CN1781980A - 一种印刷胶辊专用高性能弹性体复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种印刷胶辊专用高性能弹性体复合材料及其制备方法。本发明通过使用原位—改性分散技术、动态微交联技术这2项技术，成功地解决了印刷胶辊用弹性体复合材料制备所存在的低硬度、适中门尼间难以兼顾，以及低硬度、高强度、高耐磨和高寿命间难以兼顾的等技术难题。本发明的复合材料的特点是：在进行挤出缠绕加工时，工艺稳定，效果良好，不发生下垂和断条现象；硫化时，胶辊不发生沉胶现象；硫化后，胶料的性能优异——低硬度、高强度、高耐磨，具有良好的耐油、耐油墨性能，亲水性较好，并且价格低。

Description

一种印刷胶辊专用高性能弹性体复合材料及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种印刷胶辊专用高性能弹性体复合材料及其制备方法。

背景技术：

近年来随着高速印刷机的迅速发展，对用于传递水和油墨的关键弹性体部件一印刷胶辊提出了更高的要求，如弹性好、耐油性高、动态生热小、耐磨性优良、易清洗、表面性能好(具有适宜吸附和传递油墨或水的能力)、动态疲劳寿命长，并且同时适合于先进的挤出缠绕工艺，以往的普通胶辊材料已很难兼顾上述要求。

印刷胶辊的硬度是在20-99度范围内，其中20-45度硬度范围内的低硬度胶辊制备难度最大。当前众多厂家生产的印刷胶辊用混炼胶，虽然大部分物理机械性能也达到了一定的水平，但对硬度在20-45度的印刷胶辊而言，(1)其胶料的门尼粘度值非常低(ML₁₊₄100约为5-8)，导致在使用挤出缠绕加工工艺时，出现胶条流淌并严重下垂现象，缠胶强度低而容易出现断胶和缺陷，硫化时沉胶也较为严重，因此无法应用先进的挤出缠绕技术，只能延用传统落后的手工包胶工艺；(2)强度、耐磨性、耐溶剂性也较低。

如何使橡胶在保持较低的硬度的同时，增加其门尼粘度值，一直是本领域的一项难以解决的问题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种印刷胶辊专用高性能弹性体复合材料及其制备方法，使混炼胶加工门尼粘度、流动性和硫化胶硬度间的关系得到平衡调整。

本发明为一种印刷胶辊专用高性能弹性体复合材料，其组成和重量份数为：

丁腈橡胶        100

端羧基液体丁腈橡胶              5-20

氧化锌    0.5-10

硬酯酸    0.5-4

硫黄      1-10

二硫化四甲基秋兰姆(促进剂TT)    0.1-3

2-硫醇基苯并噻唑(促进剂M)       0.1-5

白炭黑        5-40

硅烷偶联剂    0.1-10

针状硅酸盐    1-50

木质素        1-30

邻苯二甲酸二辛酯(DOP)           5-60

聚酯增塑剂    5-40

氧化镁        0.1-3

过氧化二异丙苯                  0.1-1

上面所说的白炭黑的粒径为10-40nm；所用的硅烷偶联剂为双(三乙氧基硅丙基)四硫化物；所用的聚酯增塑剂为聚己二酸亚丙基酯或聚己二酸亚丁基酯。。

本发明印刷胶辊专用高性能弹性体复合材料的制备方法依次包括下列步骤：

在120-150℃下，密炼机中加入丁腈橡胶生胶、端羧基液体丁腈橡胶、氧化锌、硬酯酸、硅烷偶联剂及白炭黑，控制温度在120-150℃，在转子转速60-80转/分剪切速率下，混炼5-10分钟，完成白炭黑的原位改性分散；然后加入木质素、针状硅酸盐、聚酯增塑剂及邻苯二甲酸二辛酯，混炼5-12分钟后，加入过氧化二异丙苯和氧化镁，在同样条件下，混炼2-4分钟，完成各种助剂混炼的同时完成基体和端羧基液体丁腈橡胶的动态微交联反应，排胶，在开炼机上加入硫黄、二硫化四甲基秋兰姆、2-硫醇基苯并噻唑，混炼均匀。

本发明采用过氧化物作为动态微交联的交联剂。由于低门尼的胶料在密炼机中进行高温混炼时，过氧化物产生分解，其自由基会使丁腈橡胶产生一定程度的微交联。通过这一热处理以后，混炼胶在保持良好的流动性的同时，在一定幅度范围内提高了门尼粘度，而最终硫化胶的硬度增加极其轻微。

