[发明专利]一种耐老化三元乙丙橡胶密封材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种耐老化三元乙丙橡胶(EPDM)密封材料的制备方法，其特点是通过反应性加工在EPDM分子上引入羧基，一方面增强其与不饱和羧酸盐的极性亲和性，同时在不饱和羧酸盐在橡胶基体中原位生成过程中，与金属氧化物反应形成离聚体，提升橡胶复合体系的交联密度；进一步利用石墨烯优异的增强及防老化稳定作用，将不饱和羧酸对其进行插层修饰，不仅增强其与EPDM基体的界面相容性，同时也可与金属氧化物反应形成离子键作用，从而大幅提升EPDM橡胶体系分子间相互作用及交联密度，提高其作为密封材料的力学强韧性及耐老化稳定性，延长其使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种耐老化三元乙丙橡胶密封材料及其制备方法，属于高分子材料制备领域。

背景技术

三元乙丙橡胶(EPDM)是以乙烯、丙烯及少量非共轭双烯经溶液法或悬浮法共聚而制成的三元共聚物，属于饱和碳链非结晶性橡胶，具有优良的耐屈挠性、回弹性和耐低温性，同时其化学结构稳定而表现出良好的耐候性、抗腐蚀性及耐臭氧性，应用广泛，并已成为密封制品领域使用量最大的合成橡胶之一。

EPDM密封材料的密封性能及防渗漏性能来源于其高弹性和体积不可压缩性，与密封材料之间及其与接触面间的接触压力密切相关，但在高温、介质等工况条件下长期使用过程中，由于长时间受力而产生应力松弛，变硬发脆而失去弹性，从而丧失密封性能。因此，研究提高EPDM力学强韧性及其耐老化性能，降低长期使用过程中的压缩永久变形及接触应力松弛，对增强其耐久性、延长服役寿命具有重要意义。不饱和羧酸金属盐是一种橡胶的反应性的原位补强剂，其分子结构中的双键在过氧化物的引发下发生聚合、接枝反应，以纳米粒子分散提高橡胶基体的交联密度及强韧性。由于不饱和羧酸盐为极性物质，因此与EPDM极性不匹配，亲和性差，在EPDM中易团聚，存在分散性差的问题，使其作为补强剂的应用受到限制。郭尚振等，弹性体,2015,25:31-34，选用石蜡油、氧化聚乙烯提高甲基丙烯酸锌(ZDMA)在EPDM中的分散性，结果表明，添加20phr石蜡油可有效提高ZDMA的分散性，而极性的氧化聚乙烯较石蜡油具有更强的促进分散的作用；在EPDM基体中原位生成ZDMA在提升分散性及橡胶强度方面明显优于直接添加法。但由于不饱和羧酸金属盐与EPDM存在固有的极性差别，使其分散性改善和力学性能的提升仍十分有限，有关研究报道也十分缺乏。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种耐老化三元乙丙橡胶(EPDM)密封材料的制备方法，其特点是通过反应性加工在EPDM分子上引入羧基，一方面增强其与不饱和羧酸盐的极性亲和性，同时在不饱和羧酸盐在橡胶基体中原位生成过程中，与金属氧化物反应形成离聚体，提升橡胶复合体系的交联密度；进一步利用石墨烯优异的增强及防老化稳定作用，将不饱和羧酸对其进行插层修饰，不仅增强其与EPDM基体的界面相容性，同时也可与金属氧化物反应形成离子键作用，从而大幅提升EPDM橡胶体系分子间相互作用及交联密度，提高其作为密封材料的力学强韧性及耐老化稳定性，延长其使用寿命。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料分数除特殊说明外，均为重量份数。

耐老化三元乙丙橡胶密封材料制备原料配方组分为：

其中，防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物(RD)、N-苯基-2-萘胺(D)、2-巯基苯并咪唑(MB)、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺(4010NA)、4.4’-双(α.α-二甲基苄基)二苯胺(405)、N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺(MC)中的任一种或两种；

硫化剂为硫黄(S)、过氧化二异丙苯(DCP)、二-(叔丁基过氧异丙基)苯(BIPB)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、酚醛树脂、对醌二肟中的任一种或两种；硫化促进剂为2-巯基苯并噻唑(M)、二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)、一硫化四甲基秋兰姆(TMTM)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)种的任一种或两种；