纳米TiO2改性EPDM及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米TiO2改性EPDM及其制备方法，属于纳米二氧化钛改性橡胶技术领域。该纳米二氧化钛复合橡胶材料，由按照质量份数计的如下组分制得：纳米TiO20~20份、EPDM橡胶350~450份、氧化锌5~25份、硬脂酸1‑7份、硫磺2‑10份、促进剂2‑10份。本发明专利技术经改进生产工艺提高EPDM的撕裂强度和韧度，降低橡胶制品的生产成本，改善EPDM 的力学性能，改善了由于非共轭二烯烃共聚单体只能提供少量的双键交联、硫化胶的交联少、不能形成很好的三维网状结构以及硫化产品的综合性能较差的缺点，为纳米TiO2 /EPDM复合材料应用的拓展提供更为广泛的途径。

Modification of EPDM by nano-titanium dioxide and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
纳米TiO2改性EPDM及其制备方法
本专利技术属于纳米TiO2改性橡胶
，特别涉及一种纳米TiO2改性EPDM及其制备方法。
技术介绍
随着社会的不断发展，科学技术的不断进步，各行各业都开始稳健发展起来。在化工这一类产业中，由于橡胶产品经硫化之后具有更好的耐热耐磨性以及其他更加优良的性能，得到了众多研究者的青睐，这使得橡胶行业逐渐被开发起来并趋向于成熟。如今橡胶已经被广泛应用于人们的生活之中，逐渐成为人们生活不可缺少的一部分，小到身边的生活用品、食品包装和办公室用品等，大到交通工具、医药设备、电力机械、建筑行业以及军事国防等众多领域，都有橡胶的一席之地。因此，现在橡胶产业正面临着新的挑战，单一橡胶制得的产品在性能及其他物理化学性能方面都无法再与混合橡胶制品相媲美，已经无法满足社会对更高性能材料的需求，新的材料需要被研究开发。因此将各类单一的橡胶进行共混改性以获得性能最佳的高分子材料，已成为科研人员研究的一个重要领域。在众多的橡胶品种中，三元乙丙橡胶(EPDM)的使用范围是非常广泛的。三元乙丙生胶是一种由粒径大小约4mm的颗粒粘合在一起的颜色偏白的固体，它的粘性在橡胶中较普通，一般用手就能撕裂。因其相对密度低，使得其弹性较大，此外，其还具有较好的耐臭氧、耐热、耐老化性能和良好的隔水性、绝缘性、耐化学品腐蚀性。但是其存在可塑性低、强度较小、在较低温度下可能会变形，力学强度不足。目前，EPDM的使用范围越来越广泛，产量逐年增加，目前位居合成橡胶排名第三。根据研究和市场(ResearchandMarkets)公司的报告，2017～2021年全球EPDM市值预计以7.36%的复合年均增长率增长，如2018年9月17日，埃尼集团全资子公司Versalis宣布，在意大利北部费拉拉市(Ferrara)开设了一家EPDM生产工厂，项目总投资超过2.5亿欧元，建设一条获准用于工业用途的新生产线，将使Versalis的EPDM总产能提高约5万t/年，EPDM发展方兴未艾。因此对EPDM进行改性，以弥补其在性能上的缺陷，从而拓宽其使用范围，显得尤为重要。但是目前现有的采用纳米二氧化钛对EPDM进行改性的研究，主要存在以下不足：第一，TiO2是近年来新兴的一种改性材料，特别在于当其用量处于一定范围时，不仅可以提高EPDM的撕裂强度和韧度，降低橡胶制品的生产成本，还能提高EPDM的力学性能和热稳定性，还赋予了其抗紫外线和抗老化的性能，但目前对其研究较少，应用不足；另外，为综合利用钛资源，发展应用的新途径，大大减少了铝厂钛加工排放赤泥给环境带来的污染，根本上消除了长期以来环境与发展之间的尖锐冲突。第二，纳米TiO2的表面处理是改善团聚效应、改进性能的有效方法，但改性方法往往较繁琐，造成生产成本较高，因此本专利技术拟将纳米TiO2粉体添加至橡胶料中，通过对工艺配方进行改进以改善橡胶料的性能；第三，由于非共轭二烯烃共聚单体只能提供少量的双键交联，硫化胶的交联少，不能形成很好的三维网状结构，硫化产品的综合性能较差，因此为纳米TiO2的应用提供了好的途径。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提出一种纳米TiO2改性EPDM及其制备方法，改性后的EPDM具有良好的力学性能。本专利技术的技术方案：纳米TiO2改性EPDM，其特征在于，包括按照质量份数计的如下组分：纳米TiO20~20份、EPDM350~450份、氧化锌5~25份、硬脂酸1-7份、硫磺2-10份、促进剂2-10份。更进一步地，所述纳米TiO2的粒径为10-40nm。更进一步地，所述促进剂为促进剂TMTD和促进剂M中的至少一种。更进一步地，所述促进剂为促进剂TMTD和促进剂M的混合物，促进剂TMTD和促进剂M的质量比为2:1。