本发明专利技术提供一种耐寒低压缩永久变形橡胶组合物，按重量份数计，所述组合物的原料包含三元乙丙橡胶100份、氧化锌3‑10份、炭黑90‑130份、氢化石蜡油30‑40份、癸二酸二丁酯10‑20份、过氧化二异丙苯0.5‑1.5份、N,N’‑双亚糠基丙酮0.5‑1.5份和防老剂MB 1‑3份,石墨1‑3份；本发明专利技术以三元乙丙橡胶为基体材料，以炭黑为补强剂，以氢化石蜡油和癸二酸二丁酯为增塑剂，以过氧化二异丙苯和N,N’‑双亚糠基丙酮为硫化剂，制备用于橡胶减振垫或密封垫的橡胶组合物。该橡胶组合物具有优异的耐寒性能、耐老化性能和低压缩永久变形。
Cold resistant low compression permanent deformation rubber composition and preparation method thereof
The invention provides a cold-resistant, low-pressure compression permanent deformation rubber composition. The raw materials of the composition include 100 phr of EPDM, 3_10 phr of ZnO, 90_130 phr of carbon black, 30_40 phr of hydrogenated paraffin oil, 10_20 phr of dibutyl sebacate, 0.5_1.5 phr of diisopropylbenzene peroxide, N, N''bisfurfuran. The invention takes ethylene propylene diene rubber as matrix material, carbon black as reinforcing agent, hydrogenated paraffin oil and dibutyl sebacate as plasticizer, diisopropylbenzene peroxide and N, N'bisfurfuryl acetone as vulcanizing agent to prepare rubber damping pad or sealing pad. Rubber composition. The rubber composition has excellent cold resistance, aging resistance and low compression permanent deformation.
【技术实现步骤摘要】
一种耐寒低压缩永久变形橡胶组合物及其制备方法
本专利技术属于橡胶领域，具体涉及一种具有优异耐寒性能、耐老化性能和低压缩永久变形的橡胶组合物及其制备方法。
技术介绍
青藏高原常年低温，紫外线照射强烈，由于地热资源丰富，空气中二氧化硫含量较高，使得三元乙丙橡胶成为青藏高原铁路线上用于各种橡胶减振垫的最佳胶种。三元乙丙橡胶由乙烯、丙烯和非共轭二烯三种单体共聚而成。三元乙丙橡胶具有优异的回弹性能、耐臭氧性能、耐高低温性能、耐候性、耐老化性能和耐化学药品性能。中国专利CN107189236A公开了一种耐热老化、低压变的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物、制备方法、用途及其应用产品。该组合物采用硫磺进行硫化，而硫磺硫化体系具有压缩永久变形的缺陷，其产品只关注耐热性能，没有关注低温性能。中国专利CN201710172665.4公开了一种耐热低压变橡胶及其制备方法，该组合物所采用的填料为陶土、镁强粉和炭黑，且炭黑比例小于50％。而相比纯炭黑组合物，无机非金属填料的压缩永久性能较差。该专利技术中做使用的生胶为EPDM3092E，该牌号的生胶乙烯含量大于60％，低温性能欠佳；其产品只关注耐热性能，没有关注低温性能。中国专利CN201010570618.3公开了一种三元乙丙橡胶组合物，该组合物填料为炭黑和硅土，相比纯炭黑组合物，无机非金属填料的压缩永久性能较差，该专利技术组合物中所使用的原料中没有氧化锌而使用了氧化镁。