CN107778557A - 一种溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶的复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶的复合材料及其制备方法,使用本发明制得的复合材料:300%定伸应力10.5~15.6MPa,拉伸强度21.3~25.5MPa,扯断伸长率240~300%,门尼粘度50~60ML(1+4) 100℃,耐ASTM3#标准油(120℃×70h)试验结果:体积变化率3%~8%,具有优异的力学性能和耐油性能。
Description
技术领域
本发明涉及耐油复合材料及其制备领域,具体是一种溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶的复合耐油材料及其加工制备方法。
背景技术
丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的,具有优异的耐油性、耐磨性、耐热性,但是耐低温性差、耐臭氧性差,绝缘性能低劣,弹性稍低。广泛用于制各种耐油橡胶制品、多种耐油垫圈、垫片、套管、软包装、软胶管、印染胶辊、电缆胶材料等,在汽车、航空、石油、复印等行业中成为必不可少的弹性材料。丁腈橡胶中丙烯腈质量百分含量(%)有42~46、36~41、31~35、25~30、18~24等五种。丙烯腈含量越多,耐油性越好,但耐寒性则相应下降。
CN103012881A、CN103012881B一种耐高温丁腈橡胶复合材料,其特征在于所述复合材料由如下质量配比的原料组成:所述硅酸盐为滑石粉、硅藻土或陶土;所述偶联剂为双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物或γ-巯丙基三甲基硅烷;所述聚酯增塑剂为已二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯、已二酸酯或己二酸醚酯;所述硫化促进剂为N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺、2,2'-二硫代二苯并噻唑、二硫化四甲基秋兰姆、四硫化双五亚甲基秋兰姆或4,4'-二硫代二吗啉中的三种或三种以上以任意比例的混合。CN101161709提供了一种丁腈橡胶阻燃复合材料,是由丁腈橡胶与阻燃剂以10:1~1:1的重量比混炼而成,其中阻燃剂是由粉碎到100~5000目的坡缕石粉体与三聚氰胺或/和红磷复配而得的复合阻燃剂。丁腈橡胶阻燃复合材料的其氧指数在29以上,最高可达到34,燃烧性能燃烧性能为UL94-V1~UL94-V0级。103589027A一种增强氢化丁腈复合材料的制备方法,步骤如下:首先将氢化丁腈橡胶置于开炼机中塑炼,待氢化丁腈橡胶包辊后,依次加入硬脂酸、金属氧化物、防老剂于开炼机上混炼5min,然后加入增强剂混炼均匀,而后再加入硫化剂和硫化助剂混炼均匀后,薄通下片制得混炼胶;将混炼好的混炼胶在170℃,硫化时间20min,硫化压力15MPa的条件下,用平板硫化机硫化出氢化丁腈硫化胶。CN1131272一种聚酰亚胺增强丁腈橡胶复合材料,具有摩擦力矩低、耐磨性高、耐溶剂性能好等特点。在丁腈橡胶中填加氧化锌、硬脂酸、碳黑、增塑剂、硫磺、促进剂、聚酰亚胺等,在开炼机混炼均匀后,于10~15MPa压力下在平板硫化仪上硫化成型,硫化温度为140~160℃,硫化时间为15~35min。制备的复合材料摩擦系数≤0.22,磨损量≤1.34×10-8kg/(N·m),拉伸强度≥19.7MPa,断裂伸长率≤980%,拉伸永久变形≤40%,硬度(邵尔A)≥63,体积溶胀比≤0.97。
EP2285851(B1)、JP5409774(B2)涉及的是从一个聚合物是从α由6到22个碳原子的烯烃单元形成具有公式A-B嵌段共聚物和聚合物单元,B是由异丁烯单元基本形成,涉及它们的制备方法,其使用的润滑油组合物和包括这种嵌段共聚物的润滑剂组合物。JP2000319461(A)得到的树脂组合物产品具有优异的耐冲击性,该聚合物包括透明的聚丙烯树脂和异丁烯聚合物,含有乙烯和α-烯烃的共聚物。KR20010049193(A)提供一种含有乙烯基聚合物及其制备方法,它可以被用来作为一种替代α聚异丁烯和聚-烯烃和可用于生产润滑油。
发明内容
本发明目的在于提供一种简单的制备溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶的复合耐油材料及其加工制备方法,制得的复合材料具有优异的耐油性能。
所述的一种溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料,以溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶总质量为100份计,包括:溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物20~35份,丁腈橡胶65~80份,硫化剂3~8份,硫化促进剂2~4份,第一增塑剂5~8份,第二增塑剂4~6份,活化剂5~8份,填充剂45~65份。
本发明所述的溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料,由以下步骤具体制成:开炼机温度升至80~90℃,将溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物、丁腈橡胶、第一增塑剂、填充剂加入,待胶料包辊后,将温度调至70~80℃,再加入第二增塑剂、活化剂、硫化剂、硫化促进剂,混炼4~10min,薄通下片即得混炼材料,再在150~180℃、9~15MPa的硫化条件下硫化20min~1h,即得异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料。
本发明所述溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物为溴化异丁烯/(C3~C12)苯乙烯聚合物,如溴化异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物、溴化异丁烯/间甲基苯乙烯聚合物、溴化异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物、溴化异丁烯/邻乙基苯乙烯聚合物、溴化异丁烯/间乙基苯乙烯聚合物、溴化异丁烯/对乙基苯乙烯聚合物等。
本发明所述的硫化剂、硫化促进剂、增塑剂、活化剂、填充剂均为本领域常用助剂,均可按本领域技术人员公知常识选择具体品种和用量。
本发明所述的硫化剂为硫磺,用量是3~8份。
本发明所述的硫化促进剂为TETD、CZ中的一种或它们的混合物。
本发明所述的第一增塑剂为酯类,如间苯二甲酸酯、邻苯二甲酸酯、柠檬酸酯中的一种或几种。
