一種耐高溫的氫化丁腈基橡膠復(fù)合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及橡膠材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種通過復(fù)合母膠與配方中其他組分混 煉，并硫化處理制備耐高溫的氫化丁腈基橡膠復(fù)合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氫化丁腈橡膠是一種主鏈近似飽和的高性能彈性體，被認(rèn)為是目前綜合性能最為 優(yōu)異的通用合成橡膠，被廣泛的應(yīng)用到油田開發(fā)、汽車、膠輥等領(lǐng)域。然而隨著工業(yè)的發(fā)展， 對其使用的氫化丁腈橡膠制品要求也越來越高，尤其是耐高溫性能要求也越來越苛刻，所 以很多領(lǐng)域不得不采用價(jià)格更加昂貴的氟膠來替代氫化丁腈使用，因此開發(fā)出能耐更高溫 度的氫化丁腈橡膠材料是目前橡膠行業(yè)亟待解決的一個問題。
[0003] 在目前的橡膠技術(shù)領(lǐng)域提高氫化丁腈耐熱性往往集中在橡膠品種和防老體系的 選擇，使用飽和度高的氫化丁腈橡膠品種雖能提高橡膠耐高溫后拉伸性能保持率，但耐高 溫壓變性能較差，同樣防老體系選擇也會遇到同樣的問題，即目前防老劑的加入或多或少 的會影響硫化程度降低硫化膠的交聯(lián)密度，從而引起高溫下壓變性能變差，所以如何突破 這一技術(shù)瓶頸是氫化丁腈橡膠材料研宄內(nèi)容重點(diǎn)之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本申請人提供一種耐高溫的氫化丁腈基橡膠復(fù)合 物及其制備方法。本發(fā)明在氫化丁腈基橡膠材料中加入了含有氧化鋅及某些功能助劑的復(fù) 合母膠，并通過適當(dāng)?shù)募庸すに囍频媚透邷匦阅鼙容^均衡的氫化丁腈基橡膠材料，該方法 簡單、有效、易得且成本低廉，突破了氫化丁腈橡膠耐高溫方面的技術(shù)瓶頸。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] 一種耐高溫的氫化丁腈基橡膠復(fù)合物，所含原料及各原料的重量份數(shù)為：
[0007] 氫化丁腈 60-100份 復(fù)合母膠 10-40份
[0008] 硬脂酸 0.5-2份 防老劑MB 1-3份 防老劑445 0.5-3份 炭黑 N774 30-110 份 増塑劑RS107 5-30份 硫化劑BIPB 1-8份 硫化助劑TAIC 1-3份;
[0009] 所述復(fù)合母膠由30_60wt%的氫化丁腈橡膠、30_60wt%的氧化鋅、l_5wt%的鈦酸 酯偶聯(lián)劑、l_5wt%的PEG4000、l-5wt%的馬來酸組成。
[0010] 所述復(fù)合物的制備方法包括如下步驟：
[0011] (1)復(fù)合母膠的混煉：采用密煉機(jī)混煉，轉(zhuǎn)速控制在10-100r/min，先投入 30-60wt %的氫化丁腈橡膠塑煉1-2分鐘，然后依次投入30-60wt %的氧化鋅、l-5wt %的鈦 酸酯偶聯(lián)劑、l_5wt %的PEG4000和l-5wt %的馬來酸進(jìn)行混煉，混煉完成后排膠制得所述 復(fù)合母膠；其中，混煉時(shí)間為6-15min，排膠溫度為100-180°C ;
[0012] (2)氫化丁腈基橡膠材料的混煉：使用開煉機(jī)混煉工藝，輥溫保持在40-80°C，首 先在開煉機(jī)上加入60-100份氫化丁腈橡膠和10-40份復(fù)合母膠進(jìn)行塑煉1-5分鐘，待其混 煉均勻后依次加入0. 5-2份的硬脂酸、1-3份的防老劑MB、1-3份的防老劑445,然后割刀翻 煉均勻，再交替加入30-110份的炭黑N774和5-30份的增塑劑RS107,待炭黑和增塑劑混入 后將混煉膠打卷過輥4-10次，最后加入1-8份的硫化劑BIPB和1-3份的硫化助劑TAIC，混 煉均勻后下片停放15h ;
[0013] (3)氫化丁腈基橡膠材料的硫化：根據(jù)硫化儀測得的正硫化時(shí)間，利用平板硫化 機(jī)在溫度160-180°C、壓力在10_12MPa的條件下進(jìn)行硫化，制得所述耐高溫的氫化丁腈基 橡膠復(fù)合物。
[0014] 所述氫化丁腈橡膠中丙烯腈含量為30 % -45 %，飽和度為90 % -96 %。
[0015] 所述氫化丁腈橡膠為朗盛Therban系列、瑞翁Z印tol系列、贊南Zhanber系列中 的一種或多種。
[0016] 所述氧化鋅為直接法氧化鋅、間接法氧化鋅、活性氧化鋅、納米氧化鋅中的一種或 多種。
