CN111499941A - 一种耐油减振橡胶及其制备方法和应用 - Google Patents

一种耐油减振橡胶及其制备方法和应用 Download PDF

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曹春诚
罗永利
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王帆
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刘弋铭
王广克
聂京凯
何强
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Abstract

本发明属于橡胶制备技术领域，具体涉及一种耐油减振橡胶及其制备方法和应用。该耐油减振橡胶的原料包括丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、聚氯乙烯和氧化石墨烯。通过将氧化石墨烯作为橡胶的制备原料，可以实现加入最少用量的氧化石墨烯达到提高橡胶的阻尼性的目的，使橡胶具有较好的减振效果，将其用于变电设备时，可以大幅度减少噪声向外扩散。同时，将丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶和氧化石墨烯作为原料，制备得到的橡胶的耐油性好、阻尼温域宽、阻尼系数均大于0.3，适用于变压器本体的阻尼降噪，有效降低变电设备铁心的振动，吸收振动能量。

Description

一种耐油减振橡胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于橡胶制备技术领域，具体涉及一种耐油减振橡胶及其制备方法和应用。
背景技术
随着城市化进程的加快，城市的不断扩大和城区电网改造的需求，一些变电站须建在商业区和居民区。为满足电能输送要求，变电站中的变压器、电抗器等声源设备的工作负载常年保持在较高水平，产生的近场声压级达到 75-80dB(A)，使得变电站、换流站站界面临噪声排放超标的压力，严重影响到周边居民的生活质量。
变电站中的变压器的铁芯在磁致伸缩时产生振动和噪声，同时变压器的铁芯磁致伸缩时的振动又会加速变压器机械结构的疲劳损坏，影响变压器运行的稳定性。变压器的噪声还直接影响到变电站的占地面积的大小。目前变电站的噪声控制主要采用辅助噪声控制措施，如采用吸声材料、隔声构件、消声装置、隔声罩等，有效阻隔噪声传播途径。但辅助降噪成本较高，而且会带来设备散热不佳、检修困难等问题。
变压器、电抗器等设备是变电站的主要声源设备，其噪声水平直接决定了变电站噪声的释放水平。变电设备的噪声主要来源于变压器铁心的磁致伸缩产生的振动。在变电设备上使用阻尼减振材料能有效降低变压器的振动与噪声。橡胶阻尼材料广泛应用于阻尼减振，但由于变电设备一般采用变压器油作为绝缘和冷却，变电设备用橡胶阻尼材料常年浸泡于变压器油中，变压器油的温度随变压器负载的变化而变化，温度区间为室温至80℃，一般的橡胶阻尼材在高温条件下的绝缘油中的使用寿命短，不适于应用于变电设备中。
中国专利文献CN105086018A，公开了一种变压器用减振橡胶材料，包括丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、聚氯乙烯和助剂；但是该橡胶在80℃的绝缘油中的使用寿命短，减振效果仍不能满足使用要求。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的耐油减振橡胶在绝缘油中的使用寿命短等缺陷，从而提供一种耐油减振橡胶及其制备方法和应用。
为此，本发明提供了以下技术方案。
本发明提供了一种耐油减振橡胶，以重量份数计，包括以下原料，
30-40份丁腈橡胶、20-30份氢化丁腈橡胶、10-20份聚氯乙烯和1-5份氧化石墨烯。
所述耐油减振橡胶的原料还包括5-10份助剂；
所述助剂为硫化剂、活性剂、促进剂、防老剂、增塑剂和热稳定剂中的至少一种。
所述硫化剂为过氧化物硫化剂和/或硫磺；
所述活性剂为硬脂酸、氧化锌和硬脂酸锌中的至少一种；
所述促进剂为噻唑类促进剂、秋兰姆类促进剂、次磺酰胺类促进剂、胍类促进剂、二硫代氨基甲酸盐类促进剂、醛胺类促进剂、黄原酸盐类促进剂和硫脲类促进剂中的至少一种；
