一种耐高温丁腈橡胶材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种耐高温丁腈橡胶材料及其制备方法，包括如下重量份原料：55

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温丁腈橡胶材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于橡胶材料
，具体为一种耐高温丁腈橡胶材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，因其分子链中含有丙烯腈，而具备优秀的耐润滑油性能，加之橡胶自身所具备的交联网状结构而获得的高弹性，使丁腈橡胶广泛的应用于各种油品密封领域。随着社会的进步和发展，很多油品使用的温度越来越高，从而丁腈橡胶材料的性能要求也越来越高，例如，汽车发动机及周边涉及到的橡胶零部件耐温要求提高到了130℃以上，但是丁腈橡胶的耐高温只有120℃，一般的丁腈橡胶无法满足要求。
[0003]中国专利技术专利CN104193907A公开了一种耐高温粉末丁腈橡胶，其原料按重量百分比包括：丁二烯50
‑
60％，丙烯腈30
‑
40％，乳化剂2
‑
3％，氮苯基酰胺类耐高温改性剂0.5
‑
5％，防老剂0.5
‑
2％，破乳剂2
‑
4％；按照以下步骤制备所述耐高温粉末丁腈橡胶：在聚合步骤中，按配比将丁二烯、丙烯腈及乳化剂进行聚合，聚合温度为40
‑
60℃，当聚合转化率达到68
‑
73％时控制聚合温度为55
‑
57℃，然后加入氮苯基酰胺类耐高温改性剂继续反应8
‑
10h。

