硫化橡膠組合物及用其製造的製品的製作方法

2023-09-23 10:26:25

專利名稱：硫化橡膠組合物及用其製造的製品的製作方法
技術領域：
本發明描述了硫化橡膠組合物，該組合物具有優異的硬度特性、低溫柔韌性、抗磨性、拉伸強度、抗壓強度和耐烴化物的性能，而同時保持相對高的摩擦係數，使得當該組合物在兩個相對的法蘭間被壓緊時，在重複拉伸下能保持其在相對的法蘭之間的位置。在優選的實施方式中，將該橡膠組合物被合成、成形和然後硫化以用作流體控制閥中彈簧加載地致動器隔膜以控制液體和/或諸如天然氣管道中的氣體的流動，如在2003年2月7日提交的本受讓人的專利申請No.10/360,292中描述的那樣，該文獻在此引入作為參考。
背景技術：
用於控制流體流動的致動器閥是本領域公知的，它包括容納有致動器隔膜的致動器外殼，該致動器隔膜被彈簧加載而抵在金屬板上，並可以響應於提供的氣壓在致動器外殼中在相反方向上移動。致動器隔膜典型地在結構上與閥杆互連而操作流體流動閥，該閥杆可操作地連接到布置在流體流道中的閥座，以開啟和關閉閥門。致動器隔膜在相對的法蘭之間由螺栓固定而合適地布置在致動器外殼中，使致動器隔膜形成完全橫過致動器外殼內部，形成不透過流體的屏蔽。這樣，在致動器隔膜的一個表面上施加的氣壓將引起致動器隔膜在致動器外殼中對抗彈簧加載的力量而移動，因此引起閥杆的移動，閥杆將閥塞從閥座提起而開啟流體控制閥。典型地，當沒有氣動壓力作用在隔膜上時，該隔膜通常被彈簧加載在使閥塞抵住閥座而密封的位置上，以保持閥門處於關閉位置。
已知的彈簧加載的致動器隔膜的一個主要問題是經過長期使用後，不能使螺栓固定的致動器隔膜保持在致動器外殼相對的法蘭之間。致動器隔膜法蘭保持力是法蘭幾何形狀、隔膜材料性能、未支撐的隔膜區域、壓力差異和螺栓應力間的平衡。不能使致動器隔膜保持在致動器外殼法蘭之間將導致氣動壓力的損失和喪失對閥門開啟和關閉的控制。致動器隔膜材料必須足夠硬使得它可以合適地在致動器外殼的相對法蘭之間受到應力(被壓緊)而不發生斷裂、撕裂或其它物理損害，這樣當在閥門操作期間被重複彎曲時，該隔膜可以被保持、夾入和壓緊在相對的法蘭之間；然而該隔膜材料還必須在相對低的溫度下，如低至-40℃時是柔軟的和柔韌的，以長期承受持續的彎曲而不發生物理損害。硬度較低的橡膠比較硬的橡膠可經受更小的壓力，從而法蘭保持力變小。在此提供的數據中，測試的材料具有肖氏硬度A為約85，以及增加的耐壓縮變定性，同時在-40℃下保持足夠的柔韌性。典型的現有技術中的彈簧加載的致動器隔膜的肖氏硬度A為約60。另外，彈簧加載的致動器隔膜與位於致動器外殼中典型地為金屬板的閥杆連接結構間持續摩擦接觸，因此需要足夠的抗磨性和耐撕裂性以保持很長的有效壽命。
已經發現本發明所描述的橡膠組合物具有優異的硬度、拉伸強度、抗壓強度、耐撕裂性、抗磨性、耐烴化物性、耐高溫性、非脆性且在如-40℃的低溫下的柔韌性，並且當被壓在相對的結構，如法蘭之間時提供更好的摩擦接合，以保持用作流體控制閥的彈簧加載的致動器隔膜意想不到的長壽命。

發明內容
本發明所述的橡膠組合物用於任何環境，其中採用片材形式的，具有或沒有增強織物的橡膠組合物要求耐烴化物性、低溫柔韌性、優異的拉伸強度和耐撕裂性、流體不透過性、抗磨性、以及在機械強度和低溫柔韌性之間的優異平衡。本發明所述的橡膠組合物具有優異的硬度、柔韌性、拉伸強度、拉伸伸長率、壓縮變定、耐熱老化性和耐烴化物性，同時當在保持結構中被壓緊時，如在彈簧加載的致動器外殼的相對的法蘭之間被壓緊時，能夠保持摩擦接合。組合物也用於汽車部件，如接頭套；電氣部件；麥弗遜支柱套；下拉杆套；球接頭密封；轉向拉杆密封；萬向接頭密封；空氣懸架用減壓箱(bellows for air suspensions)；轉動膜片；傳動軸罩；O形環；墊圈；防水織物；管子；軟管，如動力轉向膠管和園藝膠管；真空管；盤管；傳送帶；高爾夫球棒柄；鞋底；和汽車保險槓。組合物的優選用途是，以片材形式作為彈簧加載的致動器隔膜，優選用合適的織物，如機織尼龍，來增強。
