一種高氣密性橡膠材料的製作方法

2023-05-24 16:08:41 2

一種高氣密性橡膠材料的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種高氣密性橡膠材料，其原料按重量份數包括：30-70份的丁基橡膠、30-70份的改性氯丁橡膠、10-15份的白炭黑、25-40份的改性粘土、15-20份的木質素、5-10份的有機改性蒙脫土、2-5份的防老劑、0.5-1份的叔丁基苯酚甲醛樹脂、0.5-1份的溴化辛基苯酚甲醛樹脂、1-3份的聚氯乙烯、1-3份的氧化鋅、1-2份的硬質酸鋅、0.5-1份的硬質酸鈣、0.5-1份的古馬隆樹脂、0.5-1份的石油蠟、0-0.5份的三辛酯、0.1-0.4份的三癸酯、0.2-0.6份的十二碳醇酯。本發明所述的高氣密性橡膠材料耐熱、耐候、耐臭氧、耐化學腐蝕。
【專利說明】一種高氣密性橡膠材料

【技術領域】
[0001] 本發明涉及橡膠【技術領域】，尤其涉及一種高氣密性橡膠材料。

【背景技術】
[0002] 現代世界合成橡膠工業以智能化設計與合成，高效清潔生產為基本特點。在不斷 提高產品質量，優化生產工藝的同時，更加注重對現有合成橡膠的改性，使之不斷的向專用 化和高性能方向發展。高氣密性橡膠材料目前在汽車、電器和電子、辦公器械三大領域應用 夕卜，還大量用於建築、醫療、食品工業和航空、航天等高科技領域，不同領域的橡膠材料具有 不同的性質。
[0003] 丁基橡膠氣密性好，同時還能耐熱、耐臭氧、耐老化、耐化學藥品，並有吸震、電絕 緣性能，對陽光及臭氧具有良好的抵抗性，可暴露於動物或植物油或是可氧化的化學物中， 是製作氣密性好的橡膠製品的重要材料，但是美中不足的是丁基橡膠硫化速度慢，互粘性 差，與其它橡膠相容性差，與補強劑之間作用弱，需要進行熱處理或使用添加劑，以增加橡 膠的補強作用，提高拉伸強度、定伸應力、彈性、耐磨和電絕緣性能等，現有的丁基橡膠材料 在氣密性、機械強度、耐油、耐溶劑、耐酸、耐鹼和耐蒸汽等方面存在一定的不足。


【發明內容】

[0004] 為了解決【背景技術】中存在的技術問題，本發明提出了一種高氣密性橡膠材料，提 高了橡膠的氣密性，其在機械強度、耐熱性、耐陽光性、耐臭氧性方面也具有很多的表現，得 到了綜合性能好的橡膠材料。
[0005] 本發明提出了一種高氣密性橡膠材料，其原料按重量份數包括：30-70份的丁基 橡膠、30-70份的改性氯丁橡膠、10-15份的白炭黑、25-40份的改性粘土、15-20份的木質 素、5-10份的有機改性蒙脫土、2-5份的防老劑、0. 5-1份的叔丁基苯酚甲醛樹脂、0. 5-1份 的溴化辛基苯酚甲醛樹脂、1-3份的聚氯乙烯、1-3份的氧化鋅、1-2份的硬質酸鋅、0. 5-1份 的硬質酸鈣、〇. 5-1份的古馬隆樹脂、0. 5-1份的石油蠟、0-0. 5份的三辛酯、0. 1-0. 4份的三 癸酯、0.2-0. 6份的十二碳醇酯；
[0006] 所述改性氯丁橡膠採用如下步驟進行改性：將30-70份的氯丁橡膠剪碎後倒入 裝有500-600ml有機溶劑的燒瓶中，在N 2保護下加熱使氯丁橡膠完全溶解後，向燒瓶中滴 加含有10-20份ΒΡ0和30-60份第一改性劑的溶液，保溫攪拌30-45min後加入20-35份 的阻聚劑，降溫後得到改性氯丁橡膠膠液，將得到的改性氯丁橡膠膠液在60-80°C下乾燥 10-15min後得到改性氯丁橡膠；
[0007] 所述改性粘土採用如下步驟進行改性：稱取25-40份的粘土放入攪拌機，攪拌升 溫至90-130°C，滴入10-25份的偶聯劑，攪拌保溫30-45min後得到改性粘土；
[0008] 所述有機改性蒙脫土採用如下步驟進行改性：稱取5-10份的蒙脫土攪拌分散 在水中靜置15_20h後加入5-10份80-95°C的第二改性劑和酸的質子化溶液，保溫攪拌 30-50min後冷卻到室溫，過濾、洗滌、乾燥、粉碎後得到有機改性蒙脫土；
