一种超低硬度高回弹低压变三元乙丙橡胶材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超低硬度高回弹低压变三元乙丙橡胶材料，包括下述质量份的原料：充油三元乙丙橡胶200份、碳黑N770 45份、橡胶填充油45份、氧化锌3份，防老剂TMQ 1份，防老剂MB 1份，润滑剂1.5份，硫化剂101XL45

【技术实现步骤摘要】
一种超低硬度高回弹低压变三元乙丙橡胶材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及橡胶材料
，尤其涉及一种超低硬度高回弹低压变三元乙丙橡胶材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]三元乙丙(EPDM)橡胶由于主链饱和，仅侧链含有少量双键，具有优异的耐高低温、耐热氧老化、耐候性、耐化学介质及电绝缘性。同时，乙丙橡胶密度较其他通用胶密度最小，可以大量填充，成本较低，且易与其他胶种共混。广泛用于汽车、建筑防水等领域。随着近些年全球汽车需求量与产销量急剧增加，尤其是国内更是增长迅猛。与此同时，车企制造商对汽车和零部件品质方面的要求越来越高，尤其是对于汽车用橡胶密封材料的使用性能提出更加苛刻的要求。压缩永久变形性能对橡胶产品的密封性、回弹性和使用寿命影响较大。因此，汽车用三元乙丙密封橡胶的压缩永久变形凸显重要，众多国内外大型车企都对压缩永久变形提出严苛标准和要求。通常低硬度三元乙丙橡胶，常规要求硬度30
±
5度，拉伸强度≥7MPa，伸长率≥500％，压缩永久变形(120℃
×
168h)≤50％max。但由于低硬度橡胶，为了降低硬度，通常添加大量的软化剂和增塑剂，降低了胶料粘度，从而导致硫化胶回弹性降低；同时软化剂分子较小，进入橡胶大分子间隙，降低交联密度，提高分子链的滑动能力，导致低硬度橡胶压缩永久变形较大。因此，低硬度三元乙丙橡胶鲜有报道能做到硬度30以下，且具有超低硬度、高强度、高回弹、低压变的性能。