本发明所述的第二增塑剂为聚四氟乙烯。
本发明所述的填充剂为炭黑N660、N550、N770中的一种或几种。
本发明所述的活化剂为硬脂酸锌、氧化锌中的一种或它们的混合物。
本发明所述的开炼机辊距为0.5~1mm。
本发明所述的薄通次数为3~5次。
丁腈橡胶中由于含有丙烯腈基团,具有良好的耐油性,溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物的加入,由于引入了溴元素(-Br),进一步改善了聚合物的耐油性;而由于溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物中苯环刚性基团的加入,提高了复合材料的力学性能。所述的溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料的性能为:300%定伸应力10.5~15.6MPa,拉伸强度21.3~25.5MPa,扯断伸长率240~300%,门尼粘度50~60ML(1+4)100℃,耐ASTM3#标准油(120℃×70h)试验结果:体积变化率3%~8%。
本发明的有益效果是:(1)提供一种溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料,该材料由于溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物中苯环刚性基团和-Br的加入,复合材料具有优异的力学性能和耐油性能;(2)提供一种简单的复合材料的制备方法,操作简单,由于溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物中苄基溴更易硫化,使得聚合物硫化更为方便,且补强了丁腈橡胶的耐油性。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。需要说明的是,下述实施例不能作为对本发明保护范围的限制,任何在本发明基础上做出的改进都不违背本发明的精神。
所需药品均为市售工业品;
采用GPC方法测定聚合物分子量,采用核磁法测定聚合物中烷基苯乙烯摩尔含量,300%定伸应力、拉伸强度、扯断伸长率:SH/T1600-2004,程序1ASTM IRB NO7炭黑,GB/T528-2009,1型裁刀;耐油性能按照GB/T1690-2006标准。
实施例1
溴化异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料:开炼机温度升至80℃,辊距调至lmm,将溴化异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物20份、丁腈橡胶80份、邻苯二甲酸二辛酯8份、炭黑N550 50份加入,待胶料包辊后,将温度调至70℃,再加入聚四氟乙烯4份、硬脂酸锌3份、氧化锌2份、硫磺3份、促进剂TETD1份、促进剂CZ 2份,左右3/4刀各3次,辊距调至0.5mm,混炼5min,薄通5遍下片即得混炼材料,再在150℃、9MPa的硫化条件下硫化40min,即得异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料。
对比例1
与实施例1条件相同,只是未加入溴化异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物。
实施例2
溴化异丁烯/间甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料:开炼机温度升至90℃,辊距调至lmm,将溴化异丁烯/间甲基苯乙烯聚合物30份、丁腈橡胶70份、邻苯二甲酸二辛酯6份、炭黑N550 60份加入,待胶料包辊后,将温度调至70℃,再加入聚四氟乙烯5份、硬脂酸锌3份、氧化锌2份、硫磺4份、促进剂TETD2份、促进剂CZ1份,左右3/4刀各3次,辊距调至0.5mm,混炼6min,薄通5遍下片即得混炼材料,再在160℃、15MPa的硫化条件下硫化30min,即得异丁烯/间甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料。
对比例2
与实施例2条件相同,只是未加入溴化异丁烯/间甲基苯乙烯聚合物。
实施例3
溴化异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料:开炼机温度升至90℃,辊距调至lmm,将溴化异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物30份、丁腈橡胶70份、邻苯二甲酸二辛酯5份、炭黑N550 65份加入,待胶料包辊后,将温度调至75℃,再加入聚四氟乙烯6份、硬脂酸锌3份、氧化锌2份、硫磺5份、促进剂TETD1份、促进剂CZ 3份,左右3/4刀各3次,辊距调至0.5mm,混炼8min,薄通5遍下片即得混炼材料,再在170℃、12MPa的硫化条件下硫化30min,即得异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料。
对比例3
与实施例3条件相同,只是未加入溴化异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物。
实施例4
溴化异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料:开炼机温度升至80℃,辊距调至lmm,将溴化异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物25份、丁腈橡胶75份、邻苯二甲酸二辛酯8份、炭黑N550 45份加入,待胶料包辊后,将温度调至70℃,再加入聚四氟乙烯5份、硬脂酸锌5份、氧化锌2份、硫磺6份、促进剂TETD2份、促进剂CZ2份,左右3/4刀各3次,辊距调至0.5mm,混炼10min,薄通5遍下片即得混炼材料,再在180℃、9MPa的硫化条件下硫化30min,即得异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料。
对比例4
与实施例4条件相同,只是未加入溴化异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物。
实施例5
溴化异丁烯/间甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料,开炼机温度升至90℃,辊距调至lmm,将溴化异丁烯/间甲基苯乙烯聚合物30份、丁腈橡胶70份、邻苯二甲酸二辛酯8份、炭黑N550 50份加入,待胶料包辊后,将温度调至70℃,再加入聚四氟乙烯4份、硬脂酸锌3份、氧化锌2份、硫磺7份、促进剂TETD1份、促进剂CZ2份,左右3/4刀各3次,辊距调至0.5mm,混炼5min,薄通5遍下片即得混炼材料,再在150℃、15MPa的硫化条件下硫化30min,即得异丁烯/间甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料。