所述防老剂为N,N'-二(β-萘基)对苯二胺、2-巯基苯并咪唑和乙氧基喹啉中的至少一种；
所述增塑剂为从邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯和邻苯二甲酸二异癸酯中的至少一种；
所述热稳定剂包括30-40wt％的二盐基亚磷酸铅和60-70wt％的三盐基亚磷酸铅。
本发明还提供了一种上述耐油减振橡胶的制备方法，包括以下步骤，
对聚氯乙烯进行第一混炼，得到母料；
依次加入丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶和氧化石墨烯后进行第二混炼，得到共混胶料；
共混胶料经成型、硫化后得到耐油减振橡胶。
进一步地，在进行所述第一混炼的操作前还包括将聚氯乙烯、热稳定剂、增塑剂混合后，充分搅拌的步骤。
进一步地，在进行所述第二混炼的操作前还包括加入防老剂的步骤；和/ 或，
在所述第二混炼的操作之后还包括加入活性剂、促进剂和硫化剂进行第三混炼的步骤。
所述第一混炼的温度为160-170℃，时间为2-4min；
所述第二混炼的温度为160-170℃，时间为2-5min。
所述第三混炼的温度为20-40℃，时间为8-12min。
所述硫化的温度为155-165℃，时间为8-12min，压力为9-11MPa。
此外，本发明还提供了一种上述耐油减振橡胶或上述制备方法制备得到的耐油减振橡胶在变压器减振降噪中的应用。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的耐油减振橡胶，以重量份数计，包括以下原料，30-40份丁腈橡胶、20-30份氢化丁腈橡胶、10-20份聚氯乙烯和1-5份氧化石墨烯。通过将1-5份氧化石墨烯作为橡胶的制备原料，可以实现加入最少用量的氧化石墨烯达到提高橡胶的阻尼性的目的，使橡胶具有较好的减振效果，将其用于变电设备时，可以大幅度减少噪声向外扩散。同时，将丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶和氧化石墨烯作为原料，制备得到的橡胶的耐油性好、阻尼温域宽、阻尼系数均大于0.3，适用于变压器本体的阻尼降噪，有效降低变电设备铁心的振动，吸收振动能量，同时将该橡胶浸泡于125℃的25#变压器油中168h，其体积变化率不大于2％，其硬度变化率均不大于2％。材料拉伸强度高，其拉伸强度在19MPa 以上，撕裂强度在30KN/m以上，性能优良。
2.本发明提供的耐油减振橡胶制备方法，该方法简单、易行，成本低。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
在以下实施例中用到的丁腈橡胶购于兰州石化的N21L，氢化丁腈橡胶购于日本瑞翁公司的1020，聚氯乙烯购于韩国LG公司的LB110，硫磺购于临沂化工有限公司的400目橡胶专用硫磺，氧化石墨烯购于北京北化新橡公司产品。
实施例1
本实施例提供了一种耐油减振橡胶，包括30kg丁腈橡胶、20kg氢化丁腈橡胶、10kg聚氯乙烯、1kg氧化石墨烯、1kg硫磺、1kg氧化锌、0.5kg硬脂酸、 0.5kg N-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺、1kg邻苯二甲酸二异丁酯、1kg防老剂DNP、 0.3kg二盐基亚磷酸铅和0.7kg三盐基亚磷酸铅；
上述耐油减振橡胶的制备方法，包括以下步骤，
将聚氯乙烯、二盐基亚磷酸铅、三盐基亚磷酸铅、邻苯二甲酸二异丁酯混合，在70℃下充分搅拌10min，得到彭润的聚氯乙烯，然后再165℃下混炼3min，得到母料；然后依次加入丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氧化石墨烯和防老剂DNP，在165℃下，混炼4min，在空气中冷至室温，然后依次加入氧化锌、硬脂酸， N-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺，最后加入硫磺，在室温下混炼10min，得到共混胶料；共混胶料在室温下静置24h，置于平板硫化机上在160℃、压力10MPa 下，硫化10min，得到耐油减振橡胶。
