三元乙丙橡胶与天然橡胶并用的复合橡胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三元乙丙橡胶与天然橡胶并用的复合橡胶及其制备方法，属于橡胶复合材料领域，包括三元乙丙橡胶混炼胶和天然橡胶混炼胶两种配方体系，三元乙丙橡胶混炼胶由如下组份组成：100份三元乙丙橡胶、20‑50份炭黑N774、15‑30份炭黑N330、15‑25份石蜡油、3‑5份硬脂酸、0.5‑2份促进剂ZDTP‑50、1‑2份防老剂ODA‑40、2‑6份氧化锌、1‑2份硫磺、1‑3份DCP、2‑3份石蜡。本发明专利技术的有益效果是：将三元乙丙橡胶混炼胶与天然橡胶混炼胶并用，通过优化设计两种橡胶的硫化体系，使两种橡胶在硫化过程中具有相近的硫化速度，从而使两种硫化胶之间具有足够多的界面交联，成功实现了三元乙丙橡胶和天然橡胶的混合并用，有效改善了三元乙丙橡胶与天然橡胶复合橡胶的力学性能和耐老化性能。

Compound rubber of three ethylene propylene rubber and natural rubber and preparation method thereof

The invention discloses a compound rubber of three diethylene rubber and natural rubber and a preparation method, which belongs to the field of rubber composite materials, including two formulations of three ethylene propylene rubber compound and natural rubber compound, and three EPR rubber compound is composed of 100 portions of ethylene propylene rubber (100) and 20 50 copies. Carbon black N774, 15 30 copies of carbon black N330, 15 limestone wax oil, 3 5 copies of stearic acid, 0.5 2 enhancers, 50, 1, 2 antioxidant, 40, 2, wastes, DCP, and wax. The beneficial effects of the invention are as follows: using the mixture of three ethylene propylene rubber and natural rubber, by optimizing the design of the vulcanization system of the two kinds of rubber, the two kinds of rubber have a similar vulcanization rate in the vulcanization process, so that the two vulcanizates have enough crosslinking between the boundary surfaces and the three ethylene propylene rubber has been successfully realized. The combination of rubber and natural rubber effectively improved the mechanical properties and aging resistance of three EPDM and NR composite rubber.

