发泡橡胶组合物与硫化橡胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及橡胶领域，公开了一种发泡橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的发泡橡胶组合物含有橡胶基体、补强剂、硫化剂、硫化促进剂、硫化活化剂和发泡剂，其中，所述橡胶基体含有丁腈橡胶、聚氯乙烯和卤化丁基橡胶，相对于100重量份的橡胶基体，所述卤化丁基橡胶的含量为3‑20重量份。硫化橡胶的制备方法包括将发泡橡胶组合物中的各组分进行混炼，并将得到的混炼胶进行硫化。本发明专利技术提供的硫化橡胶在保证力学性能的基础上具有更低的密度，泡孔均一，并且耐低温性能显著。

Foaming Rubber Composition and Vulcanized Rubber and Its Preparation Method and Application

The invention relates to the field of rubber, and discloses a foamed rubber composition, a vulcanized rubber, a preparation method and application thereof. The foamed rubber composition provided by the invention comprises a rubber matrix, a reinforcing agent, a vulcanizing agent, a vulcanizing accelerator, a vulcanizing activator and a foaming agent, wherein the rubber matrix comprises nitrile butadiene rubber, polyvinyl chloride and halogenated butyl rubber, and the content of the halogenated butyl rubber is 3 to 20 parts by weight relative to 100 parts of the rubber matrix. The preparation method of vulcanized rubber includes mixing each component of the foamed rubber composition and vulcanizing the obtained rubber mixture. The vulcanized rubber provided by the invention has lower density, uniform cell and remarkable low temperature resistance on the basis of guaranteeing mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
发泡橡胶组合物与硫化橡胶及其制备方法和应用
本专利技术涉及橡胶领域，具体地，涉及一种发泡橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法和应用。
技术介绍
从上世纪50年代开始，丁腈橡胶和聚氯乙烯(NBR/PVC)橡塑共混并用的成型工艺已发展完善。NBR/PVC橡塑共混的并用既能体现NBR优良的弹性能与优良的耐油性能，还综合了PVC的优良的耐臭氧性能和优良的抗化学药品性能。一般情况下，橡胶单独作为主架材料时，发泡材料的收缩率较大但弹性好；树脂单独做主架材料时，发泡材料的弹性较差但收缩率小。而橡塑共混制备的发泡材料具有柔韧和轻便等性能，要比单一聚合物制备的发泡材料性能要好。NBR/PVC橡塑发泡材料一般被应用于电器的包装、鞋底、运动手柄、管路保温性能等方面。NBR/PVC橡塑共混发泡材料具有柔性的特点，由NBR/PVC橡塑共混发泡材料制备得到的柔性泡沫绝热制品具有质轻、柔软、耐热、阻燃、耐腐蚀、成本低、效率高等特点，具有广阔的市场前景。虽然NBR/PVC共混制得的发泡材料有诸多优点，然而当前仍有很多技术难点阻碍其应用。NBR/PVC共混物制作发泡材料的一个重要的技术难点是发泡与硫化的匹配问题，研究表明硫化过程应当先于发泡过程才能制得较好的发泡产品，并且在硫化前期或者硫化中期发泡分别容易制出开孔发泡材料和闭孔发泡材料，而硫化诱导期或硫化后期发泡往往会使发泡失败。