因此，本發明所描述的橡膠組合物的一個方面是提供在硬度、可壓縮性和低溫柔韌性間具有平衡性能的橡膠組合物。
本發明所描述的橡膠組合物的另一方面是提供硫化的片狀橡膠製品，該製品具有足夠的硬度和可壓縮性，以在相對的法蘭之間被壓緊時保持它們的位置，同時該製品還保持足夠的柔韌性，特別在例如-40℃的低溫下，當被重複彎曲和拉伸時可保持意想不到的長的有效壽命，而不被從法蘭之間拉出。
本發明所述的橡膠組合物和橡膠製品的另一方面是提供片材形式的能夠硫化的橡膠組合物，其自身、或同時與增強材料如夾在兩個橡膠組合物層之間的布置在中間的織物層，形成長壽命隔膜，特別用作流體控制閥的彈簧加載的致動器隔膜。
本發明所述的橡膠組合物和橡膠製品的再一方面是提供一種橡膠組合物，該橡膠組合物含有二氧化矽填料以及能夠使該二氧化矽填料和共聚物橡膠偶聯的偶聯劑，用於當與金屬隔膜板和致動器的任何其它金屬組件動態接觸時，獲得該橡膠塗覆的隔膜的更好抗磨性。
本發明所述的橡膠組合物和橡膠製品的又一方面是提供含有合適增塑劑的組合物，所用增塑劑的量能夠使該組合物在相對的被樹脂塗覆的法蘭之間壓緊時與法蘭塗料組合物中的樹脂粘合。


從如下結合附圖的詳細描述中，本發明所描述的橡膠組合物、橡膠製品和增強的橡膠製品的以上和其它的方面和優點是更顯然的，其中
圖1說明通過致動器操作的流體控制閥的截面前視圖，該致動器包括容納有致動器隔膜的致動器外殼，該致動器隔膜包括本發明所描述的橡膠組合物；和
圖2是以表1中的數據用溫度對壓縮(％)作的圖。
具體實施例方式
已發現，本發明所描述的橡膠組合物作為彈簧加載的致動器隔膜材料具有特別長的壽命，該隔膜材料可保持在相對的法蘭之間被壓緊的，諸如用螺栓固定的位置，同時保持優異的可壓縮性、低溫柔韌性、耐烴化物性、抗磨性和機械強度。該組合物包括共聚物橡膠組分；用於共聚物橡膠的增塑劑；用於共聚物橡膠的硫化劑；二氧化矽填料；和在優選的實施方式中，還包括能夠將二氧化矽填料與共聚物橡膠偶聯的偶聯劑，如矽烷偶聯劑。
在此，範圍可以表達為從「約」或「大約」一個特定值和/或到「約」或「大約」另一個特定值。當表達這樣的範圍時，另一個實施方式包括從一個特定值和/或到另一個特定值。相似地，當通過使用先行詞″約″將數值表達為近似值時，應理解該特定值形成另一個實施方式。
優選的共聚物橡膠通過使諸如丙烯腈和/或甲基丙烯腈的不飽和腈與諸如1，3-丁二烯、異戊二烯和/或1，3-戊二烯的共軛二烯烴進行共聚而製備。最優選的共聚物橡膠應當含有約10wt％～約45wt％的不飽和腈，優選丙烯腈；約55wt％～約90wt％共軛二烯烴，優選1，3-丁二烯，以在硬度和柔韌性之間保持適當的平衡。包含適當平衡的不飽和腈和共軛二烯烴的合適的未硫化橡膠可以從Bayer公司的PERBUNAN商標下購得，門尼粘度(ASTMD1646)為40～50。優選的共聚物的分子量在約50,000～約1,000,000的範圍內，優選購自Bayer公司的PERBUNAN 2845C。用於本發明所述目的的其他共聚物橡膠的例子包括丙烯腈-丁二烯共聚物橡膠、丙烯腈-異戊二烯共聚物橡膠、丙烯腈-丁二烯-異戊二烯共聚物橡膠、丙烯腈-丁二烯-丙烯酸甲酯共聚物橡膠和丙烯腈-丁二烯-丙烯酸丁酯共聚物橡膠。其中最合適的是丙烯腈-丁二烯共聚物橡膠。