【技术实现步骤摘要】
三元乙丙橡胶与天然橡胶并用的复合橡胶及其制备方法
本专利技术涉及橡胶复合材料领域，尤其涉及三元乙丙橡胶与天然橡胶并用的复合橡胶及其制备方法。
技术介绍
三元乙丙橡胶，是由乙烯和丙烯为单位共聚，并在共聚的过程中加入了不饱和的第三单体而形成的高分子弹性体。耐天侯老化优异，可在太阳下暴晒3年不龟裂；耐热性好，150℃工作环境下可长期使用，间歇使用可耐200℃，是通用合成胶中最好的；耐酸碱腐蚀性好，电绝缘性优良，可适用于45～65KV高压场合，可用于电缆材料。但三元乙丙橡胶不耐油，硫化速度慢、并用性差、自粘性和互粘性差、加工性差。天然橡胶，是从天然植物中采取而制成的一种结晶性高弹性橡胶材料，主要产自三叶橡胶树(原巴西香蕉树)。其具有伸长1000％不断裂的高弹性，是钢铁的3万倍，固体伸长率达0.1％～0.3％；还具有较好的扯断强度，生胶的强度比较高(16～28MPa)，加补强剂后硫化胶强度可达到24～34MPa。但天然橡胶的老化性能差，表现为龟裂、发粘、强度下降等；由于天然橡胶属于非极性橡胶,不耐油(汽油、机油、煤油、柴油)、不耐强酸、强碱、较好的耐水、耐透气、耐寒性、电绝缘性较强；天然橡胶的硫化工艺性是所有橡胶中最好的。橡胶并用技术，最早始于汽车轮胎制造，无论任何橡胶，都不可能具有十全十美的性能，而现实中使用部门往往对产品提出多方面的性能要求，为了满足此目的，使最终产品达到由单一橡胶配合难以得到的性能要求，或为了降低生产成本，因此将两种或者多种橡胶混合使用一种技术手段。橡胶并用时，并非是所有种类的橡胶都可以随意的进行并用，有些种类的橡胶属于非相溶系，此时如何保证使其能够顺利的混合便是一大难题，即使选择相溶性好的橡胶种类，由于橡胶分子的布朗运动非常缓慢且不像液体一样自由，即使在开炼机、密炼机的高剪切作用下混合，要想像低分子液体一样，呈分子状态的均一分散状态，也是非常困难的，除了相溶性和分散性这两大难题外，还需要考虑不同橡胶种类的共硫化性，即并用橡胶的硫化体系选择和硫化速度的调整问题，如何选择不同橡胶都可接受的共硫化体系及相应的硫化物与促进剂，而橡胶的辅助材料种类极多，再加上在实际生产中，某一种辅材的含量多一克或者少一克，所造成的影响有时也是天差地别，最终的成品橡胶性能也会有极大的差别。即使在同一种硫化体系中，还存在着硫化剂在不同橡胶中的溶解度和扩散性的差异。即使配方确定后，后续各环节如硫化温度、时间、压力等细节的些微区别，也会对最终性能有所影响。除此之外最后一个需要考虑的因素就是并用橡胶相互之间的化学反应，因此，为了得到所需的橡胶并用配方，往往需要成千上万次的重复试验，对配方的种类、配比、工艺等进行反复调整。每一种新的橡胶并用配方及其加工工艺，都需要大量的试验才能得到。如公告号为CN103756037B的专利技术专利公开了一种可加工性、耐臭氧的橡胶材料及其制备方法，将三元乙丙橡胶粉加入至天然橡胶中，三元乙丙橡胶含有较高的第三单体，提高了天然橡胶的耐臭氧性能。但是该方案中很显然将三元乙丙橡胶作为辅料来使用的，其主要特性来自于天然橡胶，存在耐老化性能差的问题，而且由于三元乙丙橡胶的硫化速度明显慢于天然橡胶，其得到的橡胶材料也存在力学性能差有问题。再如公开号为CN106188659A的专利技术专利申请公开了一种耐热天然橡胶及其制备方法，采用三元乙丙橡胶作改性剂配上合理硫化促进体系、对天然橡胶进行耐热性能改性，提高天然橡胶的耐热性能，但是其仍然没有针对三元乙丙橡胶与天然橡胶之间硫化特性的差异给出解决方案。
技术实现思路
为克服现有技术中三元乙丙橡胶与天然橡胶并用时存在的硫化速度不同、硫化体系的选择困难、两种橡胶并用力学性能差等问题，本专利技术公开了一种三元乙丙橡胶与天然橡胶并用的复合橡胶，其配方包括三元乙丙橡胶混炼胶体系和天然橡胶混炼胶体系两种配方体系，两种配方体系按重量比为1：(1.3～1.5)，所述三元乙丙橡胶混炼胶体系按重量份配比由如下组份组成：优选地，所述天然橡胶混炼胶体系按重量份配比由如下组份组成：优选地，所述三元乙丙橡胶混炼胶体系按重量份配比由如下组份组成：优选地，所述天然橡胶混炼胶体系按重量份配比由如下组份组成：本专利技术还提供了一种三元乙丙橡胶与天然橡胶并用的复合橡胶的制备方法，采用上述的配方，包括如下步骤：步骤一：三元乙丙橡胶混炼胶体系制备，将三元乙丙橡胶、石蜡油、炭黑N330、氧化锌、硬脂酸、防老剂ODA-40和DCP按比例加入到开放式混炼机进行塑炼，待生胶包辊后再加入炭黑N774、石蜡、促进剂ZDTP-50和硫磺，其中混炼机温度为85～90℃，转子转速为40～50r·min-1；下料后在温度为25～30℃，湿度为65％的恒温恒湿环境中静置24h；步骤二：天然橡胶混炼胶体系制备，将天然橡胶、石蜡油、炭黑N330、氧化锌、硬脂酸、防老剂ODA-40和DCP按比例加入到开放式混炼机进行塑炼，待生胶包辊后再加入炭黑N774、石蜡、促进剂ZDTP-50和硫磺，其中混炼机温度为65～75℃，转子转速为40～50r·min-1，下料后在温度为25～30℃，湿度为65％的恒温恒湿环境中静置12h；步骤三：将三元乙丙橡胶混炼胶体系和天然橡胶混炼胶体系按比例在开炼机上进行共混，辊筒温度为35～40℃，时间为40～50min，混炼均匀后下料得到混合料；步骤四：将步骤三中的混合料放在硫化机中进行硫化，硫化条件为150℃/15MPa×(t90+2min)，出片、贮存待用。优选地，所述配方还包括聚烯烃弹性体，在步骤三中将所述聚烯烃弹性体与所述三元乙丙橡胶混炼胶体系、天然橡胶混炼胶体系一同加入到开炼机中。优选地，所述聚烯烃弹性体重量为所述天然橡胶的0.3～0.5倍。优选地，步骤一和步骤二中混炼机辊距为0.6～0.7mm，当生胶包辊后，将辊距调至1.0～1.2mm，割刀2次，每次间隔为1min；加入促进剂ZDTP-50和硫磺，再割刀2次，每次间隔为2min；再加入石蜡和炭黑N774，左右交替割刀2次，每次间隔4min；再将辊距调至0.6～0.7mm直到完成混料。本专利技术还提供了另一种三元乙丙橡胶与天然橡胶并用的复合橡胶的制备方法，采用上述的配方，包括如下步骤：步骤一：将三元乙丙橡胶、石蜡油、促进剂ZDTP-50、硫磺和DCP按比例加入到开放式混炼机进行塑炼，待生胶包辊后，加入天然橡胶和硬脂酸进行混炼，然后加入炭黑N330、炭黑N774、防老剂ODA-40、氧化锌和石蜡，其中混炼机温度为45～75℃，转子转速为40～70r·min-1；下料后在温度为25～30℃，湿度为65％的恒温恒湿环境中静置12h；步骤二：将步骤一中的混合料放在硫化机中进行硫化，硫化条件为150℃/15MPa×(t90+2min)，出片、贮存待用。优选地，在步骤一中加入天然橡胶之前，混炼机的温度为65～75℃，转子转速为60～70r·min-1，时间为10～20min；加入天然橡胶和硬脂酸的过程中，混炼机的温度控制在55～65℃，转子转速控制在40～50r·min-1，时间为10～20min；天然橡胶加入后，混炼机的温度控制在45～55℃，转子转速控制在50～60r·min-1，时间为30～60min。优选地，在加入炭黑N330、炭黑N774、防老剂ODA-40、氧化锌和本文档来自技高网...