当前为了得到很好的发泡材料，往往采用预硫化的方法，使共混物先在相对较低的温度下产生一定的交联，然后提高温度进行进一步硫化和发泡，此种方式生产工序较为复杂，进而成本较高。另一种方式是采用活性很高的硫化促进剂，使共混物迅速度过硫化诱导期，使发泡在合适的硫化过程中产生，但是这种方式容易出现焦烧或硫化迅速进入到后期使发泡失败的现象，因此工艺很难控制。此外，高丙烯腈含量的丁腈橡胶耐低温性较差，从而限制发泡材料的使用环境，过低丙烯腈含量的NBR又常常不能满足产品耐油性需求，且低丙烯腈含量的NBR与PVC相容性变差。针对橡胶发泡材料领域，尤其是丁腈橡胶为基体的发泡材料领域的研究，在很多期刊和专利中已经有了相关报道。例如，CN101215391A公开了一种氯化聚乙烯改性丁腈橡胶发泡材料的制备方法，氯化聚乙烯(CPE)与PVC性质相似，通过此方法制备的发泡材料显著改善了NBR发泡材料的耐臭氧性耐热氧老化性能；提升了NBR发泡材料的阻燃性、耐磨性和拉伸强度；明显降低了NBR发泡材料的产品成本，同时保持了良好的生产工艺性；具备更佳的环境友好性；所得改性NBR发泡材料具有良好的物性；工艺简单、易于控制。CN104693494A公开了一种发泡橡胶及其制备方法，它是以丁腈橡胶、聚氯乙烯、补强剂、填充剂、软化剂、防老剂、发泡剂、硫磺、促进剂、促进助剂等按照一定比例提炼而成。该专利技术的有益效果包括橡胶的发泡充足，摩擦力较大、耐磨性能高、耐油性出色、橡胶的硬度、密度及橡胶的黏度较高，弹力适中，可塑性强且结构稳定，对于适应温度跨度大。但上述两种制备橡胶发泡材料的方法主要还是通过调整硫化体系和发泡体系之间的用量来获得性能良好的发泡材料，需要进行大量的实验，配方优化复杂并且较难控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术制备丁腈橡胶和聚氯乙烯形成的发泡材料的方法存在工艺复杂且较难控制的问题，提供一种新的发泡橡胶组合物与硫化橡胶及其制备方法和应用。为了实现上述目的，第一方面本专利技术提供了一种发泡橡胶组合物，该组合物含有橡胶基体、补强剂、硫化剂、硫化促进剂、硫化活化剂和发泡剂，其中，所述橡胶基体含有丁腈橡胶、聚氯乙烯和卤化丁基橡胶，相对于100重量份的橡胶基体，所述卤化丁基橡胶的含量为3-20重量份。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种硫化橡胶的制备方法，该方法包括将上述的发泡橡胶组合物中的各组分进行混炼，并将得到的混炼胶进行硫化。根据本专利技术的第三方面，本专利技术提供了一种由上述方法制备得到的硫化橡胶。根据本专利技术的第四方面，本专利技术提供了上述硫化橡胶在制备保温材料中的应用。本专利技术的专利技术人通过研究发现，在丁腈橡胶和聚氯乙烯的混合物中加入特定量的卤化丁基橡胶作为橡胶基体(相对于100重量份的橡胶基体，所述溴化丁基橡胶的含量为3-20重量份)，能够使得制备硫化橡胶的过程简化，发泡反应和硫化反应之间较容易控制，使根据该发泡橡胶组合物制备得到的硫化橡胶在保证力学性能的基础上具有更低的密度，泡孔均一，并且硫化橡胶的耐低温性能显著。这可能是由于卤化丁基橡胶分子中的卤素原子的存在赋予了卤化丁基橡胶很高的硫化活性，通过特定用量的卤化丁基橡胶共混改性橡胶基体，在硫化温度下橡胶基体可以在很短时间内发生硫化交联反应，而由于卤化丁基橡胶的含量并不高使得硫化交联也不会影响发泡过程的进行，从而使发泡发生在了比较合适的硫化区间内，制备得到了泡孔均一的发泡材料，解决了丁腈橡胶和聚氯乙烯共混制备发泡材料过程中硫化速度和发泡速度不匹配的问题，简化了制备工艺。采用本专利技术提供的发泡橡胶组合物制备得到的硫化橡胶在保证力学性能的基础上具有更低的密度，泡孔均一，并且耐低温性能显著，具体地，本专利技术提供的硫化橡胶的脆性温度最低可达到-32℃。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供一种发泡橡胶组合物，该组合物含有橡胶基体、补强剂、硫化剂、硫化促进剂、硫化活化剂和发泡剂，其中，所述橡胶基体含有丁腈橡胶、聚氯乙烯和卤化丁基橡胶，相对于100重量份的橡胶基体，所述卤化丁基橡胶的含量为3-20重量份。在本专利技术中，所述卤化丁基橡胶的含量对本专利技术的发泡橡胶组合物的发泡速度和硫化速度匹配具有重要的影响，具体地，相对于100重量份的橡胶基体，当卤化丁基橡胶的含量高于20重量份或低于3重量份，所述发泡橡胶组合物的发泡速度和硫化速度不匹配导致制备的硫化橡胶发泡不完全，密度升高或发泡过度开裂等，从而导致泡孔不均一或物理机械性能下降。