技术实现思路

[0004]为了克服上述的技术问题，本专利技术提供一种耐高温丁腈橡胶材料及其制备方法.
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种耐高温丁腈橡胶材料，包括如下重量份原料：55
‑
75份改性丁腈基料，10
‑
15份二氧化硅，10
‑
15份氧化镁，0.5
‑
0.8份硬脂酸，5
‑
15份过氧化二异丙苯，5
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10份硫磺；
[0007]该耐高温丁腈橡胶材料由如下方法制成：
[0008]将改性丁腈基料加入密炼机中塑炼5min，之后依次加入二氧化硅和硫磺，捏合10min，排料，冷却至35℃，之后转移至开炼机中，依次加入氧化镁、硬脂酸和过氧化二异丙苯，混炼15min，之后在150
‑
160℃下硫化3min，制得耐高温丁腈橡胶材料。
[0009]进一步地，所述改性丁腈基料由如下方法制成：
[0010]步骤S1、将硝酸钠加入质量分数75％浓硫酸中，以100
‑
150r/min的转速磁力搅拌30min，之后加入石墨粉，继续磁力搅拌10min，搅拌过程中控制体系的温度为5
‑
10℃，之后加入高锰酸钾，磁力搅拌2h，制得混合液，升温至30
‑
35℃，磁力搅拌30min后向混合液中加入去离子水，监测反应产物的温度在80
‑
90℃时再次加入去离子水，混合均匀后加入质量分数30％的过氧化氢水溶液，匀速搅拌并反应2h，反应结束后加入浓度为0.1mol/L稀盐酸，磁力搅拌30min后制得氧化石墨烯分散液；
[0011]步骤S2、向步骤S1制得的氧化石墨烯分散液加入纳米二氧化硅粉末，在800W的功率下超声1h，升温至60
‑
80℃，在此温度下以150
‑
200r/min的转速匀速搅拌并反应2h，之后离心洗涤，置于
‑
50℃下冷冻干燥4h，制得复合粒子，控制纳米二氧化硅粉末的用量为氧化石墨烯分散液重量和的3
‑
5％；
[0012]步骤S3、将耐高温丁腈橡胶生胶加入双辊塑炼机中，包辊后依次加入复合粒子，硬脂酸和硫磺进行混炼，打三角包3次，薄通6次，制得初料，之后转移至平板硫化机中，在温度为150℃，压强为10MPa的条件下硫化30min，硫化结束后取料，制得改性丁腈基料，丁腈橡胶生胶、复合粒子、硬脂酸和硫磺的重量比为10∶0.5
‑
0.8∶1
‑
2∶1。
[0013]步骤S1中将石墨粉在高锰酸钾和过氧化氢等原料的作用下制备出一种氧化石墨烯，该氧化石墨烯能够分散在水中也可以分散在有机溶剂中，而且该氧化石墨烯表面增加了丰富的含氧官能团，不易发生团聚；之后步骤S2中将氧化石墨烯分散液与纳米二氧化硅粉末混合，氧化石墨烯表面的羧基与二氧化硅之间的共价作用能够生成三维球形和二维片层相结合的复合结构，制备出复合粒子；步骤S3中将丁腈橡胶生胶与复合粒子等进行混炼，复合粒子特殊的结构能够促使其在丁腈橡胶中均匀的分散，而且能够赋予改性丁腈基料制备出的丁腈基料优异的力学性能。
[0014]进一步地，步骤S1中控制硝酸钠和浓硫酸的用量比为1g∶100mL，硝酸钠、石墨粉和高锰酸钾的重量比为1∶1∶5，浓硫酸和去离子水的体积比为1∶2，两次去离子水加入量的体积比为1∶3，浓硫酸、过氧化氢水溶液和稀盐酸的体积比为100∶20∶50。
[0015]进一步地，所述耐高温丁腈橡胶由如下方法制成：
[0016]步骤S11、将丁腈橡胶加入二甲基亚砜中，以50
‑
100r/min的转速匀速搅拌直至形成胶液，之后转移至三口烧瓶中，加入乙酸，提高转速至150
‑
200r/min并升温至65
‑
75℃，保温10min后滴入过氧化氢，控制滴加时间为10min，滴加结束后在此温度下匀速搅拌并反应4h，反应结束后用无水乙醇凝聚，沉淀析出并洗涤3
‑
5次，制得处理后的丁腈橡胶，控制丁腈橡胶、乙酸和过氧化氢的重量比为1∶5∶0.1
‑
0.2；
[0017]步骤S12、将处理后的丁腈橡胶加入装有二甲基亚砜的反应釜中，加入维尔金森催化剂，抽排氮气和氢气各三次，之后再通入氢气，匀速搅拌并反应4h，之后加入丙酸酐和四丁基氯化铵，升温至65
‑
85℃，在此温度下匀速搅拌并反应4h，反应结束后用无水乙醇凝聚，沉淀析出并洗涤3
‑
5次，制得耐高温丁腈橡胶，控制处理后的丁腈橡胶、乙酰氯和四丁基氯化铵的重量比为1∶3∶0.1。
[0018]步骤S11中将丁腈橡胶加入二甲基亚砜中，之后加入乙酸和双氧水，乙酸和双氧水原位生成过氧乙酸，丁腈橡胶上的碳碳双键被过氧乙酸氧化生成环氧基团，制得处理后的丁腈橡胶，该丁腈橡胶上具有环氧基团，但是该丁腈橡胶上仍然具有大量碳碳双键，步骤S12中将处理后的丁腈橡胶加入二甲基亚砜中加入维尔金森催化剂，通过氢气，将含有环氧基团的丁腈橡胶氢化，之后加入乙酰氯和四丁基氯化铵，丙酸酐作为开环试剂，四丁基氯化铵作为催化剂，制备出接枝后的丁腈橡胶，在丁腈橡胶分子链中引入酯基，进而能够赋予制备出的丁腈橡胶优异的耐高温性能。
[0019]一种耐高温丁腈橡胶材料的制备方法，包括如下步骤；
[0020]将改性丁腈基料加入密炼机中塑炼5min，之后依次加入二氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温丁腈橡胶材料，其特征在于，包括如下重量份原料：55
‑
75份改性丁腈基料，10
‑
15份二氧化硅，10
‑
15份氧化镁，0.5
‑
0.8份硬脂酸，5
‑
15份过氧化二异丙苯，5
‑
10份硫磺；该耐高温丁腈橡胶材料由如下方法制成：将改性丁腈基料加入密炼机中塑炼5min，之后依次加入二氧化硅和硫磺，捏合10min，排料，冷却至35℃，之后转移至开炼机中，依次加入氧化镁、硬脂酸和过氧化二异丙苯，混炼15min，之后在150
‑
160℃下硫化3min，制得耐高温丁腈橡胶材料。2.根据权利要求1所述的一种耐高温丁腈橡胶材料，其特征在于，所述改性丁腈基料由如下方法制成：步骤S1、将硝酸钠加入质量分数75％浓硫酸中，以100
‑
150r/min的转速磁力搅拌30min，之后加入石墨粉，继续磁力搅拌10min，搅拌过程中控制体系的温度为5
‑
10℃，之后加入高锰酸钾，磁力搅拌2h，制得混合液，升温至30
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35℃，磁力搅拌30min后向混合液中加入去离子水，监测反应产物的温度在80
‑
90℃时再次加入去离子水，混合均匀后加入质量分数30％的过氧化氢水溶液，匀速搅拌并反应2h，反应结束后加入浓度为0.1mol/L稀盐酸，磁力搅拌30min后制得氧化石墨烯分散液；步骤S2、向步骤S1制得的氧化石墨烯分散液加入纳米二氧化硅粉末，在800W的功率下超声1h，升温至60
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80℃，在此温度下以150
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200r/min的转速匀速搅拌并反应2h，之后离心洗涤，置于
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50℃下冷冻干燥4h，制得复合粒子，控制纳米二氧化硅粉末的用量为氧化石墨烯分散液重量和的3
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5％；步骤S3、将耐高温丁腈橡胶生胶加入双辊塑炼机中，包辊后依次加入复合粒子，硬脂酸和硫磺进行混炼，打三角包3次，薄通6次，制得初料，之后转移至平板硫化机中，在温度为150℃，压...

【专利技术属性】
技术研发人员：方勇，胡超，
申请(专利权)人：宁国市瑞普密封件有限公司，
类型：发明
国别省市：