CN110845803B - 一种无味型epdm混炼合成橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于橡胶技术领域，具体的讲涉及一种无味型EPDM混炼合成橡胶及其制备方法。其主要技术方案：该无味型EPDM混炼合成橡胶包括以下重量份的组分：乙丙橡胶100份，补强剂30‑45份，硫化剂1‑2份，促进剂3‑6份，活性剂5‑10份，中和剂2‑4份，偶联剂1‑2份，填料75‑95份，增塑剂80‑110份；其中，乙丙橡胶为三元乙丙橡胶，其第三单体为5‑亚乙基二环[2.2.1]庚‑2‑烯且含量不超过5%；补强剂为白炭黑；增塑剂为石蜡油；硫化剂为硫磺；促进剂为噻唑类、次磺酰胺类和硫代氨基甲酸盐类中的至少一种；偶联剂为γ‑（2，3‑环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷。该无味型EPDM混炼合成橡胶及其制备方法具有材料无味挥发、健康清洁，生产过程废气排放低，环保效益好的特点。

Description

一种无味型EPDM混炼合成橡胶及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶技术领域，具体的讲涉及一种无味型EPDM混炼合成橡胶及其制备方法。
背景技术
EPDM即三元乙丙橡胶，是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，是乙丙橡胶的一种，因其主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，故其耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异，可广泛用于制造汽车和家电行业的许多橡胶零件。
橡胶制备过程中使用的很多原材料，如合成橡胶、补强剂、增塑剂、活性剂、加工助剂、硫化促进剂均为化工原料，这些原料都是通过不同的有机物通过化学合成制成，其自身会带有反应过程中产生的副产物、溶剂等有机物的味道，这些原材料与生胶在密炼机中通过机械共混的方式混合在一起，一般混炼温度都可达到150℃左右，然后由密炼方式改为开炼方式，此过程中由于温度升高，原材料中的很多低分子挥发物出现最大程度的挥发，造成密炼车间烟雾大、味道重，此问题也是橡胶混炼的难题。
随着我国经济飞速发展，人们健康和环保意识的增强，开始重视生活环境的质量，许多场合使用的橡胶配件都要求没有气味，这对EPDM混炼橡胶制备工艺提出了新的要求；并且传统的制备方法对环境产生较大影响，也不利于工人职业健康，在国家强力推进环保政策的严峻形势下，对于化工行业、橡胶行业是一个巨大的挑战。
发明内容
本发明的目的就是提供一种使用性能稳定、总VOC含量极低的无味型EPDM混炼合成橡胶以及生产中减少废气排放、改善作业环境的制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种无味型EPDM混炼合成橡胶，其特征在于：包括以下重量份的组分：乙丙橡胶100份，补强剂30-45份，硫化剂1-2份，促进剂3-6份，活性剂5-10份，中和剂2-4份，偶联剂1-2份，填料75-95份，增塑剂80-110份；其中，所述乙丙橡胶为三元乙丙橡胶，其第三单体为5-亚乙基二环[2.2.1]庚-2-烯且含量不超过5%；所述补强剂为白炭黑；所述增塑剂为石蜡油；所述硫化剂为硫磺；所述促进剂为噻唑类、次磺酰胺类和硫代氨基甲酸盐类中的至少一种；所述偶联剂为γ-（2，3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷。
构成上述一种无味型EPDM混炼合成橡胶的附加技术特征还包括：
——所述促进剂为重量比为（1-1.2）:（0.5-0.6）:（1.5-3）的2-硫醇基苯并噻唑、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺和二烷基二硫代磷酸锌；
——所述活性剂为氧化锌和硬脂酸中的至少一种；
——所述活性剂为重量比为5：（1-1.5）的氧化锌和硬脂酸；
——所述中和剂为聚乙二醇，所述填料为高岭土。
本发明还提供了一种制备上述无味型EPDM混炼合成橡胶的方法，包括以下步骤：
（1）按重量份比例称取各种组分；
（2）将三元乙丙橡胶、活性剂、中和剂加入密炼机中混炼；
（3）加入补强剂、偶联剂、占总量50%±10%的填料和增塑剂混炼；
（4）加入剩余部分的填料和增塑剂混炼，当温度达到140-165℃后排胶；
（5）加入硫化剂、促进剂在开炼机上混炼后出片，硫化，得到成品。
——所述方法步骤（5）中硫化温度为170-190℃。
进一步的，本专利还提供了一种由上述无味型EPDM混炼合成橡胶制成的滚筒洗衣机门封，其特征在于，由上述制备方法生产的。