為保持共聚物橡膠的適當交聯密度或為在硬度和低溫柔韌性之間保持適當的平衡，將共聚物橡膠採用合適的硫化劑進行固化，硫化劑用量為每100重量份共聚物橡膠約0.01～約10重量份，優選約1～約3重量份。能夠硫化共聚物橡膠的任何硫化劑都是有用的。合適硫化劑的例子包括硫；氯化硫；二氧化硫；肟如對醌二肟；氨基甲酸鹽如己二胺氨基甲酸鹽；和/或乙二胺氨基甲酸鹽；硒一氧化鉛；有機過氧化物等。優選的硫化劑是硫。合適的有機過氧化物交聯劑(硫化劑)包括過氧化二異丙苯；過氧化二叔丁基；過氧化叔丁基異丙苯；過氧化苯甲醯；過氧化2，4-二氯苯甲醯；2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧)己炔-3；1，1-二-(叔丁基過氧)-3，3，5-三甲基環己烷；過氧苯甲酸叔丁酯；2，5-二甲基-2，5-二(苯甲醯基過氧)己烷；和1，3-二(叔丁基過氧異丙基)苯。
組合物也應當包括適宜的增塑劑，增塑劑的用量為每100重量份共聚物橡膠約1～約30重量份，優選約5-約20重量份，最優選約10重量份。合適的增塑劑包括稱為加工油或增量油的礦物油型橡膠軟化劑；鄰苯二甲酸酯，如鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二乙酯、丁基苄基鄰苯二甲酸酯、二-2-乙基己基鄰苯二甲酸酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、鄰苯二甲酸雙十一烷基酯、鄰苯二甲酸二異壬酯等；磷酸酯，如磷酸三甲苯酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三-2-乙基己酯、磷酸三甲酯、三丁氧基乙基磷酸酯、三-氯乙基磷酸酯、三-二氯丙基磷酸酯、多聚磷酸酯、磷酸三苯酯、三-二甲苯基磷酸酯、磷酸甲酚二苯基酯、二甲苯基二苯基磷酸酯、2-乙基己基二苯基磷酸酯、磷酸三月桂酯、磷酸三-十六烷基酯、磷酸三-十八烷基酯、磷酸三油烯酯等；偏苯三酸酯，如偏苯三酸辛酯、偏苯三酸異壬酯、偏苯三酸異癸酯等；二季戊四醇酯；脂肪酸酯，如己二酸二辛酯、己二酸二甲酯、二-2-乙基己基己二酸酯、己二酸二異丁酯、己二酸二丁酯、己二酸二異癸酯、二丁基二甘醇己二酸酯、二-2-乙基己基壬二酸酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、二-2-乙基己基癸二酸酯、甲基乙醯基蓖麻醇酸酯等；均苯四酸酯，如均苯四酸辛酯等；環氧化增塑劑，如環氧大豆油、環氧亞麻子油、環氧烷基醇-脂肪酸酯(如，環氧辛醇-脂肪酸酯)等；聚醚增塑劑，如己二酸醚酯、聚醚酯、聚醚等。這些增塑劑可以單獨使用或兩種或兩種以上組合使用。優選是脂肪酸酯和脂肪酸醚，特別是脂肪酸酯，如購自C.P.Hall公司的PLASTHALL226，它是二丁氧基乙氧基乙基己二酸酯(DBEEA)。
根據本發明所述的橡膠組合物和橡膠製品的一個重要的實施方式，該橡膠組合物應當包括填料，優選二氧化矽填料，更優選二氧化矽填料與另一種填料，例如炭黑的組合。本發明實施方式中，二氧化矽填料在共聚物橡膠組合物中的量應為每100重量份共聚物橡膠中含有約10～約80重量份二氧化矽填料，優選為20～60重量份，以長期提供足夠的循環壽命(耐磨性和抗磨性)同時保持足夠低的儲能模量開始溫度，如-51℃到-20℃，優選-45℃到-35℃。已經發現添加本發明所述的二氧化矽填料為橡膠組合物提供特別的抗磨性。除二氧化矽以外，為獲得橡膠組合物用作隔膜材料的完美的優點，另一種填料，優選炭黑，應當包括在組合物中用於保持機械和結構性能，特別當夾入和保持在相對的法蘭之間時。合適的另外的填料，除炭黑以外，包括滑石、碳酸鈣、三水合氧化鋁、石棉、浮石粉、玻璃纖維、雲母、木粉等。加入的填料總量應當為每100重量份共聚物橡膠中約40～200重量份。二氧化矽填料和另外的填料的比例優選為約1～約3重量份的二氧化矽填料比約2～約4重量份另外的填料。當組合物中含有另外的填料時，優選二氧化矽填料少於另外的填料，優選每3～4重量份另外的填料配比約2到小於3重量份的二氧化矽填料。
