一种丙烯酸酯-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丙烯酸酯‑丁腈橡胶材料及其制备方法，所述橡胶材料的原料包括如下重量份数的各组分：70～80份丙烯酸酯橡胶、20～30份丁腈橡胶、1～2份氧化锌、0.5～1.5份硬脂酸、1～3份防老剂、2～4份聚乙二醇、2～5份硅烷偶联剂、0.5～2份油酸酰胺、50～60份白炭黑、3～13份增塑剂、1.9～3.3份硫化剂和0.5～1份促进剂。本发明专利技术的丙烯酸酯‑丁腈橡胶材料耐变压器油特性更优，材料的变压器油介质损耗因数更低，材料压缩永久变形更优异。

【技术实现步骤摘要】
一种丙烯酸酯-丁腈橡胶材料及其制备方法
本专利技术涉及一种丙烯酸酯-丁腈橡胶材料及其制备方法。
技术介绍
变压器利用电磁感应的原理改变交流电电压，常常用于升降电压、匹配阻抗、安全隔离等。变压器一般分为“干式”和“油式”两种，现阶段“油式”变压器应用更普遍。变压器导电杆用于变压器线圈引出线与外部高压线联接，安装于变压器顶部。通常是由三套高压导电杆、四套低压导电杆构成，外部则分别用磁瓶套管绝缘，用一个胶珠和一个耐油胶垫密封。“油式”以变压器油作为冷却介质，因此需要密封性能好的密封件。变压器胶珠密封件是一种应用于“油式”变压器的密封件。《橡胶工程---如何设计橡胶配件》(A.N.詹特(美)主编，张立群等译，第一版)，第1.6节里面指出密封件一般设定压缩形变限定值为15％、剪切情况下为50％。本领域设计人员知道，实际设计压缩形变限定值略大于书中理论最佳值，一般压缩变形量20％(压缩到总厚度的比例)左右。安装压缩产生的反作用力(橡胶恢复原状的内应力)令密封件具有密封功能。现阶段变压器密封件(包含变压器胶珠密封件)一般采用ACM(丙烯酸酯橡胶)橡胶材料、或采用NBR(丁腈橡胶)橡胶材料，相关国家标准JB/T8448.1里也分别对这两种材料作为对变压器密封件材料指标做了规范。JB/T8448.1里对ACM低温脆性温度仅仅要求不高于-30℃、对NBR耐臭氧要求也较低，这可能是局限于材料本身缺陷，如ACM耐低温不佳、NBR耐臭氧不佳。变压器胶珠密封件实际应用工况：局部浸泡25#变压器油、局部裸露于空气中、内部有较大应力。变压器厂商更希望变压器胶珠密封材料兼有ACM和NBR优点、即耐低温-40℃无脆裂且耐臭氧俱佳。另外ACM材料价格相对昂贵(低温型ACM价格85元/公斤、NBR原胶价格25元/公斤左右)。除了需要满足上述各种机械及抗老化性能指标外，作为变压器密封配件，变压器用橡胶还需要具备较低的变压器油介质损耗。中国专利CN103665476A公开了一种变压器用丁腈/丙烯酸酯橡胶密封垫及其制备方法，其目的在于提高橡胶的机械性能，其中并未记载变压器油介质损耗的数据；中国专利CN106883472A公开了一种变压器密封环用橡胶材料及其制备方法，其中也未记载变压器油介质损耗的数据；中国专利CN102807690A公开了一种用于密封变压器油的丁腈橡胶垫配方，其中记载的25#变压器油相容性试验中变压器油介质损耗因数Tanδ(90℃)变化率为0.93％，在现有的技术中介质损耗因数很少有做到0.5以下。可见在现有技术中，对于变压器用橡胶的变压器油介质损耗因数并没有足够的重视。较低的变压器油介质损耗因数具有很大的优势，例如可以减少变压器用橡胶的发热，降低变压器的能量损耗等等。因此，开发一种变压器胶珠密封件用橡胶材料，兼具丙烯酸酯和丁腈两种橡胶优点、价格较低并且满足浸油后的较低变压器油介质损耗因数成为是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中常规变压器胶珠密封件材料丙烯酸酯橡胶耐低温不佳且机械性能不佳、丁腈橡胶耐臭氧不佳，变压器油介质损耗因数不理想等缺陷，而提供一种丙烯酸酯-丁腈橡胶材料及其制备方法。与现有丙烯酸酯橡胶相比，本专利技术丙烯酸酯-丁腈橡胶材料耐受变压器油性能相近、优异，其密封制品与变压器油相容性相近、好，材料的变压器油介质损耗因数低于0.4，材料机械性能好，材料耐低温特性更优异，材料耐臭氧特性相近、好，成本更低。与现有丁腈橡胶相比，本专利技术的丙烯酸酯-丁腈橡胶材料耐变压器油特性更优，其密封制品与变压器油相容性更优，材料的变压器油介质损耗因数更低，材料机械性能更优异，材料耐低温特性满足客户指标要求，材料耐臭氧特性明显改进、优异。