实施例2
本实施例提供了一种耐油减振橡胶，包括30kg丁腈橡胶、20kg氢化丁腈橡胶、10kg聚氯乙烯、5kg氧化石墨烯、2kg硫磺、2kg氧化锌、1kg硬脂酸、 0.5kg二硫化四甲基秋兰姆、1kg防老剂MB、2kg邻苯二甲酸二辛酯、0.5kg二盐基亚磷酸铅和1kg三盐基亚磷酸铅；
上述耐油减振橡胶的制备方法，包括以下步骤，
将聚氯乙烯、二盐基亚磷酸铅、三盐基亚磷酸铅、邻苯二甲酸二辛酯混合，在70℃下充分搅拌10min，得到彭润的聚氯乙烯，然后再165℃下混炼3min，得到母料；然后依次加入丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氧化石墨烯和防老剂MB，在165℃下，混炼4min，在空气中冷至室温，然后依次加入氧化锌、硬脂酸，二硫化四甲基秋兰姆，最后加入硫磺，在室温下混炼10min，得到共混胶料；共混胶料在室温下静置24h，置于平板硫化机上在160℃、压力10MPa下，硫化10min，得到耐油减振橡胶。
实施例3
本实施例提供了一种耐油减振橡胶，包括40kg丁腈橡胶、30kg氢化丁腈橡胶、20kg聚氯乙烯、1kg氧化石墨烯、2kg硫磺、1kg氧化锌、1kg硬脂酸、 1kg N-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺、1kg邻苯二甲酸二正辛酯、0.5kg二硫化四甲基秋兰姆、0.5kg防老剂DNP、0.5kg二盐基亚磷酸铅和1kg三盐基亚磷酸铅；
上述耐油减振橡胶的制备方法，包括以下步骤，
将聚氯乙烯、二盐基亚磷酸铅、三盐基亚磷酸铅、邻苯二甲酸二正辛酯混合，在70℃下充分搅拌10min，得到彭润的聚氯乙烯，然后再165℃下混炼3min，得到母料；然后依次加入丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氧化石墨烯和防老剂DNP，在165℃下，混炼4min，在空气中冷至室温，然后依次加入氧化锌、硬脂酸，N-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四甲基秋兰姆，最后加入硫磺，在室温下混炼10min，得到共混胶料；共混胶料在室温下静置24h，置于平板硫化机上在 160℃、压力10MPa下，硫化10min，得到耐油减振橡胶。
实施例4
本实施例提供了一种耐油减振橡胶，包括40kg丁腈橡胶、30kg氢化丁腈橡胶、20kg聚氯乙烯、1kg氧化石墨烯、2kg硫磺、1kg N-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺、0.5kg二硫化四甲基秋兰姆、0.5kg邻苯二甲酸二甲酯、0.5kg防老剂 DNP、0.5kg二盐基亚磷酸铅和1kg三盐基亚磷酸铅；
上述耐油减振橡胶的制备方法，包括以下步骤，
将聚氯乙烯、二盐基亚磷酸铅、三盐基亚磷酸铅、邻苯二甲酸二甲酯混合，在70℃下充分搅拌10min，得到彭润的聚氯乙烯，然后再165℃下混炼3min，得到母料；然后依次加入丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氧化石墨烯和防老剂DNP，在165℃下，混炼4min，在空气中冷至室温，然后依次加入氧化锌、硬脂酸， N-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四甲基秋兰姆，最后加入硫磺，在室温下混炼10min，得到共混胶料；共混胶料在室温下静置24h，置于平板硫化机上在 160℃、压力10MPa下，硫化10min，得到耐油减振橡胶。
实施例5
本实施例提供了一种耐油减振橡胶，包括35kg丁腈橡胶、30kg氢化丁腈橡胶、18kg聚氯乙烯、3kg氧化石墨烯、2kg硫磺、1.5kg硬脂酸锌、0.5kg N- 环基-2-苯并噻唑次磺酰胺、1kg防老剂DNP、1.5kg邻苯二甲酸二甲酯、0.4kg 二盐基亚磷酸铅和0.6kg三盐基亚磷酸铅；
上述耐油减振橡胶的制备方法，包括以下步骤，
