CN113943449B - 一种耐寒丁腈橡胶密封材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐寒丁腈橡胶密封材料，其原料按重量份包括：改性丁腈橡胶85‑90份、顺丁橡胶10‑15份、炭黑50‑70份、软化剂35‑45份、间接法氧化锌4‑6份、防老剂1‑2份、复合硫化剂3.5‑4.5份、促进剂2‑3份；其中，在改性丁腈橡胶的制备过程中，将羧基丁腈橡胶与聚有机硅氧烷混炼，然后在转矩流变仪中进行熔融接枝得到改性丁腈橡胶，其中，聚有机硅氧烷中含有环氧基团、氨基中的至少一种。本发明具有良好的耐寒性能，同时耐油性较好。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种耐寒丁腈橡胶密封材料。
背景技术
丁腈橡胶(NBR)是由1,3-丁二烯和丙烯腈乳液聚合得到的。由于分子中丙烯腈的存在，使得丁腈橡胶具有很好的耐油性，并且随着丙烯腈含量的增大耐油性增加，但丁腈橡胶的低温性能逐渐降低。
丁腈橡胶具有优良的耐油性，耐化学稳定性，加工性能良好。目前，它已作为一种通用耐油性橡胶广泛用于制造机车车辆制动机用的隔膜、Y型圈、密封圈以及胶垫等各类油封制品。此类密封制品是整个制动机的关键部件，其性能的好坏直接影响到制动性能和整个行车安全。在这些耐油橡胶制品的使用过程中，由于工作环境的需要，除了要求具有优良的耐油性外，还要求具有非常好的低温耐寒性能，而丁腈橡胶的耐寒性往往显得不足，耐油性和耐寒性不能兼具，从而影响了油封制品的使用寿命。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐寒丁腈橡胶密封材料，本发明具有良好的耐寒性能，同时耐油性较好。
本发明提出了一种耐寒丁腈橡胶密封材料，其原料按重量份包括：改性丁腈橡胶85-90份、顺丁橡胶10-15份、炭黑50-70份、软化剂35-45份、间接法氧化锌4-6份、防老剂1-2份、复合硫化剂3.5-4.5份、促进剂2-3份；
其中，在改性丁腈橡胶的制备过程中，将羧基丁腈橡胶与聚有机硅氧烷混炼，然后在转矩流变仪中进行熔融接枝得到改性丁腈橡胶，其中，聚有机硅氧烷中含有环氧基团、氨基中的至少一种。
上述聚有机硅氧烷可以为：环氧基硅烷LK-636(可从市场购得)、氨丙基封端聚二甲基硅氧烷(CAS号为：99904-16-2)等。
优选地，其原料按重量份包括：改性丁腈橡胶85份、顺丁橡胶15份、炭黑60份、软化剂40份、间接法氧化锌5份、防老剂1.5份、复合硫化剂4份、促进剂2.5份。
优选地，转矩流变仪的转速150-250r/min，接枝时间为10-20min。
优选地，羧基丁腈橡胶与聚有机硅氧烷的重量比为10:1-1.2。
优选地，软化剂为十二碳二元酸二辛酯、增塑剂TP-95的组合物。
优选地，十二碳二元酸二辛酯、增塑剂TP-95的重量比为1:0.5-1。
优选地，炭黑为快压出炭黑和混气炭黑的组合物。
优选地，快压出炭黑和混气炭黑的重量比为2:0.8-1.2。
优选地，复合硫化剂为过氧化二异丙苯和硫磺的组合物，其中，过氧化二异丙苯、硫磺的重量比为1:0.1-0.2。
优选地，促进剂为促进剂DM和促进剂TMTD的组合物，其中，促进剂DM、促进剂TMTD的重量比为0.4-0.5:1。
其原料还可以包括其他助剂，如：阻燃剂、润滑剂、相容剂等，改性丁腈橡胶和其他助剂的重量比为80-85:4。
本发明的制备方法包括如下步骤：将改性丁腈橡胶和顺丁橡胶加入开炼机中混炼，然后依次加入促进剂、防老剂、间接法氧化锌、炭黑、软化剂、复合硫化剂依次混炼混匀得到混炼胶料；然后取下混炼胶料，薄通5次，打三角包5次，最后将两辊间距调到4mm后出片；放置12h后，返炼2次，制成生胶片后放入模具中，于160℃硫化得到耐寒丁腈橡胶密封材料。
有益效果：
本发明选用含有环氧基团或氨基的聚有机硅氧烷对羧基丁腈橡胶进行熔融接枝改性，从而在丁腈橡胶中引入柔性侧链，提高丁腈橡胶的耐低温性能；并与顺丁橡胶以适宜比例相互配合进一步，提高本发明的耐低温性能，同时保持较好的耐油性；本发明选择过氧化二异丙苯、硫磺、促进剂DM和促进剂TMTD以适宜比例相互配合，形成适宜的硫化体系，在保持本发明耐油性的同时，提高本发明的耐低温性能；选择十二碳二元酸二辛酯、增塑剂TP-95为软化剂，降低橡胶的结晶性能，提高耐低温性能；以快压出炭黑和混气炭黑相配合可以进一步减低耐低温性能并且使得本发明具有适宜的机械性能；本发明适合用于机车车辆制动机用油封制品。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种耐寒丁腈橡胶密封材料，其原料按重量份包括：改性丁腈橡胶90g、顺丁橡胶10g、快压出炭黑44g、混气炭黑26g、十二碳二元酸二辛酯22.5g、增塑剂TP-95 22.5g、间接法氧化锌6g、防老剂2g、过氧化二异丙苯3.75g、硫磺0.75g、促进剂DM 1g、促进剂TMTD 2g；