為達到本發明所述的橡膠組合物的二氧化矽填料實施方式的完美優點，二氧化矽填料應當是粒度為約5～約300微米的煅制的二氧化矽或沉澱的二氧化矽。根據此實施方式，至少90％二氧化矽粒子的粒度應當小於約200微米。優選的二氧化矽填料材料是沉澱的二氧化矽，從Degussa A.G.公司獲得商標名為ULTRASILVN3 SP。
根據本發明所述的橡膠組合物和製品的另一個重要實施方式，已經發現法蘭，或接觸和壓緊橡膠製品的其它結構，當被含有合適樹脂的油漆組合物塗覆時，可對橡膠製品提供更好的摩擦和粘合附著。令人驚奇的是，當將本發明所述的橡膠製品與油漆組合物進行充分壓緊，以在油漆組合物中的樹脂和橡膠製品中的增塑劑之間提供緊密接觸時，可獲得粘合。能夠與上述增塑劑粘合的合適的樹脂包括聚酯，如聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、或聚對苯二甲酸乙二酯；聚氨酯；聚醚；醇酸樹脂；丙烯酸類聚合物和共聚物；膠乳聚合物和共聚物；環氧樹脂等。約1.3MPa～15MPa的壓力能夠使塗覆的樹脂機械地和/或化學地與橡膠製品中的增塑劑相粘合，只要每100重量份共聚物橡膠的橡膠製品中包含約1重量份到高至約30重量份，優選約3～約20重量份的增塑劑。
為達到本發明所述的橡膠組合物的完美優點，應當選擇增塑劑使得它在油漆(塗料)組合物所含的樹脂中具有一定的溶解度，用於使橡膠組合物與法蘭表面上所接觸的塗料相粘合。更特別地，橡膠組合物所含的增塑劑應當在每100克塗料樹脂中溶解至少約0.1克，優選在每100克塗料樹脂中溶解至少約0.5克增塑劑，和更優選增塑劑溶解度為每100克塗料樹脂中溶解至少1～5克增塑劑。該另外的粘合為橡膠製品提供了另外的和意想不到的保持力，特別是當該製品作為彈簧加載的致動器隔膜，在壓緊的法蘭或壓緊以保持其位置的其它固定結構之間時。
根據本發明所述的橡膠組合物的又一個實施方式，在將如優選的二氧化矽填料之類的填料材料摻入橡膠或加到橡膠組合物之前，將諸如矽烷偶聯劑的偶聯劑加入填料中，其用量為每100重量份填料約0.1～約20，優選約2～約10重量份的偶聯劑。偶聯劑使二氧化矽填料與共聚物橡膠結合，以在橡膠組合物中獲得意想不到的增加的機械強度、撕裂強度和抗磨性，用於當成形為隔膜時增加循環壽命的和具有更好的法蘭保持力的橡膠組合物。當將橡膠組合物以片材形式硫化並布置在相對的法蘭之間作為彈簧加載的致動器隔膜時，該增加的強度是特別明顯的，由於其增加的抗壓強度達到意想不到的增加的有用循環壽命和法蘭保持力。
有用的偶聯劑或填料活化劑包括選自矽烷、鈦酸酯、鋁酸酯、鋯酸酯及其混合物所組成的組中；特別是諸如三(甲氧基-乙氧基)乙烯基矽烷或巰基矽烷的有機矽烷、有機鈦酸酯、有機鋁酸酯和/或有機鋯酸酯。基於共聚物橡膠的重量，偶聯劑的濃度應當為至少約0.1wt％，優選約0.1wt％～約20wt％，更優選約0.5wt％～約6wt％，和最優選約1wt％～約4wt％。優選的偶聯劑具有如下結構
其中x＝Si、Ti、Zr或Al
其中R1是直接連接到Si、Ti、Zr或Al原子(x)的有機基團，優選為烷基或胺基，R2、R3和R4的至少一個是含有能夠與來自二氧化矽的-OH基的氫進行縮合反應的官能團的基團，優選為有機官能團，優選選自H、滷素、烷氧基、醯氧基和胺；並且R2、R3和R4中的至少另一個能夠在共聚物橡膠中與共軛二烯烴的雙鍵進行反應。