木质素是一类价格便宜的无定形粉末，是一种含羟基、羧基、甲氧基等多种活性基团的有机物，易与无机填料和橡胶发生化学反应，木质素分子或木质素分子间羟甲基在硫化时可进一步缩合，形成适度的木质素树脂网络。我们利用它的这些特性将它用作补强剂取得了很好的效果。我们的研究还表明，由于木质素是一种软质填料，它对材料硬度影响不大，并且还能够有效地提高和调控胶料的传水、传墨性能。

本发明通过使用原位-改性分散和动态微交联两项技术，成功地解决了印刷胶辊用弹性体复合材料制备所存在的低硬度、适中门尼间难以兼顾，以及低硬度、高强度、高耐磨和高寿命间难以兼顾的等技术难题。本发明的复合材料的特点是：在进行挤出缠绕加工时，工艺稳定，效果良好，不发生下垂和断条现象；硫化时，胶辊不发生沉胶现象；硫化后，胶料的性能优异——低硬度、高强度、高耐磨，具有良好的耐油、耐油墨性能，亲水性较好，并且价格低。

具体实施方式：

实施例1：

在120-150℃下，密炼机中加入丁腈橡胶生胶、端羧基液体丁腈橡胶、氧化锌、硬酯酸、硅烷偶联剂Si69及白炭黑，控制温度在120-150℃，在转子转速70转/分剪切速率下，混炼8分钟，完成白炭黑的原位改性分散；然后加入木质素、针状硅酸盐、聚己二酸亚丙基酯及邻苯二甲酸二辛酯，混炼10分钟后，加入过氧化二异丙苯和氧化镁，在同样条件下，混炼3分钟，完成各种助剂混炼的同时完成基体和端羧基液体丁腈橡胶的动态微交联反应，排胶，在开炼机上加入硫黄、二硫化四甲基秋兰姆(促进剂TT)、2-硫醇基苯并噻唑(促进剂M)，混炼均匀。各种原料的重量份数比例为：

丁腈橡胶            100

端羧基液体丁腈橡胶  20

ZnO                       3

硬酯酸                    2

硫黄                      4

促进剂TT                  0.2

促进剂M                   2

白炭黑                    12

Si69                      3

针状硅酸盐                10

木质素                    5

邻苯二甲酸二辛酯          30

聚己二酸亚丙基酯          5

MgO                       0.1

过氧化二异丙苯            1.0

实施例2：

在120-150℃下，密炼机中加入丁腈橡胶生胶、端羧基液体丁腈橡胶、氧化锌、硬酯酸、硅烷偶联剂Si69及白炭黑，控制温度在120-150℃，在转子转速65转/分剪切速率下，混炼6分钟，完成白炭黑的原位改性分散；然后加入木质素、针状硅酸盐、聚己二酸亚丙基酯及邻苯二甲酸二辛酯，混炼8分钟后，加入过氧化二异丙苯和氧化镁，在同样条件下，混炼4分钟，完成各种助剂混炼的同时完成基体和端羧基液体丁腈橡胶的动态微交联反应，排胶，在开炼机上加入硫黄、二硫化四甲基秋兰姆(促进剂TT)、2-硫醇基苯并噻唑(促进剂M)，混炼均匀。各种原料的重量份数比例为：

丁腈橡胶            100

端羧基液体丁腈橡胶  20

ZnO                 0.5

硬酯酸              0.5

硫黄                1

促进剂TT            3

促进剂M             5

白炭黑              25

Si69                5

针状硅酸盐          20

木质素              15

邻苯二甲酸二辛酯    20

聚己二酸亚丙基酯    20

MgO                 3

过氧化二异丙苯      0.1

实施例3：

在120-150℃下，密炼机中加入丁腈橡胶生胶、端羧基液体丁腈橡胶、氧化锌、硬酯酸、硅烷偶联剂Si69及白炭黑，控制温度在120-150℃，在转子转速80转/分剪切速率下，混炼5分钟，完成白炭黑的原位改性分散；然后加入木质素、针状硅酸盐、聚己二酸亚丙基酯及邻苯二甲酸二辛酯，混炼12分钟后，加入过氧化二异丙苯和氧化镁，在同样条件下，混炼2分钟，完成各种助剂混炼的同时完成基体和端羧基液体丁腈橡胶的动态微交联反应，排胶，在开炼机上加入硫黄、二硫化四甲基秋兰姆(促进剂TT)、2-硫醇基苯并噻唑(促进剂M)，混炼均匀。各种原料的重量份数比例为：

