DE102020104229B4 - Nitrilkautschuk und dessen Herstellungsverfahren sowie Dichtungsring - Google Patents

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Abstract

Ein Nitrilkautschuk, enthaltend die folgenden Herstellungsausgangsmaterialien in Massenanteilen:
100 Anteile von Nitril-Rohkautschuk,
0,1-5 Anteile von mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid;
60-90 Anteile von mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß
1-3 Anteile eines Alterungsschutzmittels;
2-6 Anteile einer Vulkanisiermittelmischung; und
1-3 Anteile eines Beschleunigungsmittels,
wobei das mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierte Graphenoxid durch eine Reaktion von Amino-terminiertem flüssigem Nitrilkautschuk mit Graphenoxid erhalten wird;
wobei der mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierte Ruß durch eine Reaktion von Amino-terminiertem flüssigem Nitrilkautschuk mit Ruß erhalten wird, der mit einem Epoxysilan-Kopplungsmittel behandelt wurde;
wobei der Nitrilkautschuk kein Plastifizierungsagens und keinen Weichmacher umfasst; und
der Nitrilkautschuk durch ein Verfahren, umfassend den folgenden Schritt hergestellt wird:
Vermischen von Nitril-Rohkautschuck, mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid, mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß, einem Alterungsschutzmittel, einer Vulkanisiermittelmischung und einem Beschleunigungsmittel, um den Nitrilkautschuk zu erhalten.

Description

  • Technisches Feld
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Feld der Verbundwerkstoffe und betrifft speziell einen Nitrilkautschuk und ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie einen Dichtungsring.
  • Hintergrund
  • Umkehrosmose, auch Antiosmose genannt, ist eine Membrantrenntechnik für das Auftrennen von Lösungsmitteln aus einer Lösung unter Nutzung von Druckunterschieden als antreibende Kraft. Umkehrosmose erreicht das Ziel des Trennens, Extrahierens, Aufreinigens und Konzentrierens mit Hilfe von Umkehrosmose-Membranen (RO-Membran). In Prozessen der Hochkonzentrationswasserbehandlung wie z.B. der Aufreinigung von Meerwasser, der Behandlung von Deponiesickerwasser, der Abwasserentschwefelung und ähnlichem, müssen RO Membranen in der Regel auf Polymerstützplatten angebracht werden. Ein Umkehrosmose-Scheibenrohrmodul wird normalerweise durch das Verpacken mehrerer Lagen von RO-Membranen, mehrerer Lagen von Stützplatten, Dichtelementen und Metallstrukturelementen gebildet, und ein Dichtungsring muss zwischen zwei Stützplatten angebracht werden, um zu verhindern, dass Meerwasser, Abwasser und ähnliches, das gefiltert werden muss, zu einem mittleren Wasserauslassrohr fließt. Um die Penetrationsgeschwindigkeit des Wassers zu erhöhen, wird der auf die RO-Membranen ausgeübte Druck, der von 9,0 MPa auf 16,0 MPa steigt, immer höher, und es wird versucht, den ausgeübten Druck auf 25,0 MPa zu erhöhen, um die Wasserpenetrationsgeschwindigkeit weiter zu erhöhen. Aufgrund dessen werden höhere Anforderungen an die Zugfestigkeit, Härte und permanente Kompression eines Dichtringes gestellt.
  • Gegenwärtig wird im Allgemeinen Nitrilkautschuk (NBR) als Material für Dichtungsringe verwendet. Eine chinesische Erfindungsanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer CN 107082914 A der Anmeldung offenbart einen Nitrilkautschuk, der Nitrilkautschuk 100 parts per hundred rubber (phr), Ruß 80phr, Dioctylsebacat 40phr, modifizierten Talkumpuder 60phr, Zinkoxid 8phr, Stearinsäure 3phr, Cumaron 8phr, ein Alterungsschutzmittel RD® 3phr, ein Alterungsschutzmittel 4010NA 4phr, ein Dispergiermittel 4phr, ein feuchtigkeitsabsorbierendes Mittel 20phr, Schwefel S 5phr, ein Beschleunigungsmittel D 2phr, und ein Beschleunigungsmittel DPTT 4phr enthält. Das Produkt wird in einem ersten Abschnitt einer Mikrowellenbehandlung und nach dem Extrudieren in einem zweiten Abschnitt einer Heißluftvulkanisations-Formung unterzogen. Ein durch Anwendung des Verfahrens erhaltenes Nitrilkautschukprodukt weist eine Härte von 72 Grad (Shore A), eine Zugfestigkeit von 15,6 MPa, und eine permanente Kompression von 28% auf. Die Zugfestigkeit des Nitrilkautschuks, der durch dieses Verfahren hergestellt wird, muss jedoch verbessert werden und die permanente Kompression ist relativ hoch.
  • Die chinesischen Erfindungsanmeldungen mit den jeweiligen Veröffentlichungsnummern der Anmeldungen CN 106633243 A , CN 108102169 A und CN 108485008 A offenbaren ein Verfahren für die Herstellung eines Nitrilkautschuks mit hoher Zugfähigkeit, hoher Härte und niedriger permanenter Kompression. Aufgrund der Zugabe eines Plastifizierungsmittels oder Weichmachers zu dem Rezept würde ein Verlust des Plastifizierungsmittels oder Weichmachers allerdings eine Herabsetzung der Leistung des Nitrilkautschuks nach dessen Nutzung über eine Zeitspanne hinweg bewirken, was die Anforderungen nicht erfüllen kann.
  • DE 11 2017 000 751 T5 offenbart Elastomermischungen, die mindestens ein Elastomer aufweisen, das für 70 Stunden bei 100°C hitzestabil ist, sodass das mindestens eine Elastomer mindestens eine der folgenden Eigenschaften aufweist, ausgewählt aus: (a) eine Veränderungen der Durometer-Härte von nicht mehr als 15 Punkten, (b) eine Veränderung der Zugfestigkeit von nicht mehr als 40%, und (c) eine Veränderung der Längung nach Bruch von nicht mehr als 40%.
