一種丁腈橡膠硫化膠及其製備方法
2023-09-21 12:41:00
專利名稱：一種丁腈橡膠硫化膠及其製備方法
技術領域：
本發明涉及丁腈橡膠，尤其是涉及通過層狀矽酸鹽插層改性的一種高耐熱性丁腈橡膠硫化膠及其製備方法。
背景技術：
丁腈橡膠(NBR)具有優良的耐油性、耐老化性能等，廣泛用於各種耐油及抗靜電製品及密封件。汽車工業及相關領域一直是橡膠密封製品的最大用戶，但由於NBR性能的局限性，用其生產的密封件只能在120°C以下長期使用，已無法完全滿足汽車用密封材料的要求，極大地約束著汽車性能和質量的提高。為了滿足汽車工業向高性能、低油耗的方向發展的需求，必須改善汽車發動機密封材料的使用工作溫度範圍，提高密封材料的耐高溫性，以促進汽車燃料燃燒完全並減少汽車尾氣排放。目前能滿足此類條件的橡膠一般為特種橡膠，但是，特種橡膠普遍存在原材料和生產成本非常昂貴，難以大規模推廣應用的缺點。而用層狀矽酸鹽納米插層改性NBR是解決這個問題的一條新途徑。通過層狀矽酸鹽插層改性NBR,就是將粘土等層狀矽酸鹽通過一定的處理，片層之間可以插入高分子鏈，形成插層型或剝離型納米複合材料，兩者之間達到分子水平的複合。通過矽酸鹽片層與聚合物間的相互作用，可以提高聚合物的強伸性能、耐磨性能、耐熱性能和尺寸穩定性。目前，國內外對層狀矽酸鹽/NBR納米複合材料的研究大都處於起步階段，關於層狀矽酸鹽插層改性丁腈橡膠鮮有報導尤其是針對其耐熱性方面的專利幾乎為零。但這種材料的優越性已經得到顯現，特別是在汽車密封製品方面。隨著研究的不斷深入和製備技術的成熟，層狀矽酸鹽/NBR納米複合材料必將投入實際使用。中國專利 CN1944508公開一種氫化丁腈橡膠硫化膠的製備方法，即以過渡金屬氯化物作為交聯劑(硫化劑)，通過過渡金屬離子與腈基(一 C = N)中氮原子上的孤電子對之間的配位化學反應，形成以過渡金屬為中心離子，氫化丁腈橡膠為配體的高分子配合物，從而實現了氫化丁腈橡膠的配位交聯。採用該方法製備的氫化丁腈橡膠硫化膠具有良好的力學性能，其交聯結構完全不同於傳統的有機過氧化物硫化橡膠。該發明所採用的製備工藝和配方簡單，所用交聯劑為無機鹽，來源廣泛、汙染小，儲存安全、穩定。中國專利CN101597391提供一種高耐磨丁腈橡膠硫化膠及其製備方法，該高耐磨丁腈橡膠硫化膠，包括以下重量份的成分丁腈橡膠100份；活性劑3-8份；防老劑1-6份；芥酸醯胺2-6份；補強填充劑50-150份；硫化促進劑3-8份；丁腈橡膠中丙烯腈含量為34-41wt%，門尼粘度(ML1^cre)為45-70。該丁腈橡膠硫化膠的製備方法，包括以下步驟:A.混煉；B.返煉、硫化。該發明的丁腈橡膠硫化膠成分配伍合理、耐磨性能更高。該發明的方法製備的高耐磨丁腈橡膠硫化膠伸長率大、使用壽命長。
發明內容
本發明的目的旨在提供具有高耐熱性的層狀矽酸鹽插層改性的一種丁腈橡膠硫化膠及其製備方法。
所述丁腈橡膠硫化膠按質量比的原料組成為
丁腈橡膠100
有機化層狀矽酸鹽5 30
增塑劑5 10
促進劑I 2
活性劑2 6
硫磺I 2. 5
