CN111574797A - 一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶及其制备方法 - Google Patents

一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶及其制备方法，包括如下重量份数的物质：丙烯酸酯橡胶30‑100份、聚丙烯5‑40份、马来酸酐共聚物0‑20份、增塑剂0‑60份、硫化剂0‑10份、二正丁基二硫代氨基甲酸锌0‑10份、氧化锌0‑10份、硬脂酸0‑10份、抗氧剂0‑5份。本发明制备方法制得的热塑性硫化胶通过添加PP改变了ACM的加工性能和机械性能，通过添加相容剂马来酸酐共聚物，ACM上的极性酯基侧基与马来酸酐共聚物上极性侧基极性相近，PP与马来酸酐共聚物上的非极性部分极性相近，相似相容，使得ACM与PP相容性好，综合了ACM和PP的优点，并得到相容剂的最佳添加和组合方案。

Description

一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶及其制 备方法
技术领域
本发明属于热塑橡胶制备领域，具体地说是一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶及其制备方法。
背景技术
热塑性硫化橡胶(TPV)借助动态硫化的技术，硫化橡胶被剪切破碎成微米级小颗粒(粒径0.2-2μm)分散在连续的塑料相中形成有独特的“海-岛”微观相态结构，既具有接近硫化橡胶的回弹性，又可以热塑性加工的一种热塑性弹性体材料(TPE)。
丙烯酸酯橡胶(ACM)属饱和极性橡胶，在合成橡胶中，比丁腈橡胶耐油，耐高温，比氟橡胶和硅橡胶的价格低很多，因主链饱和、侧链有大的极性酯基，而具有耐高温耐油的特性，应用范围广。但其机械性能低、压缩永久变形大、加工性能不好，从而限制了它的应用。聚丙烯(PP)是一种典型通用的非极性热塑性结晶塑料，由于ACM与PP二者极性相差很大，相容性很差，直接共混不具有实用价值，因此必须加入相容剂，加入相容剂可使综合性能明显提高。
发明内容
本发明提供一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，用以解决现有技术中的缺陷。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，包括如下重量份数的物质：
丙烯酸酯橡胶(ACM)30-100份、聚丙烯(PP)5-40份、马来酸酐共聚物0-20份、增塑剂0-60份、硫化剂0-10份、二正丁基二硫代氨基甲酸锌(BZ)0-10份、氧化锌0-10份、硬脂酸0-10份、抗氧剂0-5份。
如上所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，包括如下重量份数的物质：
丙烯酸酯橡胶40-80份、聚丙烯5-30份、马来酸酐共聚物2-20份、增塑剂2-60份、二正丁基二硫代氨基甲酸锌0-10份、氧化锌0-10份、硬脂酸0-10份、抗氧剂0-5份。
如上所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，所述的丙烯酸酯橡胶为耐热型活性氯类丙烯酸酯橡胶。
如上所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，所述的聚丙烯为均聚聚丙烯。
如上所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，所述马来酸酐共聚物为聚丙烯-马来酸酐共聚物(PP-g-MAH)、聚乙烯-马来酸酐共聚物(PE-g-MAH)、聚烯烃弹性体-马来酸酐接枝共聚物(POE-g-MAH)其中一种或两种以上以任意比例混合的混合物。
如上所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，所述的增塑剂为白油、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)中一种或两种以上以任意比例混合的混合物。
如上所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，所述的硫化剂为过氧化二异丙苯(DCP)、三聚硫氰酸(TCY)、2,5-二甲基-2,5-双(过氧叔丁基)己烷(双二五)其中一种或两种以上以任意比例混合的混合物。
如上所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)或亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯(抗氧剂168)中一种或两种以任意比例混合的混合物。
