CN110343341A - 一种三元乙丙橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三元乙丙橡胶及其制备方法，采用三元乙丙橡胶100‑140份，氧化锌3‑7份，硬脂酸2‑5份，流动分散剂RL‑20 1‑3份，流动排气剂PW1‑3份，纳米碳酸钙30‑70份，白炭黑20‑50份，硅69 2‑5份，石蜡油30‑50份，炭黑N774 30‑60份，硫磺0.7‑1.5份，总和促进剂EG‑5 2‑7份经一段密炼、二段密炼制成。本发明通过优化填料种类、产品配方和生产工艺，制备出一种硬度低，拉伸强度和拉断伸长率高，耐高温、耐臭氧老化性能优良的三元乙丙橡胶。该产品外观优良，无泛蓝和喷霜现象，满足高性能汽车和民用橡胶制品的优质需求。同时提升生产过程中填料的分散性和排气性，提高促进剂称量效率，减少传统多种促进剂称量过程中出现的错称、漏称风险。保证了产品质量稳定。

Description

一种三元乙丙橡胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶材料领域，具体涉及一种三元乙丙橡胶的配方工艺以及采用该配方工艺制得的三元乙丙橡胶，主要用于汽车民用橡胶制品。

背景技术

三元乙丙橡胶（EPDM）以其优异的防水性、耐臭氧、耐老化性和耐候性，越来越广泛的用于替代传统天然橡胶等胶种用于汽车民用橡胶制品的生产制造中。三元乙丙橡胶的不饱和度与其它高不饱和二烯烃类橡胶相比要低很多，在用硫黄硫化体系硫化时，硫化的活性较低，为了提高胶料的硫化速度和硫化程度，通常在配方中采用高用量的促进剂并用体系。

而EPDM中低硬度胶料由于配方和生产工艺问题，硫化过程容易出现气泡的外观问题；同时传统炭黑填料体系和配方组成易导致产品硫化后表面出现泛蓝，五彩等缺陷，影响产品外观。另外，三元乙丙橡胶由于分子结构中缺少活性基团，内聚能低，自粘性和互粘性很差，采用普通硫化配方比例，易导致成品硫化后，表面喷霜，严重影响产品外观、污染接触钣金面和影响粘合粘接等后续工序。而既往的工艺中，为了获得良好的力学性能，高活性超速促进剂（如二硫代氨基甲酸盐类和秋兰姆类）在三元乙丙橡胶中的应用非常普遍。这些促进剂往往具有仲胺结构，与亚硝化剂（氨氧化物Nox）反应会生成N-亚硝胺。已确定，N-亚硝胺具有致癌性。德国法规TRGS552规定了禁用12种致癌的N-亚硝胺，涉及多种目前国内广泛应用的橡胶助剂。特别是2001年10月欧盟发表的《未来化学品政策战略白皮书》，将硫化剂DTDM和某些秋兰姆类促进剂（如TMTD等）列入限期淘汰的化学品。

CN102140206A中公开了一种无亚硝胺释放的浅色密封条，是由以下重量份的成分组成：作为基本配方的三元乙丙橡胶100份、纳米高岭土10-30份、重钙10-30份、白炭黑5-20份、钛白粉5-30份、石蜡油30-50份、凡士林2-8份、防老剂0.5-5份、过氧化物硫化剂0.5-5份、聚二元醇0.5-3份和丙烯酸锌5-10份。该发明制备得到的三元乙丙橡胶虽然获得了较好的力学性能，但依旧存在喷霜的问题，还是没有解决产品使用过程中存在的缺陷。

鉴于上述不足，一种能有效解决传统胶料易出现的泛蓝、喷霜等问题的三元乙丙橡胶的配方是目前行业内急需的。

发明内容

基于上述分析，本发明公开了一种三元乙丙橡胶的配方，旨在解决低硬度胶料因配方、工艺导致产品硫化后外观出现气泡；解决传统胶料易出现的泛蓝、喷霜等影响产品外观和使用性能的问题。

