CN115322457A - 一种耐油耐低温改性丁腈胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐油耐低温改性丁腈胶及其制备方法，其技术方案的要点是改性丁晴胶，按质量份数计，包括丁晴胶80‑85份，炭黑40‑60份，聚己二酸脂20‑40份，三元乙丙胶15‑20份，氧化锌3‑8份，硫磺1.5‑2.5份，硬脂酸1‑2份，防老剂2‑4份，促进剂1‑2.5份；制备方法包括以下步骤：步骤S1,按照配比称重；其中将炭黑、氧化锌、硫磺、硬脂酸、防老剂以及促进剂每种均分成A、B两份；步骤S2,将丁晴胶与A组各原料进行混炼，制成丁晴胶混炼胶；将三元乙丙胶与聚己二酸脂以及B组各原料进行混炼，制成三元乙丙胶混炼胶；步骤S3,将丁晴胶混炼胶与三元乙丙胶混炼胶进行均匀混合；本发明相比于传统的丁晴胶，具有更加良好的耐油耐低温特性。

Description

一种耐油耐低温改性丁腈胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及改性丁晴胶技术领域，尤其涉及一种耐油耐低温改性丁腈胶及其制备方法。

背景技术

丁腈橡胶(NBR)，简称丁腈胶，是由丙烯腈与丁二烯单体聚合而成的共聚物，耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强，因此广泛应用于机车车辆制动机用的隔膜、Y型圈、密封圈以及胶垫等制品。但是丁腈胶具有耐低温性差、耐臭氧性差等缺点，此类密封制品是整个制动系统的关键，但是在这些制品的使用过程中，由于工作环境的需要，要求橡胶除具有耐油性能外，还要具有优异的低温耐寒性能，而普通丁腈橡胶的低温耐寒性能很难满足要求，影响了橡胶制品的使用寿命。为了提高丁腈橡胶的耐低温特性，通常在丁腈橡胶材料在进行炼制时，加入改性材料，进而提高材料的耐低温特性。

现有的耐油耐低温的改性丁晴胶可参考公开号为CN106700155A的中国发明专利申请文件，其公开了一种低温耐油丁腈橡胶，包括以下重量份的组分：硅氧烷改性丁腈胶80-120份、氧化锌5-10份、硬脂酸0.5-1.5 份、防老剂NAPM1-3份，复合补强剂80-120份、复合硫化剂1-5份、促进剂1-3份、TP-90B助剂20-40份。

上述现有的低温耐油丁腈橡胶通过将配方中传统的丁腈胶替换为硅氧烷改性丁腈胶进而对丁晴胶的耐低温特性进行增强。

发明内容

本发明的其中一个目的是提供一种改性丁晴胶，相比于传统的丁晴胶，具有更加良好的耐油耐低温特性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种耐油耐低温改性丁晴胶，按质量份数计，包括丁晴胶80-85份，炭黑40-60份，聚己二酸脂20-40份，三元乙丙胶15-20份，氧化锌3-8份，硫磺1.5-2.5 份，硬脂酸1-2份，防老剂2-4份，促进剂1-2.5份。

通过上述技术方案，三元乙丙胶是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，因其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、耐候等耐老化性能优异，通过在丁晴胶中加入三元乙丙胶进行混炼，并且混炼时加入聚己二酸脂，作为耐低温增塑剂，从而能够有效提高改性丁晴胶的耐低温特性。

较佳的，所述促进剂包括促进剂CZ以及促进剂TMTD；所述促进剂CZ 和促进剂TMTD的质量份数之比为2.5:1-20:1。

通过上述技术方案，在本方案中，防老剂采用复配配方，其中防老剂 RD是橡胶工业中抗热氧老化性能特别的一类通用型胺类防老剂，适用于天然橡胶和除氯丁橡胶之外的其他合成橡胶。防老剂RD去屈挠疲劳和臭氧老化的防护效果不明显，因此特别适用于对以热氧老化为主要老化特征的一类橡胶制品；防老剂4010NA属于胺类防老剂中性能优良的通用型防老剂，抗臭氧老化性能和抗屈挠龟裂性能尤为，是对苯二铵防老剂系列中使用历史悠久的主要品种。对热氧光老化的防护效果也很好，并有抑制铜、锰等有害金属催化老化的功能；采用复配的防老剂能够更好的提高材料的抗老化性能。

较佳的，所述促进剂包括N-环己基-2-苯并噻

次磺酰胺以及二硫化四甲基秋兰姆；所述N-环己基-2-苯并噻

次磺酰胺和二硫化四甲基秋兰姆的质量份数之比为2.5:1-20:1。

通过上述技术方案，促进剂TMTD作为天然橡胶、合成橡胶及乳胶的超促进剂，加热到100℃以上既慢慢分解析出游离硫，故因此也可作为硫化剂；促进剂TMTD用于三元乙丙橡胶。氯磺化聚乙烯橡胶用金属氧化物交联时，能够延迟G型、GN型氯丁胶的硫化。在乳胶中应用本品可减少二硫代氨基甲酸盐早期硫化的倾向；促进剂CZ它是一种高度灵活的后效促进剂，具备次磺酰胺类促进剂的典型优点，如抗焦烧性能优良，加工安全，硫化时间短等。

