CN113004583A - 一种竖向弹性缓冲件用胶料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于胶料技术领域。本发明提供了一种竖向弹性缓冲件用胶料，包括如下重量份的组分：橡胶基料90～110份；顺丁橡胶5～10份；氧化锌4～6份；硬脂酸1～2份；石油蜡1～2份；防老剂3.5～5.25份；抗撕裂剂3～5份；软化增塑剂10～15份；炭黑48～55份；硫磺1～1.5份；硫化促进剂2～2.5份；抗硫化返原剂1～2份。本发明还提供了一种竖向弹性缓冲件用胶料的制备方法。本发明的竖向弹性缓冲件用胶料硬度、拉伸强度高和抗撕裂强度高；压缩永久变形和动态生热小，回弹性好；‑45℃下无裂纹；具有优异的抗老化性能。
Description
技术领域
本发明涉及胶料技术领域，尤其涉及一种竖向弹性缓冲件用胶料及其制备方法。
背景技术
随着全球深海资源开发的进程不断加快，深海施工环境对于资源开发必备的配套工程和施工设备的技术要求越来越高。伴随着海上油田勘探开发和海上风电的开发不断向深海和远海挺近，海上平台大型化、集约化发展的趋势不可避免，这对于海上大型平台的安装技术及作业能力提出了更高的要求。超万吨级平台的上部组块的传统安装方式一般分为吊装和整体浮托两种，使用大型半潜式起重船的方式由于费用高昂，在深水领域的应用比较少，而浮托法最为经济可靠，实现了组块整体建造、整体安装，最大限度地保证了组块陆地良好的完工状态，减少了海上连接工作，大大缩短了海上连接调试时间，因此，一般采用浮托法进行平台安装。
浮托法进行平台安装中，桩腿对接缓冲装置是浮托法施工技术应用的关键组件，而竖向弹性缓冲件是桩腿对接缓冲装置的关键组件。因此，研究开发一种提高竖向弹性缓冲件力学性能、硬度、抗老化性能，减少变形量的竖向弹性缓冲件胶料，具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种竖向弹性缓冲件用胶料及其制备方法。本发明的竖向弹性缓冲件用胶料硬度、拉伸强度高和抗撕裂强度高；压缩永久变形和动态生热小，回弹性好；-45℃下无裂纹；具有优异的抗老化性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种竖向弹性缓冲件用胶料，包括如下重量份的组分：
作为优选，所述橡胶基料为天然橡胶、丁苯橡胶或氯丁橡胶。
作为优选，所述防老剂为胺类防老剂。
作为优选，所述软化增塑剂为环烷油和/或邻苯二甲酸二辛酯。
作为优选，所述硫化促进剂包含二硫化苯并噻唑和二硫化四甲基秋兰姆；所述硫化苯并噻唑和二硫化四甲基秋兰姆的重量比为3～5:1。
本发明还提供了一种所述的竖向弹性缓冲件用胶料的制备方法，包括如下步骤：
1)将橡胶基料和顺丁橡胶混合后顺次进行塑炼、冷却处理，得到塑炼胶；
2)将塑炼胶、氧化锌、硬脂酸、石油蜡、防老剂、抗撕裂剂和抗硫化返原剂混合后进行混炼，得到第一混炼物；
3)将第一混炼物、炭黑和软化增塑剂进行混炼后再进行冷却处理，得到混炼一段胶；
4)将混炼一段胶、硫磺和硫化促进剂混合后顺次进行混炼、下片、冷却处理，得到混炼二段胶；
5)将混炼二段胶进行薄通处理，即得竖向弹性缓冲件用胶料。
作为优选，步骤1)所述塑炼的温度为125～135℃，时间为5～7min；冷却处理的时间为16～24h。
作为优选，步骤2)所述混炼的时间为1～3min；步骤3)所述混炼的时间为4～7min。
作为优选，步骤4)所述混炼的时间为5～20min；步骤5)所述薄通处理采用打三角包的方式，薄通处理的遍数为3～5遍。
本发明的有益效果包括以下几点：
1)本发明的竖向弹性缓冲件用胶料硬度可达到58度(邵氏A)以上；拉伸强度高和抗撕裂强度高，分别超过22.5MPa和39KN/m。