  • CN 110128719 A offenbart ein hoch-temperatur-resistentes Förderband, das die nachfolgenden Rohmaterialien in Massenanteilen aufweist: 60-80 Teile Nitrilkautschuk, 20-30 Teile Naturharz, 10 -20 Teile Weichmacher, 5-8 Teile Stearinsäure, 3-5 Teile Alterungsschutzmittel, 3-5 Teile Vulkanisierungsmittel, 10-20 Teile Silikonharz, 10-20 Teile modifiziertes Graphenoxid, 10-20 Teile modifizierte Karbonfaser, 3-5 Teile p-Toluen-Sulfonsäure, 3-5 Teile ätherisches Pflanzenöl, und 3-5 Teile Muschelpulver.
  • Zusammenfassung
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Nitrilkautschuks und eines Verfahrens zu dessen Herstellung sowie eines Dichtungsrings. Der Dichtungsring wird weiter durch das Nutzen des Nitrilkautschuks, der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird, hergestellt, und weist eine hohe Härte und Zugfestigkeit sowie eine niedrige permanente Kompression und eine lange Nutzbarkeit auf.
  • Um den oben genannten Zweck zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung den folgenden technischen Plan bereit:
    • Die vorliegende Erfindung stellt einen Nitrilkautschuk bereit, der die folgenden Herstellungsausgangsmaterialien in Massenanteilen enthält:
      • 100 Anteile von Nitril-Rohkautschuk,
      • 0,1-5 Anteile von mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid;
      • 60-90 Anteile von mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß
      • 1-3 Anteile eines Alterungsschutzmittels;
      • 2-6 Anteile einer Vulkanisiermittelmischung; und
      • 1-3 Anteile eines Beschleunigungsmittels,
    • wobei das mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierte Graphenoxid durch eine Reaktion von Amino-terminiertem flüssigem Nitrilkautschuk mit Graphenoxid erhalten wird;
    • wobei der mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierte Ruß durch eine Reaktion von Amino-terminiertem flüssigem Nitrilkautschuk mit Ruß erhalten wird, der mit einem Epoxysilan-Kopplungsmittel behandelt wurde;
    • wobei der Nitrilkautschuk kein Plastifizierungsagens und keinen Weichmacher umfasst; und
    • der Nitrilkautschuk durch ein Verfahren, umfassend den folgenden Schritt hergestellt wird:
      • Vermischen von Nitril-Rohkautschuck, mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid, mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß, dem Alterungsschutzmittel, der Vulkanisiermittelmischung und dem Beschleunigungsmittel, um den Nitrilkautschuk zu erhalten.
  • Bevorzugt beträgt die Mooney-Viskosität des Nitril-Rohkautschuks 40-65 und der Massenanteil des Acrylnitrils in dem Nitril-Rohkautschuk liegt bei 20-30%.
  • Bevorzugt beträgt die relative Molekülmasse des Amino-terminierten flüssigen Nitrilkautschuks 2000-4000 und der Massenanteil der Amine in dem Amino-terminierten flüssigen Nitrilkautschuk liegt bei ≥ 15%.
  • Das Epoxysilan-Kopplungsmittel schließt bevorzugt eines oder mehrere aus 3-(Glycidoxypropyl)triethoxysilan, 3-(Glycidoxypropyl)trimethoxysilan, (3-Glycidoxypropyl)methyldiethoxysilan, (3-Glycidoxypropyl)methyldimethoxysilan, 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltriethoxysilan und 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan ein. Bevorzugt schließt der Ruß halbverstärkenden Ruß und feinteiligen thermisch gecrackten Ruß ein.
  • Die Vulkanisiermittelmischung schließt bevorzugt Schwefel und ein Peroxid-Vulkanisiermittel ein; und/oder
    das Beschleunigungsmittel schließt bevorzugt eines oder mehrere aus Triallylcyanurat, Triallylisocyanurat und m-Phenylenbismaleimid ein.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung des Nitrilkautschuks des oben genannten technischen Plans bereit, das den folgenden Schritt einschließt:
    • Vermischen von Nitril-Rohkautschuk, einem mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid, einem mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß, einem Alterungsschutzmittel, einer Vulkanisiermittelmischung und einem Beschleunigungsmittel, um Nitrilkautschuk zu erhalten.
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen Dichtungsring bereit, hergestellt, indem man den Nitrilkautschuk des oben genannten technischen Plans oder den Nitrilkautschuk, hergestellt nach dem Herstellungsverfahren des oben genannten technischen Plans, als Ausgangsmaterial verwendet.
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen Nitrilkautschuk bereit, der die folgenden Herstellungsausgangsmaterialien in Massenanteilen enthält: 100 Anteile von Nitril-Rohkautschuk, 0,1-5 Anteile von mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid; 60-90 Anteile von mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß; 1-3 Anteile eines Alterungsschutzmittels; 2-6 Anteile einer Vulkanisiermittelmischung; und 1-3 Anteile eines Beschleunigungsmittels, wobei das mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierte Graphenoxid durch eine Reaktion von Amino-terminiertem flüssigem Nitrilkautschuk mit Graphenoxid erhalten wird; der mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierte Ruß durch eine Reaktion von Amino-terminiertem flüssigem Nitrilkautschuk mit Ruß erhalten wird, der mit einem Epoxysilan-Kopplungsmittel behandelt wurde; der Nitrilkautschuk kein Plastifizierungsagens und keinen Weichmacher umfasst, und der Nitrilkautschuk durch ein Verfahren, umfassend den folgenden Schritt hergestellt wird: Vermischen von Nitril-Rohkautschuck, mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid, mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß, dem Alterungsschutzmittel, der Vulkanisiermittelmischung und einem Beschleunigungsmittel, um den Nitrilkautschuk zu erhalten. In dem Nitrilkautschuk, der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird, besitzen flüssiger Nitrilkautschuk und Nitril-Rohkautschuk eine ähnliche Struktur. Folglich werden mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertes Graphenoxid und Ruß verwendet, und nach der Behandlung weisen das erhaltene, mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierte Graphenoxid, der mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierte Ruß und der Nitril-Rohkautschuk eine gute Kompatibilität auf. Darüber hinaus kann, da flüssiger Nitrilkautschuk und Nitril-Rohkautschuk eine ähnliche chemische Struktur aufweisen, bei der Vernetzung durch Vulkanisation von Nitrilkautschuk auch flüssiger Nitrilkautschuk vulkanisiert werden, so dass die Kompatibilität von Ruß und Nitrilkautschuk verbessert wird, wobei in der Zwischenzeit durch eine Kombination von Ruß und Nitrilkautschuk eine Kombination chemischer Verbindungen entsteht, die relativ beständig ist. Daher weist der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Nitrilkautschuk relativ gute mechanische Eigenschaften auf und kann die Schwierigkeit bei einer Verarbeitung verringern.
