一种低门尼高硬度三元乙丙橡胶复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低门尼高硬度三元乙丙橡胶复合材料，其由以下重量份配比的原料组成：三元乙丙橡胶：100份；高苯乙烯橡胶：10~30份；ZDMA：10~30份；SWCNT：5~10份；增塑剂：10份；填充剂：80份；防老剂：2份；硫化剂：3份；促进剂：1份；活化剂：6份。低门尼高硬度三元乙丙橡胶复合材料的制备方法，其包括以下步骤：按重量份数，分别称取上述原料；先后将各原料加入密炼机、开炼机中进行熔炼，制备成三元乙丙橡胶复合材料。本发明专利技术使用EPDM与高苯乙烯橡胶进行了并用，同时创造性地使用了ZDMA和SWCNT并用作为填料，生产的高硬度橡胶制品所需的填料较少，加工性能较好，硫化速度快且密度明显较低，既提高EPDM硫化胶的性能又不增大胶料的加工黏度。黏度。黏度。

【技术实现步骤摘要】
一种低门尼高硬度三元乙丙橡胶复合材料及其制备方法


[0001]本申请涉及橡胶复合材料
，特别涉及一种低门尼高硬度三元乙丙橡胶复合材料、一种制备低门尼高硬度三元乙丙橡胶复合材料的方法。

技术介绍

[0002]三元乙丙橡胶（EPDM）是美国杜邦公司于20世纪60年代早期所研发的一类饱和聚烯烃合成橡胶，使用乙烯与丙烯的复合单体与非共轭二烯共聚而成。因为其高度饱和的分子链，使其具有良好的耐热、耐老化性能和抗氧化性能，高电阻率和热稳定性以及对极性溶剂和其他化学品的优异抗性，此外，EPDM作为密度较低的通用橡胶可以通过添加大量的填料以及油降低成本以及增强性能。如此卓越的综合特性，使之成为使用范围最为广泛的通用橡胶之一，常常适合于建筑型材、汽车应用、电力电缆绝缘、屋顶板和体育用品等领域。
[0003]根据应用环境及服役工况的不同，密封构件所用橡胶基体的类型也存在很大的差异。常用于密封材料的特种橡胶基体主要包括：硅橡胶（Q）、丁腈橡胶（NBR）、氯丁橡胶（CR）、氟橡胶（FKM）、聚氨酯橡胶（UR）及三元乙丙橡胶（EPDM）等，三元乙丙橡胶对臭氧老化、高温蒸汽、酸碱腐蚀及自然老化等条件都具有良好的耐受性，多用于机械制造领域的密封垫／圈、建筑防水片材及门窗密封等。密封性能主要是指在规定压力和时间内，不让内部介质泄漏的性能，现在市场对于密封材料的功能和品种提出更高、更多的要求，例如说更高的硬度以及更好的耐老化性能，但通常来说在传统的橡胶配方中，往往通过添加较多的填料和增塑剂以期达到性能要求，大量炭黑的加入能够显著的提高EPDM的硬度，但由于胶料的黏度较大，在共混和加工过程都很困难，直观表现为门尼黏度较大，往往通过添加较多的增塑剂（石蜡油）来改善胶料的加工性能，但是这又会导致EPDM密封材料的硬度和力学机械性能下降。为使得在不损失EPDM硫化胶的性能的前提下改善其加工性能是极为重要的，但一般来说要同时使得两种性能得到改善也是极为困难的。
[0004]因此，急需专利技术一种既提高EPDM硫化胶的性能又不增大胶料加工的门尼黏度的低门尼高硬度三元乙丙橡胶复合材料，并且专利技术一种低门尼高硬度三元乙丙橡胶复合材料的制备方法。
[0005]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0006]鉴于以上技术问题中的至少一项，本申请提供一种低门尼高硬度三元乙丙橡胶复合材料、一种制备低门尼高硬度三元乙丙橡胶复合材料的方法。
[0007]根据本申请的一个方面，提供一种低门尼高硬度三元乙丙橡胶复合材料，其特征在于，由以下重量份配比的原料组成：三元乙丙橡胶：100份；高苯乙烯橡胶：10~30份；ZDMA：10~30份；SWCNT：5~10份；增塑剂：10份；填充剂：80份；防老剂：2份；硫化剂：3份；促进剂：1份；活化剂：6份；其中，高苯乙烯橡胶的苯乙烯含量为60~70%，ZDMA为甲基丙烯酸盐，SWCNT
包括已预分散的单臂碳纳米管。
[0008]优选地，三元乙丙橡胶的门尼黏度为20~30ML1+4@125
°
C。
[0009]优选地，SWCNT还包括石蜡油，其中石蜡油的含量大于90%，单臂碳纳米管的含量为0.1%。
[0010]优选地，甲基丙烯酸盐为甲基丙烯酸钠、甲基丙烯酸锌、甲基丙烯酸铝中的一种或多种，其中，甲基丙烯酸锌由氧化锌与甲基丙烯酸反应制得，其中氧化锌与甲基丙烯酸的摩尔用量比为为0.5~1。
[0011]优选地，增塑剂为石蜡油和芳烃油按照重量比7：3组成的混合物，填充剂为炭黑N550和炭黑N330按照重量比6：2组成的混合物，活化剂为氧化锌和硬脂酸按照重量比5：1组成的混合物。
[0012]优选地，防老剂为防老剂MB和防老剂RD按照重量比1：1组成的混合物，其中，防老剂MB为2
‑
巯基苯并咪唑，防老剂RD为2,2,4
‑
三甲基
‑
1,2
‑
二氢化喹啉聚合体。
