本發(fā)明涉及新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種高強度丙烯酸酯膠料及其制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

天然橡膠(以下簡稱ACM)是以丙烯酸酯為主單體經(jīng)共聚而得的彈性體，其主鏈為飽和碳鏈，側(cè)基為極性酯基。由于特殊結(jié)構(gòu)賦予其許多優(yōu)異的特點，如：耐熱、耐老化、耐油、耐臭氧、抗紫外線等，力學(xué)性能和加工性能優(yōu)于氟橡膠和硅橡膠，其耐熱、耐老化性和耐油性優(yōu)于丁腈橡膠。ACM被廣泛應(yīng)用于各種高溫、耐油環(huán)境中，成為近年來汽車工業(yè)著重開發(fā)推廣的一種密封材料，特別是用于汽車的耐高溫油封、曲軸、閥桿、汽缸墊、液壓輸油管等。然而，天然橡膠所存在的耐低溫性差、機械性能較差的缺點，也大大限制了其在對機械強度要求較高的汽車油封密封件方面的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于汽車油封密封件的高強度丙烯酸酯膠料及其制備方法及應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種高強度丙烯酸酯膠料，按照重量份計，由以下原料組成：天然橡膠100份、順丁橡膠20～28份、氯丁橡膠8～14份、高耐磨炭黑24～30份、半補強炭黑6～10份、硬脂酸丁酯1.2～1.6份、檸檬酸三丁酯2.1～2.5份、氨基硅烷鍵合硅膠2.0～3.2份、玻璃粉7～11份、防老劑4452.2～2.6份、防老劑IPPD 1.0～1.5份、防老劑NBC 1.4～1.8份、氧化鋅1.5～2.2份、油酸鈉1.0～1.3份、硫磺5.4～6.2份、促進(jìn)劑DZ 1.8～2.4份。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：按照重量份計，由以下原料組成：天然橡膠100份、順丁橡膠22～25份、氯丁橡膠10～13份、高耐磨炭黑25～28份、半補強炭黑8～10份、硬脂酸丁酯1.4～1.5份、檸檬酸三丁酯2.2～2.4份、氨基硅烷鍵合硅膠2.6～3.0份、玻璃粉8～10份、防老劑4452.4～2.5份、防老劑IPPD 1.2～1.4份、防老劑NBC 1.5～1.6份、氧化鋅1.8～2.0份、油酸鈉1.1～1.2份、硫磺5.8～6.0份、促進(jìn)劑DZ 2.0～2.2份。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：按照重量份計，由以下原料組成：天然橡膠100份、順丁橡膠24份、氯丁橡膠12份、高耐磨炭黑26份、半補強炭黑9份、硬脂酸丁酯1.4份、檸檬酸三丁酯2.3份、氨基硅烷鍵合硅膠2.8份、玻璃粉9份、防老劑4452.5份、防老劑IPPD 1.3份、防老劑NBC 1.5份、氧化鋅1.9份、油酸鈉1.1份、硫磺5.9份、促進(jìn)劑DZ 2.1份。

所述的高強度丙烯酸酯膠料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將高耐磨炭黑、半補強炭黑、玻璃粉、氨基硅烷鍵合硅膠預(yù)熱至140～145℃，將硬脂酸丁酯、檸檬酸三丁酯、防老劑445、防老劑IPPD、防老劑NBC預(yù)熱至135～140℃，備用；

(2)按比例將天然橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠混合，在微波功率為380～420W、微波頻率為5～7GHz的條件下進(jìn)行微波加熱2～3min，得到初次混合料；

(3)接著按比例將步驟(1)中預(yù)熱的原料倒入步驟(2)的初次混合料中，繼續(xù)在微波功率為350～380W、微波頻率為8～10GHz的條件下進(jìn)行微波加熱1～2min，得到二次混合料；

(4)然后往步驟(3)的二次混合料中加入氧化鋅、油酸鈉、硫磺、促進(jìn)劑DZ，在溫度為168～172℃、壓力為20～22MPa的條件下進(jìn)行硫化2.0～2.5min，自然冷卻，制得所述的高強度丙烯酸酯膠料。