本专利技术的本专利技术丙烯酸酯-丁腈橡胶材料的制备方法步骤简单、操作方便，且适于工业化生产。本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题：本专利技术提供一种丙烯酸酯-丁腈橡胶材料，所述橡胶材料的原料包括如下重量份数的各组分：70～80份丙烯酸酯橡胶、30～20份丁腈橡胶、1～2份氧化锌、0.5～1.5份硬脂酸、1～3份防老剂、2～4份聚乙二醇、2～5份硅烷偶联剂、0.5～2份油酸酰胺、50～60份白炭黑、3～13份增塑剂、1.9～3.3份硫化剂和0.5～1份促进剂。通过加入大量的白炭黑，使得橡胶材料的变压器油介质损耗因数大幅度降低，为了保持橡胶的机械性能以及抗老化性能维持良好水平，本专利技术又调整硫化剂和助交联剂的配比，具体地，采用1.5～2.5份硬脂酸钠和0.2～0.4份硬脂酸钾保证硫化性能，采用0.2～0.4份不溶性硫磺、0.2～0.4份促进剂TMTD和0.3～0.6份促进剂CZ进一步保证硫化性能，使得丙烯酸酯橡胶和丁腈橡胶均能良好地硫化并且互相交联。采用促进剂TMTD提高橡胶中单硫键的比例，提高橡胶在高温环境下的稳定性，采用增塑剂提高橡胶在低温环境下的稳定性。通过各个组分之间的互相补充、互相配合作用，在大幅度降低变压器油介质损耗因数的同时，保持橡胶的机械性能、耐高温、耐低温、耐臭氧以及抗老化性能均维持良好水平。其中，所述丙烯酸酯橡胶为耐低温型活性氯类型，较佳地其门尼粘度ML100℃1+4为28～50。更佳地，为朗盛公司市售型号为AR74的丙烯酸酯橡胶。较佳地，为72～77份，进一步更佳地为75份。其中，所述丁腈橡胶的丙烯腈含量28±0.5％，较佳地，其门尼粘度ML100℃1+4为40～50。更佳地，为日本瑞翁公司的市售牌号为NBR2845的丁腈橡胶。较佳地为28～23份，进一步更佳地为25份。其中，所述丙烯酸酯橡胶与所述丁腈橡胶总和为100份。其中，所述氧化锌可为本领域常规使用的间接法制得的氧化锌，较佳地，例如可为99.7wt％以上的纯度的氧化锌，其生产厂家为安徽省含山县锦华氧化锌厂生产的氧化锌(I型)优级品，其原材料是经过冶炼得到的金属锌锭或锌渣。较佳地为1.2～1.8份，进一步更佳地为1.5份。其中，所述硬脂酸较佳地为型号为1801的200型硬脂酸(200型是指质量规格为一级品)，例如可为石家庄泰鑫化工有限公司市售的型号为1801的200型硬脂酸。较佳地为0.8～1.2份，进一步更佳地为1.0份。其中，所述防老剂可为本领域常规防老剂，较佳地为防老剂4,4-双(2,2-二甲基苄基)二苯胺。更佳地，采用美国科聚亚公司的市售牌号为Naugard445的防老剂。较佳地为1.5～2.5份，进一步更佳地为2份。其中，所述聚乙二醇较佳地为聚乙二醇4000(简称PEG4000)，例如可为沈阳瑞普兴精细化工有限公司市售型号为PEG4000的聚乙二醇4000。较佳地为2.5～3.5份，进一步更佳地为3份。其中，所述硅烷偶联剂可为本领域常规的硅烷偶联剂，较佳地为双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物，例如可为德国德固赛公司(Degussa)的型号为SI-69的双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物。较佳地为3～4份，进一步更佳地为3.5份。较佳地，还包含1～4份PTFE本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种丙烯酸酯-丁腈橡胶材料，其特征在于，所述橡胶材料的原料包括如下重量份数的各组分：70～80份丙烯酸酯橡胶、20～30份丁腈橡胶、1～2份氧化锌、0.5～1.5份硬脂酸、1～3份防老剂、2～4份聚乙二醇、2～5份硅烷偶联剂、0.5～2份油酸酰胺、50～60份白炭黑、3～13份增塑剂、1.9～3.3份硫化剂和0.5～1份促进剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种丙烯酸酯-丁腈橡胶材料，其特征在于，所述橡胶材料的原料包括如下重量份数的各组分：70～80份丙烯酸酯橡胶、20～30份丁腈橡胶、1～2份氧化锌、0.5～1.5份硬脂酸、1～3份防老剂、2～4份聚乙二醇、2～5份硅烷偶联剂、0.5～2份油酸酰胺、50～60份白炭黑、3～13份增塑剂、1.9～3.3份硫化剂和0.5～1份促进剂。