将聚氯乙烯、二盐基亚磷酸铅、三盐基亚磷酸铅、邻苯二甲酸二甲酯混合，在70℃下充分搅拌10min，得到彭润的聚氯乙烯，然后再160℃下混炼4min，得到母料；然后依次加入丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氧化石墨烯和防老剂DNP，在170℃下，混炼3min，在空气中冷至室温，然后依次加入硬脂酸锌，N-环基 -2-苯并噻唑次磺酰胺，最后加入硫磺，在室温下混炼12min，得到共混胶料；共混胶料在室温下静置24h，置于平板硫化机上在155℃、压力11MPa下，硫化12min，得到耐油减振橡胶。
对比例1
本对比例提供了一种耐油减振橡胶，包括30kg丁腈橡胶、20kg氢化丁腈橡胶、10kg聚氯乙烯、1kg炭黑、1kg硫磺、1kg氧化锌、0.5kg硬脂酸、0.5kg N-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺、1kg邻苯二甲酸二异丁酯、1kg防老剂DNP、0.3kg 二盐基亚磷酸铅和0.7kg三盐基亚磷酸铅；
上述耐油减振橡胶的制备方法，包括以下步骤，
将聚氯乙烯、二盐基亚磷酸铅、三盐基亚磷酸铅、邻苯二甲酸二异丁酯混合，在70℃下充分搅拌10min，得到彭润的聚氯乙烯，然后再165℃下混炼3min，得到母料；然后依次加入丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、炭黑和防老剂DNP，在165℃下，混炼4min，在空气中冷至室温，然后依次加入氧化锌、硬脂酸，N-环基-2- 苯并噻唑次磺酰胺，最后加入硫磺，在室温下混炼10min，得到共混胶料；共混胶料在室温下静置24h，置于平板硫化机上在160℃、压力10MPa下，硫化 10min，得到耐油减振橡胶。
对比例2
本对比例提供了一种耐油减振橡胶，包括30kg顺丁橡胶、20kg氢化丁腈橡胶、10kg聚氯乙烯、1kg氧化石墨烯、1kg硫磺、1kg氧化锌、0.5kg硬脂酸、 0.5kg N-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺、1kg邻苯二甲酸二异丁酯、1kg防老剂DNP、 0.3kg二盐基亚磷酸铅和0.7kg三盐基亚磷酸铅；
上述耐油减振橡胶的制备方法，包括以下步骤，
将聚氯乙烯、二盐基亚磷酸铅、三盐基亚磷酸铅、邻苯二甲酸二异丁酯混合，在70℃下充分搅拌10min，得到彭润的聚氯乙烯，然后再165℃下混炼3min，得到母料；然后依次加入顺丁橡胶、氢化丁腈橡胶、氧化石墨烯和防老剂DNP，在165℃下，混炼4min，在空气中冷至室温，然后依次加入氧化锌、硬脂酸， N-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺，最后加入硫磺，在室温下混炼10min，得到共混胶料；共混胶料在室温下静置24h，置于平板硫化机上在160℃、压力10MPa 下，硫化10min，得到耐油减振橡胶。
对比例3
本对比例提供了一种耐油减振橡胶，包括30kg丁腈橡胶、20kg氢化丁腈橡胶、10kg聚氯乙烯、1kg硫磺、1kg氧化锌、0.5kg硬脂酸、0.5kg N-环基-2- 苯并噻唑次磺酰胺、1kg邻苯二甲酸二异丁酯、1kg防老剂DNP、0.3kg二盐基亚磷酸铅和0.7kg三盐基亚磷酸铅；
上述耐油减振橡胶的制备方法，包括以下步骤，
将聚氯乙烯、二盐基亚磷酸铅、三盐基亚磷酸铅、邻苯二甲酸二异丁酯混合，在70℃下充分搅拌10min，得到彭润的聚氯乙烯，然后再165℃下混炼3min，得到母料；然后依次加入丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶和防老剂DNP，在165℃下，混炼4min，在空气中冷至室温，然后依次加入氧化锌、硬脂酸，N-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺，最后加入硫磺，在室温下混炼10min，得到共混胶料；共混胶料在室温下静置24h，置于平板硫化机上在160℃、压力10MPa下，硫化10min，得到耐油减振橡胶。
对比例4
本对比例提供了一种耐油减振橡胶，包括30kg丁腈橡胶、20kg氢化丁腈橡胶、10kg聚氯乙烯、8kg氧化石墨烯、1kg硫磺、1kg氧化锌、0.5kg硬脂酸、 0.5kg N-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺、1kg邻苯二甲酸二异丁酯、1kg防老剂DNP、 0.3kg二盐基亚磷酸铅和0.7kg三盐基亚磷酸铅；
