一種橡膠拍蓋材料及該橡膠拍蓋的製備方法
2023-06-22 08:43:11 2
專利名稱：一種橡膠拍蓋材料及該橡膠拍蓋的製備方法
技術領域：
本發明涉及衛浴系統用橡膠材料，尤其涉及一種橡膠拍蓋材料及該橡膠拍蓋的制 備方法。
背景技術：
橡膠拍蓋是馬桶水箱中使用的關鍵配件，其安裝方便，可隨意拆卸和更換，永久性 防漏水密封效果好，調色方便，適用於座便器水箱配件起到節水、防洩露的效果，產品的要 求特性為在規定的特製測試溶液內，50 80°C規定的恆溫條件下，橡膠產品浸泡溶液中， 測試時間為> 5周時間，橡膠的體積變化率< 25%為基礎合格條件。目前，國內的橡膠拍蓋的技術與產品比較缺乏，高檔座便器基本上是依賴價格昂 貴的進口產品，中、低檔座便器基本上是用普通橡膠拍蓋或軟質PVC拍蓋+矽膠密封墊片， 這兩種材質的產品已經越來越不能滿足市場的需求，主要是因為價格高，使用壽命短，相對 而言成本也頗高。對使用性能、壽命要求較嚴格的產品基本依賴國外進口，價格相當昂貴。隨著人們環保意識的增強，合理、有效地利用球資源，為人類日常使用的衛浴系統 提供長效、高性能的產品，是一項任重而道遠的工作，好的衛浴材料的研發，既可以保證人 身健康，又可以減少環境資源利用，減少排放。因此，我司將研發性能優良且節能環保的橡 膠拍蓋材料作為一項重要課題長期進行研究，而且，該課題的研究還能填補國內空白，具有 重要意義。
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種力學性能好、密封性能好、耐腐 蝕、耐老化、耐氯氨溶液，而且節水環保的橡膠拍蓋材料。本發明的另一個目的在於提供利用上述橡膠拍蓋材料製備橡膠拍蓋的方法。本發明的上述目的是通過如下方案予以實現的 一種橡膠拍蓋材料，包含如下重量份數的各組分
橡膠基材40 50份、活性劑2 10份、增粘樹脂0 5份、軟化劑5 15份、補強劑 20 35份、填料10 30份和硫化劑0. 2 1. 2份；其中， 所述橡膠基材採用三元乙丙橡膠、矽膠或丁苯橡膠； 所述活性劑為氧化鋅或硬脂酸或兩者的混合； 所述增粘樹脂為萜烯樹脂、酚醛樹脂、石油樹脂、古馬隆樹脂或松香脂； 所述軟化劑為鏈烷烴油、橡膠軟化油、芳烴油、環烷烴油或凡士林。另外，所用補強劑為炭黑或白炭黑中的任意一種或兩者的混合，粒徑為500 2000目；所用填料為硫酸鋇、滑石粉、碳酸鈣或陶土，粒徑在500 5000目；所述促進劑為 噻唑類、二硫代氨基甲酸鹽類、胺類、胍類、次磺醯胺類或秋蘭姆類促進劑等中的任意一種 或兩種及兩種以上的混合；所用硫化劑為硫元素、有機過氧化物、金屬氧化物、含硫化合物 或樹脂類化合物中的一種或兩種及兩種以上的混合。
一種橡膠拍蓋的製備方法，該方法是採用上述橡膠拍蓋材料，通過如下步驟製備 而得
步驟1.密煉機混料
將密煉機升溫至50 80°C後，投入橡膠基料，攪拌使橡膠基料軟化且均勻後，加入活 性劑，攪拌使活性劑在橡膠基料中分散均勻後，再加入增粘樹脂、補強劑、填料與軟化劑，攪 拌至分散均勻，卸料，冷卻、停放24h後得到軟膠料；採用密煉機混煉橡膠，是為更好促進各 種配合劑在橡膠中的分散，尤其是補強劑、填充料在橡膠中的分散均勻，同時也縮短混煉膠 料時間；
步驟2.開練機混料
採用開煉機回軟步驟1製備所得軟膠料，加入促進劑，確保在較低的溫度下，混合分 散促進劑至整個體系分散均勻，避免由於混煉溫度過高，導致膠料焦燒，在0. 5mm輥距條件 下，薄通、三角包5次，得到待用橡膠材料； 步驟3.模壓成型、冷卻出模
將步驟2製備所得待用橡膠材料在150 180°C成型條件下，放入模具內，在5 20min 內，18 22Mpa壓力下，完成橡膠交聯成型，從而製備得到所需橡膠拍蓋。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果