本发明的另一个目的是提供一种耐油耐低温改性丁晴胶制备方法，用于制备上述耐油耐低温改性丁晴胶。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：一种耐油耐低温改性丁晴胶制备方法，包括以下方法步骤：

步骤S1,按照配比，对丁晴胶、炭黑、聚己二酸脂、三元乙丙胶、氧化锌、硫磺、硬脂酸、防老剂以及促进剂进行称取；其中将炭黑、氧化锌、硫磺、硬脂酸、防老剂以及促进剂每种均分成A、B两份；A与B的质量份数之比等于丁晴胶与三元乙丙胶质量份数之比；

步骤S2,将丁晴胶与A组各原料进行混炼，制成丁晴胶混炼胶；将三元乙丙胶与聚己二酸脂以及B组各原料进行混炼，制成三元乙丙胶混炼胶；

步骤S3,将制作而成的丁晴胶混炼胶以及三元乙丙胶混炼胶停放 24-26小时，然后将丁晴胶混炼胶和三元乙丙胶混炼胶加入开炼机中进行混合。

通过上述技术方案，在对改性丁晴胶进行制作时，将三元乙丙胶与聚己二酸脂单独进行混炼，因为三元乙丙胶耐油性差，通过混炼放置，能充分吸收聚己二酸脂溶胀，然后将三元乙丙胶混炼胶与丁晴胶混炼胶进行掺匀，胶料再接触到油时，三元乙丙胶相吸油溶胀能力变小，耐油性变好；而三元乙丙胶的掺入也改善了丁腈胶的耐低温性能，进而使成品的改性丁晴胶具有良好的耐油耐低温特性。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、配方中加入三元乙丙胶，将三元乙丙胶与聚己二酸脂单独进行混炼，通过混炼放置，能充分吸收聚己二酸脂溶胀，然后将三元乙丙胶混炼胶与丁晴胶混炼胶进行掺匀，胶料再接触到油时，三元乙丙胶相吸油溶胀能力变小，耐油性变好；而三元乙丙胶的掺入也改善了丁腈胶的耐低温性能，进而使成品的改性丁晴胶具有良好的耐油耐低温特性。

2、配方中的防老剂以及促进剂均采用复配配方，相比于传统的单一配方组分，适应性更广，能够更加优良的改善成品材料的性能。

具体实施方式

下面将结合本发明具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都属于本发明的保护范围。

实施例

实施例1：

一种耐油耐低温改性丁晴胶制备方法，包括以下方法步骤：

步骤S1,按照以下质量份数对原料进行称取，对丁晴胶80份、炭黑40、聚己二酸脂20份、三元乙丙胶15份、氧化锌3份、硫磺1.5份、硬脂酸 1份、防老剂2份以及促进剂1份；防老剂采用防老剂RD和防老剂4010NA，按质量分数1:1复配，促进剂采用促进剂CZ以及促进剂TMTD，按质量分数4：1复配；

将炭黑、氧化锌、硫磺、硬脂酸、防老剂以及促进剂每种均分成A、B 两份；A与B的质量份数之比等于丁晴胶与三元乙丙胶质量份数之比；其中，A组：炭黑33.68份、氧化锌2.53份、硫磺1.26份、硬脂酸0.84份、防老剂RD 0.84份、防老剂4010 NA 0.84份、促进剂CZ 0.67份、促进剂 TMTD 0.17份；B组：炭黑6.32份、氧化锌0.47份、硫磺0.24份、硬脂酸0.16份、防老剂RD0.16份、防老剂4010NA 0.16份、促进剂CZ 0.13 份、促进剂TMTD 0.03份；

步骤S2,将丁晴胶与A组各原料进行混炼，制成丁晴胶混炼胶；将三元乙丙胶与聚己二酸脂以及B组各原料进行混炼，制成三元乙丙胶混炼胶；

步骤S3,将制作而成的丁晴胶混炼胶以及三元乙丙胶混炼胶停放24小时，然后将丁晴胶混炼胶和三元乙丙胶混炼胶加入开炼机中进行混合。

实施例2至5与实施例1制备方法与实施例1的相同，区别仅在于各种组分含量与实施例1不同，具体如表1所示。

表1实施例1-6各配方组分含量

表格1中的数据单位为以质量分数计的份。

对比例

对比例1采用背景技术中公开号为CN106700155A专利申请文件中的配方和制备方法进行制备，包括以下步骤：1)按照以下重量份称取原料组分：低聚硅氧烷改性丁腈胶100份、氧化锌7.5份、硬脂酸1份、防老剂NAPM 2份、高耐磨炭黑30份、快压出炭黑75份、硫磺1份、DCP 1份、双二五硫化剂2份、促进剂TE 1.5份、促进剂DM 1份、TP-90B 40份；

