CN113462046B - Nbr-ectfe-acs耐油耐寒橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种NBR‑ECTFE‑ACS耐油耐寒橡胶，由如下质量份的原料制成：丁腈橡胶70‑80份、ACS树脂5‑10份、ECTFE 15‑20份、氧化锌4‑5份、硬脂酸1‑1.5份、防老剂2‑4份、填充剂80‑95份、增塑剂10‑14份、硫化促进剂1.5‑2.5份和硫化助剂1‑2份。本发明所述的NBR‑ECTFE‑ACS耐油耐寒橡胶，具有优秀的耐油耐寒性能，压缩耐寒系数(‑50℃)为0.6，脆性温度可以达到‑85℃，耐油性能好；还具有优异的力学性能。本发明还提供了所述的NBR‑ECTFE‑ACS耐油耐寒橡胶的制备方法，工艺简单，成本低，易于工业化。

Description

NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶材料技术领域，特别是涉及一种NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶及其制备方法。
背景技术
我国地幅辽阔，南北跨纬度广，自北向南有寒温带、中温带、暖温带、亚热带、热带等温度带，以及特殊的青藏高寒区，南北气候差异极大，最热的地方环境温度可以接近50℃，如吐鲁番，最冷的地方温度会低于-50℃，如漠河，极端天气甚至会接近-55℃。
铁路运输作为国民经济的大动脉，连通南北，承载了我国旅客周转量的60％和货物周转量的70％以上，是我国重要的资源调度基础设施，在我国综合交通运输体系中占据着骨干位置，也是走集约式发展、提高资源能源利用效率的有效运输方式，因而，铁路运输的安全尤为重要。随着我国铁路运输网线的日益完善、铁路速度的逐步提高，对铁路货车和客车的材料也在不断的提出新的要求。橡胶制品作为铁路货运、客运系统中必不可少的组成部分，尤其是作为制动系统中重要的组成元件，对橡胶的耐低温性能有了更高的要求。
众所周知，橡胶在极低的温度下，它的弹性会大幅下降，而铁路制动系统又对橡胶制品有着耐油耐寒的性能要求，对橡胶制品来说，其耐寒性能和耐油性能成反比：如果提高橡胶耐寒性能，其耐油性能会下降；如果提高橡胶耐油性能，其耐寒性能会下降，如何在保证橡胶制品有良好的耐油性能的条件下，显著地提高橡胶的耐寒性能，是目前亟需要解决的技术问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，在保证橡胶制品具有良好的耐油性能的条件下，显著地提高橡胶的耐寒性能。本发明还提供了所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶的制备方法，通过氟材料ECTFE的改性制备所述的耐油耐寒橡胶材料。
本发明采用的技术方案是：
一种NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，由如下质量份的原料制成：丁腈橡胶(NBR)70-80份、丙烯腈-氯化聚乙烯-苯乙烯(ACS)树脂5-10份、乙烯-三氟氯乙烯共聚物ECTFE 15-20份、氧化锌4-5份、硬脂酸1-1.5份、防老剂2-4份、填充剂80-95份、增塑剂10-14份、硫化促进剂1.5-2.5份和硫化助剂1-2份。
本发明所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，其中，所述的丁腈橡胶为250S。
本发明所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，其中，所述的防老剂为防老剂4010NA和防老剂RD中的一种或两种；所述的填充剂为炭黑N220和炭黑N774中的一种或两种。
本发明所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，其中，所述的增塑剂为增塑剂DOA和增塑剂TP-759中的一种或两种。
本发明所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，其中，所述的硫化促进剂为硫化促进剂DM和硫化促进剂CZ中的一种或两种；所述的硫化助剂为硫磺。
本发明所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，其中，所述的防老剂为1-2份的防老剂4010NA和1-2份的防老剂RD；所述的填充剂为10-15份的炭黑N220和70-80份的炭黑N774；所述的增塑剂为5-7份的增塑剂DOA和5-7份的增塑剂TP-759；所述的硫化促进剂为0.5-1份的硫化促进剂DM和1-1.5份的硫化促进剂CZ。
