[发明专利]一种三元乙丙橡胶组合物及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶配方及制备技术领域，特别涉及一种三元乙丙橡胶与炭黑纳米复合材料的配方及制备方法。

背景技术

橡胶密封制品可防止流体介质从被密封装置中泄漏，也防止外界灰尘、泥沙等进入被密封装置内部，对保证各种装置的性能，节约材料和能源，防止污染环境等具有重大意义，广泛用于各种机械、仪表、管道、家用电器、车辆以及建筑行业等。三元乙丙橡胶最主要特性就是其优越的耐老化性，而且能够填充大量的填料和油而对特性影响不大。当生胶分子量或乙烯含量增大时，胶料的拉伸强度升高，但加工性能和压缩永久变形性能均变差，严重影响其作为密封制品的长期密封可靠性。

国内企业的现有技术很难达到自动喷水灭火系统的沟槽式管接件用橡胶密封圈的标准要求，如何获得既具有高强伸性同时又具有低压缩永久变形特性的三元乙丙胶料，已成为橡胶密封制品行业急需解决的技术问题。

专利CN1425710(公开日：2003年6月25日)公开了一种三元乙丙橡胶/蒙脱土插层纳米复合材料及其制备方法，是将蒙脱土经过阳离子交换反应后，与三元乙丙橡胶进行熔融共混，最后加入液体或熔融的过氧化物硫化剂进行硫化。该纳米复合材料的力学性能随着有机蒙脱土在聚合物基质中分散程度的改善而明显提高，但制备工艺较为繁琐，耗能较大。

专利CN1239721(公开日：1999年12月29日)公开了一种三元乙丙橡胶的改性方法，采用二氧化碳共聚合成得到的脂肪族聚碳酸酯来改性三元乙丙橡胶，加工工艺简单，且原材料来源广泛，可以利用丰富的二氧化碳资源，缓解化工原料的短缺状况，但其炭黑补强材料的力学性能不高。

专利CN1329119(公开日：2002年1月2日)公开了一种用于制作塑胶运动场地和塑胶跑道的新型三元乙丙胶。其特征是采用三元乙丙橡胶、填充剂、偶联剂、颜料和硫化剂按比配合混炼再硫化制作而成，所得产品具有良好的拉断伸长率，但仅局限于制作塑胶跑道和运动场地，且拉伸强度不高。

上述方法存在的问题或者是制备工艺不适宜，或者是相关性能不适宜，限制了其在作为密封材料的应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的问题和不足，提出一种新型三元乙丙橡胶/炭黑纳米复合材料的配方及制备方法。得到一种具有高拉伸强度和拉断伸长率以及高温下低压缩永久变形的纳米复合材料，该产品应用于橡胶密封制品。

本发明所提供的三元乙丙橡胶/炭黑纳米复合材料，其配方由下列质量份数的原料组成：

三元乙丙橡胶    100

氧化锌          5～10

硬脂酸          0.5

防老剂          1.5～3

炭黑            40～90

增塑剂          10～15

硫化促进剂      1～8

硫化剂DCP       3～8

硫黄            0.3～1

所述的氧化锌其既能起到硫化活性剂的作用，又能起到耐高温填料的功效。

所述的炭黑可以从高耐磨、快压出、半补强和喷雾炭黑中选择。

所述的增塑剂为液体橡胶和石蜡油并用体系。液体橡胶选自端羟基聚丁二烯液体橡胶或液体乙丙橡胶。其在加工过程中起到增塑作用，在硫化过程中起到参与交联作用，提高了拉伸强度和拉断伸长率，同时降低了高温下的压缩永久变形。

所述的硫化促进剂选自下列一种或几种：固态或液态TAIC、EZ、DTDM、TMTD、HVA-2。

本发明三元乙丙橡胶/炭黑纳米复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将三元乙丙橡胶生胶在炼胶机上进行二段塑炼；

(2)将步骤(1)得到的胶料在炼胶机上依次加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、炭黑、增塑剂、促进剂，以及硫化剂，配合剂混炼均匀后，出片，待用；

(3)将步骤(2)所得混炼胶通过二段硫化工艺，制备出三元乙丙橡胶/炭黑纳米复合材料。

所述的步骤(1)中对三元乙丙橡胶进行二段塑炼，两次塑炼时间间隔为1天。

所述的步骤(3)中要求对三元乙丙橡胶进行二段硫化，一段硫化条件为160℃×30min，二段硫化条件为160℃×2h。

本发明的复合材料具有拉伸强度在15.2MPa以上，拉断伸长率在400％以上，在125℃×70h时的压缩永久变形低于30％等优良特性。