  • Des Weiteren enthält der durch diese Erfindung bereitgestellte Nitrilkautschuk keine Stoffe wie Plastifizierungsmittel und Weichmacher und weist eine gute Stabilität auf. Und ein durch die Verwendung des Nitrilkautschuks als Herstellungsausgangsmaterial hergestellter Dichtungsring weist eine hohe Zugfestigkeit und Härte, eine geringe permanente Kompression und eine lange Nutzungsdauer bei hohem Außendruck auf, und kann daher in Umkehrosmosevorrichtungen im Bereich der Wasseraufbereitung angewendet werden. Die Ergebnisse der Ausgestaltungen zeigen, dass die Härte des durch die vorliegende Erfindung bereitgestellten Dichtungsrings mehr als 63 Grad (Shore A) erreichen kann, die Zugfestigkeit mehr als 19MPa erreicht und die permanente Kompression nur 17,1% beträgt. Die Umkehrosmosevorrichtung weist auch nach 6 Monaten Dauerbetrieb noch eine gute Dichtheit auf, wenn der angewandte Druck der Umkehrosmose 25MPa erreicht, ohne dass es bei der Anwendung zu einem Auslaufen kommt.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen Nitrilkautschuk bereit, der die folgenden Herstellungsausgangsmaterialien in Massenanteilen enthält:
    • 100 Anteile von Nitril-Rohkautschuk,
    • 0,1-5 Anteile von mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid;
    • 60-90 Anteile von mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß;
    • 1-3 Anteile eines Alterungsschutzmittels;
    • 2-6 Anteile einer Vulkanisiermittelmischung; und
    • 1-3 Anteile eines Beschleunigungsmittels

    wobei das mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierte Graphenoxid durch eine Reaktion von Amino-terminiertem flüssigem Nitrilkautschuk mit Graphenoxid erhalten wird;
    wobei der mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierte Ruß durch eine Reaktion von Amino-terminiertem flüssigem Nitrilkautschuk mit Ruß erhalten wird, der mit einem Epoxysilan-Kopplungsmittel behandelt wurde;
    wobei der Nitrilkautschuk kein Plastifizierungsagens und keinen Weichmacher umfasst; und der Nitrilkautschuk durch ein Verfahren, umfassend den folgenden Schritt hergestellt wird:
    • Vermischen von Nitril-Rohkautschuck, mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid, mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß, dem Alterungsschutzmittel, der Vulkanisiermittelmischung und dem Beschleunigungsmittel, um den Nitrilkautschuk zu erhalten.
  • Das Ausgangsmaterial für die Herstellung des durch die Erfindung bereitgestellten Nitrilkautschuks schließt 100 Anteile von Nitril-Rohkautschuk in Massenanteilen ein. Gemäß der vorliegenden Erfindung liegt die Mooney-Viskosität (ML1+4, 100°C) des Nitril-Rohkautschuks bevorzugt bei 40-65 und der Massenanteil von Acrylonitril beträgt bevorzugt 20-30%. Erfindungsgemäß gib es keine bestimmte Begrenzung der Viskosität des Nitril-Rohkautschuks, und eine Verwendung von Nitril-Rohkautschuk der JSR Corporation of Japan (mit der Modellnummer N240S und/oder N241) wird bevorzugt. Wenn eine Mischung der beiden obengenannten Modellnummern verwendet wird, so gibt es keine spezifische Begrenzung des Verhältnisses der beiden Rohkautschuk-Modellnummern, so dass jedes Verhältnis eingesetzt werden kann.
  • Auf Grundlage des Massenanteils an Nitril-Rohkautschuk schließt das Herstellungsausgangsmaterial des durch die Erfindung bereitgestellten Nitrilkautschuks 0,1-5 Anteile, bevorzugt 0,15-4,8 Anteile, besonders bevorzugt 0,5-3,5 Anteile und am meisten bevorzugt 0,8-2,7 Anteile von mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid ein. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine kleine Menge des mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierten Graphenoxids einer Nitrilkautschukzubereitung zugeführt, um die Stärke eines aus Nitrilkautschuk hergestellten Dichtungsrings zu verbessern und die permanente Kompression zu reduzieren, und somit günstig für ein Verlängern der Nutzungsdauer eines Dichtungsrings in einer relativ strengen Anwendungsumgebung zu sein.
  • Erfindungsgemäß wird das mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierte Graphenoxid durch eine Reaktion von Amino-terminiertem flüssigem Nitrilkautschuk mit Graphenoxid hergestellt. Die relative Molekülmasse des Amino-terminierten flüssigen Nitrilkautschuks beträgt in der vorliegenden Erfindung bevorzugt 2000-4000, und der Massenanteil der Amine in dem Amino-terminierten flüssigen Nitrilkautschuk ist bevorzugt ≥ 15%.In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird speziell Amino-terminierter flüssiger Nitrilkautschuk (mit Modellnummer 1300X16), hergestellt durch die Lubrizol Corporation, verwendet. Es gibt keine besondere Beschränkung auf ein spezifisches Herstellungsverfahren des mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierten Graphenoxids, welches durch die Anwendung eines Verfahrens hergestellt werden kann, das einem Fachmann bekannt ist, insbesondere wird in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das mit flüssigen Nitrilkautschuk modifizierte Graphenoxid unter Bezugnahme auf ein Verfahren gemäß dem amerikanischen Patent Nr. US20150344666A1 hergestellt.