上述耐油减振橡胶的制备方法，包括以下步骤，
将聚氯乙烯、二盐基亚磷酸铅、三盐基亚磷酸铅、邻苯二甲酸二异丁酯混合，在70℃下充分搅拌10min，得到彭润的聚氯乙烯，然后再165℃下混炼3min，得到母料；然后依次加入丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氧化石墨烯和防老剂DNP，在165℃下，混炼4min，在空气中冷至室温，然后依次加入氧化锌、硬脂酸， N-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺，最后加入硫磺，在室温下混炼10min，得到共混胶料；共混胶料在室温下静置24h，置于平板硫化机上在160℃、压力10MPa 下，硫化10min，得到耐油减振橡胶。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种耐油减振橡胶，其特征在于，以重量份数计，包括以下原料，
30-40份丁腈橡胶、20-30份氢化丁腈橡胶、10-20份聚氯乙烯和1-5份氧化石墨烯。
2.根据权利要求1所述的耐油减振橡胶，其特征在于，还包括5-10份助剂；
所述助剂为硫化剂、活性剂、促进剂、防老剂、增塑剂和热稳定剂中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的耐油减振橡胶，其特征在于，所述硫化剂为过氧化物硫化剂和/或硫磺；
所述活性剂为硬脂酸、氧化锌和硬脂酸锌中的至少一种；
所述促进剂为噻唑类促进剂、秋兰姆类促进剂、次磺酰胺类促进剂、胍类促进剂、二硫代氨基甲酸盐类促进剂、醛胺类促进剂、黄原酸盐类促进剂和硫脲类促进剂中的至少一种；
所述防老剂为N,N'-二(β-萘基)对苯二胺、2-巯基苯并咪唑和乙氧基喹啉中的至少一种；
所述增塑剂为从邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯和邻苯二甲酸二异癸酯中的至少一种；
所述热稳定剂包括30-40wt％的二盐基亚磷酸铅和60-70wt％的三盐基亚磷酸铅。
4.一种权利要求1-3任一项所述的耐油减振橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
对聚氯乙烯进行第一混炼，得到母料；
依次加入丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶和氧化石墨烯后进行第二混炼，得到共混胶料；
共混胶料经成型、硫化后得到耐油减振橡胶。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在进行所述第一混炼的操作前还包括将聚氯乙烯、热稳定剂、增塑剂混合后，充分搅拌的步骤。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，在进行所述第二混炼的操作前还包括加入防老剂的步骤；和/或，
在所述第二混炼的操作之后还包括加入活性剂、促进剂和硫化剂进行第三混炼的步骤。
7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一混炼的温度为160-170℃，时间为2-4min；
所述第二混炼的温度为160-170℃，时间为2-5min。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第三混炼的温度为20-40℃，时间为8-12min。
9.根据权利要求4-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述硫化的温度为155-165℃，时间为8-12min，压力为9-11MPa。
10.权利要求1-3任一项所述的耐油减振橡胶或权利要求4-9任一项所述的制备方法制备得到的耐油减振橡胶在变压器减振降噪中的应用。
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