本發(fā)明涉及耐熱低壓橡膠領域，更具體的說，它涉及一種耐熱低壓變橡膠及其制備方法。

背景技術：

在汽車行業(yè)中，隨著汽車輕量化的發(fā)展，汽車內(nèi)部的零件也逐漸使用橡膠等耐熱輕質(zhì)的材料代替。三元乙丙橡膠具有耐熱、耐磨以及耐候性較好的特點，可以用在液壓制動軟管、發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的密封圈，以及輸送冷卻液軟管中。

申請公布號為CN102002194A的專利公開了一種三元乙丙橡膠組合物，該專利通過將傳統(tǒng)硫化過程中使用的硫磺替換為交聯(lián)劑BIBP和助交聯(lián)劑TAIC，并且調(diào)整該專利中的組分和配比達到耐高溫的要求。但是在高溫條件下，橡膠容易軟化變形，可能導致其不能正常使用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種耐熱低壓變橡膠及其制備方法，三元乙丙橡膠配合制備工藝，制得長時間耐150℃高溫，并且扯斷永久變形較低的橡膠。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術方案得以實現(xiàn)的：一種耐熱低壓變橡膠，包括以下述重量份數(shù)表示的組分：三元乙丙橡膠100份；陶土40-80份；鎂強粉40-80份；炭黑30-50份；石蠟油20-30份；氧化鋅5-8份；氧化鎂10-15份；硬脂酸1-3份；分散劑2-4份；聚乙二醇2-4份；三烯丙基異氰脲酸酯1-3份；防老劑3-6份；硫化劑5-10份；硫化劑為過氧化二異丙苯。

采用以上技術方案，三元乙丙橡膠作為主膠材料，陶土作為無機填料用于增加橡膠的耐熱性能，同時也可以增強橡膠的強度和耐磨性能，鎂強粉抗酸堿腐蝕能力較強、化學穩(wěn)定性好，并且具有很好的耐磨耐熱性能。鎂強粉與三元乙丙橡膠混合時，鎂強粉起到一定的架橋作用，將直鏈的三元乙丙橡膠互相搭接起來構(gòu)筑成三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，增強了三元乙丙橡膠分子之間的作用力，增加基材的強度。

加入炭黑之后，增強橡膠的耐磨損，以及抗裂抗寒的性能。炭黑內(nèi)部含有眾多無定型顆粒，其填充在三元乙丙橡膠搭接的三維網(wǎng)絡之間，進一步提升橡膠的強度。石蠟油中的芳烴含量較低，起到潤滑作用，并且可以減緩橡膠老化收縮。氧化鋅和氧化鎂可以促進橡膠硫化，并且與加入的硬脂酸、聚乙二醇增加反應活性，促進硫化。分散劑和炭黑共同作用增加分散效果，并且起到潤滑的作用。防老劑為了增強橡膠的耐老化耐熱性能，此外，使用過氧化二異丙苯作為硫化劑，其與三烯丙基異氰脲酸酯協(xié)同促進橡膠硫化。

優(yōu)選地，防老劑包括防老劑MB2-3份和RD1-3份。

采用以上技術方案，防老劑MB具有很好的抗氧化性能，其含有巰基官能團，在后期橡膠硫化過程中與硫化劑協(xié)同作用。防老劑MB和防老劑RD與三元乙丙橡膠具有很好的相容性，同時易于捕獲自由基，具有抗氧化性能。

優(yōu)選地，一種耐熱低壓變橡膠，包括以下述重量份數(shù)表示的組分：三元乙丙橡膠100份；陶土60份；鎂強粉60份；炭黑40份；石蠟油25份；氧化鋅6份；氧化鎂12份；硬脂酸2份；分散劑3份；聚乙二醇3份；三烯丙基異氰脲酸酯2份；防老劑MB2份；防老劑RD2份；硫化劑6份。

經(jīng)過多次實驗驗證，使用該配比制得的耐熱低壓變橡膠中具有優(yōu)異的耐熱性能，同時在高溫下形變較小。

進一步地，一種制備耐熱低壓變橡膠的方法，包括以下步驟：

步驟一：將三元乙丙橡膠、氧化鋅、氧化鎂、硬脂酸、聚乙二醇、分散劑和防老劑放入密煉機內(nèi)制得一段混煉膠；

步驟二：將炭黑、鎂強粉、陶土和石蠟油混合并攪拌5min制成預混料；將預混料倒入步驟一中的密煉機中繼續(xù)混合制得二段混煉膠；

步驟三：調(diào)整開煉機輥間距為5-8mm，將步驟二中的二段混煉膠放在開煉機上包輥，制得寬度為100mm的新膠片，該新膠片經(jīng)過過濾膠機過濾制得第一膠片；

步驟四：調(diào)整開煉機輥距8-10mm，將步驟三中過濾得到的第一膠片放在開煉機上混煉，制得寬度為250-300mm，長度為1000-1500mm的第二膠片；