市售矽烷偶聯劑的例子包括乙烯基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基苄基陽離子矽烷、3-氨基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、雙(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-四硫化物、3-巰基丙基三甲氧基矽烷和3-氯丙基三甲氧基矽烷。
各種添加劑可引入本發明所述的共聚物橡膠組合物中，如穩定性控制劑、成核劑、顏料、抗氧劑、除酸劑、紫外吸收劑、阻燃劑、加工助劑、交聯促進劑、補強粒子和加工助劑、硫化促進劑等。對於每100份共聚物橡膠，這些添加劑的結合量應當小於約15重量份。
根據製造本發明所述的橡膠組合物的偶聯劑實施方式的優選實施方式，在二氧化矽粒子引入未硫化的共聚物橡膠之前，將偶聯劑與二氧化矽粒子混合。這樣，二氧化矽填料粒子通過偶聯劑強烈地與橡膠結合，並為組合物提供好得多的機械性能。
根據製造本發明所述的橡膠組合物的偶聯劑實施方式的另一個實施方式，在二氧化矽粒子引入未硫化的共聚物橡膠之前，將偶聯劑塗覆到二氧化矽粒子上。這樣，二氧化矽填料粒子通過偶聯劑牢固地與橡膠結合，並為組合物提供好得多的機械性能。當把塗覆的填料加入到橡膠組合物之前對填料粒子進行塗覆時，偶聯劑(活化劑)的加入量優選為約0.1wt％～約15wt％，優選約0.4wt％～約10wt％，基於被包覆的填料粒子重量。
根據橡膠組合物和用其製造的製品的另一個實施方式，該橡膠材料用織物，優選用諸如尼龍，如尼龍6，6；聚酯；聚芳醯胺；棉或絲之類的機織織物而增強。在優選的實施方式中，將織物夾在未硫化橡膠片的兩層之間，每層的厚度為如0.040到0.050英寸。可以壓延此複合夾層物以達到最大密度和預定厚度，或可以直接壓縮模塑。在任一種情況下，將未硫化的夾層物通常衝切成預成型品以放入開口壓塑模具中，其中將陽半模和陰半模精確機器加工成最終的迴旋形狀和尺寸，封閉預成型品並加熱以活化橡膠配製劑中的硫化配混物，以獲得交聯或硫化的複合隔膜。通常將織物/橡膠複合材料修邊成所需的外徑，該外徑包括法蘭區域中的螺栓孔，以生產最終部件，如圖1中所示的彈簧加載的致動器隔膜。合適的模塑條件是模頭溫度為約130℃～200℃，硫化時間為約3～30分鐘，和模塑壓力為約50～約150kg/cm2。
圖1表示的是用於在流體管道12中控制流體流動的彈簧加載的致動器閥10的例子。彈簧加載的致動器閥10通常包括含有致動器隔膜16的致動器外殼14，該致動器隔膜16通過彈簧18而被彈簧加載，並在向下的(閥門關閉的)位置接觸板20。所述隔膜可操作地在結構上與閥杆21和閥塞22互連，以使閥塞22抵住閥座24而密封，直到對隔膜16提供的氣動壓力壓縮彈簧18以通過閥杆21提升閥塞22，從而開啟閥門，並使流體可通過流體管道12流動。
實施例
彈簧加載的致動器隔膜從如下物質形成丙烯腈與1，3-丁二烯的重量比為約28比約72的丙烯腈/1，3-丁二烯共聚物橡膠(PERBUNAN2845C)；10wt％PLASTHALL226，40wt％煅制的二氧化矽(ULTRASILVN-3 SP)；60wt％炭黑和1.5wt％作為硫化劑的硫(所有重量都基於共聚物橡膠的重量)，圍繞布置在中心的機織尼龍6，6織物，該織物在每個方向的厚度為約每釐米16線(每英寸40線)，Mullen爆裂強度為約1.4Mpa(700磅/英寸2(psi))，重量為120gms/m2～131gms/m2(4.65～5.05盎司/碼2)，厚度為0.25mm～0.30mm(0.010～0.012英寸)。所述隔膜(尼龍織物和兩個橡膠組合物的圍繞層)的總厚度是2.1mm±0.4mm(0.084英寸±0.015英寸)。如下數據(表I和II)從下表所示最優選的橡膠組合物形成的隔膜樣品而獲得
