基于丁苯橡胶的橡胶组合物、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材料领域，公开了一种基于丁苯橡胶的橡胶组合物，该组合物中含有混合保存或独立保存的以下组分：橡胶基体、补强剂、硫酸钙晶须、硫化剂、硫化促进剂、硫化活化剂，并且任选含有防老剂和/或增塑剂，其中，所述橡胶基体为丁腈橡胶和丁苯橡胶的组合，所述补强剂为炭黑和白炭黑的组合。本发明专利技术的橡胶组合物具有良好的加工性能，适中的混炼胶门尼粘度，适合应用于高效的高温快速硫化生产工艺中；从而使进一步制成的硫化胶具有优异的力学性能，抗压缩永久变形性和耐磨性能。压缩永久变形性和耐磨性能。

【技术实现步骤摘要】
基于丁苯橡胶的橡胶组合物、硫化橡胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及橡胶领域，具体地，涉及一种基于丁苯橡胶的橡胶组合物、硫化橡胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]丁腈橡胶密封材料因其具有优异的耐油性和耐高温性被广泛应用于众多工业领域，然而由于高端领域对密封材料性能要求的日益提高，传统丁腈橡胶密封材料在许多领域已逐渐不能满足使用要求，而耐磨性就是其中重要的性能指标之一，尤其是在一些动态密封领域对密封材料的耐磨性要求很高。
[0003]丁苯橡胶是最常用的通用橡胶之一，具有优异的耐磨性，与其他通用橡胶相比，丁苯橡胶与丁腈橡胶相容性相对较好。然而，通过丁腈橡胶和丁苯橡胶共混的方式制备橡胶密封材料仍然存在一系列问题：首先，丁苯橡胶用量过大仍然会导致两种橡胶基体相容性较差而降低材料物理性能，并且会降低丁腈橡胶固有的优异耐热性和耐油性；其次，丁苯橡胶用量过少将不能起到提高耐磨性的目的；最后，由于密封材料加工过程中高温快速硫化的加工特点，两种基体材料的简单共混不能兼顾产品的加工性能和应用性能。
[0004]当前，由于生产效率的需要，橡胶密封材料通常采用高温快速硫化的工艺生产相应产品，这就要求制备橡胶密封材料的硫化胶具有优异的力学性能，抗压缩永久变形性等性能的同时要求混炼胶具有良好的加工性能，例如，合适的混炼胶门尼粘度(在保证产品使用性能的前提下赋予混炼胶优异的流动性)，适合进行高温快速硫化的配合体系等。
[0005]针对橡胶密封材料领域，尤其是以丁腈橡胶为基体的橡胶密封材料领域，在很多期刊和专利中已经有了相关报道。
[0006]CN106543505A公开了一种高性能丁腈橡胶密封材料及其制备方法，其中高性能丁腈橡胶密封材料包括以下重量份数的原料：丁腈橡胶25-35份、复合硫化剂4-7份、防老剂4-5份、活化剂8-15份、补强剂25-30份和耐热助剂2-5份。
[0007]CN108102169A公布了一种高硬度丁腈橡胶及其制备方法。为了解决现有丁腈橡胶密封材料不能同时兼顾的高硬度性和耐磨性的问题，提供了一种高硬度丁腈橡胶及其制备方法。由丁腈橡胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂，辛基酚醛增粘树脂、炭黑、软化剂、硫化剂、促进剂按一定的比例制备而成。
[0008]《橡胶科技》(2018,16(8)：33-35)介绍了高弹性低压缩永久变形丁腈橡胶密封材料的研究。文章研究了丙烯腈含量以及硫化体系对丁腈橡胶(NBR)密封材料性能的影响。结果表明：NBR的丙烯腈含量低，硫化胶的弹性高，压缩永久变形小，但撕裂强度较低；促进剂用量增大，硫化胶的弹性提高，压缩永久变形减小，硫磺用量增大，硫化胶的压缩永久变形增大；NBR丙烯腈质量分数为0.225％左右，采用低硫高促的硫化胶弹性高，压缩永久变形小，抗撕裂性能好。
[0009]以上现有技术针对密封材料的某些性能进行了探索和研究，但并没有提及橡胶密封材料加工工艺与产品性能的匹配性问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是为了提供一种具有良好的加工性能，适中的混炼胶门尼粘度，适合应用于高效的高温快速硫化生产工艺中的橡胶组合物，以期获得具有优异的力学性能，抗压缩永久变形性和耐磨性能的硫化橡胶。也即，本专利技术的目的是在兼顾橡胶复合材料的加工性能和力学性能、压缩永久变形性能和耐磨性能的前提下提供适合应用于高效的高温快速硫化生产工艺中的橡胶组合物。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种基于丁苯橡胶的橡胶组合物，该组合物中含有混合保存或独立保存的以下组分：
[0012]橡胶基体、补强剂、硫酸钙晶须、硫化剂、硫化促进剂、硫化活化剂，并且任选含有防老剂和/或增塑剂，其中，所述橡胶基体为丁腈橡胶和丁苯橡胶的组合，所述补强剂为炭黑和白炭黑的组合；
[0013]在所述橡胶基体中，所述丁腈橡胶和所述丁苯橡胶的含量重量比为9:1至6:4；
[0014]相对于100重量份的所述橡胶基体，所述炭黑的含量为50-140重量份，所述白炭黑的含量为10-35重量份；所述硫酸钙晶须的含量为3-35重量份，所述硫化剂的含量为0.3-1.8重量份，所述硫化促进剂的含量为1.5-6重量份，所述硫化活化剂的含量为1-18重量份，所述防老剂的含量为0-12重量份，所述增塑剂的含量为0-45重量份。
[0015]本专利技术的第二方面提供一种制备硫化橡胶的方法，该方法包括：将前述组合物中的各组分进行混炼形成混炼胶，再将所述混炼胶进行硫化处理。
[0016]本专利技术的第三方面提供由前述方法制备得到的硫化橡胶。