  • Auf Grundlage des Massenanteils an Nitril-Rohkautschuk schließt das Herstellungsausgangsmaterial des durch die Erfindung bereitgestellten Nitrilkautschuks 60-90 Anteile, bevorzugt 65-85 Anteile, besonders bevorzugt 70-80 Anteile von mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß ein. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann Ruß eine Steigerung der Härte und eine verbesserte Zugfestigkeit des Nitrilkautschuks bewirken, allerdings wird mit einer zunehmenden Menge an Ruß die Viskosität des Kautschukmaterials höher und höher, insbesondere bei der Herstellung eines Nitrilkautschuks von hoher Härte (wobei die Härte mehr als Shore A 80 Grad erreicht) ist die verwendete Menge an Ruß relativ groß und die Viskosität des Kautschukmaterials in dem späteren Verarbeitungsstadium relativ hoch, was zu Schwierigkeiten in der Verarbeitung führt. Indes steigt auch die Menge der Wärmeerzeugung, was die Leistung des Kautschukmaterials nach der Vulkanisation beeinflusst. Erfindungsgemäß wird mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierter Ruß als Ausgangsmaterial für die Herstellung eines Nitrilkautschuks verwendet, um die Kompatibilität des Rußes und des Nitril-Rohkautschuks zu verbessern, und durch eine erhöhte Zugabemenge des Rußes in einer bestimmten Verarbeitungsbedingung ist dies günstig für eine Verbesserung der Härte und Stärke des aus dem Nitrilkautschuk hergestellten Dichtungsrings.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierte Ruß durch eine Reaktion von Amino-terminiertem flüssigem Nitrilkautschuk mit Ruß gewonnen, der mit einem Epoxysilan-Kopplungsmittel behandelt wurde, wobei die Reaktion insbesondere die folgenden Schritte beinhaltet:
    • Durchführen einer Modifikationsbehandlung von Ruß unter Verwendung eines Epoxysilan-Kopplungsmittels, um mit Epoxysilan-Kopplungsmittel modifizierten Ruß zu erhalten; und
    • Reagieren von Amino-terminiertem flüssigem Nitrilkautschuk mit dem mit Epoxysilan modifizierten Ruß, um einen mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierten Ruß zu erhalten.
  • Erfindungsgemäß wird ein Epoxysilan-Kopplungsmittel für die Ausführung einer Modifikationsbehandlung an Ruß verwendet, um mit Epoxysilan- Kopplungsmittel modifizierten Nitrilkautschuk zu erhalten. Erfindungsgemäß schließt das Epoxysilan-Kopplungsmittel bevorzugt eines oder mehrere aus 3-(Glycidoxypropyl)triethoxysilan, γ-(2,3-Epoxypropoxy)propyltrimethoxysilan, (3-Glycidoxypropyl)methyldiethoxysilan, 3-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan, 2-(3,4-Cyclohexylepoxid)ethyltriethoxysilan und 2-(3,4-cyclohexylepoxid)ethyltrimethoxysilan ein. Gemäß der vorliegenden Erfindung schließt der Ruß bevorzugt halbverstärkenden Ruß und feinteiligen thermisch gecrackten Ruß ein, wobei ein Massenverhältnis von halbverstärkenden Ruß zu feinteiligen thermisch gecrackten Ruß bevorzugt bei (1-8):(2-9), besonders bevorzugt bei (2-4):(6-8) liegt. Erfindungsgemäß schließt der halbverstärkende Ruß bevorzugt durch ein Gasofen-Verfahren gewonnen halbverstärkenden Ruß N770 oder durch ein Gasofen-Verfahren gewonnen halbverstärkenden Ruß N774 ein, und der feinteilige thermisch gecrackte Ruß schließt bevorzugt feinteiligen thermisch gecrackten Ruß N880 ein. Erfindungsgemäß gibt es keine besondere Beschränkung auf spezifische Arbeitsschritte bei der Modifikationsbehandlung, es kann lediglich ein Fachleuten in diesem Bereich bekanntes Verfahren übernommen werden.
  • Insbesondere wird in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Modifikationsbehandlung an Ruß unter Anwendung eines Epoxysilan-Kopplungsmittels unter Bezugnahme auf ein Verfahren aus der chinesischen Erfindungsanmeldung Patent-Nr. CN108084803A vorgenommen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung reagiert der Amino-terminierte flüssige Nitrilkautschuk mit dem erhaltenen, mit Epoxysilan-Kopplungsmittel modifizierten Ruß, um mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierten Ruß zu erhalten. Die relative Molekülmasse des Amino-terminierten flüssigen Nitrilkautschuks beträgt erfindungsgemäß bevorzugt 2000-4000, und der Massenanteil der Amine in dem Amino-terminierten flüssigen Nitrilkautschuk ist bevorzugt ≥ 15%.Insbesondere wird in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Amino-terminierter flüssiger Nitrilkautschuk (mit der Modellnummer 1300X16), hergestellt durch die Lubrizol Corporation verwendet. Erfindungsgemäß liegt ein Massenverhältnis zwischen dem Amino-terminierten flüssigen Nitrilkautschuk und dem mit Epoxysilan-Kopplungsmittel modifiziertem Ruß bevorzugt bei 5:(0,8-1,2), besonders bevorzugt bei 5:1. Die Reaktion wird erfindungsgemäß bevorzugt in einem organischen Lösungsmittel durchgeführt, wobei das organische Lösungsmittel bevorzugt Ethylacetat einschließt, und wobei die Masse des Ethylacetats bevorzugt die 6-7-fache Masse des Amino-terminierten flüssigen Nitrilkautschuks ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung schließt die Reaktion bevorzugt zwei Stadien ein, die nacheinander ausgeführt werden, wobei die Reaktionstemperatur eines ersten Stadiums bevorzugt 15-35°C, besonders bevorzugt 20-25°C beträgt, insbesondere kann die Reaktion des ersten Stadiums bei Raumtemperatur durchgeführt werden. Die Reaktionszeit des ersten Stadiums ist bevorzugt 50-70 min, besonders bevorzugt 60 min. Die Reaktionstemperatur des zweiten Stadiums beträgt bevorzugt 40-45°C, und die Reaktionszeit ist bevorzugt 50-70 min, besonders bevorzugt 60 min. Erfindungsgemäß wird die Reaktion bevorzugt unter den oben genannten Bedingungen durchgeführt, um eine ausreichende Reaktion zwischen Amino-terminiertem flüssigen Nitrilkautschuk und mit Epoxysilan-Kopplungsmittel modifiziertem Ruß zu ermöglichen, und um eine gut kontrollierte Reaktionsrate für eine verbesserte Reaktionssicherheit zu erzielen.
  • Erfindungsgemäß wird das gewonnene System nach Abschluss der Reaktion bevorzugt gefiltert, wobei Feststoff herausgefiltert und 3-5-mal mit Ethylacetat gewaschen wird, und dann erhält man nach Trocknung einen mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierten Ruß. Erfindungsgemäß besteht keine besondere Einschränkung bei dem Filtrieren, Waschen und Trocknen, und lediglich eine dem Fachmann bekannte Methode kann angewandt werden.