1.本發明的橡膠拍蓋材料，其組分及用量的選擇都是通過大量實驗後得到的，具有耐 腐蝕、耐老化、耐氯氨和力學性能好等優點；
2.本發明的橡膠拍蓋具有密封性好、耐腐蝕、耐老化、耐氯氨和節水性能好等優點，而 且材料中各組分的比重經過優化後，不會影響到拍蓋下落的速度，不會影響到整個座便器 的排水量；
3.本發明的橡膠拍蓋安裝方便，可隨意拆卸和更換，永久性防漏水密封效果好，調色 方便，適用於座便器水箱配件起到節水、防洩露的效果。
具體實施例方式本發明人通過對上百種配方結構調整、測試，結果研究發現按普通橡膠配方結構 設計拍蓋配方，其在氯胺溶液測試條件下的體積變化率，基本上都在40 60%，按測試標準 要求，大於35%的體積變化率，屬於Marginal，而大於43. 5%的體積變化率，則是Poor。因 此，採用現有的普通配方無法使得所製備的橡膠拍蓋耐氯胺溶液測試，只有小於21%的體 積變化率，才達到Good級別，而最好級別則是小於13%，為Excellent。因此必須選擇難以 與氯胺溶液發生反應的材料，保持產品不參與溶液反應及結構發生變化，才能確保產品形 狀的穩定，不影響到密封性能及馬桶的排水量，從而保證馬桶基本功能不變化或造成排水 量超標，浪費資源。此外，本發明人還研究發現
1.合成橡膠基本上都不具備自補強性，需要添加補強劑，來提高橡膠的強度，以滿足產 品結構、性能要求，此外，橡膠拍蓋在製備時，通常是採用模壓或注射成型的方式生產，模具 上有一個囊狀內腔一樣形狀的金屬內芯，硫化成型後，必須把內芯從產品中取出，一般情況 下，產品在剛出模時，容易造成熱撕裂，如這時立即取出內芯，會造成產品破裂、報廢；所以 需要採用補強劑，提高橡膠強度達到一定值以上，確保模具內芯從產品中取出時，不致造成產品破裂；
2.在材料選擇時，必須要考慮多種添加材料與橡膠基材的結合穩定性，成型後所形成 的橡膠結構的穩定性，避免有游離分子參與化學反應，因此，要想獲得性能優良的橡膠拍 蓋，必須要對各材料添加量進行優化，而在普通橡膠配方中，添加的材料數量範圍較大，不 受溶液化學反應的限制；
3.橡膠拍蓋作為一個密封產品，要達到比較高的密封性能，必須要求橡膠有較高的形 變，對密封的接觸面，能很好的吻合，並在水壓下，確保密封不漏水，因此，本發明的橡膠拍 蓋其材料選擇要注意調整一個合適的橡膠硬度，保證拍蓋與所接觸的平面能緊密配合，同 時在進行耐氯胺測試性能，不隨硬度變化而改變；
4.本發明的橡膠拍蓋材料，其各組分的比重涉及到拍蓋整體在水中的重量，影響到拍 蓋下落的速度，進而牽涉到整個座便器的排水量，因此需要格外優化設計；
5.從材料發生化學反應的角度出發，選擇難以與氯胺溶液發生反應的材料，如補強 劑、填充劑和促進劑等，儘可能保持產品的穩定性，這是一個非常關鍵的因素。鑑於上述幾點，本發明人通過大量的方案設計和試驗、數據優化後，得到了本發明 設計方案。一種橡膠拍蓋材料，包含如下重量份數的各組分
橡膠基材40 50份、活性劑2 10份、增粘樹脂0 5份、軟化劑5
15份、補強劑20 35份、填料10 30份和硫化劑0. 2 1. 2份。上述橡膠基材採用三元乙丙橡膠(EPDM)、矽膠或丁苯橡膠(SBR)，具備較好的耐 候性，是通常衛浴產品常用的橡膠基材。上述活性劑的作用是減少促進劑用量或縮短硫化時間，本發明的活性劑採用氧化 鋅或硬脂酸或兩者任意比例的混合，效果甚佳。上述增粘樹脂的作用是增粘和調整橡膠製品硬度，可選擇萜烯樹脂、酚醛樹脂、石 油樹脂、古馬隆樹脂或松香脂；優選萜烯樹脂，主要是針對所選用的三元乙丙橡膠，其適合 使用鏈烷烴油脂，才不會析出在產品表面；上述增粘樹脂可根據橡膠基材的種類來決定是 否添加，如當橡膠基材選擇矽膠或丁苯橡膠的時候，可不用添加增粘樹脂。