CN111253690A - 一种溴化丁基橡胶三元乙丙橡胶的共混胶及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种溴化丁基橡胶三元乙丙橡胶的共混胶：溴化丁基橡胶70~90份，三元乙丙橡胶10~30份，硫磺0.7~2.0份，秋兰姆类促进剂0.6~2.0份，噻唑类促进剂0.5~1.0份，氧化锌3.0~8.0份，氧化镁0.3~0.5份，硬脂酸0.5~2.0份，通用炉黑38.0~55.0份，防老剂MB 1.0~2.0份，防老剂4010NA 1.0~2.0份，邻苯二甲酸二辛酯1.0~4.0份，氢氧化钙0.3~3.0份。本发明在延续卤化丁基橡胶优异气密性的同时，改善溴化丁基橡胶的贮存安全性差和易焦烧的问题，在具备和现有氯化丁基橡胶罩体材料同等力学性能、防护性能的同时，降低产品单位产出时间，解决罩体变形问题。

Description

一种溴化丁基橡胶三元乙丙橡胶的共混胶及制备方法

技术领域

本发明涉及防毒面具的罩体材料技术领域，具体为一种溴化丁基橡胶三元乙丙橡胶的共混胶。

背景技术

罩体作为防毒面具的最大单元，承担着面部皮肤防护的重要任务。在防毒面具材料研究中，罩体材料研究占据核心地位；在面具生产过程中，罩体材料的制作工艺可以决定防毒面具最终产品外观及性能表现。目前，我国军用防毒面具罩体材料使用氯化丁基橡胶作为基础性组剂，存在以下突出问题：

（1）、单位生产时间长，一个罩体从注胶到硫化完成，大约需要20分钟，生产效率低；

（2）、硫化后的产品不够硬挺、易变形，严重情况下会出现短时间内就产生形变的问题。

氯化丁基橡胶属于卤化丁基橡胶中的一种，而卤化丁基橡胶是对丁基橡胶进行卤化制得。丁基橡胶在通用橡胶中，具有最优异的气密性，可以提供超长的毒剂、有毒气体液体的防护时间，但丁基橡胶加工性差。卤化丁基橡胶在继承了丁基橡胶优异的气密性的同时，改善了丁基橡胶加工性差的缺陷，较比丁基橡胶拥有更适合大规模生产的工艺性。

卤化丁基橡胶分为氯化丁基橡胶和溴化丁基橡胶两种，溴化丁基橡胶中的C-Br比较活泼，而氯化丁基橡胶中的C-Cl惰性比溴元素强，因此决定了溴化丁基橡胶硫化活性比氯化丁基橡胶高、硫化速率快，但这也是导致溴化丁基橡胶贮存安全性低，易焦烧的原因。

发明内容

对现有罩体面具两项突出问题（单位生产周期长、易变形）的分析如下：

1、在解决单位生产周期长的问题上，利用溴化丁基橡胶中的C-Br活性远高于氯化丁基橡胶中C-Cl的活性、从而导致溴化丁基橡胶硫化活性高于氯化丁基橡胶这一特性，使用溴化丁基橡胶替代氯化丁基橡胶作为罩体材料，高硫化活性可以提高胶料的硫化速率，从而缩短产品单位生产时间。但溴化丁基橡胶的高硫化活性，使得溴化丁基橡胶具有易焦烧、贮存安全性差的弊端，因此在配方设计中考虑到溴化丁基橡胶的防护余量充盈，可添加三元乙丙橡胶作为配伍胶，减少溴化丁基橡胶的使用量，可有效降低焦烧风险，并且降低成本。另外，改进传统制备工艺，增加多个混炼控制点，改善溴化丁基橡胶的贮存安全性和焦烧时间。

2、罩体材料易变形的问题可以归结为两点，一是材料的压缩永久变形性能差，二是产品未充分硫化，材料未完全发生交联反应。

首先，提高材料的压缩永久变形性能。压缩永久变形指标考察的是硫化橡胶恢复能力，防毒面具长时间折叠贮存在面具包装箱内，处于挤压状态，受外力影响，在一定温度下受恒定应力作用，面具材料的应变随时间的增加而增大，产生蠕变现象。当该罩体材料具有高压缩永久变形的特质时，面具将难以恢复成出厂时的结构形态，轻则佩戴时不能形成良好的面部密封、面具整体气密性变差，重则无法佩戴使用。材料的压缩永久变形性能差的问题需要在配方设计上解决，需要注意的是，过于提高压缩永久变形性能会导致其他性能（例如，力学性能）的下降，因此在罩体材料配方设计中需要在硫化体系、补强体系、防护体系、软化增塑剂的选择和比例设计上，需要对压缩永久变形和其他性能指标进行设计平衡考量。

其次，解决产品未充分硫化，材料未完全发生交联反应的问题。由于氯化丁基橡胶中的C-Cl惰性比C-Br强，在相同的硫化工艺下，氯化丁基橡胶的正硫化时间远远晚于溴化丁基橡胶。使用溴化丁基橡胶替代氯化丁基橡胶作为罩体材料后，可以使使罩体产品在较短时间内达到充分硫化。但是溴化丁基橡胶易发生焦烧问题、并且贮存安全性差，因此需在橡胶配方中的硫化体系进行完善。