[0017] 本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于：
[0018] 1、本發(fā)明采用的復(fù)合母膠由氧化鋅、鈦酸酯偶聯(lián)劑、PEG4000及馬來酸構(gòu)成，該組 成能有效改善氧化鋅在橡膠復(fù)合物中的分散，使復(fù)合母膠在整個配合體系中的作用發(fā)揮至 最大化。
[0019] 2、本發(fā)明采用復(fù)合母膠與配方中其他組分混煉，并硫化處理，制得氫化丁腈基橡 膠復(fù)合材料具有非常優(yōu)異的耐高溫性能，其機(jī)理為硫化過程中在硫化劑分解的自由基引發(fā) 下復(fù)合母膠中的氧化鋅與馬來酸生產(chǎn)鋅鹽中間體并接枝到橡膠主鏈生成離子鍵提高了交 聯(lián)密度，阻礙了氧氣對分子鏈的攻擊從而提高橡膠復(fù)合物的耐熱性。
[0020] 3、本發(fā)明通過在氫化丁腈橡膠里加入復(fù)合母膠及其他配合劑通過適當(dāng)?shù)墓に囍?得氫化丁腈基橡膠復(fù)合物，提供了一條制備耐高溫氫化丁腈橡膠材料的思路，且該方法簡 單、有效、易得、成本低廉，突破氫化丁腈橡膠在耐高溫性能的技術(shù)瓶頸，從而擴(kuò)展了氫化丁 腈橡膠的使用領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行具體描述。
[0022] 下述實(shí)施例中氫化丁腈橡膠均采用上海贊南科技的ZN35256(丙烯腈含量34%， 飽和度90% )。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] -種耐高溫的氫化丁腈基橡膠復(fù)合物的制備方法包括如下步驟：
[0025] (1)復(fù)合母膠的混煉：采用密煉機(jī)混煉，轉(zhuǎn)速控制在100r/min，先投入60wt%的氫 化丁腈橡膠塑煉2分鐘，然后依次投入35wt %的氧化鋅（納米氧化鋅）、Iwt %的鈦酸酯偶 聯(lián)劑、2wt%的PEG4000和2wt%的馬來酸進(jìn)行混煉，混煉完成后排膠制得所述復(fù)合母膠；其 中，混煉時(shí)間為6min，排膠溫度為120°C ;
[0026] (2)氫化丁腈基橡膠材料的混煉：使用開煉機(jī)混煉工藝，輥溫保持在50°C，首先在 開煉機(jī)上加入96份氫化丁腈橡膠和10份復(fù)合母膠進(jìn)行塑煉5分鐘，待其混煉均勻后依次 加入1份的硬脂酸、1份的防老劑ΜΒ、0. 5份的防老劑445,然后割刀翻煉均勻，再交替加入 50份的炭黑N774和5份的增塑劑RS107,待炭黑和增塑劑混入后將混煉膠打卷過輥8次， 最后加入3份的硫化劑BIPB和2份的硫化助劑TAIC，混煉均勻后下片停放15h ;
[0027] (3)氫化丁腈基橡膠材料的硫化：根據(jù)硫化儀測得的正硫化時(shí)間，利用平板硫化 機(jī)在溫度170°C、壓力在IOMPa的條件下進(jìn)行硫化20min，制得所述耐高溫的氫化丁腈基橡 膠復(fù)合物。產(chǎn)品性能測試結(jié)果如表1所示。
[0028] 實(shí)施例2
[0029] 一種耐高溫的氫化丁腈基橡膠復(fù)合物的制備方法包括如下步驟：
[0030] (1)復(fù)合母膠的混煉：采用密煉機(jī)混煉，轉(zhuǎn)速控制在80r/min，先投入60wt%的氫 化丁腈橡膠塑煉2分鐘，然后依次投入35wt %的氧化鋅（納米氧化鋅）、Iwt %的鈦酸酯偶 聯(lián)劑、2wt%的PEG4000和2wt%的馬來酸進(jìn)行混煉，混煉完成后排膠制得所述復(fù)合母膠；其 中，混煉時(shí)間為6min，排膠溫度為120°C ;
[0031] (2)氫化丁腈基橡膠材料的混煉：使用開煉機(jī)混煉工藝，輥溫保持在40°C，首先在 開煉機(jī)上加入92份氫化丁腈橡膠和20份復(fù)合母膠進(jìn)行塑煉5分鐘，待其混煉均勻后依次 加入1份的硬脂酸、1份的防老劑ΜΒ、0. 5份的防老劑445,然后割刀翻煉均勻，再交替加入 50份的炭黑N774和5份的增塑劑RS107,待炭黑和增塑劑混入后將混煉膠打卷過輥10次， 最后加入3份的硫化劑BIPB和2份的硫化助劑TAIC，混煉均勻后下片停放15h ;
[0032] (3)氫化丁腈基橡膠材料的硫化：根據(jù)硫化儀測得的正硫化時(shí)間，利用平板硫化 機(jī)在溫度160°C、壓力在12MPa的條件下進(jìn)行硫化20min，制得所述耐高溫的氫化丁腈基橡 膠復(fù)合物。產(chǎn)品性能測試結(jié)果如表1所示。
[0033] 實(shí)施例3
[0034] 一種耐高溫的氫化丁腈基橡膠復(fù)合物的制備方法包括如下步驟：
[0035] (1)復(fù)合母膠的混