CN114249949A - 一种管廊用低voc柔性密封材料配方 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种管廊用低VOC柔性密封材料配方，该配方包括：基体材料、活性剂、补强剂、软化剂、抗辐射填充剂、增容剂、促进剂和硫化剂。本发明从源头和过程多重控制来解决密封材料中小分子物质因挥发而导致的对人体和环境的危害。
Description
技术领域
本发明属于橡胶材料领域，具体涉及一种管廊用低VOC柔性密封材料配方。
背景技术
随着人类社会的快速发展以及科学技术的进步，人们对环保、健康等关键词越发敏感。大气中的VOCs不仅对人体具有极高的生物毒性，而且在太阳光的照射下会发生大气化学反应，生成臭氧和有机气溶胶，加剧区域性灰霾，甚至还会引起光化学烟雾。所以，降低VOC受到社会各界的高度关注，亟需从源头和过程控制来解决VOC对人类和环境的危害。现有在过程中控制VOC主要通过活性吸附法、引风高空排放法、燃烧处理法、吸收除气法、冷凝收集法、生物处理法等方法。在有机废气治理工艺中,吸附是处理效果好、使用较广的方法之一,吸附剂有活性炭、硅藻土、沸石分子筛等。通过吸附系统,不仅可以使VOC浓度大大降低,实现废气达标排放,而且吸附后通过气体解吸,收集物可回用于生产。吸附材料是VOCs吸附技术的关键因素，它直接影响投资成本，运营成本和安全性。其中活性炭和分子筛具有比表面积大、稳定性高、生产成本低等优势,可以满足吸附技术中高效、节能和环保的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种管廊用低VOC柔性密封材料配方，从源头和过程多重控制来解决密封材料中小分子物质因挥发而导致的对人体和环境的危害。
本发明所采用的技术方案是：一种管廊用低VOC柔性密封材料配方，该配方包括：基体材料、活性剂、防老剂、补强填充剂、软化剂、加工助剂、吸附剂和硫化体系材料。
其中一个实施例中，该配方包括：基体材料100份、活性剂5份-13份、防老剂4份-16份、补强填充剂24份-180份、软化剂石蜡油30份-80份、加工助剂5份-20份、吸附剂20份-80份和硫化体系材料2.5份-10份。
其中一个实施例中，所述的基体材料包括三元乙丙橡胶100份。
其中一个实施例中，所述的活性剂包括氧化锌4份-10份和硬脂酸1份-3份。
其中一个实施例中，所的防老剂包括石蜡2份-10份、防老剂RD1份-3份和防老剂4010NA1份-3份。
其中一个实施例中，所述的补强填充剂包括N550碳黑4份-100份和碳酸钙20份-80份。
其中一个实施例中，所述的软化剂包括石蜡油30份-80份。
其中一个实施例中，所述的加工助剂包括活性润滑剂5份-20份。
其中一个实施例中，所述的吸附剂包括木质粉末活性炭10份-40份和沸石分子筛原粉10份-40份。
其中一个实施例中，所述的硫化体系材料包括促进剂TBzTD0.5份-2份、促进剂BZ0.5份-2份、促进剂EZ0.5份-2份、促进剂PZ0.5份-2份和促进剂DTDC0.5份-2份
本发明的有益效果在于：采用EPDM橡胶作为主体材料，同时辅以软化剂(优质GPC2158石蜡油)、补强剂(N550)、填充剂(碳酸钙)、加工助剂剂(活性润滑剂R-8)、活性剂(氧化锌、硬脂酸)、吸附剂(木质粉末活性炭、沸石分子筛原粉)作为辅助材料，采用无硫硫化体系，经复合后的配方满足了低VOCs、低压缩永久变形、长寿命的使用要求，尤其较好地满足了地下综合管廊用低VOCs柔性密封材料的使用要求。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明公开了一种管廊用低VOC柔性密封材料配方，该配方包括：基体材料、活性剂、防老剂、补强填充剂、软化剂、加工助剂、吸附剂和硫化体系材料。
本实施例中，该配方包括：基体材料100份、活性剂5份-13份、防老剂4份-16份、补强填充剂24份-180份、软化剂石蜡油30份-80份、加工助剂5份-20份、吸附剂20份-80份和硫化体系材料2.5份-10份。