所以，本发明目的是提供一种以溴化丁基橡胶作为主胶种的罩体材料及其制备方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种溴化丁基橡胶三元乙丙橡胶的共混胶，由下列质量份的组分构成：溴化丁基橡胶70~90份，三元乙丙橡胶 10~30份，硫磺 0.7~2.0份，秋兰姆类促进剂 0.6~2.0份，噻唑类促进剂 0. 5~1.0份，氧化锌 3.0~8.0份，氧化镁 0.3~0.5份，硬脂酸 0.5~2.0份，通用炉黑38.0~55.0份，防老剂MB 1.0~2.0份，防老剂4010NA 1.0~2.0份，邻苯二甲酸二辛酯 1.0~4.0份，氢氧化钙 0.3~3.0份。

上述溴化丁基橡胶三元乙丙橡胶的共混胶的制备方法，使用开炼机，滚筒速比为1:1.25，混炼时辊温控制在75℃以下，包括如下步骤：

步骤一、将全部通用炉黑平均分装为2份，其中一份加入邻苯二甲酸二辛酯，放置一旁备用；

步骤二、加入溴化丁基橡胶生胶，令其包前辊；

步骤三、加入三元乙丙橡胶，进行共混；

步骤四、将经过步骤三得到的共混橡胶进行塑炼，塑炼时间控制在5min以内；

步骤五、在步骤四得到的胶料中依次加入防老剂MB、防老剂4010NA、氧化镁；

步骤六、在步骤五的胶料中加入氢氧化钙，混炼均匀；

步骤七、在步骤六的胶料中加入硬脂酸；

步骤八、将步骤一中未加邻苯二甲酸二辛酯的通用炉黑先加入步骤七的胶料中；

步骤九、待步骤八中的通用炉黑全部混进胶料中后，再加入另一半含有邻苯二甲酸二辛酯的通用炉黑；

步骤十、将步骤九的胶料下辊，在辊温降低至45~55℃后，步骤九的胶料上辊，加入秋兰姆类促进剂和噻唑类促进剂的混合物，在促进剂混炼均匀后加入氧化锌；

步骤十一、混炼完后将辊距调至0.8mm，保持辊温在55℃以下，前后薄通至少5次；

步骤十二、最后辊距调至所需厚度，出片，冷却8~16h。

生产过程中需注意：1、整体混炼时间越短越好，建议单次混炼量不要超过30kg；2、如混炼后长时间不使用，须取消步骤十，在产品硫化之前进行步骤十和步骤十一即可；3、步骤十二中的冷却必须为悬挂或平摊冷却，不得卷放，冷却环境室温不超过30℃。

本发明在延续卤化丁基橡胶优异气密性的同时，改善溴化丁基橡胶的贮存安全性差和易焦烧的问题，最终获得一种罩体材料，在具备和现有氯化丁基橡胶罩体材料同等力学性能、防护性能的同时，达到降低产品单位产出时间、提高生产效率，解决罩体变形问题的效果。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施例进行详细说明。

实施例1

一种溴化丁基橡胶三元乙丙橡胶的共混胶，由下列质量份的组分构成：

溴化丁基橡胶 70份，

三元乙丙橡胶 30份，

硫磺 1.7份，

二硫化四甲基秋兰姆 1.7份，

2-巯基（硫醇基）苯并噻唑 0.6份，

氧化锌 6.0份，

氧化镁 0.3份，

硬脂酸 1.0份，

通用炉黑 50.0份，

防老剂MB 1.0份，

防老剂4010NA 1.0份，

邻苯二甲酸二辛酯 3.0份，

氢氧化钙 3.0份。

上述溴化丁基橡胶三元乙丙橡胶的共混胶的制备方法如下：

使用开炼机，滚筒速比为1:1.25，混炼时辊温控制在75℃以下，具体步骤：

步骤一、将全部通用炉黑平均分装为2份，其中一份加入邻苯二甲酸二辛酯，放置一旁备用；

步骤二、加入溴化丁基橡胶生胶，令其包前辊；

步骤三、加入三元乙丙橡胶，进行共混；

步骤四、将经过步骤三得到的共混橡胶进行塑炼，塑炼时间控制在5min以内；

步骤五、在步骤四得到的胶料中依次加入防老剂MB、防老剂4010NA、氧化镁；

步骤六、在步骤五的胶料中加入氢氧化钙，混炼均匀；

步骤七、在步骤六的胶料中加入硬脂酸；

步骤八、将步骤一中未加邻苯二甲酸二辛酯的通用炉黑先加入步骤七的胶料中；

步骤九、待步骤八中的通用炉黑全部混进胶料中后，再加入另一半含有邻苯二甲酸二辛酯的通用炉黑；

步骤十、将步骤九的胶料下辊，在辊温降低至45~55℃后，步骤九的胶料上辊，加入秋兰姆类促进剂和噻唑类促进剂的混合物，在促进剂混炼均匀后加入氧化锌；

步骤十一、混炼完后将辊距调至0.8mm，保持辊温在55℃以下，前后薄通至少5次；

步骤十二、最后辊距调至所需厚度，出片，冷却8~16h。

本实施例制备的溴化丁基橡胶三元乙丙橡胶的共混胶检测如下：

检测项目包含拉伸强度、扯断伸长率等力学性能、防护性能以及压缩永久变形性能。检测结果表明，使用该发明得到的硫化胶，其压缩永久变形可低至10%，优于国内外罩体材料指标提出的“小于25%”，并且满足力学性能及防护性能的要求。