防老劑I 3所述丁腈橡膠中的丙烯腈含量可為36% 42%。所述有機化層狀矽酸鹽可選自有機蒙脫土或有機高嶺土等，所述有機蒙脫土的層間距可為2.1 3. 8nm，所述有機高嶺土的層間距可為1. 2 2. 5nm。所述增塑劑可選自鄰苯二甲酸二丁酯(BPO)或鄰苯二甲酸二辛酯(DPO)等。所述促進劑可選自2、2』_ 二硫代二苯並噻唑(DM)或N，N-四甲基二硫雙硫羰胺(TMTD)等。所述活性劑可選自氧化鋅與硬脂酸的混合物，所述氧化鋅與硬脂酸的質量比可為2 5。所述防老劑可選自N-異丙基-N，-苯基對苯二胺(防老劑4010NA)、N_苯基_ α -萘胺(防老劑A)、N- (1,3- 二甲基丁基)-N』 -苯基對苯二胺(防老劑4020)等中的一種。所述丁腈橡膠硫化膠的製備方法，包括以下步驟I)將開煉機輥距調至2 3mm，加入丁腈橡膠、增塑劑進行塑煉，然後加入有機化層狀矽酸鹽，之後將開煉機輥距調至I 2mm，打8 12個三角包，進行薄通使其混合均勻，得到有機化層狀矽酸鹽/丁腈橡膠納米複合材料；2)將有機化層狀矽酸鹽/ 丁腈橡膠納米複合材料加入促進劑、活性劑和防老劑進行割刀混煉吃料，通過打8 12個三角包後加入硫磺，再打6 8個三角包後停放，用硫化儀測定其硫化時間t9(l，最後在平板硫化機上硫化，得丁腈橡膠硫化膠。在步驟2)中，所述停放的時間可為2 5h ;所述硫化的條件可為1500C Xt9tlX lOMPa。製得的產品可取樣進行硫化膠的性能測試，所述硫化膠的性能測試包括硫化膠的拉伸強度、300%定伸強度、伸長率、硬度等靜態力學性能，其測試均按照相應的國家標準執行；熱穩定性採用熱分析儀進行TGA測試。本發明採用有機化層狀矽酸鹽改性丁腈橡膠，簡單易行，可利用現有的加工設備如開煉機、密煉機，並且可批量生產，工藝參數也較容易控制。本發明所製得的丁腈橡膠硫化膠不僅具有良好的物理機械性能，而且具有突出的耐熱性能，因此在耐高溫密封材料方面具有廣闊的應用前景。本發明以NBR為基質膠，經層狀矽酸鹽納米插層改性丁腈橡膠，提高丁腈橡膠硫化膠的耐熱性。其中以NBR為基質膠，降低了密封材料的成本；以有機化層狀矽酸鹽為改性齊U，提高丁腈橡膠的耐熱性。各組分配伍合理，具有高耐熱性。其工藝及製備方法簡單，產品成本低，因此具有廣闊的市場應用前景。
圖1為試樣NBR/0MMT (15)與NBR/0MMT (O)的TGA曲線圖。在圖1中，橫坐標為溫度rc)，縱坐標為殘重(％)。圖2為試樣NBR/0KLT (30)與NBR/0KLT (O)的TGA曲線圖。在圖2中，橫坐標為溫度rc)，縱坐標為殘重(％)。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明實施例1I)室溫下，將開煉機輥距調至2mm加入丁腈橡膠100g、鄰苯二甲酸二丁酯Sg進行塑煉，然後分批加入有機蒙脫土(OMMT) 15g，之後將開煉機輥距調至1mm，打8個三角包，進行薄通使其混合均勻，得到有機蒙脫土 / 丁腈橡膠納米複合材料。2)室溫下，將有機蒙脫土 / 丁腈橡膠納米複合材料分批加入1. 5g TMTD、2g氧化鋅、5g硬脂酸、IgN-異丙基-N』-苯基對苯二胺(防老劑4010NA)進行割刀混煉吃料，通過打8個三角包後加入2g硫磺，再打6個三角包後，停放2h，用硫化儀測定其硫化時間t9(l，最後在平板硫化機上硫化，硫化條件為150°C Xt90XlOMPao取樣進行力學性能和耐熱性測試。表I為含0MMT15份NBR/0MMT (15)與不含OMMTNBR/0MMT (O)丁腈橡膠硫化膠各組分用量表。表I