本发明是通过如下手段实现的：

一种三元乙丙橡胶，由如下重量份配比的原料制成：三元乙丙橡胶100份，氧化锌3-7份，硬脂酸2-5份，流动分散剂RL-20 1-3份，流动排气剂PW1-3份，纳米碳酸钙30-70份，增强剂50-110份，硅69 2-5份，增塑剂30-50份，硫磺0.7-1.5份，复合促进剂EG-5 2-7份。

进一步的，该橡胶由如下重量份配比的原料制成：三元乙丙橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸3份，流动分散剂RL-20 1.5份，流动排气剂PW1.5份，纳米碳酸钙50份，增强剂75份，硅693.5份，增塑剂40份，硫磺1份，复合促进剂EG-54份。

进一步的，所述增塑剂为石蜡油。

进一步的，所述增强剂由白炭黑与炭黑组成。

进一步的，所述促进剂为复合促进剂EG-5。

进一步的，所述所述白炭黑与炭黑重量比为20-50：30-60。

进一步的，所述所述白炭黑为沉淀白炭黑，所述炭黑为炭黑N774。

一种三元乙丙橡胶的制备方法，包括如下步骤：

（1）一段密炼：将三元乙丙橡胶投入密炼机，加压2-3min，投入氧化锌、硬脂酸、流动分散剂RL-20、流动排气剂PW加压2-3min；加入纳米碳酸钙、沉淀白炭黑、硅69、炭黑N774和50%重量份石蜡油加压3-6min，随后再加入剩余石蜡油加压，密炼、排胶，开炼机下片10-15mm，停放6h以上，得初制胶料；

（2）二段密炼：将初制胶料投入密炼机加压1-3min，加入硫磺和复合促进剂EG-5，加压，密炼、排胶，调节开炼机辊距，投入胶料薄通，打三角包三次，根据实际需求厚度下片，得三元乙丙橡胶。

进一步的，步骤（1）所述密炼温度到达120℃时排胶，步骤（2）所述密炼温度到达80℃时排胶。

本发明还公开了上述任意制备方法制得的三元乙丙橡胶，采用本方法制得的试样，其硫化温度为162-168℃，硫化压力为12-18MPa，硫化时间为7min，能根据制样需求选择不同的模具进行制样。

其中三元乙丙橡胶由吉林石化公司生产，牌号为J-4045；流动分散剂由连云港瑞巴化工生产；流动排气剂PW由美国EVERPOWER公司生产；EG-5复合促进剂由成都金昌盛公司生产。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过优化填料种类，优化产品配方和优化生产工艺，提供了一种低硬度，不泛蓝，不喷霜、具有优异性能的三元乙丙橡胶。

2、本发明制得的三元乙丙橡胶，硬度低，拉伸强度和拉断伸长率高，耐高温、耐臭氧老化性能优良。产品外观优良，无泛蓝和喷霜现象，满足高性能汽车和民用橡胶制品对优质三元乙丙橡胶的需求。

3、本发明采用白炭黑、纳米碳酸钙N774代替小粒径的N330、N550、N660等引起产品泛蓝的炭黑种类，同时添加硅69增加白炭黑的分散性和成品性能，添加PW和RL-20增加填料在混炼过程中的分散性和排气性。

4、本发明使用复合促进剂，能有效解决传统硫化剂比例不科学导致的制品喷霜问题，提高了促进剂称量效率，减少传统多种促进剂称量过程中出现的错称、漏称风险。保证了产品质量稳定。