其中，在改性丁腈橡胶的制备过程中，将90g羧基丁腈橡胶与10.8g环氧基硅烷LK-636混炼，然后在转矩流变仪中，调节转速为150r/min进行熔融接枝20min得到改性丁腈橡胶。
实施例2
一种耐寒丁腈橡胶密封材料，其原料按重量份包括：改性丁腈橡胶87g、顺丁橡胶13g、快压出炭黑34g、混气炭黑16g、十二碳二元酸二辛酯23g、增塑剂TP-95 12g、间接法氧化锌4g、防老剂1g、过氧化二异丙苯3.2g、硫磺0.3g、促进剂DM 0.6g、促进剂TMTD 1.4g；
其中，在改性丁腈橡胶的制备过程中，将87g羧基丁腈橡胶与9.57g氨丙基封端聚二甲基硅氧烷混炼，然后在转矩流变仪中，调节转速为250r/min进行熔融接枝10min得到改性丁腈橡胶。
实施例3
一种耐寒丁腈橡胶密封材料，其原料按重量份包括：改性丁腈橡胶85g、顺丁橡胶15g、快压出炭黑40g、混气炭黑20g、十二碳二元酸二辛酯25g、增塑剂TP-95 15g、间接法氧化锌5g、防老剂1.5g、过氧化二异丙苯3.5g、硫磺0.5g、促进剂DM 0.8g、促进剂TMTD 1.7g；
其中，在改性丁腈橡胶的制备过程中，将85g羧基丁腈橡胶与8.5g氨丙基封端聚二甲基硅氧烷混炼，然后在转矩流变仪中，调节转速为200r/min进行熔融接枝15min得到改性丁腈橡胶。
对比例1
将“改性丁腈橡胶”，替换成“羧基丁腈橡胶”其他同实施例3。
对比例2
将“改性丁腈橡胶85g、顺丁橡胶15g”替换成“改性丁腈橡胶100g”，其他同实施例3。
对比例3
将“十二碳二元酸二辛酯25g、增塑剂TP-95 15g”替换成“十二碳二元酸二辛酯40g”，其他同实施例3。
对比例4
将“十二碳二元酸二辛酯25g、增塑剂TP-95 15g”替换成“增塑剂TP-9540g”，其他同实施例3。
对比例5
将“十二碳二元酸二辛酯25g、增塑剂TP-95 15g”替换成“己二酸二辛酯40g”，其他同实施例3。
对比例6
将“过氧化二异丙苯3.5g、硫磺0.5g、促进剂DM 0.8g、促进剂TMTD 1.7g”替换成“过氧化二异丙苯4g、促进剂CZ 2.5g”，其他同实施例3。
检测实施例1-3和对比例1-6制得的橡胶材料的性能，结果如表1所示。
采用微机控制电子万能试验机进行力学性能测试。按照GB/T 528-2009进行拉伸强度的测试，拉伸试样为哑铃试样。
按照GB/T 7759-2015在热空气老化箱中进行压缩永久变形测试，试样为圆柱体，直径为(29±0.5mm)、高为(12.5±0.5mm)；试验温度为70℃，试验时间为24h，压缩率为25％，试验环境为热空气。
按照GB/T 1690-2010在热空气老化箱中进行耐油老化性能测试，试样为拉伸试验的标准哑铃试样。试验温度为100℃，试验时间为72h，试验用油为1#标准油。
按照GB/T 1682-2014在橡塑低温脆性试验仪上进行耐低温性能测试，测试样的低温脆性温度Tb。试样的规格为：长(25±0.5mm)、宽(6±0.5mm)、厚(2±0.3mm)。试验时间为3min。
表1检测结果
由表1可以看出，本发明具有较好的耐油性能和耐低温性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种耐寒丁腈橡胶密封材料，其特征在于，其原料按重量份包括：改性丁腈橡胶85-90份、顺丁橡胶10-15份、炭黑50-70份、软化剂35-45份、间接法氧化锌4-6份、防老剂1-2份、复合硫化剂3.5-4.5份、促进剂2-3份；
其中，在改性丁腈橡胶的制备过程中，将羧基丁腈橡胶与聚有机硅氧烷混炼，然后在转矩流变仪中进行熔融接枝得到改性丁腈橡胶，其中，聚有机硅氧烷中含有环氧基团、氨基中的至少一种；
羧基丁腈橡胶与聚有机硅氧烷的重量比为10:1-1.2；
软化剂为十二碳二元酸二辛酯、增塑剂TP-95的组合物；
十二碳二元酸二辛酯、增塑剂TP-95的重量比为1:0.5-1；
复合硫化剂为过氧化二异丙苯和硫磺的组合物，其中，过氧化二异丙苯、硫磺的重量比为1:0.1-0.2。
2.根据权利要求1所述耐寒丁腈橡胶密封材料，其特征在于，转矩流变仪的转速150-250r/min，接枝时间为10-20min。
3.根据权利要求1或2所述耐寒丁腈橡胶密封材料，其特征在于，炭黑为快压出炭黑和混气炭黑的组合物。
4.根据权利要求3所述耐寒丁腈橡胶密封材料，其特征在于，快压出炭黑和混气炭黑的重量比为2:0.8-1.2。
5.根据权利要求1或2所述耐寒丁腈橡胶密封材料，其特征在于，促进剂为促进剂DM和促进剂TMTD的组合物，其中，促进剂DM、促进剂TMTD的重量比为0.4-0.5:1。
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