  • Auf Grundlage des Massenanteils an Nitril-Rohkautschuk schließt das Herstellungsausgangsmaterial des durch die Erfindung bereitgestellten Nitrilkautschuks 1-3 Anteile, bevorzugt 1,2 - 2,5 Anteile, besonders bevorzugt 1,5 - 2,0 Anteile eines Alterungsschutzmittels ein. Erfindungsgemäß schließt das Alterungsschutzmittel eines oder mehrere aus Alterungsschutzmittel 2246®, Alterungsschutzmittel RD® und Alterungsschutzmittel 4020®, besonders bevorzugt Alterungsschutzmittel 2246® ein.
  • Auf Grundlage des Massenanteils an Nitril-Rohkautschuk schließt das Herstellungsausgangsmaterial des durch die Erfindung bereitgestellten Nitrilkautschuks 2-6 Anteile, bevorzugt 3-5 Anteile einer Vulkanisiermittelmischung ein. Erfindungsgemäß schließt die Vulkanisiermittelmischung bevorzugt Schwefel und ein Peroxid-Vulkanisiermittel ein, wobei das Peroxid-Vulkanisiermittel bevorzugt Dicumylperoxid einschließt. Ein Massenverhältnis zwischen Schwefel und Dicumylperoxid liegt bevorzugt bei (1-3):(7-9).
  • Auf Grundlage des Massenanteils an Nitril-Rohkautschuk schließt das Herstellungsausgangsmaterial des durch die Erfindung bereitgestellten Nitrilkautschuks 1-3 Anteile, bevorzugt 1,5-2,5 Anteile eines Beschleunigungsmittels ein. Erfindungsgemäß schließt das Beschleunigungsmittel bevorzugt eines oder mehrere aus Triallylcyanurat, Triallylisocyanurat und m-Phenylenbismaleimid ein, besonders bevorzugt Triallylcyanurat oder Triallylisocyanurat.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Herstellung des im des obengenannten technischen Plan beschriebenen Nitrilkautschuks bereit und schließt den folgenden Schritt ein:
    • Vermischen von Nitril-Rohkautschuk, mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid, mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß, einem Alterungsschutzmittel, einer Vulkanisiermittelmischung und einem Beschleunigungsmittel, um Nitrilkautschuk zu erhalten.
  • Erfindungsgemäß schließt das Verfahren zur Herstellung des Nitrilkautschuks bevorzugt die folgenden Schritte ein:
    • Durchführen einer Presspassung im ersten Walzenlauf mit Nitril-Rohkautschuk, um ein Presspassungsmaterial des ersten Walzenlaufs zu erhalten;
  • Vermischen des Presspassungsmaterials des ersten Walzenlaufs mit einem Alterungsschutzmittel und anschließendes Durchführen einer Presspassung im zweiten Walzenlauf, um ein Presspassungsmaterial des zweiten Walzenlaufs zu erhalten;
  • Vermischen des Presspassungsmaterials des zweiten Walzenlaufs mit mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid und mit mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß und anschließendes Durchführen einer Presspassung im dritten Walzenlauf, um ein Presspassungsmaterial des dritten Walzenlaufs zu erhalten;
  • Vermischen des Presspassungsmaterials des dritten Walzenlaufs mit einer Vulkanisiermittelmischung und einem Beschleunigungsmittel und anschließendes Durchführen einer Presspassung im vierten Walzenlauf, um ein Presspassungsmaterial des vierten Walzenlaufs zu erhalten; und
  • Durchführen einer Presspassung im fünften Walzenlauf mit dem Presspassungsmaterial des vierten Walzenlaufs, um Nitrilkautschuk zu erhalten.
  • Erfindungsgemäß wird das Herstellungsverfahren des Nitrilkautschuks bevorzugt auf einer Dreiwalzenmaschine durchgeführt.
  • Erfindungsgemäß wird die Presspassung im ersten Walzenlauf bevorzugt mit Nitril-Rohkautschuk durchgeführt, um ein Presspassungsmaterial des ersten Walzenlaufs zu erhalten. Erfindungsgemäß beträgt der Walzenabstand einer Dreiwalzenmaschine in dem Vorgang der Presspassung im ersten Walzenlauf bevorzugt 1-2 mm, und die Dauer der Presspassung im ersten Walzenlauf beträgt bevorzugt 5-10 min.
  • Nach Erhalt des Presspassungsmaterials des ersten Walzenlaufs wird erfindungsgemäß, nachdem das Presspassungsmaterial des ersten Walzenlaufs mit einem Alterungsschutzmittel vermischt wird, bevorzugt eine Presspassung im zweiten Walzenlauf durchgeführt, um ein Presspassungsmaterial des zweiten Walzenlaufs zu erhalten. Erfindungsgemäß beträgt der Walzenabstand einer Dreiwalzenmaschine in dem Vorgang der Presspassung im zweiten Walzenlauf bevorzugt 2-3 mm, und die Dauer der Presspassung im zweiten Walzenlauf beträgt bevorzugt 2-3 min.
  • Nach Erhalt des Presspassungsmaterials des zweiten Walzenlaufs wird erfindungsgemäß, nachdem das Presspassungsmaterial des zweiten Walzenlaufs mit mit flüssigem Nitrlkautschuk modifiziertem Graphenoxid und mit mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß vermischt wird, bevorzugt eine Presspassung im dritten Walzenlauf durchgeführt, um ein Presspassungsmaterial des dritten Walzenlaufs zu erhalten. Erfindungsgemäß wird bevorzugt eine Mischung aus mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid und mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß in 3-5 Chargen zugeführt. In dem Vorgang der Presspassung im dritten Walzenlauf beträgt der Walzenabstand der Dreiwalzenmaschine bevorzugt 4-6 mm, und jedes Mal, nachdem eine Mischung aus mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid und mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß zugeführt wird, beträgt die Dauer der Presspassung im Walzenlauf bevorzugt 10-15 min. Durch die chargenweise Zugabe der Mischung aus mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid und mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß kann erfindungsgemäß die Dispergierbarkeit von mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid und mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß in Nitril-Rohkautschuk verbessert werden. Dies ist daher günstig für die vollständige Nutzung von mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid und von mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß und letzten Endes für die Herstellung eines Nitrilkautschuks mit exzellenten mechanischen Eigenschaften.