所述的高強度丙烯酸酯膠料在制備汽車油封密封件方面的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明選用順丁橡膠、氯丁橡膠與天然橡膠復(fù)配使用，采用氨基硅烷鍵合硅膠和玻璃粉并用的混合填充劑，采用防老劑445、防老劑IPPD和防老劑NBC三者的混合物作為防老劑，在不改變天然橡膠的耐熱、耐油、耐老化性能的基礎(chǔ)上，對其低溫耐寒性能和機械性能進(jìn)行改善。與傳統(tǒng)的天然橡膠相比，耐寒性和機械性能有了明顯的提高，脆性溫度可高達(dá)-55℃無斷裂且耐油，耐老化性能依然良好，彌補了天然橡膠在使用上的不足，且橡膠的耐油、耐熱、耐老化等性能沒有明顯改變，滿足了汽車油封密封件的耐油、耐熱、耐老化性能、機械性能的要求。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實施例1

本發(fā)明實施例中，一種高強度丙烯酸酯膠料，按照重量份計，由以下原料組成：天然橡膠100份、順丁橡膠20份、氯丁橡膠14份、高耐磨炭黑24份、半補強炭黑10份、硬脂酸丁酯1.2份、檸檬酸三丁酯2.5份、氨基硅烷鍵合硅膠2.0份、玻璃粉11份、防老劑4452.2份、防老劑IPPD 1.5份、防老劑NBC 1.4份、氧化鋅2.2份、油酸鈉1.0份、硫磺6.2份、促進(jìn)劑DZ 1.8份。

所述的高強度丙烯酸酯膠料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將高耐磨炭黑、半補強炭黑、玻璃粉、氨基硅烷鍵合硅膠預(yù)熱至140℃，將硬脂酸丁酯、檸檬酸三丁酯、防老劑445、防老劑IPPD、防老劑NBC預(yù)熱至140℃，備用；

(2)按比例將天然橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠混合，在微波功率為380W、微波頻率為7GHz的條件下進(jìn)行微波加熱2min，得到初次混合料；

(3)接著按比例將步驟(1)中預(yù)熱的原料倒入步驟(2)的初次混合料中，繼續(xù)在微波功率為380W、微波頻率為8GHz的條件下進(jìn)行微波加熱2min，得到二次混合料；

(4)然后往步驟(3)的二次混合料中加入氧化鋅、油酸鈉、硫磺、促進(jìn)劑DZ，在溫度為168℃、壓力為22MPa的條件下進(jìn)行硫化2.0min，自然冷卻，制得所述的高強度丙烯酸酯膠料。

實施例2

本發(fā)明實施例中，一種高強度丙烯酸酯膠料，按照重量份計，由以下原料組成：天然橡膠100份、順丁橡膠28份、氯丁橡膠8份、高耐磨炭黑30份、半補強炭黑6份、硬脂酸丁酯1.6份、檸檬酸三丁酯2.1份、氨基硅烷鍵合硅膠3.2份、玻璃粉7份、防老劑445 2.6份、防老劑IPPD 1.0份、防老劑NBC 1.8份、氧化鋅1.5份、油酸鈉1.3份、硫磺5.4份、促進(jìn)劑DZ 2.4份。

所述的高強度丙烯酸酯膠料的制備方法，與實施例1相同。

實施例3

本發(fā)明實施例中，一種高強度丙烯酸酯膠料，按照重量份計，由以下原料組成：天然橡膠100份、順丁橡膠22份、氯丁橡膠13份、高耐磨炭黑25份、半補強炭黑10份、硬脂酸丁酯1.4份、檸檬酸三丁酯2.4份、氨基硅烷鍵合硅膠2.6份、玻璃粉10份、防老劑4452.4份、防老劑IPPD 1.4份、防老劑NBC 1.5份、氧化鋅2.0份、油酸鈉1.1份、硫磺6.0份、促進(jìn)劑DZ 2.0份。

所述的高強度丙烯酸酯膠料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將高耐磨炭黑、半補強炭黑、玻璃粉、氨基硅烷鍵合硅膠預(yù)熱至145℃，將硬脂酸丁酯、檸檬酸三丁酯、防老劑445、防老劑IPPD、防老劑NBC預(yù)熱至135℃，備用；

(2)按比例將天然橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠混合，在微波功率為420W、微波頻率為5GHz的條件下進(jìn)行微波加熱3min，得到初次混合料；

(3)接著按比例將步驟(1)中預(yù)熱的原料倒入步驟(2)的初次混合料中，繼續(xù)在微波功率為350W、微波頻率為10GHz的條件下進(jìn)行微波加熱1min，得到二次混合料；