[0009] 根據上述高氣密性橡膠材料中各原料的配比，按照以下工藝步驟製備高氣密性橡 膠材料：
[0010] S1、按重量份數比稱取各原料後將丁基橡膠和改性氯丁橡膠剪碎，將開煉機溫度 升至45-60°C，輥距設為0. 2-0. 8mm，將剪碎的丁基橡膠和改性氯丁橡膠同時加入開煉機， 塑煉15-20min後經排膠、搗合、壓片、下片、冷卻到室溫並停放2-3h得到塑煉膠；
[0011] S2、將密煉機升溫至80-90°C，輥距調整為2. 5-3. 5_，加入S1中得到的塑煉膠， 混煉5-10min後依次加入S1中稱取的防老劑、重量份數40-50wt%的聚氯乙烯、重量份 數40-50wt %的氧化鋅、重量份數30-40wt %的白炭黑、改性粘土、木質素、有機改性蒙脫 土混煉2-3min後將溫度升至110-13(TC後依次加入硬質酸鋅、硬質酸鈣、三辛酯、三癸酯、 十二碳醇酯、質量份數20-30wt%的聚氯乙烯、重量份數20-35wt%的氧化鋅、重量份數 30-40wt %的白炭黑混煉3-5min後加入剩餘的白炭黑後同時加入古馬隆樹脂、石油蠟，然 後同時加入剩餘的聚氯乙烯、氧化鋅，然後同時加入叔丁基苯酚甲醛樹脂、溴化辛基苯酚甲 醛樹脂、混煉15_25min，冷卻，排膠後放入開煉機薄通5-8次得到混煉膠；
[0012] S3、將S2中所述的混煉膠裝入模具，在15-20MPa壓力下，升溫至130-165°C硫化 30-50min冷卻到室溫得到一次硫化膠；
[0013] S4、將S3中所述的一次硫化膠放入120-150°C的乾燥箱，保溫4-8h後冷卻到室溫 開模後得到所述高氣密性橡膠材料。
[0014] 優選地，所述防老劑為防老劑RD、MB、DNP、4010NA的混合物且其組分按重量份數 RD:MB:DPN 為 2:1:1。
[0015] 優選地，所述有機溶劑為甲苯、乙酸乙酯、丙酮、DMF中的一種或多種的混合物。
[0016] 優選地，所述改性氯丁橡膠為丙烯酸樹脂改性；所述第一改性劑為丙烯酸甲酯、丙 烯酸異辛酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯中的一種或 者多種的組合物；所述第一改性劑與氯丁橡膠的重量份數比為1:1-1. 5。
[0017] 優選地，所述阻聚劑為對苯二酚、對苯醌、吩噻嗪、β -苯基萘胺、對叔丁基鄰苯二 酚、亞甲基藍中的一種或多種的組合物。
[0018] 優選地，所述改性粘土的粒徑為500-800nm，偶聯劑為ΚΗ602、ΚΗ550、ΚΗ570中的一 種或者多種的組合物，改性方法為溼法改性。
[0019] 優選地，所述第二改性劑為十二烷基二甲基苄基氯化銨、十二烷基二甲基苄基溴 化銨、Ν，Ν-二乙基-甲氧基苯氧乙基）苄基氯化銨、十四烷基-二甲基吡啶溴化銨、 三十六烷基甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨中的一種或者多種的組合物；所述酸為濃 鹽酸、濃磷酸、濃硝酸中的一種或多種的組合物。
[0020] 優選地，其原料按重量份數包括：35-65份的丁基橡膠、35-65份的改性氯丁橡 膠、11-14份的白炭黑、28-35份的改性粘土、17-19份的木質素、6-8份的有機改性蒙脫土、 2. 5-4. 5份的防老劑、0. 6-0. 8份的叔丁基苯酚甲醛樹脂、0. 6-0. 8份的溴化辛基苯酚甲醛 樹脂、1. 5-2. 5份的聚氯乙烯、1. 5-2. 8份的氧化鋅、1. 2-1. 8份的硬質酸鋅、0. 6-0. 8份的硬 質酸鈣、0. 6-0. 8份的古馬隆樹脂、0. 6-0. 9份的石油蠟、0. 2-0. 4份的三辛酯、0. 2-0. 