CN112126166A - 一种三元乙丙橡胶组合物、胶管及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种三元乙丙橡胶组合物、胶管及其制备方法和应用，所述三元乙丙橡胶组合物按照重量份包括如下组分：非充油型三元乙丙橡胶80～100重量份、充油型三元乙丙橡胶30～50重量份、补强剂60～80重量份、填充剂15～20重量份、过氧化物交联剂4～7重量份、助交联剂2.5～5重量份和活性剂2.5～5重量份。所述三元乙丙橡胶组合物具有低的压缩永久变形、良好的耐热性和耐寒性以及高强度的特性，尤其适用于高性能的胶管材料。以所述三元乙丙橡胶组合物作为内胶层和外胶层的材料制备的胶管，具有优异的总体强度、爆破强度和低压缩永久变形性能，能够充分满足胶管在汽车、尤其是重型车冷却水管中的应用需求。
Description
技术领域
本发明属于聚合物材料技术领域，具体涉及一种三元乙丙橡胶组合物、胶管及其制备方法和应用。
背景技术
汽车冷却水管是用于汽车散热系统的液体传输零件，还起到连接和减振等作用。随着汽车工艺的发展，汽车散热系统的附件逐步增多，对冷却水管的使用要求也越来越高。冷却水管作为散热系统的重要组成部件，通常需要良好的适用性和耐用寿命，这就对冷却水管材料的压变性能、机械强度以及稳定性具有较高的要求。
三元乙丙橡胶(EPDM)是由乙烯、丙烯和少量非共轭二烯烃聚合而成的共聚物，其主链是稳定性高的饱和烃类，只在侧链含有少量不饱和双键，因此具有良好的耐热、耐油、耐候和耐臭氧等耐老化性能，在汽车部件、耐热胶管、密封材料和电线电缆护套中都具有比较广泛的应用，是常见的汽车冷却水管材料。随着橡胶原材料技术、胶管挤出工艺、胶管硫化工艺和胶管设计水平的不断进步，冷却管的技术水平也得到了提升，为了满足不同汽车散热系统的使用要求，有很多研究工作都致力于三元乙丙橡胶体系胶管的结构及原材料配方的改进。
CN105367914A公开了一种高强耐老化三元乙丙橡胶胶管，其中的三元乙丙橡胶材料的原料按重量份包括：三元乙丙橡胶100份、聚丙烯15～25份、乙烯-辛烯嵌段共聚物15～25份、氧化锌0.2～1份、硬脂酸0.3～1.5份、溴化辛基酚醛硫化树脂0.5～1.5份、过氧化苯甲酰0.2～1份、甲基丙烯酸锌0.05～0.3份、改性纳米二氧化硅15～25份、凹凸棒土5～10份、纳米碳纤维5～10份、尼龙2～5 份、防老剂MC 0.5～1.2份、防老剂4020 0.2～1份、氨三乙酸锌2～5份、促进剂 0.2～0.9份、增塑剂3～10份、硅烷偶联剂1.5～3份。采用上述三元乙丙橡胶材料制备的胶管具有较高的强度、耐热性和耐老化性。
CN108440851A公开了一种环保型三元乙丙橡胶胶管及其制备方法，所述胶管的制备原料以重量份计包括：三元乙丙橡胶100份、甲基乙烯基硅橡胶1～10 份、乙烯基丙烯酸酯橡胶3～15份、乙烯基三甲氧基硅烷1～10份、乙烯基环己烷2～6份、抗氧剂10～20份、分散剂1～10份、催化剂1～5份、润滑剂2～8份和填料10～40份。所述环保型三元乙丙橡胶胶管具有较好的耐磨性能。
CN107246514A公开了一种三元乙丙橡胶汽车真空制动助力软管及其制造方法，所述软管包括内管橡胶层和外部橡胶层和中间增强层，所述内管橡胶层和外部橡胶层由三元乙丙橡胶构成，中间增强层由芳纶纤维编织构成；其中，内管橡胶层由三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、炭黑、石蜡油、氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂和硫磺组成，外部橡胶层由三元乙丙橡胶、炭黑、石蜡油、氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂和硫磺组成。所述软管的耐热温度达到100～150℃，使用寿命长，安全可靠。
在化工部HG/T 2491-2009标准的现行版本下，目前规定汽车输水用编织胶管的爆破压力最大在0.6MPa以上即可，现有技术中公开的三元乙丙胶管仅能够达到0.6～1.0MPa。但是，由于近年来汽车技术的发展和需求的变化，尤其是载重汽车加装了缓速器装置，要求冷却效率提升，而冷却水的工作温度也随之升高，汽车在行驶过程，冷却水管经常出现爆裂鼓包，连接部位脱落等。产生连接脱落的原因之一在于水管橡胶材料EPDM的压缩永久变形较大，管箍无法产生足够箍紧力而造成连接脱落；爆裂鼓包主要是由于胶管本身的设计强度无法满足要求。