上述軟化劑選擇時，需考慮到軟化油脂與橡膠基材的相容性、製品的顏色與軟化 油脂的顏色適配性、通用性及資源的廣泛性，因此發明人通過方案設計和實驗研究後，軟化 劑採用石油系軟化劑，如鏈烷烴油、橡膠軟化油、芳烴油、環烷烴油或凡士林。上述補強劑的作用是增加橡膠強度，補強劑可選擇炭黑或白炭黑，粒徑在500 2000目，炭黑與白炭黑可單用也可任意比例的並用，均可實現本發明，視產品顏色而定。上述填料可採用本領域技術人員常用的，如硫酸鋇、滑石粉、碳酸鈣或陶土等，但 是填料的粒徑必須在500 5000目，優選3000 5000目；填料優選硫酸鋇或滑石粉或兩 者任意比例的混合；由於填料是白色系列，可以依客戶喜好將產品調成各種顏色。上述促進劑的作用是縮短橡膠成型時間或降低成型溫度，加入促進劑的橡膠，可 以加速硫化劑與橡膠分子間的交聯反應，達到縮短成型時間，降低成型溫度，節約能源，提 高產量的目的，因此本發明的促進劑採用本領域技術人員進行橡膠製備時所選常用的促進 劑，如噻唑類、二硫代氨基甲酸鹽類、胺類、胍類、次磺醯胺類或秋蘭姆類促進劑等中的任意 一種或兩種及兩種以上任意比例的混合，均可實現本發明。上述硫化劑的作用是起到與橡膠交聯反應形成立體網狀結構。本發明人通過對現
5有通常採用的硫化劑進行選別、份量調整試驗，採用硫元素、有機過氧化物、金屬氧化物、含 硫化合物或樹脂類化合物中的一種或兩種及兩種以上的混合，均可實現本發明。上述橡膠拍蓋材料中，橡膠基材、活性劑、增粘樹脂、軟化劑、補強劑、填料和促進 劑的選擇已經能夠實現本發明，但是本發明的橡膠拍蓋材料，還可以根據具體實施的需要， 再添加一些本領域技術人員在製備橡膠拍蓋時，所常用的輔助劑，其中包括滿足產品顏色 要求的著色劑，延緩橡膠老化及保護作用的防老劑等待，這些輔助材料，如防老劑，基本在 設計橡膠配方中，必須考慮添加，以確保橡膠在一定環境使用的壽命，其品種、份量，視所用 材質、顏色、使用環境要求來選擇添加，這些輔助劑的添加使得本發明的橡膠拍蓋可適用於 更多方面的需求。下面結合具體實施例對本發明做進一步地描述，但具體實施例並不對本 發明做任何限定。實施例1
本實施例的橡膠拍蓋材料，包含如下重量份數的各組分
橡膠基材40份；
活性劑2份；
增粘樹脂3份；
軟化劑15份；
補強劑25份；
填料13份；
促進劑1. 8份；
硫化劑0. 2份；
上述橡膠基材採用三元乙丙橡膠(EPDM)；活性劑採用氧化鋅和硬脂酸；增粘樹脂採用 萜烯樹脂；軟化劑採用鏈烷烴油；補強劑採用炭黑和白炭黑；填料採用500 5000目的滑 石粉；促進劑採用二硫代氨基甲酸鹽類；硫化劑採用硫磺。本實施例的橡膠拍蓋配方(命名為TO)，是採用上述橡膠拍蓋材料通過如下步驟制 備而得
步驟1.密煉機混料
將密煉機升溫至50°C後，投入EPDM，攪拌IOmin使橡膠基料軟化且均勻後，加入活性 劑，攪拌5min使活性劑在橡膠基料中分散均勻，然後再加入萜烯樹脂、鏈烷烴油、白炭黑和 500 5000目的滑石粉，攪拌至分散均勻，卸料，冷卻、停放24h後得到軟膠料； 步驟2.開練機混料
採用開煉機回收步驟1製備所得軟膠料，加入二硫代氨基甲酸鹽類等促進劑和硫化 劑，混合分散lOmin，至整個體系分散均勻，在0. 5mm輥距條件下，薄通、三角包各5次，出片， 得到待用橡膠材料；
步驟3.模壓成型、冷卻出模
將步驟2製備所得待用橡膠材料，稱重，放入模具內，在150 160°C成型條件下，放入 模具內，在20min內，19Mpa壓力下，完成橡膠交聯成型，從而製備得到所需橡膠拍蓋。對本實施例製備所得橡膠拍蓋進行如下項目的測試
(1) PLUMBING STANDARD Number: 0300_083 測試，體積變化率應< 25% 美國公司