[0013]优选地，硫化剂为硫磺、过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰中的一种或多种，其中，过氧化二异丙苯的含量为40%。
[0014]优选地，促进剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。
[0015]一种上述的低门尼高硬度三元乙丙橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.按重量份数，分别称取三元乙丙橡胶、高苯乙烯橡胶、ZDMA、SWCNT、增塑剂、填充剂、防老剂、硫化剂、促进剂、活化剂；S2.将三元乙丙橡胶、高苯乙烯橡胶按比例混合加入密炼机中进行熔炼；S3.再添加ZDMA、增塑剂、填充剂、防老剂至密炼机中，继续混炼，控制混炼总时间不超过10分钟，制得母炼胶；S4.将步骤S3制得的母炼胶与SWCNT、硫化剂、促进剂、活化剂一起在开炼机上进行混炼，待混炼均匀后下片，制备成三元乙丙橡胶复合材料。
[0016]优选地，在步骤S2和S3中，密炼机的转速为60~80转/分钟，温度为150~180℃，密炼时间为8~10分钟，排胶温度为150~170℃；在步骤S4中，开炼机的温度为40~50℃，转速为20~30转/分钟，速比为1.2:1。
[0017]本申请具有如下技术效果：本申请使用EPDM与高苯乙烯橡胶进行了并用，同时创造性地使用了ZDMA和SWCNT并用作为填料，生产的高硬度橡胶制品所需的填料较少，加工性能较好，硫化速度快且密度明显较低，既提高EPDM硫化胶的性能又不增大胶料的加工黏度；其中少量的高苯乙烯橡胶由于其较低的软化点和使用温度下较好的性能和较高的硬度与EPDM并用可以提高其性能；ZDMA作为反应型助剂既能作为填料增强也能在过氧化物硫化体系中参与反应形成离子交联键提高交联密度以达到增强效果；SWCNT在体系中作为在EPDM基体中预分散的填充剂，其中含有较多的特制石蜡油，可以减少传统增塑剂的用量，又可以作为纳米填料加入到高分子基体中高效地提高材料的静态力学性能；再配合增塑剂、填充剂、防老剂、硫化剂、促进剂、活化剂，各组分相互作用，相互协同，充分发挥不同组分的增韧、增强以及抗老化作用。
[0018]下面结合附图与实施例，对本申请进一步说明。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本申请中制备复合材料的方法流程图；图2是本申请中四个实施例及其空白样的复合材料制备的橡胶产品门尼黏度性能柱形图；图3是本申请中四个实施例及其空白样的复合材料制备的橡胶产品硬度性能柱形图；图4是本申请中四个实施例及其空白样的复合材料制备的橡胶产品拉伸强度性能柱形图；图5是本申请中四个实施例及其空白样的复合材料制备的橡胶产品断裂伸长率性能柱形图；图6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低门尼高硬度三元乙丙橡胶复合材料，其特征在于，由以下重量份配比的原料组成：三元乙丙橡胶：100份；高苯乙烯橡胶：10~30份；ZDMA：10~30份；SWCNT：5~10份；增塑剂：10份；填充剂：80份；防老剂：2份；硫化剂：3份；促进剂：1份；活化剂：6份；其中，高苯乙烯橡胶的苯乙烯含量为60~70%，ZDMA为甲基丙烯酸盐，SWCNT包括已预分散的单臂碳纳米管。2.根据权利要求1所述的一种低门尼高硬度三元乙丙橡胶复合材料，其特征在于，三元乙丙橡胶的门尼黏度为20~30ML1+4@125
°
C。3.根据权利要求1所述的一种低门尼高硬度三元乙丙橡胶复合材料，其特征在于，SWCNT还包括石蜡油，其中石蜡油的含量大于90%，单臂碳纳米管的含量为0.1%。4.根据权利要求1所述的一种低门尼高硬度三元乙丙橡胶复合材料，其特征在于，甲基丙烯酸盐为甲基丙烯酸钠、甲基丙烯酸锌、甲基丙烯酸铝中的一种或多种，其中，甲基丙烯酸锌由氧化锌与甲基丙烯酸反应制得，其中氧化锌与甲基丙烯酸的摩尔用量比为为0.5~1。5.根据权利要求1所述的一种低门尼高硬度三元乙丙橡胶复合材料，其特征在于，增塑剂为石蜡油和芳烃油按照重量比7：3组成的混合物，填充剂为炭黑N550和炭黑N330按照重量比6：2组成的混合物，活化剂为氧化锌和硬脂酸按照重量比5：1组成的混合物。6.根据权利要求1所述的一种低门尼高硬度三元乙丙橡胶复合材料，其特征在于，防老剂为防老剂MB和防老剂RD按照重量比1：1组成的混合物，其中，防老剂MB为2

【专利技术属性】
技术研发人员：刘广永，景一冉，刘苏苏，徐加勇，吴迪，刘明辉，
申请(专利权)人：德特威勒密封技术安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：