3份的 三癸酯、0. 3-0. 5份的十二碳醇酯；最優選地，其原料按重量份數包括：55份的丁基橡膠、45 份的改性氯丁橡膠、13份的白炭黑、32份的改性粘土、18. 5份的木質素、7份的有機改性蒙 脫土、3. 3份的防老劑、0. 7份的叔丁基苯酚甲醛樹脂、0. 7份的溴化辛基苯酚甲醛樹脂、1. 9 份的聚氯乙烯、2. 2份的氧化鋅、1. 5份的硬質酸鋅、0. 7份的硬質酸鈣、0. 7份的古馬隆樹 月旨、〇. 66份的石油蠟、0. 3份的三辛酯、0. 23份的三癸酯、0. 4份的十二碳醇酯。
[0021] 優選地，在S3中，將S2中所述的混煉膠裝入模具，在16-19MPa壓力下，升溫至 133-160°C硫化32-45min冷卻到室溫得到一次硫化膠；最優選地，在S3中，將S2中所述的 混煉膠裝入模具，在18MPa壓力下，升溫至154°C硫化38min冷卻到室溫得到一次硫化膠。
[0022] 優選地，在S4中，將S3中所述的一次硫化膠放入125-145 °C的乾燥箱，保溫 4. 5-7. 8h後冷卻到室溫開模後得到所述高氣密性橡膠材料；最優選地，在S4中，將S3中所 述的一次硫化膠放入137°C的乾燥箱，保溫6h後冷卻到室溫開模後得到所述高氣密性橡膠 材料。
[0023] 本發明中選用丁基橡膠與氯丁橡膠為生膠，丁基橡膠化學結構穩定，具有優異的 熱穩定性和耐老化性，與氯丁橡膠共混有助於提高橡膠材料的熱穩定性、拉伸強度和撕裂 強度，提1?橡I父材料的綜合性能。
[0024] 本發明中採用了改性粘土、有機改性蒙脫土和木質素配合白炭黑作為補強劑，改 性粘土粒徑為500-800nm，具有大的表面積和表面活性，分散到橡膠網狀結構中後能夠分散 橡膠製品的應力，提高橡膠的機械性能；同時粘土用偶聯劑改性後其表面的有機官能團能 與橡膠分子反應生成穩定的共價鍵，穩定的粘土 -橡膠共價鍵使橡膠製品內部的網狀結構 更緻密牢固，模量增大從而使其物理機械性能進一步提高，同時提高了丁基橡膠、氯丁橡膠 與補強劑之間的作用，增加了其機械性能；有機改性蒙脫土在橡膠中達到了納米級分散，有 機蒙脫土與丁基橡膠複合材料特有的插層結構限制了大分子的變形的能力，有機蒙脫土帶 有烷基鏈段，加強了蒙脫土片層與丁基橡膠之間的相互作用，起到了很好的增強效果和抗 裂紋擴展的能力；利用木質素作為補強劑，可以得到質量輕的橡膠製品，同時節約成本。
[0025] 本發明中利用RD、MB、DNP、4010NA的混合物為防老劑，防老劑RD對熱氧老化有極 佳的防護效能，而DNP有優越的耐老化以及天候老化性能，以及提高其他防老劑效能的作 用，與RD、MB、4010NA並用具有更好的耐熱、耐老化、耐候、耐化學腐蝕性能，提高高氣密性 橡膠材料的綜合性能。
[0026] 本發明中選用了叔丁基苯酚甲醛樹脂和溴化辛基苯酚甲醛樹脂硫化體系，在硫化 時聚合物鏈引入的化學交聯鍵，形成了互穿網絡的高分子物質，改善了生膠的加工性能，同 時保持了生膠的硬度和剛性，使硫化膠具有優越的耐熱性能和壓縮變形小的特點；溴化基 苯酚甲醛樹脂中的部分羥甲基基團被溴原子取代後具有較高的反應活性，能夠減少樹脂的 用量；添加了活化劑聚氯乙烯和氧化鋅，在硫化過程中，聚氯乙烯會放出氯化氫，與氧化鋅 作用生成氯化鋅成為硫化活化劑，減少硫化樹脂的用量，並降低硫化的溫度，防止降低膠料 焦燒時間、膠料粘輥、分散不均且腐蝕煉膠機滾筒的現象的發生。
[0027] 本發明中，通過對橡膠組分的優化，提高橡膠材料氣密性的同時提高了其耐熱性、 耐油性、耐候性、耐臭氧性、耐化學腐蝕性以及機械強度，並根據組分的特點，優化了製備過 程，在製備的過程中選擇了加料的順序，使得到的高氣密性橡膠材料具有高的耐熱性、耐油 性、耐候性、耐臭氧性、耐化學腐蝕性以及機械強度。

【具體實施方式】