[0017]本专利技术的第四方面提供前述硫化橡胶在密封材料中的应用。
[0018]本专利技术通过将丁腈橡胶和丁苯橡胶的组合作为橡胶基体，特定重量份的炭黑和白炭黑作为补强剂，并填充特定重量份数的无机填料硫酸钙晶须，配合使用特定重量份的硫化剂，硫化促进剂和硫化活化剂，制备的橡胶组合物混炼胶具有良好的加工性能，适中的混炼胶门尼粘度，适合应用于高温快速硫化的生产工艺中，并且制备的硫化胶具有优异的力学性能，抗压缩永久变形性。
[0019]并且，相较于单独使用丁腈橡胶作为橡胶基体的方案，本专利技术通过采用丁腈橡胶和丁苯橡胶的组合作为基体材料，能够在保持与前者相当的加工性能，以及压缩永久变形略有提高的前提下，实现明显的耐磨性能提高。
具体实施方式
[0020]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。
[0021]如前所述，本专利技术的第一方面提供了一种基于丁苯橡胶的橡胶组合物，该组合物中含有混合保存或独立保存的以下组分：
[0022]橡胶基体、补强剂、硫酸钙晶须、硫化剂、硫化促进剂、硫化活化剂，并且任选含有防老剂和/或增塑剂，其中，所述橡胶基体为丁腈橡胶和丁苯橡胶的组合，所述补强剂为炭黑和白炭黑的组合；
[0023]在所述橡胶基体中，所述丁腈橡胶和所述丁苯橡胶的含量重量比为9:1至6:4；
[0024]相对于100重量份的所述橡胶基体，所述炭黑的含量为50-140重量份，所述白炭黑的含量为10-35重量份；所述硫酸钙晶须的含量为3-35重量份，所述硫化剂的含量为0.3-1.8重量份，所述硫化促进剂的含量为1.5-6重量份，所述硫化活化剂的含量为1-18重量份，所述防老剂的含量为0-12重量份，所述增塑剂的含量为0-45重量份。
[0025]为了使得由本专利技术的组合物制备得到的混炼胶具有更好的加工性能，进而使得由此获得的硫化胶具有更优异的力学性能，抗压缩永久变形性和耐磨损性能，更优选地，相对于100重量份的所述橡胶基体，所述炭黑的含量为80-100重量份，所述白炭黑的含量为15-35重量份。
[0026]优选地，所述炭黑的比表面积为25m2/g-130m2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于丁苯橡胶的橡胶组合物，其特征在于，该组合物中含有混合保存或独立保存的以下组分：橡胶基体、补强剂、硫酸钙晶须、硫化剂、硫化促进剂、硫化活化剂，并且任选含有防老剂和/或增塑剂，其中，所述橡胶基体为丁腈橡胶和丁苯橡胶的组合，所述补强剂为炭黑和白炭黑的组合；在所述橡胶基体中，所述丁腈橡胶和所述丁苯橡胶的含量重量比为9:1至6:4；相对于100重量份的所述橡胶基体，所述炭黑的含量为50-140重量份，所述白炭黑的含量为10-35重量份；所述硫酸钙晶须的含量为3-35重量份，所述硫化剂的含量为0.3-1.8重量份，所述硫化促进剂的含量为1.5-6重量份，所述硫化活化剂的含量为1-18重量份，所述防老剂的含量为0-12重量份，所述增塑剂的含量为0-45重量份。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，相对于100重量份的所述橡胶基体，所述炭黑的含量为80-100重量份，所述白炭黑的含量为15-35重量份；优选地，所述炭黑的比表面积为25m2/g-130m2/g；优选地，所述白炭黑的比表面积为70m2/g-250m2/g。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，相对于100重量份的所述橡胶基体，所述硫酸钙晶须的含量为3-25重量份，优选为8-20重量份；优选地，所述硫酸钙晶须的长径比为15-200，更优选为30-80，平均直径为1-6μm。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物，其中，在所述橡胶基体中，所述丁腈橡胶中的结合丙烯腈结构单元的含量为10-50重量％，门尼粘度ML(1+4)100℃为30-100；优选地，所述丁苯橡胶为乳聚丁苯橡胶和/或溶聚丁苯橡胶。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的组合物，其中，相对于100重量份的所述橡胶基体，所述炭黑的含量为80-100重量份，所述白炭黑的含量为15-35重量份；所述硫酸钙晶须的含量为8-20重量份，所述硫化剂的含量为0.5-1.5重量份，所述硫化促进剂的含量为1.5-6重量份，所述硫化活化剂的含量为3-12重量份，所述防老剂的含量为3-8重量份，所述增塑剂的含量为5-25重量份。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的组合物，其中，所述硫化剂选自硫磺给予体中的至少一种；优选地，所述硫化促进剂选自秋兰姆类促进剂、二硫代氨基甲酸盐类促进剂和次磺酰胺类促进剂中的至少一种；优选地，所述硫化促进剂为秋兰姆类促进剂或二硫代氨基甲酸盐类促进剂，且相对于100重量份的橡胶基体，所述硫化促进剂的含量为1.5-4重量份；优选地，所述硫化促进剂为次磺酰胺类促进剂与秋兰姆类促进剂或二硫代氨基甲酸盐类促进剂的组合，且相对于100重量份的橡胶基体，所述次磺酰胺类促进剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑方远，谭晓村，刘苹，李绍宁，段海东，乔勋昌，
申请(专利权)人：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：