技术实现思路

[0003]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种超低硬度高回弹低压变三元乙丙橡胶材料及其制备方法。
[0004]本专利技术提出的一种超低硬度高回弹低压变三元乙丙橡胶材料，包括下述质量份的原料：充油三元乙丙橡胶200份、碳黑N770 45份、橡胶填充油45份、氧化锌3份，防老剂TMQ 1份，防老剂MB 1份，润滑剂1.5份，硫化剂101XL45
‑
SP27份，助交联剂Actigran 701份；
[0005]所述充油三元乙丙橡胶的门尼粘度ML(1+4)125℃为40～50，乙烯含量为60～70％，第三单体含量为7.0～9.0％，充油量为25
‑
50wt％。
[0006]优选地，所述充油三元乙丙橡胶的门尼粘度ML(1+4)125℃为48，乙烯含量为62％，第三单体含量为8.7％，充油量为50wt％。
[0007]优选地，所述橡胶填充油为石蜡油。
[0008]优选地，所述氧化锌为间接法氧化锌，纯度≥99.8％；例如，氧化锌可以使是氧化锌BA01
‑
05。
[0009]优选地，所述润滑剂为模得丽935P。
[0010]一种所述的超低硬度高回弹低压变三元乙丙橡胶材料的制备方法，包括下述步骤：
[0011]S1、按质量份称取原料，加入密炼机中进行充分混炼，过滤得到混炼胶料；
[0012]S2、将所述炼胶料经过开炼机进行热炼均匀，然后挤出成型得到橡胶片，将所述橡胶片进行硫化处理，即得。
[0013]优选地，S2中，所述硫化处理的方法包括：将所述橡胶片先置于平板硫化机中，在压力为150～190Kgf/cm2、温度为160～180℃的条件下硫化处理300～600s，然后将硫化后的制品置于热烘箱中，在温度为170～180℃的条件下二次硫化处理1～3h。
[0014]优选地，S1中，混炼的温度为110～115℃，混炼的时间为3～6min。
[0015]本专利技术的原材料中：
[0016]三元乙丙橡胶(EPDM)属于饱和的非极性橡胶，分子主链完全饱和，侧链存在少量不饱和第三单体，由于其主链及侧链均不含极性基团，故其化学稳定性和热稳定性都较高。聚合物分子量对压缩永久变形有一定影响，通常分子量越大，橡胶的回弹性越好，压缩永久变形较小。橡胶的交联程度对压缩永久变形也有影响，通常交联程度越高，改善了交联网络，阻碍橡胶分子间的位移破坏，使得压缩永久变形较小。本专利技术优选充油三元乙丙橡胶，其门尼粘度ML(1+4)125℃为40～50，乙烯含量为60～70％，第三单体含量为7.0～9.0％，充油25～50wt％，更优选门尼粘度ML(1+4)125℃为48，乙烯含量为62％，第三单体含量为8.7％，充油50wt％。该充油三元乙丙橡胶具有较大的分子量，黏度较高，每个分子链上的有效交联键数量较多，胶料的弹性和交联网络的稳定性好，使得硫化胶料具有较高的回弹性和拉伸强度；乙烯含量高，使得硫化橡胶的耐磨性和耐热性较优异，并且具有较高的填充量以达到降低成本的效果；第三单体含量高，硫化速度快，硫化胶交联程度高，交联网络得到改善，压缩永久变形较低。
[0017]碳黑在橡胶中主要作为补强剂和填充剂。随着炭黑用量增加，橡胶样块在压缩状态下会出现刚性增加，从而出现交联键破坏，同时交联密度随着炭黑增加而增加，使得交联键被破坏的几率增大，从而增大压缩永久变形。炭黑结构度越高，表面粗糙度越大，表面有较多微小孔隙，容易与混炼胶形成炭黑凝胶，可以提高硫化胶物理力学性能，提高抗压缩永久变形的能力，压缩永久变形较小。另外，炭黑粒子的形态与橡胶相容性好，对硫化胶补强效果明显，提高硫化胶定伸应力，也可降低压缩永久变形。本专利技术优选碳黑为碳黑N770。
[0018]硫化剂的作用是使橡胶发生交联反应，由线型结构转变为网络结构；助交联剂的作用是增加交联密度。本专利技术选用硫化剂101XL45
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SP2与助交联剂Actigran 70复合体系。硫化剂101XL45
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SP2具有防焦烧功能，可以在混炼、挤出、模压、注塑成型中提供良好的焦烧保护，提高混炼、充模能力，并能提高操作安全性。用过氧化物做橡胶硫化剂，可以硫化二烯烃类橡胶和非二烯烃类橡胶，所得硫化胶的结构为C
‑
C交联键，键长短，键能比硫磺硫化体系产生的单硫键、双硫键和多硫键大。所以硫化胶具有优异的耐热老化性、压缩永久变形小。并且配合简单，不易喷霜，化学稳定性好，不会像硫磺硫化体系产生硫化返原现象。但拉伸强度、撕裂强度强度和扯断伸长率较低。本专利技术选用交联助剂为Actigran 70(三甲基丙烯酸三烃甲基丙烷酯)。在过氧化物硫化体系下，添加助交联剂，可以进一步提高硫化胶交联密度，限制橡胶分子间的位移和破坏。交联密度越大，压缩永久变形越小。高温环境下，硫化胶的交联密度对压缩永久变形的影响超过键能，成为主要因素。
[0019]氧化锌的主要作用是作为活性剂，可以减少促进剂用量或缩短硫化时间，加快橡胶的硫化速度和提高交联密度。除此之外，还具有补强、着色和增加胶料导热性的作用。氧化锌对硫化胶具有良好的热稳定性作用。在硫化及老化过程中，多硫键断裂，产生的硫化氢
可以加速橡胶的分解，氧化锌与硫化氢反应，形成新的交联键，可使断裂的橡胶大分子重新键合，形成一种动态稳定的硫化网络。本专利技术优选的间接法氧化锌符合GB/T 3185
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92标准，纯度≥99.8％。
[0020]橡胶填充油的主要作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超低硬度高回弹低压变三元乙丙橡胶材料，其特征在于，包括下述质量份的原料：充油三元乙丙橡胶200份、碳黑N770 45份、橡胶填充油45份、氧化锌3份，防老剂TMQ 1份，防老剂MB 1份，润滑剂1.5份，硫化剂101XL45
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SP27份，助交联剂Actigran 701份；所述充油三元乙丙橡胶的门尼粘度ML(1+4)125℃为40～50，乙烯含量为60～70％，第三单体含量为7.0～9.0％，充油量为25
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50wt％。2.根据权利要求1所述的超低硬度高回弹低压变三元乙丙橡胶材料，其特征在于，所述充油三元乙丙橡胶的门尼粘度ML(1+4)125℃为48，乙烯含量为62％，第三单体含量为8.7％，充油量为50wt％。3.根据权利要求1所述的超低硬度高回弹低压变三元乙丙橡胶材料，其特征在于，所述橡胶填充油为石蜡油。4.根据权利要求1所述的超低硬度高回弹低压变三元乙丙橡胶材料，其特征在于，所述氧化锌为间接法氧化锌，纯度≥99.8％。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏春义，章维国，柯玉超，俞晨曦，祝磊，杨春，明志远，戴逸萌，
申请(专利权)人：安徽中鼎密封件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：