其产品只关注耐热性能，没有关注低温性能。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术的目的是提供一种用于铁路线减振垫或机车车辆密封垫的橡胶组合物，本专利技术以三元乙丙橡胶为基体材料，以炭黑为补强剂，以氢化石蜡油和癸二酸二丁酯为增塑剂，以过氧化二异丙苯和N,N’-双亚糠基丙酮为硫化剂，制备用于橡胶减振垫的橡胶组合物。该橡胶组合物具有优异的耐寒性能、耐老化性能和低压缩永久变形。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供一种橡胶组合物，所述橡胶组合物的原料包含三元乙丙橡胶、氧化锌、炭黑、氢化石蜡油、癸二酸二丁酯、过氧化二异丙苯、N,N’-双亚糠基丙酮、防老剂MB和超细石墨。优选地，按重量份数计，所述组合物的原料包含三元乙丙橡胶100份、氧化锌3-10份、炭黑90-130份、氢化石蜡油30-40份、癸二酸二丁酯10-20份、过氧化二异丙苯0.5-1.5份、超细石墨1-3份、N,N’-双亚糠基丙酮0.5-1.5份和防老剂MB1-3份；优选地，按重量份数计，所述组合物的原料包含三元乙丙橡胶100份、氧化锌5份、炭黑110份、氢化石蜡油35份、癸二酸二丁酯15份、过氧化二异丙苯1份、超细石墨2份、N,N’-双亚糠基丙酮1份和防老剂MB2份；优选地，所述三元乙丙橡胶中，乙烯含量为45-51％，门尼粘度ML(1+4)125℃≥70，ENB含量＞6％；优选地，所述炭黑为炭黑N550和/或炭黑N660；优选炭黑N550。优选地，所述组合物的原料由三元乙丙橡胶、氧化锌、炭黑、氢化石蜡油、癸二酸二丁酯、过氧化二异丙苯、N,N’-双亚糠基丙酮、防老剂MB和超细石墨组成；优选地，按重量份数计，所述组合物的原料由三元乙丙橡胶100份、氧化锌3-10份、炭黑90-130份、氢化石蜡油30-40份、癸二酸二丁酯10-20份、过氧化二异丙苯0.5-1.5份、超细石墨1-3份、N,N’-双亚糠基丙酮0.5-1.5份和防老剂MB1-3份组成；优选地，按重量份数计，所述组合物的原料由三元乙丙橡胶100份、氧化锌5份、炭黑110份、氢化石蜡油35份、癸二酸二丁酯15份、过氧化二异丙苯1份、超细石墨2份、N,N’-双亚糠基丙酮1份和防老剂MB2份组成。本专利技术还提供一种本专利技术所述的橡胶组合物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将所述橡胶组合物的各原料按比例混合；优选地，将所述橡胶组合物的各原料按比例在密炼机中混炼；优选地，所述混炼速度为40r/min；优选地，所述混炼时间为4-6min。本专利技术还提供本专利技术所述的橡胶组合物在制备橡胶减振垫或机车车辆密封垫中的用途。本专利技术所述橡胶组合物主要性能指标如下：硬度55±5，拉伸强度＞16.0MPa，伸长率＞350％，压缩永久变形(150℃，24h，压缩25％)＜30％。150℃*72h热空气老化后，拉伸强度保持率＞90％，扯断伸长率保持率＞80％，脆性温度＜-60℃，-40℃下的压缩耐寒系数＞0.2；耐臭氧老化后无龟裂，其臭氧浓度为(100±20)×10-8体积分数，拉伸率为30±2％，温度为40℃±2℃，暴露时间为96h。与现有技术相比，本专利技术具有至少以下有益效果：1、本专利技术所述橡胶组合物低温性能好，脆性温度-60℃不断，-40℃下耐寒系数＞0.2。本专利技术从以下方面保证了优越的低温性能。首先，在对所述原料三元乙丙橡胶选择上，该三元乙丙橡胶中的乙烯含量控制在48±3％。如下文表中对比例可见，将使得组合物具有优异的低温性能。并且，本专利技术原料三元乙丙橡胶中的ENB含量大于6％，而三元乙丙橡胶的ENB含量越高，则越有利于交联，对低温弹性的改善越有利。第二，本专利技术所述橡胶组合物中采用过氧化二异丙苯和N,N’-双亚糠基丙酮进行硫化也保证了低温性能。第三，本专利技术所述组合物中的增塑剂选择上，采用氢化石蜡油和癸二酸二丁酯并用可以使组合物获得优异的低温性能，尤其是较高的压缩耐寒系数。