  • Nach Erhalt des Presspassungsmaterial des dritten Walzenlaufs wird erfindungsgemäß, nachdem das Presspassungsmaterial des dritten Walzenlaufs mit einer Vulkanisiermittelmischung und einem Beschleunigungsmittel vermischt wird, bevorzugt eine Presspassung im vierten Walzenlauf durchgeführt, um ein Presspassungsmaterial des viertes Walzenlaufs zu erhalten. Erfindungsgemäß beträgt der Walzenabstand einer Dreiwalzenmaschine in einem Vorgang der Presspassung im vierten Walzenlauf bevorzugt 4-6 mm, und die Dauer der Presspassung im vierten Walzenlauf beträgt bevorzugt 2-3 min.
  • Nach Erhalt des Presspassungsmaterials des vierten Walzenlaufs wird das Presspassungsmaterial des vierten Walzenlaufs erfindungsgemäß einer Presspassung im fünften Walzenlauf unterzogen, um Nitrilkautschuk zu erhalten. Erfindungsgemäß beträgt der Walzenabstand einer Dreiwalzenmaschine in dem Vorgang der Presspassung im fünften Walzenlauf bevorzugt 1-2 mm, und die Dauer der Presspassung im fünften Walzenlauf beträgt bevorzugt 3-5 min.
  • Nach Abschluss der Presspassung im fünften Walzenlauf wird das gewonnene System erfindungsgemäß bevorzugt auf Raumtemperatur abgekühlt (Der vorhergehende Vorgang von einer Presspassung im ersten Walzenlauf bis zu einer Presspassung im fünften Walzenlauf wird bevorzugt bei Raumtemperatur durchgeführt, allerdings erzeugt eine Presspassung im Walzenlauf Reibungswärme, was eine Erhöhung der Materialtemperatur zur Folge hat. Entsprechend wird die folgende Behandlung bevorzugt nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur durchgeführt.) Zwei weitere Presspassungen im Walzenlauf werden durchgeführt, und eine Platte Nitrilkautschuk wird erhalten. Erfindungsgemäß beträgt der Walzenabstand einer Dreiwalzenmaschine in den letzten beiden Vorgängern der Presspassung im Walzenlauf bevorzugt 2-3 mm und die jeweilige Dauer der Presspassungen im Walzenlauf beträgt bevorzugt 2-3 min.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner einen Dichtungsring bereit, hergestellt, indem man den Nitrilkautschuk des vorhergehenden technischen Plans oder den Nitrilkautschuk, hergestellt nach dem Herstellungsverfahren des vorhergehenden technischen Plans, als Ausgangsmaterial nutzt. Erfindungsgemäß wird der Nitrilkautschuk bevorzugt als Herstellungsausgangsmaterial genutzt, und ein Dichtungsring wird durch Spritzgießen, Formpressen, Transmissions-Formpressen oder Platten-Formpressen hergestellt. Erfindungsgemäß gibt es keine besonderen Beschränkungen auf eine Betriebsart des Spritzgießens, Formpressens, Transmissions-Formpressen oder Platten-Formpressens, sodass eine dem Fachmann bekannte Methode angewandt werden kann. Insbesondere wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Dichtungsring unter Anwendung eines Platten-Formpress-Verfahrens hergestellt, wobei das Platten-Formpress-Verfahren bevorzugt unter Verhältnissen von 1,5-2,5 MPa, 175-185°C durchgeführt wird.
  • Das Folgende beschreibt die technischen Lösungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung klar und vollständig mit Bezug auf die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Offensichtlich handelt es sich bei den beschriebenen Ausführungsformen lediglich um einige der Ausführungsformen der Erfindung und nicht um alle Ausführungsformen. Alle weiteren Ausführungsformen, die durch Fachleute auf Grundlage der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen ohne kreative Leistung erhalten werden, sollen in den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung fallen.
  • Ausgestaltungen 1-8
  • Herstellung von mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid (abgekürzt als LNBR-GO):
    • Ein mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertes Graphenoxid wurde mit Hilfe eines Verfahrens gemäß US-Patent-Nr. US20150344666A1 hergestellt, wobei ein Amino-terminierter flüssiger Nitrilkautschuk (abgekürzt als ATBN) von der Lubrizol Corporation erworben wurde, insbesondere eine Amino-terminierte Nitrilkautschukflüssigkeit des Typs 1300X16.
  • Herstellung von mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß (abgekürzt als LNBR-C):
    • Ruß wurde unter Verwendung eines Epoxysilan-Kopplungsmittels (insbesondere eines Silan-Kopplungsmittels KH-560) nach einem Verfahren gemäß des chinesischen Erfindungspatents mit der Nummer CN108084803A modifiziert, um mit Epoxysilan-Kopplungsmittel modifizierten Ruß zu erhalten;
  • Nach Massenanteilen wurde ein Anteil von mit Epoxysilan-Kopplungsmittel modifiziertem Ruß in 30 Anteilen von Ethylacetat gelöst, und 5 Anteile von Amino-terminiertem flüssigem Nitrilkautschuk (abgekürzt als ATBN, erworben von der Lubrizol Corporation, insbesondere Typ 1300X16) wurden hinzugegeben. Die Reaktion wurde unter Rühren bei Raumtemperatur (25°C) für 1 h durchgeführt, und das Rühren wurde für eine weitere Stunde beibehalten, während die Temperatur auf 40°C erhöht wurde. Nach Abschluss der Reaktion wurde der gewonnene Feststoff herausgefiltert und dreimal mit Ethylacetat gewaschen, und dann wurde nach dem Trocknen der mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierte Ruß erhalten.
  • Die Herstellungsausgangsmaterialen in Ausführungsformen 1-8 wurden wie folgt ausgewählt, und die spezifischen Typen und Mengen sind in Tabelle 1 aufgelistet:
    • Ein Nitril-Rohkautschuk war Nitril-Rohkautschuk des Typs N240S und/oder N241 der Japan JSR Co., Ltd.;
  • LNBR-GO wurde gemäß dem vorhergehenden Verfahren hergestellt;
  • LNBR-C wurde gemäß dem vorhergehenden Verfahren hergestellt, wobei der genutzte Ruß ein halbverstärkender Ruß (mittels Gasofen-Verfahren gewonnener halbverstärkender Ruß N770 oder mittels Gasofen-Verfahren gewonnener halbverstärkender Ruß N774) und feinteiliger Pyrolyse-Ruß (feinteiliger Pyrolyse-Ruß N880) war;
    ein Alterungsschutzmittel war ein Alterungsschutzmittel 2246®;
    eine Vulkanisiermittelmischung war Schwefel und Dicumylperoxid;
    und ein Beschleunigungsmittel war Triallylcyanurat oder Triallylisocyanurat.