如上所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，所述的丙烯酸酯橡胶的数均分子量160000-300000，门尼粘度30-60。
如上所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，所述的丙烯酸酯橡胶的数均分子量为190000-250000，门尼粘度45-55。
如上所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，所述的聚丙烯熔体在230℃/2.16kg的条件下流动速率为0.2-1.5g/10min。
如上所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，所述的聚丙烯熔体在230℃/2.16kg的条件下流动速率为0.5g/10min。
一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：准确称量丙烯酸酯橡胶、聚丙烯、马来酸酐共聚物、增塑剂、硫化剂、二正丁基二硫代氨基甲酸锌、氧化锌、硬脂酸、抗氧剂；
步骤二：将除去硫化剂和增塑剂的剩余原料投入到密炼机中在160-190℃下混炼，转速800-1000r/min，混炼10-20min至聚丙烯颗粒全部熔化，后加入增塑剂，全部材料混炼均匀后放料；
步骤三：将步骤二密炼机放出的共混材料进行破碎；
步骤四：将步骤三粉碎后的混入硫化剂，投入到双螺杆挤出机中动态硫化，后出料既得成品。
如上所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶的制备方法，所述的步骤一中密炼机内的温度为160-190℃，转速为800-1000r/min，搅拌时间为5-10min。
如上所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶的制备方法，所述的步骤四中双螺杆挤出机动态硫化时各区间温度为：一区170-180℃，二区180-190℃，三区180-190℃，四区180-190℃，五区180-190℃，六区180-190℃，七区180-190℃，八区180-190℃，九区180-190℃，十区180-190℃，机头150-190℃，所述的双螺杆挤出机转速为200-800r/min。
本发明的优点是：本发明制备方法制得的热塑性硫化胶通过添加PP改变了ACM的加工性能和机械性能，通过添加相容剂马来酸酐共聚物，ACM上的极性酯基侧基与马来酸酐共聚物上极性侧基极性相近，PP与马来酸酐共聚物上的非极性部分极性相近，相似相容，使得ACM与PP相容性好，综合了ACM和PP的优点，并得到相容剂的最佳添加和组合方案。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
步骤一：按照下述投料表进行称取原料；
Figure BDA0002453864100000041
步骤二：将除去DCP和DOP的剩余原料投入到密炼机中以转速900r/min，在温度180℃下搅拌10-20min，待PP完全熔融，随后多次少量加入DOP，全部材料混炼均匀后放料；
步骤三：将步骤二密炼机放出的共混材料进行破碎；
步骤四：将步骤三粉碎后的混入DCP，投入到双螺杆挤出机中动态硫化，双螺杆动态硫化时各区温度：一区170℃，二区180℃，三区180℃，四区180℃，五区180℃，六区190℃，七区190℃，八区190℃，九区190℃，十区190℃，机头160℃，双螺杆挤出机转速为400r/min，出料既得成品。
实施例2
步骤一：按照下述投料表进行称取原料；
Figure BDA0002453864100000042
Figure BDA0002453864100000051
步骤二：将除去DCP和DOP的剩余原料投入到密炼机中以转速900r/min，在温度180℃下搅拌10-20min，待PP完全熔融，随后多次少量加入DOP，全部材料混炼均匀后放料；
步骤三：将步骤二密炼机放出的共混材料进行破碎；
步骤四：将步骤三粉碎后的混入DCP，投入到双螺杆挤出机中动态硫化，双螺杆动态硫化时各区温度：一区170℃，二区180℃，三区180℃，四区180℃，五区180℃，六区190℃，七区190℃，八区190℃，九区190℃，十区190℃，机头160℃，双螺杆挤出机转速为400r/min，出料既得成品。
实施例3：
步骤一：按照下述投料表进行称取原料；
Figure BDA0002453864100000052
步骤二：将除去DCP和TOTM的剩余原料投入到密炼机中以转速900r/min，在温度180℃下搅拌10-20min，待PP完全熔融，随后多次少量加入TOTM，全部材料混炼均匀后放料；