(4)然后往步驟(3)的二次混合料中加入氧化鋅、油酸鈉、硫磺、促進(jìn)劑DZ，在溫度為172℃、壓力為20MPa的條件下進(jìn)行硫化2.5min，自然冷卻，制得所述的高強度丙烯酸酯膠料。

實施例4

本發(fā)明實施例中，一種高強度丙烯酸酯膠料，按照重量份計，由以下原料組成：天然橡膠100份、順丁橡膠25份、氯丁橡膠10份、高耐磨炭黑28份、半補強炭黑8份、硬脂酸丁酯1.5份、檸檬酸三丁酯2.2份、氨基硅烷鍵合硅膠3.0份、玻璃粉8份、防老劑4452.5份、防老劑IPPD 1.2份、防老劑NBC 1.6份、氧化鋅1.8份、油酸鈉1.2份、硫磺5.8份、促進(jìn)劑DZ 2.2份。

所述的高強度丙烯酸酯膠料的制備方法，與實施例3相同。

實施例5

本發(fā)明實施例中，一種高強度丙烯酸酯膠料，按照重量份計，由以下原料組成：天然橡膠100份、順丁橡膠24份、氯丁橡膠12份、高耐磨炭黑26份、半補強炭黑9份、硬脂酸丁酯1.4份、檸檬酸三丁酯2.3份、氨基硅烷鍵合硅膠2.8份、玻璃粉9份、防老劑4452.5份、防老劑IPPD 1.3份、防老劑NBC 1.5份、氧化鋅1.9份、油酸鈉1.1份、硫磺5.9份、促進(jìn)劑DZ 2.1份。

所述的高強度丙烯酸酯膠料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將高耐磨炭黑、半補強炭黑、玻璃粉、氨基硅烷鍵合硅膠預(yù)熱至142℃，將硬脂酸丁酯、檸檬酸三丁酯、防老劑445、防老劑IPPD、防老劑NBC預(yù)熱至138℃，備用；

(2)按比例將天然橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠混合，在微波功率為400W、微波頻率為6GHz的條件下進(jìn)行微波加熱2.5min，得到初次混合料；

(3)接著按比例將步驟(1)中預(yù)熱的原料倒入步驟(2)的初次混合料中，繼續(xù)在微波功率為360W、微波頻率為9GHz的條件下進(jìn)行微波加熱1.5min，得到二次混合料；

(4)然后往步驟(3)的二次混合料中加入氧化鋅、油酸鈉、硫磺、促進(jìn)劑DZ，在溫度為170℃、壓力為21MPa的條件下進(jìn)行硫化2.2min，自然冷卻，制得所述的高強度丙烯酸酯膠料。

對比例1

在實施例5的配方基礎(chǔ)上，將氨基硅烷鍵合硅膠替換為玻璃粉，其余與實施例5完全相同。

對比例2

在實施例5的配方基礎(chǔ)上，將防老劑IPPD替換為防老劑445，其余與實施例5完全相同。

對比例3

在實施例5的配方基礎(chǔ)上，將氯丁橡膠替換為順丁橡膠，其余與實施例5完全相同。

對比例4

在實施例5的配方基礎(chǔ)上，將順丁橡膠替換為氯丁橡膠，其余與實施例5完全相同。

測試各例制得的膠料的機械性能、耐熱性、耐寒性、耐機油、耐油(IRM 903)性以及耐臭氧性。測試結(jié)果如表1～4所示。

表1各例制得的膠料的機械性能

表2各例制得的膠料的耐熱性和耐寒性

表3各例制得的膠料的耐機油性

表4各例制得的膠料的耐油性和耐臭氧性

由表1～4可知：與對照組相比，實施例1～5制得的膠料具有較好的機械性能、耐熱性、耐寒性、耐機油性、耐油性和耐臭氧性；其中表1說明本發(fā)明選用順丁橡膠、氯丁橡膠與天然橡膠復(fù)配使用，并采用氨基硅烷鍵合硅膠和玻璃粉并用的混合填充劑，使得膠料具有較好的機械性能，表2、表3和表4說明本發(fā)明選用順丁橡膠、氯丁橡膠與天然橡膠復(fù)配使用，具有較好的耐熱性、耐寒性和耐油性，此外，由表4可以得出本發(fā)明采用防老劑445、防老劑IPPD和防老劑NBC三者的混合物作為防老劑，具有較好的耐臭氧性。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。