2)本发明的竖向弹性缓冲件用胶料压缩永久变形和动态生热小，回弹性好；-45℃下无裂纹。
3)本发明的竖向弹性缓冲件用胶料定负荷条件下的耐疲劳龟裂性高，热空气老化(70℃×168h)下硬度和拉伸强度高，拉伸强度为18.9MPa以上。
具体实施方式
本发明提供了一种竖向弹性缓冲件用胶料，包括如下重量份的组分：
本发明所述竖向弹性缓冲件用胶料包含90～110份橡胶基料，优选为95～105份，进一步优选为98～100份；所述橡胶基料优选为天然橡胶、丁苯橡胶或氯丁橡胶。
本发明所述竖向弹性缓冲件用胶料包含5～10份顺丁橡胶，优选为6～9份，进一步优选为7～8份。
本发明所述竖向弹性缓冲件用胶料包含4～6份氧化锌，优选为5份。
本发明所述竖向弹性缓冲件用胶料包含1～2份硬脂酸，优选为1.5份。
本发明所述竖向弹性缓冲件用胶料包含1～2份石油蜡，优选为1.5份。
本发明所述竖向弹性缓冲件用胶料包含3.5～5.25份防老剂，优选为4～5份，进一步优选为4.5份。
本发明所述防老剂优选为胺类防老剂，进一步优选为N-异丙基-N'-苯基对苯二胺(防老剂4010NA)和2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉(防老剂RD)；所述防老剂4010NA和防老剂RD的重量比优选为3～5:2～4，进一步优选为4:3。
本发明所述竖向弹性缓冲件用胶料包含3～5份抗撕裂剂，优选为3.5～4.5份，进一步优选为4份。
本发明所述竖向弹性缓冲件用胶料包含10～15份软化增塑剂，优选为12～14份，进一步优选为13份。
本发明所述软化增塑剂优选包含环烷油和/或邻苯二甲酸二辛酯；进一步优选为环烷油或邻苯二甲酸二辛酯；当所述软化增塑剂为环烷油和邻苯二甲酸二辛酯时，二者优选以等质量比进行混合；所述环烷油优选为环戊烷或环己烷。
本发明所述竖向弹性缓冲件用胶料包含48～55份炭黑，优选为50～54份，进一步优选为51～53份；所述炭黑优选为N332和N774；所述N332和N774的重量比优选为2～4:1，进一步优选为3:1。
本发明所述竖向弹性缓冲件用胶料包含1～1.5份硫磺，优选为1.2～1.4份，进一步优选为1.3份。
本发明所述竖向弹性缓冲件用胶料包含2～2.5份硫化促进剂，优选为2.2～2.4份，进一步优选为2.3份。
本发明所述硫化促进剂优选包含二硫化苯并噻唑和二硫化四甲基秋兰姆；所述硫化苯并噻唑和二硫化四甲基秋兰姆的重量比优选为3～5:1，进一步优选为4:1。
本发明所述竖向弹性缓冲件用胶料包含1～2份抗硫化返原剂，优选为1.2～1.8份，进一步优选为1.5～1.7份；所述抗硫化返原剂优选为抗硫化返原剂PK900。
本发明还提供了一种所述的竖向弹性缓冲件用胶料的制备方法，包括如下步骤：
1)将橡胶基料和顺丁橡胶混合后顺次进行塑炼、冷却处理，得到塑炼胶；
2)将塑炼胶、氧化锌、硬脂酸、石油蜡、防老剂、抗撕裂剂和抗硫化返原剂混合后进行混炼，得到第一混炼物；
3)将第一混炼物、炭黑和软化增塑剂进行混炼后再进行冷却处理，得到混炼一段胶；
4)将混炼一段胶、硫磺和硫化促进剂混合后顺次进行混炼、下片、冷却处理，得到混炼二段胶；
5)将混炼二段胶进行薄通处理，即得竖向弹性缓冲件用胶料。
本发明步骤1)所述塑炼的温度优选为125～135℃，进一步优选为130℃；所述塑炼的时间优选为5～7min，进一步优选为6min；所述塑炼结束后优选顺次进行排料、冷却处理；所述冷却处理的时间优选为16～24h，进一步优选为18～22h，更优选为20～21h。
本发明步骤2)所述混炼的时间优选为1～3min，进一步优选为2min。