步骤三：将步骤二密炼机放出的共混材料进行破碎；
步骤四：将步骤三粉碎后的混入DCP，投入到双螺杆挤出机中动态硫化，双螺杆动态硫化时各区温度：一区170℃，二区180℃，三区180℃，四区180℃，五区180℃，六区190℃，七区190℃，八区190℃，九区190℃，十区190℃，机头160℃，双螺杆挤出机转速为400r/min，出料既得成品。
实施例4
步骤一：按照下述投料表进行称取原料；
Figure BDA0002453864100000061
步骤二：将除去DCP和TOTM的剩余原料投入到密炼机中以转速900r/min，在温度180℃下搅拌10-20min，待PP完全熔融，随后多次少量加入TOTM，全部材料混炼均匀后放料；
步骤三：将步骤二密炼机放出的共混材料进行破碎；
步骤四：将步骤三粉碎后的混入DCP，投入到双螺杆挤出机中动态硫化，双螺杆动态硫化时各区温度：一区170℃，二区180℃，三区180℃，四区180℃，五区180℃，六区190℃，七区190℃，八区190℃，九区190℃，十区190℃，机头160℃，双螺杆挤出机转速为400r/min，出料既得成品。
实施例5
步骤一：按照下述投料表进行称取原料；
Figure BDA0002453864100000062
步骤二：将将除去DCP和TOTM的剩余原料投入到密炼机中以转速900r/min，在温度180℃下搅拌10-20min，待PP完全熔融，随后多次少量加入TOTM，全部材料混炼均匀后放料；
步骤三：将步骤二密炼机放出的共混材料进行破碎；
步骤四：将步骤三粉碎后混入DCP，投入到双螺杆挤出机中动态硫化，双螺杆动态硫化时各区温度：一区170℃，二区180℃，三区180℃，四区180℃，五区180℃，六区190℃，七区190℃，八区190℃，九区190℃，十区190℃，机头160℃，双螺杆挤出机转速为400r/min，出料既得成品。
实施例6
步骤一：按照下述投料表进行称取原料；
步骤二：将除去DCP和DINP的剩余原料投入到密炼机中以转速
Figure BDA0002453864100000071
900r/min，在温度180℃下搅拌10-20min，待PP完全熔融，随后多次少量加入DINP，全部材料混炼均匀后放料；
步骤三：将步骤二密炼机放出的共混材料进行破碎；
步骤四：将步骤三粉碎后的混入DCP，投入到双螺杆挤出机中动态硫化，双螺杆动态硫化时各区温度：一区170℃，二区180℃，三区180℃，四区180℃，五区180℃，六区190℃，七区190℃，八区190℃，九区190℃，十区190℃，机头160℃，双螺杆挤出机转速为400r/min，出料既得成品。
实施例7
步骤一：按照下述投料表进行称取原料；
Figure BDA0002453864100000072
步骤二：将除去DCP和DINP的剩余原料投入到密炼机中以转速900r/min，在温度180℃下搅拌10-20min，待PP完全熔融，随后多次少量加入DINP，全部材料混炼均匀后放料；
步骤三：将步骤二密炼机放出的共混材料进行破碎；
步骤四：将步骤三粉碎后的混入DCP，投入到双螺杆挤出机中动态硫化，双螺杆动态硫化时各区温度：一区170℃，二区180℃，三区180℃，四区180℃，五区180℃，六区190℃，七区190℃，八区190℃，九区190℃，十区190℃，机头160℃，双螺杆挤出机转速为400r/min，出料既得成品。
本发明实施例1-7中原料ACM橡胶厂家是日本瑞翁，牌号是AR71，原料PP厂家为利德巴赛尔牌号为HP500D，其它原料均为市售。
对比例1为在实施例7的基础上不添加PP-g-MAH、PE-g-MAH以及POE-g-MAH，其他步骤均相同。
对比例2为：市售shore A 60三元乙丙橡胶(EPDM)/PP TPV。
对比例3为在实施例7的基础上，PP-g-MAH、PE-g-MAH以及POE-g-MAH在步骤四时添加，其他步骤均相同。
对实施例1-7和对比例1-3进行性能检测，其检测结果如表一所示：
Figure BDA0002453864100000081
Figure BDA0002453864100000091
表一
综上所述，参照表一中实施例1-7以及对比例1-3的性能数据，丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶体系中马来酸酐共聚物相容剂添加量为6质量份时且三种马来酸酐共聚物共同添加时，TPV的拉伸强度、耐压缩永久变形、耐油、耐老化等性能达到最佳；ACM/PP TPV耐油性能明显优于市售EPDM/PP型TPV；相容剂的添加工艺对性能结果影响也比较明显，在动态硫化之前将相容剂在密炼机高温混炼时能得到较好的性能结果，改变添加顺序后力学性能、耐油及耐压缩变形等性能下降明显。