[0028] 下面結合具體實施例對本發明做出詳細說明，應當了解，實施例只用於說明本發 明，而不是用於對本發明進行限定，任何在本發明基礎上所做的修改、等同替換等均在本發 明的保護範圍內。
[0029] 本發明所公開的高氣密性橡膠材料，各實施例中組分的重量份數如表1所示。
[0030] 表1為各實施例中高氣密性橡膠材料組分的重量份數
[0031]

【權利要求】
1. 一種高氣密性橡膠材料，其特徵在於，其原料按重量份數包括：30-70份的丁基橡 膠、30-70份的改性氯丁橡膠、10-15份的白炭黑、25-40份的改性粘土、15-20份的木質素、 5-10份的有機改性蒙脫土、2-5份的防老劑、0. 5-1份的叔丁基苯酚甲醛樹脂、0. 5-1份的溴 化辛基苯酚甲醛樹脂、1-3份的聚氯乙烯、1-3份的氧化鋅、1-2份的硬質酸鋅、0. 5-1份的硬 質酸鈣、0. 5-1份的古馬隆樹脂、0. 5-1份的石油蠟、0-0. 5份的三辛酯、0. 1-0. 4份的三癸 酯、0.2-0. 6份的十二碳醇酯； 所述改性氯丁橡膠採用如下步驟進行改性：將30-70份的氯丁橡膠剪碎後倒入裝有 500-600ml有機溶劑的燒瓶中，在N2保護下加熱使氯丁橡膠完全溶解後，向燒瓶中滴加含有 10-20份BPO和30-60份第一改性劑的溶液，保溫攪拌30-45min後加入20-35份的阻聚劑， 降溫後得到改性氯丁橡膠膠液，將所述改性氯丁橡膠膠液在60-80°C下乾燥10_15min後得 到改性氯丁橡膠； 所述改性粘土採用如下步驟進行改性：稱取25-40份的粘土放入攪拌機，攪拌升溫至 90-130°C，滴入10-25份的偶聯劑，攪拌保溫30-45min後得到改性粘土； 所述有機改性蒙脫土採用如下步驟進行改性：稱取5-10份的蒙脫土攪拌分散在水中 靜置15-20h後加入5-10份80-95°C的第二改性劑和酸的質子化溶液，保溫攪拌30-50min 後冷卻到室溫，過濾、洗滌、乾燥、粉碎後得到有機改性蒙脫土； 根據上述高氣密性橡膠材料中各原料的配比，按照以下工藝步驟製備高氣密性橡膠材 料： 51、 按重量份數比稱取各原料後將丁基橡膠和改性氯丁橡膠剪碎，將開煉機溫度升至 45-60°C，輥距設為0. 2-0. 8mm，將剪碎的丁基橡膠和改性氯丁橡膠同時加入開煉機，塑煉 15-20min後經排膠、搗合、壓片、下片、冷卻到室溫並停放2-3h得到塑煉膠； 52、 將密煉機升溫至80-90°C，輥距調整為2. 5-3. 5mm，加入S1中得到的塑煉膠，混 煉5-10min後依次加入S1中稱取的防老劑、重量份數40-50wt%的聚氯乙烯、重量份數 40-50wt %的氧化鋅、重量份數30-40wt %的白炭黑、改性粘土、木質素、有機改性蒙脫土 混煉2-3min後將溫度升至110-130°C後依次加入硬質酸鋅、硬質酸鈣、三辛酯、三癸酯、 十二碳醇酯、質量份數20-30wt%的聚氯乙烯、重量份數20-35wt%的氧化鋅、重量份數 30-40wt %的白炭黑混煉3-5min後加入剩餘的白炭黑後同時加入古馬隆樹脂、石油蠟，然 後同時加入剩餘的聚氯乙烯、氧化鋅，然後同時加入叔丁基苯酚甲醛樹脂、溴化辛基苯酚甲 醛樹脂、混煉15_25min，冷卻，排膠後放入開煉機薄通5-8次得到混煉膠； 53、 將S2中所述的混煉膠裝入模具，在15-20MPa壓力下，升溫至130-165°C硫化 30-50min冷卻到室溫得到一次硫化膠； 54、 將S3中所述的一次硫化膠放入120-150°C的乾燥箱，保溫4-8h後冷卻到室溫開模 後得到所述高氣密性橡膠材料。
2. 根據權利要求1所述的高氣密性橡膠材料，其特徵在於，所述防老劑為防老劑RD、 MB、DNP、4010NA的混合物且其組分按重量份數RD:MB:DPN為2:1: 1。
3. 根據權利要求1或2所述的高氣密性橡膠材料，其特徵在於，所述有機溶劑為甲苯、 乙酸乙酯、丙酮、DMF中的一種或多種的混合物。