具体实施方式

实施例1

一种三元乙丙橡胶

（1）一段密炼：将吉林石化公司销售的牌号J-4045的三元乙丙橡胶32kg投入密炼机，加压2.5min，投入氧化锌1.6kg、硬脂酸0.96kg、连云港瑞巴化工生产的型号RL-20流动分散剂0.48kg，美国EVERPOWER生产型号PW流动排气剂0.48kg加压2-3min；加入纳米碳酸钙16kg，沉淀白炭黑11.2kg，硅-691.12kg，炭黑N77412.8kg和石蜡油3.2kg加压4.5min，加入3.2kg石蜡油加压，密炼温度到达120℃时排胶，开炼机下片12mm，停放6h以上，得初制胶料；

（2）二段密炼：将初制胶料投入密炼机加压2min，加入硫磺0.32kg和成都金昌盛生产的型号EG-5的复合促进剂1.28kg，加压，密炼温度到达80℃排胶，调节开炼机辊距，将胶料薄通打三角包三次，根据实际需求厚度下片；

（3）制备试样：硫化温度165℃，硫化压力 15MPa，硫化时间7min，根据制样需求选择不同模具制样。

材料性能数据：

①拉伸强度：10.2MPa（电子拉力机）；

②拉断伸长率502%（电子拉力机）；

③撕裂强度：26.1kN/m（电子拉力机）；

④硬度：50（邵氏硬度计）；

⑤耐热老化性：100℃×72h（老化试验箱）；

⑥硬度变化：1（邵氏硬度计）；

⑦拉伸强度变化率：-15%（电子拉力机）；

⑧拉断伸长率变化率：-14.3%（电子拉力机）。

实施例2

一种三元乙丙橡胶

（1）一段密炼：将吉林石化公司销售的牌号J-4045的三元乙丙橡胶30kg投入密炼机，加压3min，投入氧化锌0.9kg、硬脂酸0.6kg、连云港瑞巴化工生产的型号RL-20流动分散剂0.36kg，美国EVERPOWER生产型号PW流动排气剂0.3kg加压2-3min；加入纳米碳酸钙13.5kg，沉淀白炭黑12kg，硅-691.2kg，炭黑N77415kg和石蜡油3.5kg加压6min加入4kg石蜡油加压，密炼温度到达120℃时排胶，开炼机下片15mm，停放6h以上，得初制胶料；

（2）二段密炼：将初制胶料投入密炼机加压3min，加入硫磺0.3kg和成都金昌盛生产的型号EG-5的复合促进剂1.05kg，加压，密炼温度到达80℃排胶，调节开炼机辊距，将胶料薄通打三角包三次，根据实际需求厚度下片；

（3）制备试样：硫化温度168℃，硫化压力 18MPa，硫化时间7min，根据制样需求选择不同模具制样。

材料性能数据：

①拉伸强度：12 MPa（电子拉力机）；

②拉断伸长率478 %（电子拉力机）；

③撕裂强度：26.9 kN/m（电子拉力机）；

④硬度：52（邵氏硬度计）；

⑤耐热老化性：100℃×72h（老化试验箱）；

⑥硬度变化：1（邵氏硬度计）；

⑦拉伸强度变化率：-14%（电子拉力机）；

⑧拉断伸长率变化率：-16.3%（电子拉力机）。

实施例3

一种三元乙丙橡胶

（1）一段密炼：将吉林石化公司销售的牌号J-4045的三元乙丙橡胶24kg投入密炼机，加压2min，投入氧化锌1.68kg、硬脂酸1.2kg、连云港瑞巴化工生产的型号RL-20流动分散剂0.6kg，美国EVERPOWER生产型号PW流动排气剂0.24kg加压2-3min；加入纳米碳酸钙16.8kg，沉淀白炭黑12kg，硅-69。2kg，炭黑N774 3014.4kg和石蜡油4.6kg加压3min，加入5kg石蜡油加压，密炼温度到达120℃时排胶，开炼机下片10mm，停放6h以上，得初制胶料；

（2）二段密炼：将初制胶料投入密炼机加压1min，加入硫磺1.2kg和成都金昌盛生产的型号EG-5的复合促进剂1.2kg，加压，密炼温度到达80℃排胶，调节开炼机辊距，将胶料薄通打三角包三次，根据实际需求厚度下片；