本发明所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，其中，由如下质量份的原料制成：丁腈橡胶250S 80份、ACS树脂5份、ECTFE 15份、氧化锌4份、硬脂酸1份、防老剂4010NA 1.5份、防老剂RD 1份、炭黑N220 10份、炭黑N774 70份、增塑剂DOA 5份、增塑剂TP-759 5份、硫化促进剂DM 0.5份、硫化促进剂CZ 1份和硫磺1份。
本发明所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，其中，由如下质量份的原料制成：丁腈橡胶250S 75份、ACS树脂7.5份、ECTFE 17.5份、氧化锌4.5份、硬脂酸1.25份、防老剂4010NA 1.75份、防老剂RD 1.25份、炭黑N220 12.5份、炭黑N774 75份、增塑剂DOA 6份、增塑剂TP-759 6份、硫化促进剂DM 0.75份、硫化促进剂CZ 1.25份和硫磺1.1份。
本发明所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，其中，丁腈橡胶250S 70份、ACS树脂10份、ECTFE 20份、氧化锌5份、硬脂酸1.5份、防老剂4010NA 2份、防老剂RD 1.5份、炭黑N220 15份、炭黑N774 80份、增塑剂DOA 7份、增塑剂TP-759 7份、硫化促进剂DM 1份、硫化促进剂CZ 1.5份和硫磺1.2份。
本发明所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备胶料：将所述丁腈橡胶、ACS树脂和ECTFE投入到密炼机中塑炼5-8min，密炼机温度为105-125℃；再将氧化锌、硬脂酸、防老剂加入其中混炼5-8min，然后将1/2的填充剂加入进行混炼均匀后，再将另外1/2填充剂加入进行混炼；然后再将增塑剂加入，混炼均匀后，最后进入开炼机加入硫化促进剂和硫化助剂混炼，混炼的温度为45-60℃，混炼时间为25-30min，得到胶料；
(2)硫化：将步骤(1)中所制备的胶料装填到模具中，在平板硫化机上进行硫化，硫化温度为160-170℃，硫化压力为10-12MPa，硫化时间为10-15min。
本发明有益效果：
本发明所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，具有优秀的耐油耐寒性能，压缩耐寒系数(-50℃)为0.6，脆性温度可以达到-85℃，耐油性能好；所述橡胶还具有优异的力学性能。本发明采用ACS、ECTFE与NBR制备耐油耐寒橡胶，ECTFE(乙烯-三氟氯乙烯共聚物)是一种高耐寒极性高分子，具备优异耐候性。本发明研究发现，ECTFE与NBR(丁腈橡胶)有一定相容性。为了提高橡胶材料的物理性能，增加NBR与ECTFE的相容性，添加了相容剂ACS弹性体树脂，ACS(丙烯腈-氯化聚乙烯-苯乙烯)三元共聚物不仅可以增加NBR与ECTFE的相容性，使得ECTFE与NBR两个高分子之间产生缔合作用，增加两者的分子间作用力，还可以很好地改善NBR的耐寒性，并通过各组分间的协同作用，使得NBR-ECTFE-ACS橡胶具有良好的耐油耐寒的特性。
本发明所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，所述的防老剂为1-2份的防老剂4010NA和1-2份的防老剂RD，防老剂4010NA与防老剂RD组合在一起比单独使用一种防老剂能产生更强的稳定性和效果，防老剂4010NA对臭氧，屈挠疲劳老化具有优异的防护效果，防老剂RD对热氧老化有着优异的防护作用，将这两种防老剂组合在一起，在橡胶防老化方面更具有全面性，协同作用更好。这两种防老剂的使用量配比，是根据橡胶产品的性能要求和使用情况优化得到的。
本发明所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，所述的填充剂为10-15份的炭黑N220和70-80份的炭黑N774，使用N220炭黑可以使橡胶材料获得更良好的力学性能，从而可以延长使用寿命；又因为本发明的橡胶材料是在比较寒冷的地域使用，温度越低橡胶材料的弹性变差，因此使用了半补强炭黑N774既可以保证材料有一定补强性，又可以使橡胶材料具有弹性。
本发明所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，使用了增塑剂DOA与增塑剂TP-759，这两种增塑剂不仅与基材NBR、ECTFE、ACS都有极好的相容性，而且两种增塑剂均是耐寒性增塑剂。与此同时增塑剂TP759在高温条件下富有良好增塑性使橡胶材料在更广泛的温度下都具备优良的性能，且这两种增塑剂配合使用起到了协同的效果。两种增塑剂的配比兼顾了其在高温条件下的使用，又突出了低温及极低温气候下的运用。
本发明所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，使用促进剂DM和促进剂CZ两种硫化促进剂，起硫速度比较平稳。因为本发明橡胶制品多是模具成型制品，为了能提高生产效率，每次模压成型多出制品，选择这两种促进剂及配比可以提高生产效率。