4. 根據權利要求1-3中任一項所述的高氣密性橡膠材料，其特徵在於，所述改性氯丁 橡膠為丙烯酸樹脂改性；所述第一改性劑為丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸乙酯、丙烯 酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯中的一種或者多種的組合物；所述第一改性 劑與氯丁橡膠的重量份數比為1:1-1. 5。
5. 根據權利要求1-4中任一項所述的高氣密性橡膠材料，其特徵在於，所述阻聚劑為 對苯二酚、對苯醌、吩噻嗪、β -苯基萘胺、對叔丁基鄰苯二酚、亞甲基藍中的一種或多種的 組合物。
6. 根據權利要求1-5中任一項所述高氣密性橡膠材料，其特徵在於，所述改性粘土的 粒徑為500-800nm，偶聯劑為ΚΗ602、ΚΗ550、ΚΗ570中的一種或者多種的組合物，改性方法為 溼法改性。
7. 根據權利要求1-6中任一項所述的高氣密性橡膠材料，其特徵在於，所述第二改性 劑為十二烷基二甲基苄基氯化銨、十二烷基二甲基苄基溴化銨、Ν，Ν-二乙基-(3 '-甲氧 基苯氧乙基）苄基氯化銨、十四烷基-二甲基吡啶溴化銨、三十六烷基甲基氯化銨、十六烷 基三甲基氯化銨中的一種或者多種的組合物；所述酸為濃鹽酸、濃磷酸、濃硝酸中的一種或 多種的組合物。
8. 根據權利要求1-7中任一項所述的高氣密性橡膠材料，其特徵在於，其原料按重量 份數包括：35-65份的丁基橡膠、35-65份的改性氯丁橡膠、11-14份的白炭黑、28-35份的改 性粘土、17-19份的木質素、6-8份的有機改性蒙脫土、2. 5-4. 5份的防老劑、0. 6-0. 8份的叔 丁基苯酚甲醛樹脂、0. 6-0. 8份的溴化辛基苯酚甲醛樹脂、1. 5-2. 5份的聚氯乙烯、1. 5-2. 8 份的氧化鋅、1. 2-1. 8份的硬質酸鋅、0. 6-0. 8份的硬質酸鈣、0. 6-0. 8份的古馬隆樹脂、 0. 6-0. 9份的石油蠟、0. 2-0. 4份的三辛酯、0. 2-0. 3份的三癸酯、0. 3-0. 5份的十二碳醇酯； 優選地，其原料按重量份數包括：55份的丁基橡膠、45份的改性氯丁橡膠、13份的白炭黑、 32份的改性粘土、18. 5份的木質素、7份的有機改性蒙脫土、3. 3份的防老劑、0. 7份的叔丁 基苯酚甲醛樹脂、0. 7份的溴化辛基苯酚甲醛樹脂、1. 9份的聚氯乙烯、2. 2份的氧化鋅、1. 5 份的硬質酸鋅、〇. 7份的硬質酸鈣、0. 7份的古馬隆樹脂、0. 66份的石油蠟、0. 3份的三辛酯、 0. 23份的三癸酯、0. 4份的十二碳醇酯。
9. 根據權利要求1-8中任一項所述的高氣密性橡膠材料，其特徵在於，在S3中，將S2 中所述的混煉膠裝入模具，在16_19MPa壓力下，升溫至133-160°C硫化32-45min冷卻到室 溫得到一次硫化膠；優選地，在S3中，將S2中所述的混煉膠裝入模具，在18MPa壓力下，升 溫至154°C硫化38min冷卻到室溫得到一次硫化膠。
10. 根據權利要求1-9中任一項所述的高氣密性橡膠材料，其特徵在於，在S4中，將S3 中所述的一次硫化膠放入125-145?的乾燥箱，保溫4. 5-7. 8h後冷卻到室溫開模後得到所 述高氣密性橡膠材料；優選地，在S4中，將S3中所述的一次硫化膠放入137°C的乾燥箱，保 溫6h後冷卻到室溫開模後得到所述高氣密性橡膠材料。
【文檔編號】C08K3/34GK104086909SQ201410314855
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月2日 優先權日:2014年7月2日
【發明者】楊存俊 申請人:安徽寧國尚鼎橡塑製品有限公司