  • Die Herstellung des Nitrilkautschuks unter Nutzung der obengenannten Herstellungsausgangsmaterialien schließt die folgenden Schritte ein:
    • Durchführen einer Presspassung im Walzenlauf mit Nitril-Rohkautschuk für 8 min auf einer Dreiwalzenmaschine mit einem Walzenabstand von 2 mm; Zugeben des Alterungsschutzmittels, Durchführen einer Presspassung im Walzenlauf für 3 min mit einem Walzenabstand von 2 mm, Zugeben des LNBR-GO und des LNBR-C in 4 Chargen, Durchführen einer Presspassung im Walzenlauf mit einem Walzenabstand von 5 mm und einer Passung für 10 min nach jedem Einspeisen; Zugeben der Vulkanisiermittelmischung und des Beschleunigungsmittels, und Durchführen einer Presspassung im Walzenlauf für 3 min mit einem Walzenabstand von 5 mm; Einstellen des Walzenabstands auf 1 mm, Durchführen einer Presspassung im Walzenlauf für 3 min und dann Abkühlen auf Raumtemperatur, weiteres Durchführen zweier Presspassungen im Walzenlauf (der Walzenabstand beträgt 2 mm und die Dauer der einer Presspassungen im Walzenlauf ist jeweils 2 min), und Durchführen eines Batch-Outs, um einen Nitrilkautschuk zu erhalten.
  • Die Herstellung eines Dichtungsrings unter Nutzung des Nitrilkautschuks schließt die folgenden Schritte ein:
    • Durchführen eines flachen Platten-Formpressens mit dem Nitrilkautschuk unter Verhältnissen von 2 MPa und 180°C, um einen Dichtungsring zu erhalten.
    Tabelle 1 Typen und Mengen von Herstellungsausgangsmaterialien der Ausführungsformen 1-8
    Typen der Herstellungsausgangsmaterialien in den Ausführungsformen 1-8 Mengen (Massenanteile) der Herstellungsausgangsmaterialien in den Ausführungsformen 1-8
    1 2 3 4 5 6 7 8
    Nitril-Rohkautschuk N240S 100 15 35 45 60 75 90 0
    N241 0 85 65 55 40 25 10 100
    LNBR-GO 0.15 0.5 0.8 1.1 1.9 2.7 3.5 4.8
    LNBR-C N770 6 12 10 25 27 10 0 0
    N774 0 0 12 0 0 16 24 42
    N880 54 52 50 60 63 64 56 43
    Alterungsschutzmittel 2246® 1.2 1.5 2.0 3.0 2.5 2.0 2.0 1.8
    Vulkanisiermittelmischung Schwefel 0.4 1.2 1 1 1 1 1 1
    Dicumylperoxid 3.6 3 4 4 4 4 4 4
    Beschleunigungsmittel Triallylcyanurat 1.5 2 2.5 3 0 0 0 0
    Triallylisocyanurat 0 0 0 0 2.5 3 2.5 3
  • Vergleichsbeispiel 1
  • In Gewichtsanteilen, 100 Anteile von Nitril-Rohkautschuk (bestehend aus 60 Anteilen von N240S und 40 Anteilen von JSR® N241), 1,1 Anteile von LNBR-GO, 85 Anteile von Ruß (bestehend aus 20 Anteilen von N770 und 60 Anteilen von N880), 10 Anteile von Dioctylphthalat (Weichmacher, abgekürzt als DOP), 2,5 Anteile des Alterungsschutzmittels 2246®, 5 Anteile einer Vulkanisiermittelmischung (bestehend aus 1 Anteil Schwefel und 4 Anteilen Dicumylperoxid) und 2 Anteile von Triallylcyanurat wurden gemäß dem Verfahren der vorhergehenden Ausführungsform verarbeitet, um einen Nitrilkautschuk zu erhalten, und weiter wurde ein Dichtungsring hergestellt.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • In Gewichtsanteilen, 100 Anteile von Nitril-Rohkautschuk (bestehend aus 60 Anteilen von N240S und 40 Anteilen von JSR® N241), 85 Anteile von Ruß (bestehend aus 20 Anteilen von N770 und 60 Anteilen von N880), 10 Anteile des Weichmachers DOP, 2,5 Anteile des Alterungsschutzmittels 2246®, 5 Anteile einer Vulkanisiermittelmischung (bestehend aus 1 Anteil Schwefel und 4 Anteilen Dicumylperoxid) und 2 Anteile von Triallylcyanurat wurden gemäß Verfahren der vorhergehenden Ausführungsform verarbeitet, um einen Nitrilkautschuk zu erhalten, und weiter wurde ein Dichtungsring hergestellt.
  • Leistungstest
  • Die Eigenschaften der Nitrilkautschuke und Dichtungsringe der Ausführungsformen 1-8 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurden getestet, insbesondere wie folgt:
    • Mindestdrehmoment ML: Das Mindestdrehmoment ML des Nitrilkautschuks wurde unter Nutzung eines Vulkameters gemäß eines Verfahrens in ASTM D-2084 getestet; je niedriger der ML-Wert, desto größer ist die Viskosität des Kautschuks und desto schwieriger die Verarbeitung.
  • Zugfestigkeit: 25°C, der Dichtungsring wurde gemäß den Anforderungen von GB/T528-2009 getestet.
  • Shore A Härte: 25°C, der Dichtungsring wurde gemäß den Anforderungen aus GB/T531-2009 getestet.
  • Permanente Kompression: Der Dichtungsring wurde gemäß den Anforderungen aus GB/T 1683-2018 getestet. Die Testtemperatur betrug 100°C, die Testdauer betrug jeweils 22 h und 30 h, das Kompressionsverhältnis der Proben lag bei 30% und ein Begrenzer mit einer Höhe von 8 mm wurde ausgewählt; eine permanente Kompression, die erhalten wurde, wenn die Testdauer 22 h betrug, wurde als eine permanente Kompression 1 aufgezeichnet (abgekürzt als Deformierung 1), und eine permanente Kompression, die erhalten wurde, wenn die Testdauer 30 h betrug, wurde als eine permanente Kompression 2 (abgekürzt als Deformierung 2) aufgezeichnet. Je größer das Zunahmeverhältnis der Deformierung 2 im Vergleich zu der Deformierung 1 ist, desto einfacher ist die Deformierung des Dichtungsrings, und desto kürzer ist die Nutzungsdauer.