權利要求
1.一種丁腈橡膠硫化膠，其特徵在於按質量比的原料組成為丁腈橡膠IUO有機化層狀矽酸鹽5 30增塑劑5 10促進劑I 2活性劑2 6硫磺I 2. 5防老劑I 3。
2.如權利要求1所述一種丁腈橡膠硫化膠，其特徵在於所述丁腈橡膠中的丙烯腈含量為 36% 42%ο
3.如權利要求1所述一種丁腈橡膠硫化膠，其特徵在於所述有機化層狀矽酸鹽選自有機蒙脫土或有機高嶺土，所述有機蒙脫土的層間距可為2.1 3. 8nm，所述有機高嶺土的層間距可為1. 2 2. 5nm。
4.如權利要求1所述一種丁腈橡膠硫化膠，其特徵在於所述增塑劑選自鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯。
5.如權利要求1所述一種丁腈橡膠硫化膠，其特徵在於所述促進劑選自2、2』- 二硫代二苯並噻唑或N，N-四甲基二硫雙硫羰胺。
6.如權利要求1所述一種丁腈橡膠硫化膠，其特徵在於所述活性劑選自氧化鋅與硬脂酸的混合物，所述氧化鋅與硬脂酸的質量比為2 5。
7.如權利要求1所述一種丁腈橡膠硫化膠，其特徵在於所述防老劑選自N-異丙基-N』 -苯基對苯二胺)、N-苯基-α-萘胺、N- (1，3-二甲基丁基)-N』-苯基對苯二胺中的一種。
8.如權利要求1所述丁腈橡膠硫化膠的製備方法，其特徵在於包括以下步驟 1)將開煉機輥距調至2 3mm，加入丁腈橡膠、增塑劑進行塑煉，然後加入有機化層狀矽酸鹽，之後將開煉機輥距調至I 2mm，打8 12個三角包，進行薄通使其混合均勻，得到有機化層狀矽酸鹽/丁腈橡膠納米複合材料； 2)將有機化層狀矽酸鹽/丁腈橡膠納米複合材料加入促進劑、活性劑和防老劑進行割刀混煉吃料，通過打8 12個三角包後加入硫磺，再打6 8個三角包後停放，用硫化儀測定其硫化時間t9(l，最後在平板硫化機上硫化，得丁腈橡膠硫化膠。
9.如權利要求8所述丁腈橡膠硫化膠的製備方法，其特徵在於在步驟2)中，所述停放的時間為2 5h。
10.如權利要求8所述丁腈橡膠硫化膠的製備方法，其特徵在於在步驟2)中，所述硫化的條件為 150°C Xt90XlOMPao
全文摘要
一種丁腈橡膠硫化膠及其製備方法，涉及丁腈橡膠。所述丁腈橡膠硫化膠按質量比的原料組成為丁腈橡膠100，有機化層狀矽酸鹽5～30，增塑劑5～10，促進劑1～2，活性劑2～6，硫磺1～2.5，防老劑1～3。將開煉機輥距調至2～3mm，加入丁腈橡膠、增塑劑進行塑煉，再加入有機化層狀矽酸鹽後，調輥距至1～2mm，打三角包，薄通，得有機化層狀矽酸鹽/丁腈橡膠納米複合材料；將有機化層狀矽酸鹽/丁腈橡膠納米複合材料加入促進劑、活性劑和防老劑進行割刀混煉吃料，通過打8～12個三角包後加入硫磺，再打6～8個三角包後停放，用硫化儀測定其硫化時間t90，最後在平板硫化機上硫化，得丁腈橡膠硫化膠。
文檔編號C08K5/12GK103059362SQ20131004394
公開日2013年4月24日 申請日期2013年2月1日 優先權日2013年2月1日
發明者許一婷, 謝劍傑, 戴李宗, 高輝, 李聰, 羅健龍, 曾碧榕, 羅偉昂 申請人:廈門大學