（3）制备试样：硫化温度162℃，硫化压力 12MPa，硫化时间7min，根据制样需求选择不同模具制样。

材料性能数据：

①拉伸强度：9.8 MPa（电子拉力机）；

②拉断伸长率536%（电子拉力机）；

③撕裂强度：25.7 kN/m（电子拉力机）；

④硬度：49（邵氏硬度计）；

⑤耐热老化性：100℃×72h（老化试验箱）；

⑥硬度变化：2（邵氏硬度计）；

⑦拉伸强度变化率：-16.2%（电子拉力机）；

⑧拉断伸长率变化率：-18%（电子拉力机）。

实际加工过程中可能由于原材料处理，设备运转情况，冷却水温度等导致并不是每次的混炼参数都完全一样，因此混炼参数有适当的浮动是可以接受的。正常情况下，每个胶料配方没有固定的硬度，一般都是标定一个范围值，比如55±5，有些对硬度要求严格的产品可以根据实际情况制定，本例对在规定硬度范围内测量结果都是可接受的。

喷霜主要表现在硫化后的成品表面在短时间内，表面出现白色或淡黄色的细小结晶，表面如同覆盖一层“霜”。本实施例制得的产品在使用过程中对比传统产品，经试验和客户反馈长期内（大于9个月）都未出现明显喷霜问题。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例 对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施 例所记载的技术方案进行修改，例如材料使用量的等比例缩小或扩大都应当结合实际工 作，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的 本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种三元乙丙橡胶，其特征在于，该橡胶由如下重量份配比的原料制成：三元乙丙橡胶100-140份，氧化锌3-7份，硬脂酸2-5份，流动分散剂RL-20 1-3份，流动排气剂PW1-3份，纳米碳酸钙30-70份，增强剂50-110份，硅-69 2-5份，增塑剂30-50份，硫磺0.7-1.5份，复合促进剂EG-5 2-7份。

2.根据权利要求1所述的橡胶，其特征在于，该橡胶由如下重量份配比的原料制成：三元乙丙橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸3份，流动分散剂RL-20 1.5份，流动排气剂PW1.5份，纳米碳酸钙50份，增强剂75份，硅-693.5份，增塑剂40份，硫磺1份，复合促进剂EG-54份。

3.根据权利要求1或2所述的橡胶，其特征在于，所述增塑剂为石蜡油。

4.根据权利要求1或2所述的橡胶，其特征在于，所述增强剂由白炭黑与炭黑组成。

5.根据权利要求1或2所述的橡胶，其特征在于，所述促进剂为复合促进剂EG-5。

6.根据权利要求4所述的橡胶，其特征在于，所述所述白炭黑与炭黑重量比为20-50：30-60。

7.根据权利要求6所述的橡胶，其特征在于，所述所述白炭黑为沉淀白炭黑，所述炭黑为炭黑N774。

8.一种根据权利要求1-7所述任一三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）一段密炼：将三元乙丙橡胶投入密炼机，加压2-3min，投入氧化锌、硬脂酸、流动分散剂RL-20、流动排气剂PW加压2-3min；加入纳米碳酸钙、沉淀白炭黑、硅69、炭黑N774和50%重量份石蜡油加压3-6min，随后再加入剩余石蜡油加压，密炼、排胶，开炼机下片10-15mm，停放6h以上，得初制胶料；

（2）二段密炼：将初制胶料投入密炼机加压1-3min，加入硫磺和复合促进剂EG-5，加压，密炼、排胶，调节开炼机辊距，投入胶料薄通，打三角包三次，根据实际需求厚度下片，得三元乙丙橡胶。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述密炼温度到达120℃时排胶，步骤（2）所述密炼温度到达80℃时排胶。

10.一种根据权利要求8或9所述制备方法制得的三元乙丙橡胶。