本实施例中，所述的基体材料包括三元乙丙橡胶100份。
本实施例中，所述的活性剂包括氧化锌4份-10份和硬脂酸1份-3份。
本实施例中，所的防老剂包括石蜡2份-10份、防老剂RD1份-3份和防老剂4010NA1份-3份。
本实施例中，所述的补强填充剂包括N550碳黑4份-100份和碳酸钙20份-80份。
本实施例中，所述的软化剂包括石蜡油30份-80份。
本实施例中，所述的加工助剂包括活性润滑剂5份-20份。
本实施例中，所述的吸附剂包括木质粉末活性炭10份-40份和沸石分子筛原粉10份-40份。
本实施例中，所述的硫化体系材料包括促进剂TBzTD0.5份-2份、促进剂BZ0.5份-2份、促进剂EZ0.5份-2份、促进剂PZ0.5份-2份和促进剂DTDC0.5份-2份。
本配方中，基体材料为：三元乙丙橡胶(EPDM)。EPDM橡胶主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，故其耐臭氧、耐热、耐化学腐蚀等性能优异。
本配方中，活性剂为氧化锌和硬脂酸。氧化锌在EPDM基体中与促进剂反应生成活化的促进剂，硬脂酸能活化氧化锌表面，使更多的促进剂与氧化锌反应，进一步与硫磺反应生成真正的硫化剂-促进剂多硫化物，然后与EPDM侧链的不饱和双键反应生成三维网状结构，赋予橡胶优异的使用性能，并且缩短硫化时间，降低能耗。此外，纳米氧化锌还能通过表面吸附效应将材料中的小分子物质吸附在纳米粒子表面，再通过双螺杆挤出机挤出生产过程中的抽真空工艺将这些小分子从材料中抽离出去，从而达到去除材料气味的效果。
本配方中，防老剂为石蜡、防老剂RD、防老剂4010NA。其中，石蜡为微晶石蜡。EPDM材料本身具有优异的老化性能，考虑到耐老化性和使用寿命的因素，选用了物理防老剂和化学防老剂协同使用。微晶蜡在产品使用后形成一种膜，有效的隔绝了外界的氧、霉菌等物质。防老剂4010NA与防老剂RD的配合利用化学防老功能赋予密封材料抗热(臭)氧、热撕裂老化功能，协同微晶石蜡的物理阻隔功能为产品整体使用寿命提供帮助。
本配方中，补强填充剂为：N550碳黑和碳酸钙。其中，N550碳黑为快压出炉黑N550，碳酸钙为轻质碳酸钙。EPDM为非自补强橡胶，自身强度较低，需要使用炭黑补强，改善其力学性能。选用吸油吸碘值较高、比表面积大、加工性能较好的快压出炉黑N550作为补强剂，赋予EPDM良好的力学性能，抵抗柔性密封材料因拉伸或压缩过程中造成的物理破坏。此外，选用快压出炉黑是因为N550自身呈弱碱性，可提高硫化速度，缩短硫化时间，增加生产效率的同时，降低能耗。此外，快压出炉黑N550因粒径较大，使得挤出产品表面光滑、平整。选用轻质碳酸钙作为填充剂，可降低配方成本，使得配方经济效益高。
本配方中，软化剂为：石蜡油，具体为优质GPC 2158石蜡油。优质GPC 2158石蜡油的成为主要为链式饱和脂肪烃，与EPDM有优异的相容性，且运动黏度高，不会析出材料表面，影响材料的使用性能。其次，能在加工过程中起润滑作用，改善N550在EPDM中分散性。此外，优质GPC 2158石蜡油具有非常高的闪点，在EPDM硫化过程中，挥发分较少，能保证产品质量稳定可靠，且不会产生较多烟雾污染环境。
本配方中，石蜡油加工助剂为：活性润滑剂，具体为活性润滑剂R-8。选用活性润滑剂R-8可改善橡胶共混物之间的相态均匀性，改善挤出加工工艺性能，缩短硫化时间，提升生产效率。
本配方中，吸附剂为：木质粉末活性炭和沸石分子筛原粉。选用沸石分子筛原粉是因为分子筛具有比表面积大、稳定性高、生产成本低等优势，具有多变的孔道结构(尺寸、维度以及联通性)和独特的笼结构，可以选择孔径与其动力学直径相匹配的分子筛吸附剂即利用分子筛分效应对于特定VOCs的捕集，减弱分子扩散和努森扩散效应的影响，提高孔内吸附速率，加强VOCs分子在孔/笼内的有效吸附，提高分子筛吸附剂对VOCs分子的吸附容量。对管廊用密封材料中挥发的CO2、对二甲苯、甲苯、乙酸等有机小分子具有较强的吸附能力和较大的吸附容量。活性炭(AC)因其比表面积大，发达的孔结构、较高的比表面积和含氧官能团具有吸附性能良好、吸附量大等优异特点。其中的木质粉状活性炭表面积大和总孔体积数多，具有最大的吸附容量，对管廊用密封材料中挥发的H2S、SO2、NO、NO2等无机小分子气体具有优异的吸附能力和较高的吸附容量。
