一种高性能改性丁腈橡胶材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能改性丁腈橡胶材料，其特征在于，按重量份包括如下原料：改性丁腈橡胶90-130份、天然橡胶15-30份、甲基丙烯酸聚酯10-15份、炭黑N-774，炭黑N-99020-50份、三氧化二锑5-10份、氧化锌3-5份、聚乙烯蜡2-6份、硬脂酸1-3份、钛酸酯偶联剂1-3份、硫黄1-3份、二硫化四苄基秋兰姆0.5-3份、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺1-3份、邻苯二甲酸酯1-3份、癸二酸二辛脂1-3份和助剂4-8份；所述改性丁腈橡胶材料不仅具有更高的综合力学性能，还具有耐热老化性能、高温耐油性能和低压缩永久变形性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及橡胶
，尤其涉及一种高性能改性丁腈橡胶材料及其制备方 法。
技术介绍
丁腈橡胶（NBR)是丁二烯与丙烯腈两单体经自由基引发乳液聚合制得的无规共 聚物。由于NBR在性价比、耐油、耐热性和耐化学药品等方面的优势，其制品可广泛作为汽 车、航空航天、石油开采、石油化工等领域的耐油密封件使用。因其长期工作在热油或热空 气等环境中，这就要求NBR胶料具有较好的物理机械化学性能的同时，特别要保证其耐热 老化性、高温下的耐油性和耐压缩永久变形性能等。但随着石油和汽车工业的发展，对NBR 提出了更加苛刻的要求，要求密封制品在130-150°C下拉伸强度达到20MPa以上，而且随着 维持动力系统工作燃油和润滑油的高性能化，要求密封制品工作温度范围更宽，具有在工 作介质油中耐各类添加剂的侵蚀，并在恶劣工作状况下具有更高的使用寿命。因此，NBR作 为密封材料必须具有更高的综合力学性能以及耐热老化性能、高温耐油性能和低压缩永久 变形。 为使NBR材料的使用满足上述要求，NBR的改性研究得到长足发展。现有方法的 改性中主要是利用合成阶段的改性、多元化共聚、加工阶段与不同橡胶共混、橡塑并用、添 加助剂等方法来改善NBR的综合性能，已取得了很大成效，一系列高性能新品种相继出现。 在丁腈橡胶的改性方面，国内外已做了大量的研究工作包括对丁氰橡胶的氢化反 应，羧基化以及环氧化的改性方法，但上述改性方法的效果不是十分明显，且改性原料用量 较大，成本相对较高。 随着石油和汽车工业的发展，为使NBR具有更高的综合力学性能以及耐热老化性 能、高温耐油性能和低压缩永久变形性能，发现更加有效的改性丁腈橡胶的具有重要的意 义。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种高性能改性丁腈橡胶材料及其 制备方法，所述改性丁腈橡胶材料不仅具有更高的综合力学性能，还具有耐热老化性能、高 温耐油性能和低压缩永久变形性能。 本专利技术提出的一种高性能改性丁腈橡胶材料，按重量份包括如下原料：改性丁腈 橡胶90-130份、天然橡胶15-30份、甲基丙烯酸聚酯10-15份、炭黑N-77420-40份，炭黑 N-9905-10份、三氧化二锑5-10份、氧化锌3-5份、聚乙烯蜡2-6份、硬脂酸1-3份、钛酸酯 偶联剂1-3份、硫黄1-3份、二硫化四苄基秋兰姆0. 5-3份、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰 胺1-3份、邻苯二甲酸酯1-3份、癸二酸二辛脂1-3份和助剂4-8份； 制备所述改性丁腈橡胶包括：将丁二烯、丙烯腈、乳化剂、引发剂和丙苯加入反应 爸中先进行自由基乳液聚合反应；当所述聚合反应的转化率达到70% -85%时，向反应爸 中加入甲阶酚醛树脂继续反应，得到改性聚合物乳液；向所述改性聚合物乳液中加入防老 剂和凝聚剂得到胶乳，所述胶乳经挤压脱水、膨胀干燥后得到改性丁氰橡胶。 优选地，所述高性能改性丁腈橡胶材料，按重量份包括如下原料：改性丁腈橡 胶100-120份、天然橡胶20-25份、甲基丙烯酸聚酯12-14份、炭黑N-77424-36份，炭黑 N-9906-8份、三氧化二锑6-8份、氧化锌3-4份、聚乙烯蜡3-5份、硬脂酸1-2份、钛酸酯偶 联剂1-2份、硫黄1-2份、二硫化四苄基秋兰姆1-2份、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺1-2 份、邻苯二甲酸酯1-2份、癸二酸二辛脂1-2份和助剂5-7份。 优选地，所述助剂由质量配比为5-7:1-3:0. 2-0. 5的六次甲基四胺、氧化镁和润 滑剂组成。 优选地，制备所述改性丁腈橡胶包括：按重量百分含量向真空反应釜中加入丁二 烯55-64%、丙烯腈25-34%、乳化剂2. 0-3. 0%、引发剂0? 2-0. 3%、丙苯0? 01-0. 