本发明所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶的制备方法，该方法的制备过程和参数设置，可以比较好的将胶料、炭黑、促进剂、以及其它功能助剂均匀混合在胶料中，保证混炼胶的性能均匀一致。该制备方法工艺简单，成本低，易于工业化。
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1
一种NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，由如下质量份的原料制成：丁腈橡胶250S 80份、ACS树脂5份、ECTFE 15份、氧化锌4份、硬脂酸1份、防老剂4010NA 1.5份、防老剂RD 1份、炭黑N220 10份、炭黑N774 70份、增塑剂DOA5份、增塑剂TP-759 5份、硫化促进剂DM 0.5份、硫化促进剂CZ 1份和硫磺1份。
本实施例所述NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备胶料：将丁腈橡胶250S、ACS树脂和ECTFE投入到密炼机中塑炼8min，密炼机温度为105-125℃；再将氧化锌、硬脂酸、防老剂4010NA和防老剂RD加入其中混炼8min，然后将炭黑N220和炭黑N774的混合物的1/2加入进行混炼均匀后，再将另外1/2的炭黑N220和炭黑N774的混合物加入进行混炼；然后再将增塑剂DOA和增塑剂TP-759加入混炼均匀后，最后进入开炼机加入硫化促进剂DM、硫化促进剂CZ和硫磺混炼，混炼的温度为45-60℃，混炼时间为25-30min，得到胶料；
(2)硫化：将步骤(1)中所制备的胶料装填到模具中，在平板硫化机上进行硫化，硫化温度165℃，硫化压力为10MPa，硫化时间为12min。
为了验证本发明所得材料的性能，对本实施例制备的橡胶进行性能检测，检测结果如表1所示。
表1实施例1中制备的橡胶的性能评价结果表
Figure BDA0003185912250000051
实施例2
一种NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，由如下质量份的原料制成：丁腈橡胶250S 75份、ACS树脂7.5份、ECTFE 17.5份、氧化锌4.5份、硬脂酸1.25份、防老剂4010NA 1.75份、防老剂RD 1.25份、炭黑N220 12.5份、炭黑N774 75份、增塑剂DOA 6份、增塑剂TP-759 6份、硫化促进剂DM 0.75份、硫化促进剂CZ 1.25份和硫磺1.1份。
本实施例所述NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备胶料：将丁腈橡胶250S、ACS树脂和ECTFE投入到密炼机中塑炼8min，密炼机温度为105-125℃；再将氧化锌、硬脂酸、防老剂4010NA和防老剂RD加入其中混炼8min，然后将炭黑N220和炭黑N774的混合物的1/2加入进行混炼均匀后，再将另外1/2的炭黑N220和炭黑N774的混合物加入进行混炼；然后再将增塑剂DOA和增塑剂TP-759加入混炼均匀后，最后进入开炼机加入硫化促进剂DM、硫化促进剂CZ和硫磺混炼，混炼的温度为45-60℃，混炼时间为25-30min，得到胶料；
(2)硫化：将步骤(1)中所制备的胶料装填到模具中，在平板硫化机上进行硫化，硫化温度165℃，硫化压力为10MPa，硫化时间为12min。
为了验证本发明所得材料的性能，对本实施例制备的橡胶进行性能检测，检测结果如表2所示。
表2实施例2中制备的橡胶的性能评价结果表
Figure BDA0003185912250000061
Figure BDA0003185912250000071
实施例3
一种NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，由如下质量份的原料制成：丁腈橡胶250S 70份、ACS树脂10份、ECTFE 20份、氧化锌5份、硬脂酸1.5份、防老剂4010NA 2份、防老剂RD 1.5份、炭黑N220 15份、炭黑N774 80份、增塑剂DOA 7份、增塑剂TP-759 7份、硫化促进剂DM 1份、硫化促进剂CZ 1.5份和硫磺1.2份。
本实施例所述NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备胶料：将丁腈橡胶250S、ACS树脂和ECTFE投入到密炼机中塑炼8min，密炼机温度为105-125℃；再将氧化锌、硬脂酸、防老剂4010NA和防老剂RD加入其中混炼8min，然后将炭黑N220和炭黑N774的混合物的1/2加入进行混炼均匀后，再将另外1/2的炭黑N220和炭黑N774的混合物加入进行混炼；然后再将增塑剂DOA和增塑剂TP-759加入混炼均匀后，最后进入开炼机加入硫化促进剂DM、硫化促进剂CZ和硫磺混炼，混炼的温度为45-60℃，混炼时间为25-30min，得到胶料；