对比例5
与实施例5条件相同,只是未加入溴化异丁烯/间甲基苯乙烯聚合物。
实施例6
溴化异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料,开炼机温度升至80℃,辊距调至lmm,将溴化异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物20份、丁腈橡胶80份、邻苯二甲酸二辛酯5份、炭黑N550 65份加入,待胶料包辊后,将温度调至70℃,再加入聚四氟乙烯4份、硬脂酸锌3份、氧化锌3份、硫磺8份、促进剂TETD1份、促进剂CZ2份,左右3/4刀各3次,辊距调至0.5mm,混炼10min,薄通5遍下片即得混炼材料。再在160℃、10MPa的硫化条件下硫化30min,即得异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料。
对比例6
与实施例6条件相同,只是未加入溴化异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物。
实施例7
溴化异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料,开炼机温度升至80℃,辊距调至lmm,将溴化异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物25份、丁腈橡胶75份、邻苯二甲酸二辛酯5份、炭黑N550 60份加入,待胶料包辊后,将温度调至70℃,再加入聚四氟乙烯5份、硬脂酸锌5份、氧化锌3份、硫磺4份、促进剂TETD2份、促进剂CZ 4份,左右3/4刀各3次,辊距调至0.5mm,混炼8min,薄通5遍下片即得混炼材料,再在160℃、15MPa的硫化条件下硫化30min,即得异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料。
对比例7
与实施例7条件相同,只是未加入溴化异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物。
实施例8
溴化异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料:开炼机温度升至90℃,辊距调至lmm,将溴化异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物30份、丁腈橡胶70份、邻苯二甲酸二辛酯5份、炭黑N550 50份加入,待胶料包辊后,将温度调至70℃,再加入聚四氟乙烯5份、硬脂酸锌5份、氧化锌3份、硫磺6份、促进剂TETD2份、促进剂CZ 2份,左右3/4刀各3次,辊距调至0.5mm,混炼9min,薄通5遍下片即得混炼材料,再在180℃、9MPa的硫化条件下硫化30min,即得异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料。
对比例8
与实施例8条件相同,只是未加入溴化异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物。
表1实施例和对比例所得聚合物性能对比表
Claims (11)
1.一种溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶的复合材料,其特征在于:以溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶总质量为100份计,包括:溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物20~35份,丁腈橡胶65~80份,硫化剂3~8份,硫化促进剂2~4份,第一增塑剂5~8份,第二增塑剂4~6份,活化剂5~8份,填充剂45~65份。
2.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于所述的溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物为溴化异丁烯/邻甲基苯乙烯聚合物、溴化异丁烯/间甲基苯乙烯聚合物、溴化异丁烯/对甲基苯乙烯聚合物、溴化异丁烯/邻乙基苯乙烯聚合物、溴化异丁烯/间乙基苯乙烯聚合物、或溴化异丁烯/对乙基苯乙烯聚合物。
3.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于所述的硫化剂为硫磺。
4.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于所述的硫化促进剂为促进剂TETD、促进剂CZ中的一种或它们的混合物。
5.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于所述的第一增塑剂为间苯二甲酸酯、邻苯二甲酸酯、柠檬酸酯中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于所述的第二增塑剂为聚四氟乙烯。
7.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于所述的填充剂为炭黑N660、炭黑N550、炭黑N770中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于所述的活化剂为硬脂酸锌、氧化锌中的一种或它们的混合物。
9.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法,其特征在于包含以下步骤:开炼机升温至80~90℃,将溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物、丁腈橡胶、第一增塑剂、填充剂加入,待胶料包辊后,将温度调至70~80℃,再加入第二增塑剂、活化剂、硫化剂、硫化促进剂混炼4~10min,薄通下片即得混炼材料,再在150~180℃、9~15MPa的硫化条件下硫化20min~1h,即得溴化异丁烯/烷基苯乙烯聚合物与丁腈橡胶复合材料。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于所述的开炼机辊距为0.5~1mm。
11.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于所述的薄通次数为3~5次。
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