2)将低聚硅氧烷改性丁腈胶薄通3遍，备用；将氧化锌、硬脂酸、防老剂NAPM、复合补强剂、复合硫化剂使用混合调速分散机分散均匀，备用；

3)依次加入上述薄通后的低聚硅氧烷改性丁腈胶、混合后的物料、复合促进剂和TP-90B加工助剂，八八刀倒胶4遍，薄通3遍，八八刀倒胶4 遍后，出片，塑料膜包覆停放8h，返炼薄通3遍，出片，得初胶料；

4)将上述初胶料进行第一次硫化，硫化温度为150℃，硫化时间为 30min，硫化压力为12MPa，裁剪，得胶片；

5)取四氟膜，清洗晾干，并包覆在上述裁剪后的胶片上，刷涂粘合剂 1遍，晾干30min，得胶料；

6)将上述胶料放入试片模合模加压二次硫化，硫化温度为150℃，硫化时间为30min，硫化压力为12MPa，硫化完毕后，去除飞边，制得特种低温耐油丁腈胶料。

以上方法和组分来源于公开号为CN106700155A专利申请文件中的数据。

试验方法

将实施例1-6以及对比例1-制备的改性丁晴胶进行性能测试，低温耐油丁腈橡胶按照国家标准规定的测试方法的要求进行性能检测，其中，硬度按照GB/T531.1-2008规定的方法进行，拉伸强度按照GB/T528-2009规定的方法进行，拉断伸长率按照ISO527-2012规定的方法进行，拉断永久变形按照GB/T1683-1981规定的方法进行，脆性温度按照GB/T1682-1994 规定的方法进行，压缩耐寒系数按照GB/T1690-2010规定的方法进行，压缩永久变形按照GB/T7759.2-2014规定的方法进行，耐液体性能为10#航空液压油90℃×70h下压缩30％按照GB/T1690-2010规定的方法进行，热空气老化伸长率为90℃×24h下按照GB/T3512-2014规定的方法进行，剥离强度为与聚四氟乙烯薄膜热压后按照GB/T7760-2003规定的方法进行，检测结果如表2所示。

表2实施例1-6以及对比例的改性丁晴胶性能测试结果

对比例的测试数据来源于公开号为CN106700155A专利申请文件中数据。

结合表1和表2中的数据可得，本申请制备的改性丁晴胶硬度低于对比例中的改性丁晴胶，这是由于配方中炭黑的比例较少所造成的。结合实施例1、4、5以及对比例的测试数据可以得出，加入三元乙丙胶和聚己二酸脂对丁晴胶进行改性，能够显著提成改性丁晴胶的耐油和耐低温特性，相比于现有产品，在其他性能保持或略有进步的基础上，其耐油和耐低温特性有着明显的提升。结合实施例1、5、6的测试数据，可以看出，采用本申请中复配的抗老剂以及促进剂相比于采用单一组分的抗老剂和促进剂，本申请中的复配促进剂能够使橡胶更好的进行硫化反映，进而提高改性丁晴胶的应用性能，而复配抗老剂的相比于单一的抗老剂也具有更加优良的抗老化效果。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (4)

1.一种耐油耐低温改性丁晴胶，其特征在于：按质量份数计，包括丁晴胶80-85份，炭黑40-60份，聚己二酸脂20-40份，三元乙丙胶15-20份，氧化锌3-8份，硫磺1.5-2.5份，硬脂酸1-2份，防老剂2-4份，促进剂1-2.5份。

2.根据权利要求1所述的一种耐油耐低温改性丁晴胶，其特征在于：所述防老剂包括防老剂RD以及防老剂4010NA；所述防老剂RD与及防老剂4010NA的质量份数比为1:2-2:1。

3.根据权利要求1所述的一种耐油耐低温改性丁晴胶，其特征在于：所述促进剂包括促进剂CZ以及促进剂TMTD；所述促进剂CZ和促进剂TMTD的质量份数之比为2.5:1-20:1。

4.一种耐油耐低温改性丁晴胶制备方法，其特征在于，包括以下方法步骤：

步骤S1,按照配比，对丁晴胶、炭黑、聚己二酸脂、三元乙丙胶、氧化锌、硫磺、硬脂酸、防老剂以及促进剂进行称取；其中将炭黑、氧化锌、硫磺、硬脂酸、防老剂以及促进剂每种均分成A、B两份；A与B的质量份数之比等于丁晴胶与三元乙丙胶质量份数之比；

步骤S2,将丁晴胶与A组各原料进行混炼，制成丁晴胶混炼胶；将三元乙丙胶与聚己二酸脂以及B组各原料进行混炼，制成三元乙丙胶混炼胶；

步骤S3,将制作而成的丁晴胶混炼胶以及三元乙丙胶混炼胶停放24-26小时，然后将丁晴胶混炼胶和三元乙丙胶混炼胶加入开炼机中进行混合。