步驟五：將步驟四中制得的第二膠片經(jīng)過隔離劑之后，放置在陰涼、避光的位置冷卻24h制得混煉膠；

步驟六：將步驟五中制得的混煉膠放入到密煉機中，并且加入三烯丙基異氰脲酸酯和過氧化二異丙苯，控制溫度80-90℃，時間為2-4min制得耐熱低壓變橡膠。

采用以上技術方案，在一段混煉階段將三元乙丙橡膠、氧化鋅、氧化鎂、硬脂酸、聚乙二醇、分散劑和防老劑放入密煉機內(nèi)混煉，增加三元乙丙橡膠的耐老化性能，同時增加三元乙丙橡膠的活動位點以方便后期硫化。

二段混煉時，預先將炭黑、鎂強粉、陶土分散于石蠟油中，提高無機填料的分散性，便于二段混料時無機填料與其他物質(zhì)混合均勻。制得的二段混煉膠包在開煉機的開煉輥上進行擠壓開煉，并且同時控制開煉機的輥間距為5-8mm，在開煉過程中前期沒有混合均勻的顆粒在這一階段可以進一步混合均勻。但這期間可能可能仍會有一些分散不均勻的顆粒，開煉之后制得的新膠片需經(jīng)過過濾將這些顆粒去除掉，以免后期影響橡膠均一性以及強度。過濾之后的第一膠片重新放在開煉機上開煉，調(diào)節(jié)開煉輥8-10mm，物料在開煉機被反復擠壓，混合更加均勻。

將開煉制得的第二膠片表面浸漬一層隔離劑并停放24h，避免第二膠片在停放過程中互相發(fā)生粘連。經(jīng)過停放的混煉膠加入三烯丙基異氰脲酸酯和過氧化二異丙苯，控制溫度在80-90℃之間進行硫化，如果溫度太低，硫化效果不好，導致后期橡膠的強度較差。如果溫度太高，可能會發(fā)生燒焦現(xiàn)象。同時，控制硫化時間在2-4min，減少過硫化。

優(yōu)選地，步驟一中的溫度為60-70℃，混合時間為2min。

設置一段混煉的溫度為60-70℃，在該溫度下，三元乙丙橡膠與防老劑和分散劑混合，可以進行初步混合和活化，使防老劑、分散劑和硬脂酸與其他物料混合均勻，同時確保氧化鋅、氧化鎂這些無機填料分散均勻，提高橡膠的耐熱性。

優(yōu)選地，步驟二中密煉機的溫度為140-160℃，混合時間為6min。

采用以上技術方案，二段混煉時，將預混料倒入一段混煉膠中繼續(xù)在該溫度下反應，一方面促進所有物料混合充分，另一方面在該溫度下制得的二段混煉膠有一定的粘度方便開煉時包輥。

優(yōu)選地，步驟三中過濾膠機使用兩層過濾網(wǎng)，新膠片先后經(jīng)過目數(shù)為16目和18目的過濾網(wǎng)。

采用以上技術方案，經(jīng)過一段混煉和二段混煉的混合之后，可能有些物料由于前期混合不均會產(chǎn)生不熔顆粒，該顆粒會影響橡膠硫化效果，導致硫化不均勻，使得橡膠在強度、耐熱性方面的性能下降。

綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、在橡膠中加入陶土、鎂強粉可以增加橡膠的耐熱性能，同時提高橡膠的耐磨性。

2、炭黑分散在石蠟油中加入橡膠可以提高橡膠的柔韌性和延展性能，炭黑表面呈多孔結(jié)構(gòu)，陶土顆粒表面也呈多孔結(jié)構(gòu)，二者均容易被三元乙丙橡膠包覆，形成顆粒和層交替排列的夾層結(jié)構(gòu)，經(jīng)過后期硫化之后，橡膠交聯(lián)形成穩(wěn)定三維網(wǎng)絡狀結(jié)構(gòu)，并且在三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)內(nèi)部包括無機耐熱填料，受壓變影響較小。

3、在加工過程中，首先加入將三元乙丙橡膠、氧化鋅、氧化鎂、硬脂酸、聚乙二醇、分散劑和防老劑混煉，之后再加炭黑、鎂強粉、陶土和石蠟油，物料混合更加均勻。

4、在橡膠中加入氧化鋅和氧化鎂增加橡膠的活性位點，促進硫化。

5、第一次開煉制得的新膠片經(jīng)過過濾去除其內(nèi)部的不熔顆粒，并且在過濾過程中相當于又增加一次混料過程。

6、第二膠片經(jīng)過停放之后再放入混煉機中進行交聯(lián)硫化，同時控制硫化的溫度在80-90℃，交聯(lián)更加充分，增加橡膠的抗壓性能。

7、防老劑MB和防老劑RD預先與三元乙丙橡膠混合，防老劑可以填滿三元乙丙橡膠的微觀區(qū)域界面層，增加橡膠的耐老化性能。

附圖說明

圖1為耐熱低壓變橡膠的制備工藝流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合圖1對本發(fā)明作進一步詳細說明。