如果只使用氢化石蜡油，则所述橡胶组合物的低温耐寒系数无法满足＞0.2的要求，而同时使用氢化石蜡油和癸二酸二丁酯，可以提高所述橡胶组合物的压缩耐寒系数；其中，所述癸二酸二丁酯作为极性增塑剂，其在制备所述橡胶组合物中的用量受到限制，过少则起不到应有的改善低温的效果，过多则容易析出。2、本专利技术所述橡胶组合物的压缩永久变形小，150℃*24小时条件下＜30％。首先，在对所述原料三元乙丙橡胶选择上，三元乙丙橡胶中的乙烯含量过高或者过低，则三元乙丙橡胶的结晶倾向就明显，塑性增加，低温性能差。其次，本专利技术所述橡胶组合物的原料中的补强剂选用炭黑做填料，而不采用白炭黑、陶土、滑石粉、云母、硅土、轻钙等无机填料。众所周知，由于表面性质的缘故，炭黑的压缩永久变形显著小于无机填料的。本专利技术所述橡胶组合物中采用过氧化物和N,N’-双亚糠基丙酮硫化，交联键耐热性好，则产品的压缩永久变形显著优异。本专利技术所述橡胶组合物中的增塑剂采用氢化石蜡油，而不是普通的高闪点石蜡油，以避免石蜡油中的不饱和成分干扰硫化，影响压缩永久变形性能。本专利技术所述橡胶组合物中不使用硬脂酸或硬脂酸锌，防老剂4010，4010NA或者4020等。3、本专利技术所述橡胶组合物的强度和伸长率大，强度大于16MPa，伸长率大于350％；在对所述原料三元乙丙橡胶选择上，选择了高门尼的三元乙丙橡胶，门尼粘度ML(1+4)125℃大于等于70。而门尼越高，则分子链越长，分子量越大，三元乙丙橡胶在拉伸过程中，分子间节点越多，因此强度和伸长率越大。4、本专利技术所述橡胶组合物的热空气老化性能好，150℃*72h热空气老化后，拉伸强度保持率＞90％，扯断伸长率保持率＞80％。除了对三元乙丙橡胶本身进行选择外，如何选择硫化剂也至关重要。本专利技术采用过氧化二异丙苯和N,N’-双亚糠基丙酮做硫化剂，形成的交联键热稳定性高。5、本专利技术所述橡胶组合物的耐臭氧性能好，在臭氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐寒低压缩永久变形橡胶组合物，所述橡胶组合物的原料包含三元乙丙橡胶、氧化锌、超细炭黑、氢化石蜡油、癸二酸二丁酯、过氧化二异丙苯、N,N’‑双亚糠基丙酮、防老剂MB和石墨。
【技术特征摘要】
1.一种耐寒低压缩永久变形橡胶组合物，所述橡胶组合物的原料包含三元乙丙橡胶、氧化锌、超细炭黑、氢化石蜡油、癸二酸二丁酯、过氧化二异丙苯、N,N’-双亚糠基丙酮、防老剂MB和石墨。2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，按重量份数计，所述组合物的原料包含三元乙丙橡胶100份、氧化锌3-10份、超细炭黑90-130份、氢化石蜡油30-40份、癸二酸二丁酯10-20份、过氧化二异丙苯0.5-1.5份、超细石墨1-3份、N,N’-双亚糠基丙酮0.5-1.5份和防老剂MB1-3份；优选地，按重量份数计，所述组合物的原料包含三元乙丙橡胶100份、氧化锌5份、超细炭黑110份、氢化石蜡油35份、癸二酸二丁酯15份、过氧化二异丙苯1份、超细石墨2份、N,N’-双亚糠基丙酮1份和防老剂MB2份；优选地，所述三元乙丙橡胶中，乙烯含量为45-51％，门尼粘度ML(1+4)125℃≥70，ENB含量＞6％；优选地，所述炭黑为炭黑N550和/或炭黑N660；优选炭黑N550。3.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其特征在于，所述组合物的原料由三...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺春江，王玮，赵云行，张国文，毛昆朋，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院金属及化学研究所，北京中铁科新材料技术有限公司，铁科纵横天津科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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