最后应说明的是：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，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)

1.一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，其特征在于：包括如下重量份数的物质：
丙烯酸酯橡胶30-100份、聚丙烯5-40份、马来酸酐共聚物0-20份、增塑剂0-60份、硫化剂0-10份、二正丁基二硫代氨基甲酸锌0-10份、氧化锌0-10份、硬脂酸0-10份、抗氧剂0-5份。
2.根据权利要求1所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，其特征在于：包括如下重量份数的物质：
丙烯酸酯橡胶40-80份、聚丙烯5-30份、马来酸酐共聚物2-20份、增塑剂2-60份、二正丁基二硫代氨基甲酸锌0-10份、氧化锌0-10份、硬脂酸0-10份、抗氧剂0-5份。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，其特征在于：
所述的丙烯酸酯橡胶为耐热型活性氯类丙烯酸酯橡胶；
所述的聚丙烯为均聚聚丙烯；
所述马来酸酐共聚物为聚丙烯-马来酸酐共聚物、聚乙烯-马来酸酐共聚物、聚烯烃弹性体-马来酸酐接枝共聚物其中一种或两种以上以任意比例混合的混合物；
所述的增塑剂为白油、邻苯二甲酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯中一种或两种以上以任意比例混合的混合物；
所述的硫化剂为过氧化二异丙苯、三聚硫氰酸、2,5-二甲基-2,5-双(过氧叔丁基)己烷其中一种或两种以上以任意比例混合的混合物；
所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯中一种或两种以任意比例混合的混合物。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，其特征在于：所述的丙烯酸酯橡胶的数均分子量160000-300000，门尼粘度30-60。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，其特征在于：所述的丙烯酸酯橡胶的数均分子量为190000-250000，门尼粘度45-55。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，其特征在于：所述的聚丙烯熔体在230℃/2.16kg的条件下流动速率为0.2-1.5g/10min。
7.根据权利要求6所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶，其特征在于：所述的聚丙烯熔体在230℃/2.16kg的条件下流动速率为0.5g/10min。
8.一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：准确称量丙烯酸酯橡胶、聚丙烯、马来酸酐共聚物、增塑剂、硫化剂、二正丁基二硫代氨基甲酸锌、氧化锌、硬脂酸、抗氧剂；
步骤二：将除去硫化剂和增塑剂的剩余原料投入到密炼机中在160-190℃下混炼，转速800-1000r/min，混炼10-20min至聚丙烯颗粒全部熔化，后加入增塑剂，全部材料混炼均匀后放料；
步骤三：将步骤二密炼机放出的共混材料进行破碎；
步骤四：将步骤三粉碎后的混入硫化剂，投入到双螺杆挤出机中动态硫化，后出料既得成品。
9.根据权利要求8所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶的制备方法，其特征在于：所述的步骤一中密炼机内的温度为160-190℃，转速为800-1000r/min，搅拌时间为5-10min。
10.根据权利要求8所述的一种耐油耐高温丙烯酸酯橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶的制备方法，其特征在于：所述的步骤四中双螺杆挤出机动态硫化时各区间温度为：一区170-180℃，二区180-190℃，三区180-190℃，四区180-190℃，五区180-190℃，六区180-190℃，七区180-190℃，八区180-190℃，九区180-190℃，十区180-190℃，机头150-190℃，所述的双螺杆挤出机转速为200-800r/min。
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