实施例2

一种溴化丁基橡胶三元乙丙橡胶的共混胶，由下列质量份的组分构成：

溴化丁基橡胶 75份，

三元乙丙橡胶 25份，

硫磺 1.5份，

二硫化四甲基秋兰姆 1.5份，

二硫化二苯并噻唑 0.5份，

氧化锌 3.0份，

氧化镁 0.3份，

硬脂酸 1.0份，

通用炉黑 55.0份，

防老剂MB 1.0份，

防老剂4010NA 1.0份，

邻苯二甲酸二辛酯 3.5份，

氢氧化钙 2.0份。

上述溴化丁基橡胶三元乙丙橡胶的共混胶的制备方法同实施例1。

本实施例制备的溴化丁基橡胶三元乙丙橡胶的共混胶检测如下：

检测项目包含拉伸强度、扯断伸长率等力学性能、防护性能以及压缩永久变形性能。检测结果表明，使用该发明得到的硫化胶，其压缩永久变形可低至10%，优于国内外罩体材料指标要求的“小于25%”，并且满足力学性能及防护性能的要求。

本发明实施例制备的材料已应用于危险化学品防护面具产品的罩体材料中，可保障佩戴人员在处置危险化学品的过程中，面部皮肤免受有毒有害气体液体伤害。该材料使用危险化学品防护面具的罩体模具进行注射硫化，使用与氯化丁基橡胶相同的硫化温度，9分钟即可完成硫化，生产时间缩短120%。罩体施加重物、折叠存放2个月后放置于桌面，罩体可自行恢复原始形态。

本发明通过合理的配方设计和改进制备工艺、增加工艺控制点，提高罩体材料的压缩永久变形性能，改善溴化丁基橡胶混炼胶贮存安全性差的情况，解决溴化丁基橡胶混炼胶易焦烧的问题。使用上述条件的溴化丁基橡胶替代氯化丁基橡胶，降低现有罩体材料单位生产时间、提高生产效率，解决产品易变形的问题。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实例对本发明进行了详细描述，本领域技术人员应当理解，可以借鉴本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明的范围，都应被视为包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (2)

1.一种溴化丁基橡胶三元乙丙橡胶的共混胶，其特征在于：由下列质量份的组分构成：

溴化丁基橡胶 70~90份，三元乙丙橡胶 10~30份，硫磺 0.7~2.0份，秋兰姆类促进剂0.6~2.0份，噻唑类促进剂 0.5~1.0份，氧化锌 3.0~8.0份，氧化镁 0.3~0.5份，硬脂酸 0.5~2.0份，通用炉黑 38.0~55.0份，防老剂MB 1.0~2.0份，防老剂4010NA 1.0~2.0份，邻苯二甲酸二辛酯 1.0~4.0份，氢氧化钙 0.3~3.0份。

2.一种溴化丁基橡胶三元乙丙橡胶的共混胶的制备方法，其特征在于：使用开炼机，滚筒速比为1:1.25，混炼时辊温控制在75℃以下，包括如下步骤：

步骤一、将全部通用炉黑平均分装为2份，其中一份加入邻苯二甲酸二辛酯，放置一旁备用；

步骤二、加入溴化丁基橡胶生胶，令其包前辊；

步骤三、加入三元乙丙橡胶，进行共混；

步骤四、将经过步骤三得到的共混橡胶进行塑炼，塑炼时间控制在5min以内；

步骤五、在步骤四得到的胶料中依次加入防老剂MB、防老剂4010NA、氧化镁；

步骤六、在步骤五的胶料中加入氢氧化钙，混炼均匀；

步骤七、在步骤六的胶料中加入硬脂酸；

步骤八、将步骤一中未加邻苯二甲酸二辛酯的通用炉黑先加入步骤七的胶料中；

步骤九、待步骤八中的通用炉黑全部混进胶料中后，再加入另一半含有邻苯二甲酸二辛酯的通用炉黑；

步骤十、将步骤九的胶料下辊，在辊温降低至45~55℃后，步骤九的胶料上辊，加入秋兰姆类促进剂和噻唑类促进剂的混合物，在促进剂混炼均匀后加入氧化锌；

步骤十一、混炼完后将辊距调至0.8mm，保持辊温在55℃以下，前后薄通至少5次；

步骤十二、最后辊距调至所需厚度，出片，冷却8~16h。