本發(fā)明涉及的所有組分均為市售，其具體的規(guī)格如表1所示。

表1各實施例中所用組分的規(guī)格和生產(chǎn)廠家

實施例一：

一種制備耐熱低壓變橡膠的方法，包括以下步驟：

步驟一：將100kg三元乙丙橡膠、6kg氧化鋅、12kg氧化鎂、2kg硬脂酸、3kg聚乙二醇、3kg分散劑、2kg防老劑MB和2kg防老劑RD放入密煉機內(nèi)反應2min制得一段混煉膠，反應溫度為65℃；

步驟二：將40kg炭黑、60kg鎂強粉、60kg陶土和25kg石蠟油混合并攪拌5min制成預混料；將預混料倒入步驟一中的密煉機中繼續(xù)混合6min制得二段混煉膠，反應溫度為150℃；

步驟三：調(diào)整開煉機輥間距為6mm，將步驟二中的二段混煉膠放在開煉機上包輥，制得寬度為100mm的新膠片，該新膠片經(jīng)過過濾膠機過濾制得第一膠片，過濾膠機使用兩層過濾網(wǎng)，新膠片先后經(jīng)過目數(shù)為16目和18目的過濾網(wǎng)；

步驟四：調(diào)整開煉機輥距9mm，將步驟三中過濾得到的第一膠片放在開煉機上混煉，制得寬度為250-300mm，長度為1000-1500mm的第二膠片；

步驟五：將步驟四中制得的第二膠片經(jīng)過隔離劑之后，放置在陰涼、避光的位置冷卻24h制得混煉膠；

步驟六：將步驟五中制得的混煉膠放入到密煉機中，并且加入2kg三烯丙基異氰脲酸酯和6kg過氧化二異丙苯，控制溫度85℃，時間為4min制得耐熱低壓變橡膠。

其它各實施例與實施例一的區(qū)別在于組分以及工藝條件不同，具體如表2和表3所示。

表2各實施例中的組分以及含量

表3各實施例中的工藝參數(shù)

采用GB/T3512測試以上各實施例制備得到的耐熱低壓變橡膠的拉伸強度、斷裂伸長率、和硬度，采用GB/T7759-1996測試耐熱低壓變橡膠的扯斷永久形變，采用GB/T7762-2003測試耐熱低壓變橡膠的耐臭氧性能，測試的數(shù)值如表4所示。

表4各實施例制備的耐熱低壓變橡膠的性能測試

由以上數(shù)據(jù)可知，使用以上各實施例的組分以及結(jié)合相應的工藝制得的橡膠扯斷伸長率以及扯斷強度與常態(tài)下的橡膠相比變化不大，使用該工藝制備的橡膠可以耐受150℃的高溫。

制得的橡膠在125℃的扯斷永久形變在13-15％之間，使用該工藝制得的橡膠在125℃下形變較小，耐高溫性能強。

同時，測試各實施例制備橡膠的耐臭氧性能，均無裂紋，可以較長時間耐受200pphm濃度的臭氧。

對比例1：該對比例與實施例1的區(qū)別在于：陶土加入量為20kg。

對比例2：該對比例與實施例1的區(qū)別在于：防老劑MB和防老劑RD在步驟二中加入。

對比例3：該對比例與實施例1的區(qū)別在于：步驟三中的新膠片不過濾。

對比例4：該對比例與實施例1的區(qū)別在于：步驟六中硫化溫度為100℃。

對比例5：該對比例與實施例1的區(qū)別在于：步驟六中硫化溫度為65℃。

對比例1-5制得的橡膠做與實施例相同的測試，具體測試結(jié)果如表5所示。

表5各對比例的測試結(jié)果

由以上對比例的測試結(jié)果可知，當橡膠中陶土的含量降低時，硫化后的橡膠在150℃下的耐熱耐老化效果較差，并且在高溫下的扯斷永久形變數(shù)值較高，即在高溫下形變較差，不能在高溫下長期使用。防老劑在第二次混煉時才加入時，經(jīng)硫化后的橡膠防臭氧防老化性能較差，并且在高溫下會發(fā)生較大形變。此外，開煉時不經(jīng)過濾，硫化后的橡膠中含有雜質(zhì)顆粒，影響橡膠的強度和耐老化性能。此外，當硫化溫度太高時，硫化后的橡膠可能會發(fā)生焦燒現(xiàn)象，導致橡膠變脆；當硫化溫度太低時，交聯(lián)不完全，影響最終橡膠的強度。

本具體實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，但只要在本發(fā)明的權利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護。