丁腈橡胶            100

端羧基液体丁腈橡胶  15

ZnO                 5

硬酯酸              2

硫黄                5

促进剂TT            0.4

促进剂M             0.1

白炭黑              30

Si69                6

针状硅酸盐          40

木质素              30

邻苯二甲酸二辛酯    60

聚己二酸亚丙基酯    10

MgO                 0.5

过氧化二异丙苯      0.5

实施例4：

在120-150℃下，密炼机中加入丁腈橡胶生胶、端羧基液体丁腈橡胶、氧化锌、硬酯酸、硅烷偶联剂Si69及白炭黑，控制温度在120-150℃，在转子转速70转/分剪切速率下，混炼8分钟，完成白炭黑的原位改性分散；然后加入木质素、针状硅酸盐、聚己二酸亚丙基酯及邻苯二甲酸二辛酯，混炼10分钟后，加入过氧化二异丙苯和氧化镁，在同样条件下，混炼3分钟，完成各种助剂混炼的同时完成基体和端羧基液体丁腈橡胶的动态微交联反应，排胶，在开炼机上加入硫黄、二硫化四甲基秋兰姆(促进剂TT)、2-硫醇基苯并噻唑(促进剂M)，混炼均匀。各种原料的重量份数比例为：

丁腈橡胶              100

端羧基液体丁腈橡胶    10

ZnO                   6

硬酯酸                3

硫黄                  10

促进剂TT              0.1

促进剂M               1

白炭黑                20

Si69                  6

针状硅酸盐            50

木质素                15

邻苯二甲酸二辛酯      20

聚己二酸亚丙基酯      40

MgO                   2.5

过氧化二异丙苯        0.2

实施例5：

各种原料的重量份数比例如下，其它步骤同实施例1。

丁腈橡胶            100

端羧基液体丁腈橡胶  5

ZnO                 5

硬酯酸              2

硫黄                2

促进剂TT            1.5

促进剂M             1.5

白炭黑              35

Si69                6

针状硅酸盐          35

木质素              20

邻苯二甲酸二辛酯    30

聚己二酸亚丙基酯    15

MgO                 1.5

过氧化二异丙苯      0.6

实施例6：

各种原料的重量份数比例如下，其它步骤同实施例1。

丁腈橡胶              100

端羧基液体丁腈橡胶    5

ZnO                   10

硬酯酸                4

硫黄                  3

促进剂TT              1

促进剂M               2

白炭黑                40

Si69                  10

针状硅酸盐            50

木质素                25

邻苯二甲酸二辛酯      40

聚己二酸亚丁基酯        15

MgO                     1.5

过氧化二异丙苯          0.6

Claims (5)

1.一种印刷胶辊专用高性能弹性体复合材料，其组成和重量份数为：

丁腈橡胶  100

端羧基液体丁腈橡胶    5-20

氧化锌    0.5-10

硬酯酸    0.5-4

硫黄      1-10

二硫化四甲基秋兰姆    0.1-3

2-硫醇基苯并噻唑      0.1-5

白炭黑        5-40

硅烷偶联剂    0.1-10

针状硅酸盐    1-50

木质素        1-30

邻苯二甲酸二辛酯      5-60

聚酯增塑剂    5-40

氧化镁        0.1-3

过氧化二异丙苯        0.1-1

2.根据权利要求1的复合材料，其特征是：所用的白炭黑的粒径为10-40nm。

3.根据权利要求1的复合材料，其特征是：所用的硅烷偶联剂为双(三乙氧基硅丙基)四硫化物。

4.根据权利要求1的复合材料，其特征是：所用的聚酯增塑剂为聚己二酸亚丙基酯或聚己二酸亚丁基酯。

5.权利要求1至4复合材料的制备方法依次包括下列步骤：在120-150℃下，密炼机中加入丁腈橡胶生胶、端羧基液体丁腈橡胶、氧化锌、硬酯酸、硅烷偶联剂及白炭黑，控制温度在120-150℃，在转子转速60-80转/分剪切速率下，混炼5-10分钟，完成白炭黑的原位改性分散；然后加入木质素、针状硅酸盐、聚酯增塑剂及邻苯二甲酸二辛酯，混炼5-12分钟后，加入过氧化二异丙苯和氧化镁，在同样条件下，混炼2-4分钟，完成各种助剂混炼的同时完成基体和端羧基液体丁腈橡胶的动态微交联反应，排胶，在开炼机上加入硫黄、二硫化四甲基秋兰姆、2-硫醇基苯并噻唑，混炼均匀。