1每100份共聚物橡膠中含有的份數
2二丁氧基乙氧基乙基己二酸酯
3N-異丙基-N-苯基-對苯二胺(抗氧劑)
4N-環己基硫代鄰苯二甲醯亞胺
5二硫化四甲基秋蘭姆
混合方案
本伯裡密煉機MB(Banbury MB)
加入共聚物橡膠並破裂1分鐘。
將DSC-18與Ultrasil VN3共混，並立即加入混合機。
將Stearic Acid、Kadox 920C和Santogard PVI與1/2的N-550 Black混合，並加入混合機。
清掃，將Plasthall 226與剩餘的N-550 Black混合，並加入混合機。
清掃並加入Agerite Resin D，Struktol WB-300，Sunproof Junior和Flexzone3C。
降低或當溫度達到150℃時。結合批次物之後立即在開煉機上加入Rhenorgran S-80。
共混3分鐘和下片。在促進之前貯存老化24小時。
開煉機促進
結合MB
分別加入Methyl Tuads，Vanax A--不要將化學品一起混合
下片
表I
％壓縮變定測試
概述
Temp() ％壓縮變定
7314.7
158 23.1
212 46.6
302 71.9
動態力學分析冷測試
100℃，168小時熱老化測試
表II
耐烴化物性測試
烴化物環己烷(75)
烴化物SAE 20油(75)
烴化物丙烷(75)
無水氨(75)
權利要求
1、一種可硫化橡膠組合物，該組合物包括不飽和腈和共軛二烯烴的共聚物橡膠，比例範圍為10～45重量份不飽和腈比55～90重量份共軛二烯烴；用量為每100重量份共聚物橡膠1～30重量份的用於該共聚物橡膠的增塑劑；用量為每100重量份共聚物橡膠約10～約80重量份的二氧化矽填料；填料；用量為每100重量份共聚物橡膠1～20重量份的偶聯劑，以及用量為每100重量份共聚物橡膠約0.01～約10重量份用於共聚物橡膠的硫化劑。
2、根據權利要求1所述的橡膠組合物，其中不飽和腈選自由丙烯腈、甲基丙烯腈及其混合物所組成的組中；共軛二烯烴選自由1，3-丁二烯、異戊二烯、1，3-戊二烯及其混合物所組成的組中。
3、根據權利要求2所述的橡膠組合物，其中不飽和腈包括丙烯腈，共軛二烯烴包括1，3-丁二烯。
4、根據權利要求1所述的橡膠組合物，其中共聚物橡膠包括約10～約30重量份的不飽和腈和約70～約90重量份的共軛二烯烴；並且其中該橡膠組合物進一步包括用於使所述填料與所述共聚物橡膠偶聯的、用量為每100重量份共聚物橡膠約0.1～約20重量份的偶聯劑，且其中所述填料包括二氧化矽填料。
5、根據權利要求1所述的橡膠組合物，其中增塑劑選自由鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸丁基苄基酯、二-2-乙基己基鄰苯二甲酸酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、鄰苯二甲酸雙十一烷基酯、鄰苯二甲酸二異壬酯、偏苯三酸辛酯、偏苯三酸異壬酯、偏苯三酸異癸酯、二季戊四醇酯、己二酸二辛酯、己二酸二甲酯、二-2-乙基己基己二酸酯、己二酸二異丁酯、己二酸二丁酯、己二酸二異癸酯、二丁基二甘醇己二酸酯、二-2-乙基己基壬二酸酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、二-2-乙基己基癸二酸酯、甲基乙醯基蓖麻醇酸酯、均苯四酸辛酯、環氧大豆油、環氧亞麻子油、環氧辛醇-脂肪酸酯、己二酸醚酯、聚醚酯、聚醚及其混合物所組成的組中。