本发明所提供的一种无味型EPDM混炼合成橡胶及其制备方法同现有技术相比，具有以下优点：其一，该无味型EPDM混炼合成橡胶中三元乙丙橡胶中第三单体为5-亚乙基二环[2.2.1]庚-2-烯且含量不超过5%，并通过石蜡油、偶联剂、促进剂种类的选择，硫化剂和促进剂配比的优化，得到了一种无味型的EPDM混炼合成橡胶，在常温下没有味道，在65℃高温下VOC含量降至0.6ug/g，在95℃高温下VOC含量降至3.01ug/g以下，其VOC含量极低，并且确保原有的物理化学性能，提高了材料的应用范围；其二，该无味型EPDM混炼合成橡胶的制备过程，在不影响胶料性能的前提下，生产车间没有恶臭的味道，保护了工人的身体健康，并且生产车间废气排放明显减少，总VOC含量极低，在环保方面具有极大的有利效益；其三，将上述无味型EPDM混炼合成橡胶按照本专利提供的制备方法生产的滚筒洗衣机门封，实现了无味残留，使用过程中有机物挥发显著降低，具有更加环保健康的优点。
附图说明
图1为试片1至4的性能测试的实验数据；
图2为试片1至4的气味检测的实验数据；
图3为试片1至4的VOC检测的实验数据。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
称取三元乙丙橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，聚乙二醇2份置于密炼机中，混炼1min；
加入白炭黑40份，硅烷偶联剂SI-69 1.5份，高岭土45份，中石化石蜡油6050 60份，混炼5min，加入高岭土50份，中石化石蜡油6050 50份，混炼5min后清扫；
当温度升到100℃后升起上顶栓排气30s，继续混炼；
当温度升到120℃后升起上顶栓排气30s，继续混炼；
当温度升到140℃后，排胶，在开炼机上薄通2次，打卷3次，炼胶5min，出片冷却；
将冷却后的胶片加到开炼机上混炼，称取粉末状硫磺1.4份，粉末状的2-硫醇基苯并噻唑1份、粉末状的N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺0.5份、粉末状的二正丁基二硫代氨基甲酸锌1.5份、粉末状的二硫化四甲基秋兰姆0.3份、粉末状的四硫化双戊撑秋兰姆0.5份，将其混合在一起，加入开炼机，薄通3-5次，打三角包5次后下片；
加入模具中硫化，硫化条件为：上模温度180℃，下模温度180℃，时间6min，压力10-13MPa，制成一组试片1。
在该实施例中，促进剂增加了粉末状的二硫化四甲基秋兰姆0.3份、粉末状的四硫化双戊撑秋兰姆0.5份，为现有常规使用的硫化促进剂，作为试验效果对比。
实施例2
称取三元乙丙橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，聚乙二醇2份置于密炼机中，混炼1min；
加入白炭黑40份，硅烷偶联剂SI-69 1.5份，高岭土45份，汉圣石蜡油2158 60份，混炼5min，然后加入高岭土50份，汉圣石蜡油2158 50份，混炼5min后清扫；
当温度升到100℃后升起上顶栓排气30s，继续混炼；
当温度升到120℃后升起上顶栓排气30s，继续混炼；
当温度升到140℃后，排胶，在开炼机上薄通2次，打卷3次，炼胶5min，出片冷却；
将冷却后的胶片加到开炼机上混炼，然后称取粉末状硫磺1.4份，粉末状的2-硫醇基苯并噻唑1份、粉末状的N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺0.5份、粉末状的二正丁基二硫代氨基甲酸锌1.5份、粉末状的二硫化四甲基秋兰姆0.3份、粉末状的四硫化双戊撑秋兰姆0.5份，将其混合在一起，加入开炼机，薄通3-5次，打三角包5次后下片；
加入模具中硫化，硫化条件为：上模温度180℃，下模温度180℃，时间6min，压力10-13MPa，制成一组试片2。
在该实施例中，促进剂增加了粉末状的二硫化四甲基秋兰姆0.3份、粉末状的四硫化双戊撑秋兰姆0.5份，为现有常规使用的硫化促进剂，作为试验效果对比。
实施例3
称取三元乙丙橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，聚乙二醇2份置于密炼机中，混炼1min；
加入白炭黑35份，硅烷偶联剂SI-69 1.5份，高岭土45份，汉圣石蜡油2158 55份，混炼5min，然后加入高岭土50份，汉圣石蜡油2158 50份，混炼5min后清扫；
当温度升到100℃后升起上顶栓排气30s，继续混炼；
当温度升到120℃后升起上顶栓排气30s，继续混炼；
当温度升到140℃后，排胶，在开炼机上薄通2次，打卷3次，炼胶5min，出片冷却；
将冷却后的胶片加到开炼机上混炼，然后称取硫磺-80 1.6份，2-硫醇基苯并噻唑-80 1.2份、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺-80 0.6份、二烷基二硫代磷酸锌-50 3份，将其混合在一起，加入开炼机，薄通3-5次，打三角包5次后下片；