要求；(2)模擬使用過程的實物，進行逐個密封性測試，在規定水浸條件下，規定的時間內，不 得有洩漏水滴現象；
(3)在模擬各種極端使用條件下的測試裝備，進行排水量、落球時間等測試，其最高、最 低排水量，必須符合規定的限值，以保證節水及產品功能不喪失。經過測試，本實施例製備所得橡膠拍蓋均符合上述三項的要求。本實施例的力學性能如下所示 橡膠硬度50 士 5A
扯斷強度11 士 IMPa 扯斷伸長率750 士 50%
本實施例的橡膠拍蓋必須要進行氯胺溶液測試，分別是由廣東信力公司和美國公司實 驗室，按相同的一個藥品配製、檢測標準，對本實施案例製備所得橡膠拍蓋(Y3)進行的氯胺 測試數據記錄。結果如表1和2所示。表1信力實驗室TO氯胺測試數據
權利要求
1.一種橡膠拍蓋材料，各組分重量份數如下的橡膠基材40 50份、活性劑2 10份、增粘樹脂0 5份、軟化劑5 15份、補強劑 20 35份、填料10 30份、促進劑1 5份和硫化劑0. 2 1. 2份；其中，所述橡膠基材採用三元乙丙橡膠、矽膠或丁苯橡膠； 所述活性劑為氧化鋅或硬脂酸或兩者的混合； 所述增粘樹脂為萜烯樹脂、酚醛樹脂、石油樹脂、古馬隆樹脂或松香脂； 所述軟化劑為鏈烷烴油、橡膠軟化油、芳烴油、環烷烴油或凡士林。
2.根據權利要求1所述一種橡膠拍蓋材料，其特徵在於，所述補強劑為炭黑或白炭黑 中的任意一種或兩者的混合，粒徑為500 2000目。
3.根據權利要求2所述一種橡膠拍蓋材料，其特徵在於，所述填料為硫酸鋇、滑石粉、 碳酸鈣或陶土，粒徑在500 5000目。
4.根據權利要求3所述一種橡膠拍蓋材料，其特徵在於，所述促進劑為噻唑類、二硫代 氨基甲酸鹽類、胺類、胍類、次磺醯胺類或秋蘭姆類促進劑等中的任意一種或兩種及兩種以 上的混合。
5.根據權利要求1所述一種橡膠拍蓋材料，其特徵在於，所述硫化劑為硫元素、有機過 氧化物、金屬氧化物、含硫化合物或樹脂類化合物中的一種或兩種及兩種以上的混合。
6.一種採用權利要求1 5中任一項所述橡膠拍蓋材料製備橡膠拍蓋的方法，該方法 包括如下步驟步驟1.密煉機混料將密煉機升溫至50 80°C後，投入橡膠基料，攪拌使橡膠基料軟化且均勻後，加入活 性劑，攪拌使活性劑在橡膠基料中分散均勻後，再加入增粘樹脂、補強劑、填料與軟化劑，攪 拌至分散均勻，卸料，冷卻、停放24h後得到軟膠料；步驟2.開練機混料採用開煉機回收步驟1製備所得軟膠料，加入促進劑、硫化劑，混合分散至整個體系分 散均勻，在0. 5mm輥距條件下，薄通、三角包5次，得到待用橡膠材料；步驟3.模壓成型、冷卻出模將步驟2製備所得待用橡膠材料在150 180°C成型條件下，放入模具內，在5 20min 內，18 22Mpa壓力下，完成橡膠交聯成型，從而製備得到所需橡膠拍蓋。
全文摘要
本發明公開一種橡膠拍蓋材料及該橡膠拍蓋的製備方法，該橡膠拍蓋材料，包含如下重量份數的各組分橡膠基材40～50份、活性劑2～10份、增粘樹脂0～5份、軟化劑5～15份、補強劑20～35份、填料10～30份、促進劑1～5份和硫化劑0.2～1.2份。本發明的橡膠拍蓋具有密封性好、耐腐蝕、耐老化、耐氯氨和節水性能好等優點，而且材料中各組分的比重經過優化後，不會影響到拍蓋下落的速度，不會影響到整個座便器的排水量。本發明的橡膠拍蓋安裝方便，可隨意拆卸和更換，永久性防漏水密封效果好，調色方便，適用於座便器水箱配件起到節水、防洩漏的效果。
文檔編號C08L45/00GK102070844SQ20101058509
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月13日 優先權日2010年12月13日
發明者於日誌, 楊家榮, 蒙校宗, 陳偉燕 申請人:廣東信力特種橡膠製品有限公司