6、根據權利要求5所述的橡膠組合物，其中增塑劑選自由己二酸二辛酯、己二酸二甲酯、二-2-乙基己基己二酸酯、己二酸二異丁酯、己二酸二丁酯、己二酸二異癸酯、二丁基二甘醇己二酸酯、二-2-乙基己基壬二酸酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、二-2-乙基己基癸二酸酯、甲基乙醯基蓖麻醇酸酯、均苯四酸辛酯、環氧大豆油、環氧亞麻子油、環氧辛醇-脂肪酸酯、己二酸醚酯、聚醚酯、聚醚及其混合物所組成的組中。
7、根據權利要求6所述的橡膠組合物，其中增塑劑是二丁氧基乙氧基乙基己二酸酯，且其中該組合物包括二氧化矽填料和炭黑填料，其中二氧化矽填料和炭黑填料的重量比為1～3重量份的二氧化矽填料比約2～4重量份的炭黑。
8、根據權利要求1所述的橡膠組合物，其中二氧化矽填料是煅制的二氧化矽、沉澱的二氧化矽、處理的二氧化矽或其任何組合。
9、根據權利要求1所述的橡膠組合物，其中將填料採用選自由矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、鋯酸酯偶聯劑及其混合物所組成組中的偶聯劑進行處理。
10、根據權利要求9所述的橡膠組合物，其中偶聯劑是矽烷偶聯劑，該矽烷偶聯劑具有能夠與二氧化矽填料的OH基進行反應的官能團，並具有能夠與共聚物的共軛二烯部分中所包含的雙鍵進行反應的官能團。
11、根據權利要求1所述的橡膠組合物，其中硫化劑是硫。
12、根據權利要求1所述的橡膠組合物，其中該組合物以片材形式用0.1～10％的硫化劑硫化，以具有平衡的交聯密度，使得拉伸強度、壓縮變定、耐烴化物溶脹性和儲能模量開始溫度足以在壓力下保持該組合物而不在重複的彎曲和拉伸時撕裂。
13、一種織物增強的橡膠製品，該製品通過將機織或無紡形式的織物層夾在權利要求1的橡膠組合物的兩個片之間，在足以使圍繞織物層的橡膠片一起硫化的溫度下，將該圍繞織物的橡膠片一起壓制而形成的。
14、根據權利要求13所述的織物增強的橡膠製品，其中織物層是機織織物。
15、根據權利要求14所述的織物增強的橡膠製品，其中機織織物選由自尼龍、聚芳醯胺、聚酯、絲、棉及其組合所組成的組中。
16、根據權利要求15所述的織物增強的橡膠製品，其中織物由尼龍6，6織造。
17、一種致動器隔膜，採用片材形式或模塑迴旋形式可操作地互連到一結構上，該結構響應於施加到隔膜主表面的氣動壓力而使隔膜移動從而可開啟或關閉閥門，該隔膜包括權利要求1的硫化組合物。
18、一種致動器隔膜，採用片材形式或模塑迴旋形式可操作地互連到一結構上，該結構響應於施加到隔膜主表面的氣動壓力而使隔膜移動從而可開啟或關閉閥門，其中橡膠組合物包括權利要求2的硫化組合物。
19、一種致動器隔膜，採用片材形式或模塑迴旋形式可操作地互連到一結構上，該結構響應於施加到隔膜主表面的氣動壓力而使隔膜移動從而可開啟或關閉閥門，其中該隔膜包括權利要求13的織物增強的橡膠製品。
20、一種致動器隔膜，採用片材形式或模塑迴旋形式可操作地互連到一結構上，該結構響應於施加到隔膜主表面的氣動壓力而使隔膜移動從而可開啟或關閉閥門，其中隔膜包括權利要求13的織物增強的橡膠製品。
21、一種致動器隔膜，採用片材形式或模塑迴旋形式可操作地互連到一結構上，該結構響應於施加到隔膜主表面的氣動壓力而使隔膜移動從而可開啟或關閉閥門，其中該隔膜包括權利要求14的織物增強的橡膠製品。
22、一種致動器隔膜，採用片材形式或模塑迴旋形式可操作地互連到一結構上，該結構響應於施加到隔膜主表面的氣動壓力而使隔膜移動從而可開啟或關閉閥門，其中該隔膜包括權利要求15的織物增強的橡膠製品。