加入模具中硫化，硫化条件为：上模温度180℃，下模温度180℃，时间6min，压力10-13MPa，制成一组试片3。
实施例4
称取三元乙丙橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，聚乙二醇2份置于密炼机中，混炼1min；
加入白炭黑35份，γ-（2，3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷PN701 1.5份，高岭土45份，汉圣石蜡油2158 55份，混炼5min，然后加入高岭土50份，汉圣石蜡油2158 50份，混炼5min后清扫；
当温度升到100℃后升起上顶栓排气30s，继续混炼；
当温度升到120℃后升起上顶栓排气30s，继续混炼；
当温度升到140℃后，排胶，在开炼机上薄通2次，打卷3次，炼胶5min，出片冷却；
将冷却后的胶片加到开炼机上混炼，然后称取硫磺-80 1.6份，2-硫醇基苯并噻唑-80 1.2份、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺-80 0.6份、二烷基二硫代磷酸锌-50 3份，将其混合在一起，加入开炼机，薄通3-5次，打三角包5次后下片；
加入模具中硫化，硫化条件为：上模温度180℃，下模温度180℃，时间6min，压力10-13MPa，制成一组试片4。
将试片1至4进行性能测试，实验数据如图1所示；
对试片1至4进行气味检测，其实验数据如图2所示。
评价方法：
1、气味强度等级评分：1级：1分--不易感觉；2级：2分--可感觉到，但不刺鼻；3级：3分--可明显感觉得到，但不刺鼻；4级：4分--刺鼻；5级：5分--非常刺鼻；6级：6分--不可忍受
2、测试人员要求：测试需在有我司认可的并具有嗅辩员认证资格的测量单位进行，测评人员5人，要求测评人员必须具备嗅辩员资格；
3、测试时操作要求：测试时每人一瓶样品，评分时各自对测量样品进行评分，不可相互参考；要求5s内围、10s内给出评分；测评时玻璃瓶向内倾斜45度左右，瓶盖打开20mm左右，不允许将瓶盖全部打开，鼻子与瓶口玻璃10--20mm进行闻取；将评分写在各自的评分表上，由指定人员对结果统一计算；
4、取分规则：根据1规则进行测试给分，给分时可取0.5分为单位给分，取平均值；如5位评分人员给分结果悬殊，最大值与最小值相差1分以上，需重新组织测试评价。
对试片1至4进行VOC检测，其实验数据如图3所示：
实验结论：图1为各试样的耐热氧老化的实验数据，通过图1中的数据可以看出，本发明提供的试样，在100℃和130℃的热氧条件下各项性能保持良好；图2为各试样的气味评价测试数据，本发明提供的试样，在气味等级方面最好，在常温下，试片可以到达基本没有味道；图3为各试样VOC检测数据，本发明提供的试样TVOC极低。

Claims (5)

1.一种无味型EPDM混炼合成橡胶，其特征在于：包括以下重量份的组分：乙丙橡胶100份，补强剂30-45份，硫化剂1-2份，促进剂3-6份，活性剂5-10份，中和剂2-4份，偶联剂1-2份，填料75-95份，增塑剂80-110份；其中，所述乙丙橡胶为三元乙丙橡胶，其第三单体为5-亚乙基二环[2.2.1]庚-2-烯且含量不超过5%；所述补强剂为白炭黑；所述增塑剂为石蜡油；所述硫化剂为硫磺；所述偶联剂为γ-（2，3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷；
所述促进剂为重量比为（1-1.2）:（0.5-0.6）:（1.5-3）的2-硫醇基苯并噻唑、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺和二烷基二硫代磷酸锌；
所述增塑剂为汉圣石蜡油2158；
所述活性剂为氧化锌和硬脂酸中的至少一种；
所述中和剂为聚乙二醇，所述填料为高岭土。
2.根据权利要求1所述的一种无味型EPDM混炼合成橡胶，其特征在于：所述活性剂为重量比为5：（1-1.5）的氧化锌和硬脂酸。
3.制备权利要求1至2任一项所述的无味型EPDM混炼合成橡胶的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按重量份比例称取各种组分；
（2）将三元乙丙橡胶、活性剂、中和剂加入密炼机中混炼；
（3）加入补强剂、偶联剂、总量50%±10%的填料和增塑剂混炼；
（4）加入剩余部分的填料和增塑剂混炼，当温度达到140-165℃后排胶；
（5）加入硫化剂、促进剂在开炼机上混炼后出片，硫化，得到成品。
4.根据权利要求3所述的制备无味型EPDM混炼合成橡胶的方法，其特征在于：所述方法步骤（5）中硫化温度为170-190℃。
5.一种无味型滚筒洗衣机门封，其特征在于：由权利要求1至2所述的无味型EPDM混炼合成橡胶制成，并由权利要求3至4所述的方法制备。
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