  • Laufzeit: Der Dichtungsring wurde in eine Umkehrosmosevorrichtung angebracht und gemäß den tatsächlichen Betriebsbedingungen verwendet. Der Umkehrosmose-Druck betrug 25 MPa, und die Auslaufzeit wurde beobachtet. Je länger die Laufzeit, desto länger ist die Nutzungsdauer des Dichtungsrings.
  • Die Ergebnisse des obigen Leistungstests werden in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 Leistungstestergebnisse der Nitrilkautschuke und Dichtungsringe der Ausführungsformen 1-8 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2
    Ausführungsformen und Vergleichsbeispiele ML /dN·m Zugfes tigkeit IMPa Härte (Shore A) /degrees Deformierung 1 1% Deformierung 2 1% Erhöhungsverhältnis /% Laufzeit /Monat
    Ausführungsform 1 1.35 27 63 18.3 23.5 28.4 7
    Ausführungsform 2 1.42 25 68 17.1 22.7 32.7 6.5
    Ausführungsform 3 1.48 22 72 17.3 23.1 33.5 6
    Ausführungsform 4 1.59 25 76 17.9 23.2 29.6 6.5
    Ausführungsform 5 1.75 23 88 19.2 24.7 28.6 7
    Ausführungsform 6 1.72 21 91 18.9 24.5 29.6 7
    Ausführungsform 7 1.64 26 81 18.3 24.1 31.7 6.5
    Ausführungsform 8 1.69 23 85 18.8 24.8 31.9 6.5
    Vergleichsbeispiel 1 1.98 19 82 20.3 28.5 40.4 4
    Vergleichsbeispiel 2 1.92 18 83 21.6 30.5 41.2 4
  • Aus den Ergebnissen der Tabelle 2 geht hervor, dass der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Nitrilkautschuk eine bessere Verarbeitbarkeit aufweist, sogar wenn mehr Ruß zugegeben wird; der durch die vorliegende Erfindung hergestellte Dichtungsring besitzt eine bessere Zugfestigkeit. Und sogar, wenn die Shore A Härte einen Wert von 85 Grad oder mehr erreicht, erreicht die Zugfestigkeit ebenfalls 20 MPa oder mehr. Und der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Dichtungsring weist eine bessere permanente Kompression und längere Nutzungsdauer in praktischen Anwendungen auf, und kann als Dichtungsring für eine Umkehrosmosevorrichtung im Falle einer Verwendung unter hohem Umkehrosmose-Druck eingesetzt werden.
  • Die vorhergehenden Beschreibungen sind lediglich bevorzugte Arten der Implementierung der vorliegenden Erfindung. Es gilt zu beachten, dass Fachleute weitere Verbesserungen und Modifikationen vornehmen können, ohne vom Prinzip der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Diese Verbesserungen und Modifikationen fallen alle in den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung.

Claims (8)

  1. Ein Nitrilkautschuk, enthaltend die folgenden Herstellungsausgangsmaterialien in Massenanteilen: 100 Anteile von Nitril-Rohkautschuk, 0,1-5 Anteile von mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid; 60-90 Anteile von mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß 1-3 Anteile eines Alterungsschutzmittels; 2-6 Anteile einer Vulkanisiermittelmischung; und 1-3 Anteile eines Beschleunigungsmittels, wobei das mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierte Graphenoxid durch eine Reaktion von Amino-terminiertem flüssigem Nitrilkautschuk mit Graphenoxid erhalten wird; wobei der mit flüssigem Nitrilkautschuk modifizierte Ruß durch eine Reaktion von Amino-terminiertem flüssigem Nitrilkautschuk mit Ruß erhalten wird, der mit einem Epoxysilan-Kopplungsmittel behandelt wurde; wobei der Nitrilkautschuk kein Plastifizierungsagens und keinen Weichmacher umfasst; und der Nitrilkautschuk durch ein Verfahren, umfassend den folgenden Schritt hergestellt wird: Vermischen von Nitril-Rohkautschuck, mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid, mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß, einem Alterungsschutzmittel, einer Vulkanisiermittelmischung und einem Beschleunigungsmittel, um den Nitrilkautschuk zu erhalten.
  2. Der Nitrilkautschuk nach Anspruch 1, wobei die Mooney-Viskosität des Nitril-Rohkautschuks 40-65 ist und der Massenanteil des Acrylnitrils in dem Nitrilrohkautschuk 20-30% beträgt.
  3. Der Nitrilkautschuk nach Anspruch 1, wobei die relative Molekülmasse des Amino-terminierten flüssigen Nitrilkautschuks 2000-4000 ist und der Massenanteil der Amine in dem Amino-terminierten flüssigen Nitrilkautschuk ≥ 15% beträgt.
  4. Der Nitrilkautschuk nach Anspruch 1, wobei das Epoxysilan-Kopplungsmittel eines oder mehrere aus 3-(Glycidoxypropyl)triethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan, 3-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan, 2-(3,4-cyclohexylepoxid)ethyltriethoxysilan und 2-(3,4-cyclohexylepoxid)ethyltrimethoxysilan umfasst.
  5. Der Nitrilkautschuk nach einem der Ansprüche 1-4, wobei der Ruß halbverstärkenden Ruß und feinteiligen thermisch gecrackten Ruß umfasst.
  6. Der Nitrilkautschuk nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die Vulkanisiermittelmischung Schwefel und ein Peroxid-Vulkanisiermittel umfasst; und/oder das Beschleunigungsmittel eines oder mehrere aus Triallylcyanurat, Triallylisocyanurat und m-Phenylenbismaleimid umfasst.
  7. Ein Verfahren zur Herstellung des Nitrilkautschuks nach einem der Ansprüche 1-6, umfassend den folgenden Schritt: Vermischen von Nitril-Rohkautschuck, mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Graphenoxid, mit flüssigem Nitrilkautschuk modifiziertem Ruß, einem Alterungsschutzmittel, einer Vulkanisiermittelmischung und einem Beschleunigungsmittel, um Nitrilkautschuk zu erhalten.
  8. Ein Dichtungsring, hergestellt, indem man den Nitrilkautschuk nach einem der Ansprüche 1-6 oder den Nitrilkautschuk, hergestellt nach dem Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, als Ausgangsmaterial verwendet.
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