本发明步骤3)所述混炼的时间优选为4～7min，进一步优选为5～6min；所述混炼优选为第一混炼物和炭黑进行混炼后再和软化增塑剂进行混炼；第一混炼物和炭黑混炼的时间优选为3～4min，进一步优选为3.5min；和软化增塑剂混炼的时间优选为1～3min，进一步优选为2min；步骤3)所述混炼结束后优选温度达到135～145℃时进行排料；所述排料完成后优选顺次进行下片、冷却处理；所述冷却处理后优选停放16～24h，进一步优选18～22h，更优选20～21h。
本发明步骤4)所述混炼的时间优选为5～20min，进一步优选为10～15min，更优选为12～14min；所述混炼完成后优选温度达到100～120℃时进行排料；所述排料完成后顺次进行下片、冷却处理；所述冷却处理后优选停放16～24h，进一步优选18～22h，更优选20～21h。
本发明步骤5)所述薄通处理优选采用打三角包的方式，所述薄通处理的遍数优选为3～5遍，进一步优选为4遍；所述薄通处理的温度优选为45～55℃，进一步优选为46～52℃，更优选为48～50℃。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将100kg标一天然橡胶和5kg顺丁橡胶投入密炼机中，在125℃下塑炼7min后排料、停放冷却16h，得到塑炼胶。将塑炼胶投入密炼机中，加入4kg氧化锌、1kg硬脂酸、1kg石油蜡、2kg防老剂4010NA、1.3kg防老剂RD、3kg抗撕裂剂501和1kg抗硫化返原剂PK900，混炼1min；然后加入36kgN322和12kgN774，混炼3min；再加入10kg环己烷油，混炼1min；当温度达到135℃时排料，开炼机下片，冷却线冷却后停放16h，得到混炼一段胶。将混炼一段胶投入密炼机中，加入1.2kg硫磺、2kg二硫化苯并噻唑和0.5kg二硫化四甲基秋兰姆，混炼7min。当温度达到105℃时开始排料，开炼机下片，冷却线冷却后停放16h，得到混炼二段胶。将混炼二段胶投入开炼机中，在辊温45℃下开炼机打三角包5遍后，得到竖向弹性缓冲件用胶料。
实施例2
将100kg1502丁苯橡胶和5kg顺丁橡胶投入密炼机中，在135℃下塑炼5min后排料、停放冷却24h，得到塑炼胶。将塑炼胶投入密炼机中，加入5kg氧化锌、1.5kg硬脂酸、1.5kg石油蜡、3kg防老剂4010NA、2kg防老剂RD、4kg抗撕裂剂501和1.5kg抗硫化返原剂PK900，混炼3min；然后加入42kgN322和13kgN774，混炼4min；再加入15kg环戊烷油，混炼3min；当温度达到145℃时排料，开炼机下片，冷却线冷却后停放24h，得到混炼一段胶。将混炼一段胶投入密炼机中，加入1kg硫磺、1.6kg二硫化苯并噻唑和0.4kg二硫化四甲基秋兰姆，混炼18min。当温度达到115℃时开始排料，开炼机下片，冷却线冷却后停放24h，得到混炼二段胶。将混炼二段胶投入开炼机中，在辊温55℃下开炼机打三角包3遍后，得到竖向弹性缓冲件用胶料。
实施例3
将100kg2442氯丁橡胶和5kg顺丁橡胶投入密炼机中，在130℃下塑炼6min后排料、停放冷却20h，得到塑炼胶。将塑炼胶投入密炼机中，加入6kg氧化锌、2kg硬脂酸、2kg石油蜡、3kg防老剂4010NA、2kg防老剂RD、5kg抗撕裂剂501和2kg抗硫化返原剂PK900，混炼2min；然后加入42kgN322和13kgN774，混炼3.5min；再加入15kg邻苯二甲酸二辛酯，混炼2min；当温度达到140℃时排料，开炼机下片，冷却线冷却后停放20h，得到混炼一段胶。将混炼一段胶投入密炼机中，加入1.5kg硫磺、1.6kg二硫化苯并噻唑和0.4kg二硫化四甲基秋兰姆，混炼15min。当温度达到110℃时开始排料，开炼机下片，冷却线冷却后停放20h，得到混炼二段胶。将混炼二段胶投入开炼机中，在辊温50℃下开炼机打三角包4遍后，得到竖向弹性缓冲件用胶料。
实施例4
顺丁橡胶加入10kg，其余条件与实施例1相同。
实施例5
