的粒径为200nm～400nm。
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