更进一步地，所述纳米TiO2改性EPDM包括按照质量份数计的如下组分：纳米TiO20~20份、EPDM350~450份、氧化锌5~25份、硬脂酸1-7份、硫磺2-10份、促进剂2-10份。更进一步地，所述的纳米TiO2改性EPDM的制备方法，包括如下步骤：步骤一：按照所述质量配比，称量各组分，备用；步骤二：将称量好的EPDM经多次辊压、翻炼，直至形成光滑无孔的包辊胶层后开始开炼，依次加入氧化锌、硬脂酸、促进剂、纳米TiO2和硫磺，调节辊距，继续翻炼，待各组分混合颜色均匀表面光滑；步骤三：调整辊距，平口一刀，胶料辊压出料，即可取下，静置，得混炼胶；步骤四：将混炼胶放入硫化仪中进行硫化，硫化温度为150~160℃。更进一步地，步骤二中所述EPDM经3~4次辊压、翻炼。更进一步地，步骤二中所述辊距为0.5~1.0mm，所述翻练时采用三角包、打卷的方法进行。更进一步地，步骤三中所述静置时间为24h。本专利技术与现有技术相比其显著优点是：本专利技术利用纳米TiO2对EPDM进行改性，通过改进配方和生产工艺以提高EPDM的撕裂强度和韧度，降低生产成本，拓宽了改善EPDM力学性能的途径和应用的效果；改善了由于非共轭二烯烃共聚单体只能提供少量的双键交联、硫化胶的交联少、不能形成很好的三维网状结构以及硫化产品的综合性能较差的缺点，为纳米TiO2/EPDM复合材料应用的拓展提供更为广泛的途径。附图说明图1是EPDM的硫化时间曲线；图2是实施例1至5所得纳米TiO2改性EPDM的硬度变化曲线；图3是实施例1至5所得纳米TiO2改性EPDM的密度变化曲线；图4是实施例1至5所得纳米TiO2改性EPDM的撕裂强度变化曲线；图5是实施例1至5所得纳米TiO2改性EPDM的拉伸强度变化曲线；图6是实施例1至5所得纳米TiO2改性EPDM的断裂伸长率的变化曲线；图7是实施例1至5所得纳米TiO2改性EPDM的永久变形曲线。具体实施方式本专利技术使用的原料如表1。表1本专利技术使用的原料本专利技术使用的仪器设备如表2。表2本专利技术使用的仪器设备实施例1纳米TiO2改性EPDM，包括按照质量份数计的如下组分：EPDM400份、氧化锌9份、硬脂酸4份、硫磺6份、促进剂6份。所述的纳米TiO2改性EPDM的制备方法如下：步骤一：按质量称量EPDM400份、氧化锌9份、硬脂酸4份、硫磺6份、促进剂6份（按质量比2:1的TMTD和M混合物称量），备用。步骤二：将称量好的EPDM经3~4次辊压（辊距0.5~1.0mm）、翻炼（采用三角包、打卷的方法进行），至形成光滑无孔的包辊胶层后开炼，依次加入氧化锌、硬脂酸、促进剂和硫磺，调节辊距，继续翻炼，待各组分混合至颜色均匀且表面光滑；步骤三：调整辊距，平口一刀，胶料辊压出料，取下静置24h，得混炼胶；步骤四：将混炼胶放入硫化仪中进行硫化（温度为155℃，时间9min36s）。用万能材料切试片机、标准和直角式橡胶样条切刀制样得哑铃和直角型样条，各切3片，经检测数据并取平均值。实施例2纳米TiO2改性EPDM，包括按照质量份数计的如下组分：纳米TiO21.25份、EPDM400份、氧化锌9份、硬脂酸4份、硫磺6份、促进剂6份。所述的纳米TiO2改性EPDM的制备方法如下：步骤一：按质量称量纳米TiO21.25份（粒径为20nm）、EPDM400份、氧化锌9份、硬脂酸4份、硫磺6份、促进剂6份（按质量比2:1的TMTD和M混合物称量），备用。步骤二：将称量好的EPDM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.纳米TiO2改性EPDM，其特征在于，包括按照质量份数计的如下组分：纳米TiO20~20份、EPDM350~450份、氧化锌5~25份、硬脂酸1‑7份、硫磺2‑10份、促进剂2‑10份。

【技术特征摘要】
1.纳米TiO2改性EPDM，其特征在于，包括按照质量份数计的如下组分：纳米TiO20~20份、EPDM350~450份、氧化锌5~25份、硬脂酸1-7份、硫磺2-10份、促进剂2-10份。2.根据权利要求1所述的纳米TiO2改性EPDM，其特征在于，所述纳米TiO2的粒径为10-40nm。3.根据权利要求1所述的纳米TiO2改性EPDM，其特征在于，所述促进剂为促进剂TMTD和促进剂M中的至少一种。4.根据权利要求3所述的纳米TiO2改性EPDM，其特征在于，所述促进剂为促进剂TMTD和促进剂M的混合物，促进剂TMTD和促进剂M的质量比为2:1。5.根据权利要求1所述的纳米TiO2改性EPDM，其特征在于，包括按照质量份数计的如下组分：纳米TiO227份、三元乙丙橡胶400份、氧化锌13份、硬脂酸4份、硫磺6份、促进剂6份。6.权利要求1所述的纳米TiO2改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓辉，陈艳，蔡可迎，董黎明，宫贵贞，周俊，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32