顺丁橡胶加入10kg，其余条件与实施例2相同。
实施例6
顺丁橡胶加入10kg，其余条件与实施例2相同。
实施例7
将110kg2442氯丁橡胶和8kg顺丁橡胶投入密炼机中，在130℃下塑炼6min后排料、停放冷却20h，得到塑炼胶。将塑炼胶投入密炼机中，加入5kg氧化锌、1.5kg硬脂酸、1.5kg石油蜡、2.4kg防老剂4010NA、1.8kg防老剂RD、4kg抗撕裂剂501和1.5kg抗硫化返原剂PK900，混炼2min；然后加入39kgN322和13kgN774，混炼3.5min；再加入12kg邻苯二甲酸二辛酯，混炼2min；当温度达到140℃时排料，开炼机下片，冷却线冷却后停放20h，得到混炼一段胶。将混炼一段胶投入密炼机中，加入1.5kg硫磺、1.6kg二硫化苯并噻唑和0.4kg二硫化四甲基秋兰姆，混炼15min。当温度达到110℃时开始排料，开炼机下片，冷却线冷却后停放20h，得到混炼二段胶。将混炼二段胶投入开炼机中，在辊温50℃下开炼机打三角包4遍后，得到竖向弹性缓冲件用胶料。
对实施例1～7的竖向弹性缓冲件用胶料进行硬度、力学性能、老化性能测试，结果如表1所示。
表1实施例1～7的竖向弹性缓冲件用胶料性能
由表1可知，本发明的竖向弹性缓冲件用胶料硬度可达到58度(邵氏A)以上；拉伸强度高和抗撕裂强度高，分别为22.5MPa以上和39KN/m以上；胶料的压缩永久变形和动态生热小，回弹性好；70℃×24h下的压缩永久变形不超过18.9％；胶料在-45℃下无裂纹；胶料定负荷条件下的耐疲劳龟裂性高，热空气老化(70℃×168h)下硬度和拉伸强度高，拉伸强度为18.9MPa以上，扯断伸长率为501～525％，耐臭氧老化性能好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种竖向弹性缓冲件用胶料，其特征在于，包括如下重量份的组分：
2.根据权利要求1所述的胶料，其特征在于，所述橡胶基料为天然橡胶、丁苯橡胶或氯丁橡胶。
3.根据权利要求1或2所述的胶料，其特征在于，所述防老剂为胺类防老剂。
4.根据权利要求3所述的胶料，其特征在于，所述软化增塑剂为环烷油和/或邻苯二甲酸二辛酯。
5.根据权利要求4所述的胶料，其特征在于，所述硫化促进剂包含二硫化苯并噻唑和二硫化四甲基秋兰姆；所述硫化苯并噻唑和二硫化四甲基秋兰姆的重量比为3～5:1。
6.权利要求1～5任意一项所述的竖向弹性缓冲件用胶料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将橡胶基料和顺丁橡胶混合后顺次进行塑炼、冷却处理，得到塑炼胶；
2)将塑炼胶、氧化锌、硬脂酸、石油蜡、防老剂、抗撕裂剂和抗硫化返原剂混合后进行混炼，得到第一混炼物；
3)将第一混炼物、炭黑和软化增塑剂进行混炼后再进行冷却处理，得到混炼一段胶；
4)将混炼一段胶、硫磺和硫化促进剂混合后顺次进行混炼、下片、冷却处理，得到混炼二段胶；
5)将混炼二段胶进行薄通处理，即得竖向弹性缓冲件用胶料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述塑炼的温度为125～135℃，时间为5～7min；冷却处理的时间为16～24h。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述混炼的时间为1～3min；步骤3)所述混炼的时间为4～7min。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤4)所述混炼的时间为5～20min；步骤5)所述薄通处理采用打三角包的方式，薄通处理的遍数为3～5遍。
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