23、一種致動器隔膜，採用片材形式或模塑迴旋形式可操作地互連到一結構上，該結構響應於施加到隔膜主表面的氣動壓力而使隔膜移動從而可開啟或關閉閥門，其中該隔膜包括權利要求16的織物增強的橡膠製品。
24、根據權利要求17所述的致動器隔膜，其中該隔膜在由含樹脂的塗料組合物塗覆的一對法蘭間壓緊，並且充分壓緊該隔膜相對的表面，以使隔膜中的增塑劑和法蘭塗料組合物中所含的樹脂相粘合，用來增加該隔膜在相對的法蘭間的保持力。
25、根據權利要求18所述的致動器隔膜，其中該隔膜在由含樹脂的塗料組合物塗覆的一對法蘭間壓緊，並且充分壓緊該隔膜相對的表面，以使隔膜中的增塑劑和法蘭塗料組合物中所含的樹脂相粘合，用來增加該隔膜在相對的法蘭間的保持力。
26、根據權利要求19所述的致動器隔膜，其中該隔膜在由含樹脂的塗料組合物塗覆的一對法蘭間壓緊，並且充分壓緊該隔膜相對的表面，以使隔膜中的增塑劑和法蘭塗料組合物中所含的樹脂相粘合，用來增加該隔膜在相對的法蘭間的保持力。
27、根據權利要求20所述的致動器隔膜，其中該隔膜在由含樹脂的塗料組合物塗覆的一對法蘭間壓緊，並且充分壓緊該隔膜相對的表面，以使隔膜中的增塑劑和法蘭塗料組合物中所含的樹脂相粘合，用來增加該隔膜在相對的法蘭間的保持力。
28、根據權利要求21所述的致動器隔膜，其中該隔膜在由含樹脂的塗料組合物塗覆的一對法蘭間壓緊，並且充分壓緊該隔膜相對的表面，以使隔膜中的增塑劑和法蘭塗料組合物中所含的樹脂相粘合，用來增加該隔膜在相對的法蘭間的保持力。
29、根據權利要求22所述的致動器隔膜，其中該隔膜在由含樹脂的塗料組合物塗覆的一對法蘭間壓緊，並且充分壓緊該隔膜相對的表面，以使隔膜中的增塑劑和法蘭塗料組合物中所含的樹脂相粘合，用來增加該隔膜在相對的法蘭間的保持力。
30、根據權利要求23所述的致動器隔膜，其中該隔膜在由含樹脂的塗料組合物塗覆的一對法蘭間壓緊，並且充分壓緊該隔膜相對的表面，以使隔膜中的增塑劑和法蘭塗料組合物中所含的樹脂相粘合，用來增加該隔膜在相對的法蘭間的保持力。
31、根據權利要求24所述的致動器隔膜，其中在法蘭塗料組合物中所含的樹脂包括選自由聚酯、聚醚、聚丙烯酸類、聚氨酯、膠乳、醇酸樹脂類、環氧類或其組合所組成組中的聚合物或共聚物。
32、根據權利要求31所述致動器隔膜，其中所述法蘭塗料樹脂選自由聚氨酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、醇酸樹脂和環氧樹脂所組成的組中。
33、一種開啟和關閉閥門用於控制管道中流體流動的方法，該方法包括可操作地將閥塞與包括權利要求1所述橡膠組合物的致動器隔膜連接，和在致動器隔膜的主表面上提供氣動壓力用於移動閥塞進入或離開閥座。
全文摘要
已發現本發明描述的橡膠組合物作為彈簧加載的致動器隔膜材料具有特別長的壽命，該隔膜材料在相對的法蘭間被壓緊例如用螺栓固定時，保持其位置，同時保持優異的可壓縮性、低溫柔韌性、耐烴化物性、抗磨性和機械強度。該組合物包括共聚物橡膠組分；用於該共聚物橡膠的增塑劑；用於該共聚物橡膠的硫化劑；二氧化矽填料；和能夠使二氧化矽填料與共聚物橡膠偶聯的偶聯劑，如矽烷偶聯劑。在此，範圍可表達為從「約」或「大約」一個特定值和/或到「約」或「大約」另一個特定值。當表達這樣的範圍時，包括從一個特定值和/或到另一個特定值的另一實施方式。
文檔編號C08J5/22GK1871123SQ20048003149
公開日2006年11月29日 申請日期2004年10月19日 優先權日2003年11月13日
發明者特德·丹尼斯·格拉波 申請人:費希爾控制產品國際有限公司