(2)硫化：将步骤(1)中所制备的胶料装填到模具中，在平板硫化机上进行硫化，硫化温度165℃，硫化压力为10MPa，硫化时间为12min。
为了验证本发明所得材料的性能，对本实施例制备的橡胶进行性能检测，检测结果如表3所示。
表3实施例3中制备的橡胶的性能评价结果表
Figure BDA0003185912250000081
根据表1-3中橡胶的实验检测结果可以看出，本发明的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶具有优秀的耐油耐寒性能，压缩耐寒系数(-50℃)为0.6，脆性温度可以达到-85℃，耐油性能好；所述橡胶还具有优异的力学性能。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，其特征在于：由如下质量份的原料制成：丁腈橡胶70-80份、ACS树脂5-10份、ECTFE 15-20份、氧化锌4-5份、硬脂酸1-1.5份、防老剂2-4份、填充剂80-95份、增塑剂10-14份、硫化促进剂1.5-2.5份和硫化助剂1-2份；所述的防老剂为防老剂4010NA和防老剂RD中的一种或两种；所述的填充剂为炭黑N220和炭黑N774中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，所述的丁腈橡胶为250S。
3.根据权利要求1所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，其特征在于：所述的增塑剂为增塑剂DOA和增塑剂TP-759中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，其特征在于：所述的硫化促进剂为硫化促进剂DM和硫化促进剂CZ中的一种或两种；所述的硫化助剂为硫磺。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，其特征在于：所述的防老剂为1-2份的防老剂4010NA和1-2份的防老剂RD；所述的填充剂为10-15份的炭黑N220和70-80份的炭黑N774；所述的增塑剂为5-7份的增塑剂DOA和5-7份的增塑剂TP-759；所述的硫化促进剂为0.5-1份的硫化促进剂DM和1-1.5份的硫化促进剂CZ。
6.根据权利要求5所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，其特征在于：由如下质量份的原料制成：丁腈橡胶250S 80份、ACS树脂5份、ECTFE 15份、氧化锌4份、硬脂酸1份、防老剂4010NA 1.5份、防老剂RD 1份、炭黑N220 10份、炭黑N774 70份、增塑剂DOA 5份、增塑剂TP-759 5份、硫化促进剂DM 0.5份、硫化促进剂CZ 1份和硫磺1份。
7.根据权利要求5所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，其特征在于：由如下质量份的原料制成：丁腈橡胶250S 75份、ACS树脂7.5份、ECTFE 17.5份、氧化锌4.5份、硬脂酸1.25份、防老剂4010NA 1.75份、防老剂RD 1.25份、炭黑N220 12.5份、炭黑N774 75份、增塑剂DOA 6份、增塑剂TP-759 6份、硫化促进剂DM 0.75份、硫化促进剂CZ 1.25份和硫磺1.1份。
8.根据权利要求5所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶，其特征在于：丁腈橡胶250S 70份、ACS树脂10份、ECTFE 20份、氧化锌5份、硬脂酸1.5份、防老剂4010NA 2份、防老剂RD 1.5份、炭黑N220 15份、炭黑N774 80份、增塑剂DOA 7份、增塑剂TP-759 7份、硫化促进剂DM 1份、硫化促进剂CZ 1.5份和硫磺1.2份。
9.权利要求1-8任意一项所述的NBR-ECTFE-ACS耐油耐寒橡胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制备胶料：将所述丁腈橡胶、ACS树脂和ECTFE投入到密炼机中塑炼5-8min，密炼机温度为105-125℃；再将氧化锌、硬脂酸、防老剂加入其中混炼5-8min，然后将1/2的填充剂加入进行混炼均匀后，再将另外1/2填充剂加入进行混炼；然后再将增塑剂加入，混炼均匀后，最后进入开炼机加入硫化促进剂和硫化助剂混炼，混炼的温度为45-60℃，混炼时间为25-30min，得到胶料；
(2)硫化：将步骤(1)中所制备的胶料装填到模具中，在平板硫化机上进行硫化，硫化温度160-170℃，硫化压力为10-12MPa，硫化时间为10-15min。
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