2.如权利要求1所述的丙烯酸酯-丁腈橡胶材料，其特征在于，所述增塑剂为聚酯聚醚增塑剂。


3.如权利要求1所述的丙烯酸酯-丁腈橡胶材料，其特征在于，所述白炭黑为沉淀白炭黑；
和/或，所述硫化剂包括1.5～2.5份硬脂酸钠、0.2～0.4份硬脂酸钾和0.2～0.4份不溶性硫磺；
和/或，所述促进剂包括0.2～0.4份促进剂TMTD和0.3～0.6份促进剂CZ；
和/或，优选地，所述硬脂酸钠为1.8～2.2份；
和/或，优选地，所述硬脂酸钾为0.25～0.35份；
和/或，优选地，所述不溶性硫磺为0.25～0.35份；
和/或，优选地，所述促进剂TMTD为0.25～0.35份；
和/或，优选地，所述促进剂CZ为0.4～0.5份。


4.如权利要求1所述的丙烯酸酯-丁腈橡胶材料，其特征在于，所述橡胶材料的原料还包括1～4份PTFE超细微粉。


5.如权利要求4所述的丙烯酸酯-丁腈橡胶材料，其特征在于，所述PTFE超细微粉的粒径小于8微米。


6.如权利要求1至5中任意一项所述的丙烯酸酯-丁腈橡胶材料，其特征在于，所述丙烯酸酯橡胶的门尼粘度ML100℃1+4为28～50；
和/或，所述丙烯酸酯橡胶为72～77份；
和/或，所述丁腈橡胶的丙烯腈含量为28±0.5％；
和/或，所述丁腈橡胶的门尼粘度ML100℃1+4为40～50；
和/或，所述丁腈橡胶为23～28份；
和/或，所述丙烯酸酯橡胶与所述丁腈橡胶总和为100份；
和/或，所述氧化锌为99.7wt％以上的纯度的氧化锌；
和/或，所述氧化锌为1.2～1.8份；
和/或，所述硬脂酸为200型硬脂酸；
和/或，所述硬脂酸为0.8～1.2份；
和/或，所述防老剂为4,4-双(2,2-二甲基苄基)二苯胺；
和/或，所述防老剂为1.5～2.5份；
和/或，所述聚乙二醇为聚乙二醇4000；
和/或，所述聚乙二醇为2.5～3.5份；
和/或，所述硅烷偶联剂为双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物；
和/或，所述硅烷偶联剂为3～4份；...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄开军，周欣欣，徐振宇，
申请(专利权)人：江苏骆氏减震件有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32