本配方中，硫化体系材料为：促进剂TBzTD、促进剂BZ、促进剂EZ、促进剂PZ和促进剂DTDC。上述促进剂构成有效硫化体系。选用有效硫化体系是为了让密封材料在管廊密封中具有较低的压缩永久变形，能够在压缩过程中保持更长久高效的密封性能。此外，有效硫化体系中的低硫或无硫能够保证混炼胶在硫化和使用过程中H2S、SO2、NO、NO2等小分子有毒气体挥发，造成人身危害和环境破坏。此外，选用环保型硫促助剂TBzTD、DTDC，其分子结构更稳定。且，其余促进剂均使用无味或者低刺激性味物质，不会分解产生小分子有害物质。
本发明的配方用于管廊用低VOC柔性密封材料配方，该配方中各组分重量份数(phr)如表1：
表1各组分重量份数表
| 组分 | 重量份数 |
| 三元乙丙橡胶 | 100 |
| N550碳黑 | 40-100 |
| 碳酸钙 | 20-80 |
| 石蜡油 | 30-80 |
| 氧化锌 | 4-10 |
| 石蜡 | 2-10 |
| 防老剂RD | 1-3 |
| 防老剂4010NA | 1-3 |
| 硬脂酸 | 1-3 |
| 活性润滑剂 | 5-20 |
| 木质粉末活性炭 | 10-40 |
| 沸石分子筛原粉 | 10-40 |
| 促进剂TBzTD | 0.5-2 |
| 促进剂BZ | 0.5-2 |
| 促进剂EZ | 0.5-2 |
| 促进剂PZ | 0.5-2 |
| 促进剂DTDC | 0.5-2 |
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种管廊用低VOC柔性密封材料配方，其特征在于，该配方包括：基体材料、活性剂、防老剂、补强填充剂、软化剂、加工助剂、吸附剂和硫化体系材料。
2.根据权利要求1所述的一种管廊用低VOC柔性密封材料配方，其特征在于，该配方包括：基体材料100份、活性剂5份-13份、防老剂4份-16份、补强填充剂24份-180份、软化剂石蜡油30份-80份、加工助剂5份-20份、吸附剂20份-80份和硫化体系材料2.5份-10份。
3.根据权利要求1或2所述的一种管廊用低VOC柔性密封材料配方，其特征在于，所述的基体材料包括三元乙丙橡胶100份。
4.根据权利要求1或2所述的一种管廊用低VOC柔性密封材料配方，其特征在于，所述的活性剂包括氧化锌4份-10份和硬脂酸1份-3份。
5.根据权利要求1或2所述的一种管廊用低VOC柔性密封材料配方，其特征在于，所的防老剂包括石蜡2份-10份、防老剂RD1份-3份和防老剂4010NA1份-3份。
6.根据权利要求1或2所述的一种管廊用低VOC柔性密封材料配方，其特征在于，所述的补强填充剂包括N550碳黑4份-100份和碳酸钙20份-80份。
7.根据权利要求1或2所述的一种管廊用低VOC柔性密封材料配方，其特征在于，所述的软化剂包括石蜡油30份-80份。
8.根据权利要求1或2所述的一种管廊用低VOC柔性密封材料配方，其特征在于，所述的加工助剂包括活性润滑剂5份-20份。
9.根据权利要求1或2所述的一种管廊用低VOC柔性密封材料配方，其特征在于，所述的吸附剂包括木质粉末活性炭10份-40份和沸石分子筛原粉10份-40份。
10.根据权利要求1或2所述的一种管廊用低VOC柔性密封材料配方，其特征在于，所述的硫化体系材料包括促进剂TBzTD0.5份-2份、促进剂BZ0.5份-2份、促进剂EZ0.5份-2份、促进剂PZ0.5份-2份和促进剂DTDC0.5份-2份。
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