优选情况下，为了使发泡橡胶组合物的硫化速度和发泡速度相匹配以获得更均一的发泡材料以及具有良好的耐低温性能和良好的力学性能，相对于100重量份的橡胶基体，所述卤化丁基橡胶的含量为5-15重量份。卤化丁基橡胶为含有结合卤素的异丁烯与少量异戊二烯的橡胶共聚物。所述卤化丁基橡胶可以为本领域中常用的卤化丁基橡胶，以能够实现本专利技术的目的为准。优选情况下，为了使发泡橡胶组合物的硫化速度和发泡速度相匹配以获得泡孔更均一的发泡材料以及具有良好的耐低温性能和力学性能，以所述卤化丁基橡胶的总量为基准，衍生自异丁烯结构单元的含量为98.0-99.4重量％，更优选为98.2-98.7重量％；衍生自异戊二烯结构单元的含量为0.6-2.0重量％，更优选为1.3-1.8重量％。在本专利技术中，以所述卤化丁基橡胶的重量为基准，所述卤化丁基橡胶中的卤素的含量可以为0.5-2重量％，优选为0.8-1.2重量％。在本专利技术中，所述卤化丁基橡胶的门尼粘度ML(1+8)125℃为20-60，优选为25-55。在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发泡橡胶组合物，该组合物含有橡胶基体、补强剂、硫化剂、硫化促进剂、硫化活化剂和发泡剂，其特征在于，所述橡胶基体含有丁腈橡胶、聚氯乙烯和卤化丁基橡胶，相对于100重量份的橡胶基体，所述卤化丁基橡胶的含量为3‑20重量份。

【技术特征摘要】
1.一种发泡橡胶组合物，该组合物含有橡胶基体、补强剂、硫化剂、硫化促进剂、硫化活化剂和发泡剂，其特征在于，所述橡胶基体含有丁腈橡胶、聚氯乙烯和卤化丁基橡胶，相对于100重量份的橡胶基体，所述卤化丁基橡胶的含量为3-20重量份。2.根据权利要求1所述的发泡橡胶组合物，其中，相对于100重量份的橡胶基体，所述卤化丁基橡胶的含量为5-15重量份。3.根据权利要求1或2所述的发泡橡胶组合物，其中，以所述卤化丁基橡胶的总量为基准，所述卤化丁基橡胶中卤素的含量为0.5-2重量％，优选为0.8-1.2重量％；优选地，所述卤化丁基橡胶的门尼粘度ML(1+8)125℃为20-60，优选为25-55；优选地，所述卤化丁基橡胶的重均分子量为40万-80万，分子量分布为2-6；优选地，以所述卤化丁基橡胶的总量为基准，衍生自异丁烯结构单元的含量为98.0-99.4重量％，更优选为98.2-98.7重量％；衍生自异戊二烯结构单元的含量为0.6-2.0重量％，更优选为1.3-1.8重量％。4.根据权利要求1或2所述的发泡橡胶组合物，其中，所述卤化丁基橡胶为氯化丁基橡胶和/或溴化丁基橡胶，优选为溴化丁基橡胶。5.根据权利要求1-3中任意一项所述的发泡橡胶组合物，其中，丁腈橡胶和聚氯乙烯的重量比为1-9：1，优选为1.5-5.5：1；优选地，以丁腈橡胶的总量为基准，衍生自丙烯腈结构单元的含量为10-50重量％，更优选为20-40重量％，进一步优选为25-35重量％；所述丁腈橡胶的门尼粘度ML(1+4)100℃为30-100，更优选为45-80；进一步优选地，所述聚氯乙烯的平均聚合度为600-2000，更优选为700-1200；所述聚氯乙烯的平均分子量为5万-15万，更优选为6万-10万。6.根据权利要求1所述的发泡橡胶组合物，其中，相对于100重量份的橡胶基体，所述补强剂的含量为5-55重量份，优选为5-50重量份；所述硫化剂的含量为0.5-8重量份，优选为0.5-5重量份；所述硫化促进剂的含量为0.5-7重量份，优选为0.5-5重量份；所述硫化活化剂的含量为0.5-23重量份，优选为0.5-20重量份；所述发泡剂的含量为2-20重量份，优选为2-12重量份。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的发泡橡胶组合物，其中，所述组合物还含有助发泡剂，所述助发泡剂为硬脂酸、草酸、水杨酸、尿素、缩二脲、乙醇胺、氧化锌和硼砂中的至少一种；优选地，相对于100重量份的橡胶基体，所述助发泡剂的含量为0.5-25重量份，更优选为0.5-20重量份。8.根据权利要求1-6中任意一项所述的发泡橡胶组合物，其中，所述组合物还含有防老剂，所述防老剂为喹啉类防老剂、对苯二胺类防老剂、萘胺类防老剂和咪唑类防老剂中的一种或多种；优选地，所述喹啉类防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑方远，解希铭，刘翠云，刘苹，王雷雷，李绍宁，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11