【技术保护点】
三元乙丙橡胶与天然橡胶并用的复合橡胶，其特征在于，其配方包括三元乙丙橡胶混炼胶体系和天然橡胶混炼胶体系两种配方体系，两种配方体系按重量比为1：(1.3～1.5)，所述三元乙丙橡胶混炼胶体系按重量份配比由如下组份组成：

【技术特征摘要】
1.三元乙丙橡胶与天然橡胶并用的复合橡胶，其特征在于，其配方包括三元乙丙橡胶混炼胶体系和天然橡胶混炼胶体系两种配方体系，两种配方体系按重量比为1：(1.3～1.5)，所述三元乙丙橡胶混炼胶体系按重量份配比由如下组份组成：2.根据权利要求1所述的三元乙丙橡胶与天然橡胶并用的复合橡胶，其特征在于，所述天然橡胶混炼胶体系按重量份配比由如下组份组成：3.根据权利要求2所述的三元乙丙橡胶与天然橡胶并用的复合橡胶，其特征在于，所述三元乙丙橡胶混炼胶体系按重量份配比由如下组份组成：4.根据权利要求2所述的三元乙丙橡胶与天然橡胶并用的复合橡胶，其特征在于，所述天然橡胶混炼胶体系按重量份配比由如下组份组成：5.三元乙丙橡胶与天然橡胶并用的复合橡胶的制备方法，采用如权利要求1～4任一项所述的配方，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：三元乙丙橡胶混炼胶体系制备，将三元乙丙橡胶、石蜡油、炭黑N330、氧化锌、硬脂酸、防老剂ODA-40和DCP按比例加入到开放式混炼机进行塑炼，待生胶包辊后再加入炭黑N774、石蜡、促进剂ZDTP-50和硫磺，其中混炼机温度为85～90℃，转子转速为40～50r·min-1；下料后在温度为25～30℃，湿度为65％的恒温恒湿环境中静置24h；步骤二：天然橡胶混炼胶体系制备，将天然橡胶、石蜡油、炭黑N330、氧化锌、硬脂酸、防老剂ODA-40和DCP按比例加入到开放式混炼机进行塑炼，待生胶包辊后再加入炭黑N774、石蜡、促进剂ZDTP-50和硫磺，其中混炼机温度为65～75℃，转子转速为40～50r·min-1，下料后在温度为25～30℃，湿度为65％的恒温恒湿环境中静置12h；步骤三：将三元乙丙橡胶混炼胶体系和天然橡胶混炼胶体系按比例在开炼机上进行共混，辊筒温度为35～40℃，时间为40～50min，混炼均匀后下料得到混合料；步骤四：将步骤三中的混合料放在硫化机中进行硫化，硫化条件为150℃/15MPa×(t90+2min)，出片、贮存待用...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋彭川，王智慧，徐星月，李艳珊，张玉强，
申请(专利权)人：南漳富元鼎航空器材配件有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42