02%，在水 介质中进行自由基乳液聚合反应，控制聚合反应温度为30-40°C;当所述聚合反应的转化率 达到70% -85%时，向所述反应釜中加入甲阶酚醛树脂8-15%继续反应，调节反应液PH值 为2. 3-2. 5,在70-90°C条件下反应1-1. 5h，得到改性聚合物乳液；所述聚合物乳液经闪蒸 脱气工序后，再向里加入防老剂和凝聚剂得到胶乳，所述胶乳在酸性介质中凝聚后析出含 水胶粒，所述胶粒经挤压脱水、膨胀干燥后得到改性丁氰橡胶。 优选地，制备所述甲阶酚醛树脂包括：将质量百分含量为30_40wt%的NaOH溶液 或者K0H溶液滴加到质量配比为2-3:1的甲醛和苯酚溶液中，在50-70°C条件下反应l_3h， 将反应液冷却至常温后真空脱水，得到所述甲阶酚醛树脂。 -种高性能改性丁腈橡胶材料的制备方法，包括如下步骤： (1)将改性丁腈橡胶和助剂投入开炼机中塑炼10_15min后排料，冷却后得到塑炼 料； (2)将步骤（1)得到的塑炼料投入密炼机中，加入天然橡胶塑炼20-25min，然后加 入甲基丙烯酸聚酯、三氧化二锑、氧化锌、聚乙烯蜡、硬脂酸、钛酸酯偶联剂混炼3-5min，加 入炭黑N-774混炼3-4min，加入炭黑N-990翻炼3-4min，加入邻苯二甲酸酯和癸二酸二辛 脂混炼3-4min，排料，冷却后得到母炼胶； (3)将步骤⑵得到的母炼胶投入密炼机中，加入硫黄、二硫化四苄基秋兰 姆和N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，升温至90-1KTC，混炼15-25min，继续升温至 125-145°C，混炼20-40min，得到所述高性能改性丁腈橡胶材料。 优选地，在步骤（1)中，调整开炼机温度至80-90°C，转速为30-35转/分钟后，将 改性丁腈橡胶和助剂投入开炼机中塑炼。 优选地，在步骤（2)中，调整密炼机温度至40-50°C，转速为30-35转/分钟后，将 步骤（1)得到的塑炼料投入密炼机中。 优选地，在步骤（3)中，将步骤（2)得到的母炼胶投入密炼机中，加入硫黄、二硫化 四苄基秋兰姆和N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，升温至10(TC，混炼20min，继续升温至 135°C，混炼30min，得到所述高性能改性丁腈橡胶材料。 本专利技术提出了，通过在丁腈橡胶的合 成阶段加入甲阶酚醛树脂，一方面利用酚醛树脂中的羟甲基与丁腈橡胶中的氰基或者酚醛 树脂中的酚羟基和羟甲基与丁腈橡胶中的双键进行加成反应，通过改变丁腈橡胶的化学结 构组成，在结构直接引入刚性段，使丁腈橡胶获得良好的力学性能以及耐热老化性能、高温 耐油性能；另一方面利用特殊的酚醛树脂的交联网络的空间结构，在橡胶的硫化过程中形 成特定网络结构起到补强增硬以及低压缩永久变形性能。事实上，通常的增韧方法受到混 合条件的限制，需要加入大量的改性原料，虽然也能得到理想的韧性，却损失了材料宝贵的 强度、刚性、耐热性等重要性能，且成本高，而通过酚醛树脂与丁腈橡胶共聚改性，通过高结 合丙烯腈量的丁腈橡胶与酚醛树脂有良好的相容性，能显著提高丁腈橡胶硫化胶的硬度、 强度、耐磨性，并改善粘合性能。具有改性原料用量少、成本低、效果明显等显著优点。 此外，本申请中为进一步提高丁腈橡胶的物理性能，在该高性能改性丁腈橡胶材 料种还加入了天然橡胶进行共混改性。这里丁腈橡胶虽是极性橡胶，但与天然橡胶同为不 饱和橡胶，且使用的硫化体系相同，当加入一定量天然橡胶时，胶料的加工及成型工艺性 能得到改善，而硫化胶的强度不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能改性丁腈橡胶材料，其特征在于，按重量份包括如下原料：改性丁腈橡胶90‑130份、天然橡胶15‑30份、甲基丙烯酸聚酯10‑15份、炭黑N‑774 20‑40份、炭黑N‑990 5‑10份、三氧化二锑5‑10份、氧化锌3‑5份、聚乙烯蜡2‑6份、硬脂酸1‑3份、钛酸酯偶联剂1‑3份、硫黄1‑3份、二硫化四苄基秋兰姆0.5‑3份、N‑叔丁基‑2‑苯并噻唑次磺酰胺1‑3份、邻苯二甲酸酯1‑3份、癸二酸二辛脂1‑3份和助剂4‑8份；制备所述改性丁腈橡胶包括：将丁二烯、丙烯腈、乳化剂、引发剂和丙苯加入反应釜中先进行自由基乳液聚合反应；当所述聚合反应的转化率达到70％‑85％时，向反应釜中加入甲阶酚醛树脂继续反应，得到改性聚合物乳液；向所述改性聚合物乳液中加入防老剂和凝聚剂得到胶乳，所述胶乳经挤压脱水，膨胀干燥后得到改性丁氰橡胶。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱再明，
申请(专利权)人：合肥市再德高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34