因此，开发一种具有低压缩永久变形和高强度的橡胶材料，以满足汽车散热系统水管的高性能需求，是本领域的研究重点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种三元乙丙橡胶组合物、胶管及其制备方法和应用，所述三元乙丙橡胶组合物通过橡胶组分、交联体系以及其他助剂的筛选和复配，赋予其低压缩永久变形、高耐热性和高强度的特性，使包含所述三元乙丙橡胶组合物的胶管具有优异的爆破强度和低压缩永久变形性能，能够充分满足胶管在重型车冷却水管中的应用需求。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种三元乙丙橡胶组合物，所述三元乙丙橡胶组合物按照重量份包括如下组分：非充油型三元乙丙橡胶80～100重量份、充油型三元乙丙橡胶30～50重量份、补强剂60～80重量份、填充剂15～20重量份、过氧化物交联剂4～7重量份、助交联剂2.5～5重量份和活性剂2.5～5重量份。
本发明提供的三元乙丙橡胶组合物中，主体材料为非充油型三元乙丙橡胶和充油型三元乙丙橡胶的组合，交联(硫化)体系采用过氧化物交联剂，搭配使用助交联剂、活性剂、补强剂和填充剂，通过特定的主体材料、过氧化物交联体系以及其他组分的协同复配，使所述三元乙丙橡胶组合物的压缩永久变形低，强度高，耐热性和耐寒性良好，交联(硫化)时间短，同时不会污染金属，尤其适用于高性能的胶管材料。
本发明提供的三元乙丙橡胶组合物中，所述非充油型三元乙丙橡胶的含量为80～100重量份，例如81重量份、83重量份、85重量份、87重量份、89重量份、90重量份、91重量份、93重量份、95重量份、97重量份或99重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述充油型三元乙丙橡胶的含量为30～50重量份，例如31重量份、33重量份、35重量份、37重量份、39重量份、40重量份、41重量份、43重量份、 45重量份、47重量份或49重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述补强剂的含量为60～80重量份，例如61重量份、63重量份、65重量份、67重量份、69重量份、70重量份、71重量份、73重量份、75重量份、77 重量份或79重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述填充剂的含量为15～20重量份，例如15.5重量份、16重量份、16.5重量份、17重量份、17.5重量份、18重量份、18.5重量份、19重量份或19.5重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述过氧化物交联剂的含量为4～7重量份，例如4.2重量份、4.5重量份、 4.8重量份、5重量份、5.2重量份、5.5重量份、5.8重量份、6重量份、6.2重量份、6.5重量份、6.7重量份或6.9重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述助交联剂的含量为2.5～5重量份，例如2.6重量份、2.8重量份、3重量份、3.1重量份、3.3重量份、3.5重量份、3.7重量份、3.9重量份、4重量份、 4.1重量份、4.3重量份、4.5重量份、4.7重量份或4.9重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述活性剂的含量为2.5～5重量份，例如2.6重量份、2.8重量份、3重量份、3.1重量份、3.3重量份、3.5重量份、3.7重量份、3.9重量份、4重量份、 4.1重量份、4.3重量份、4.5重量份、4.7重量份或4.9重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述非充油型三元乙丙橡胶的门尼粘度ML(1+4)125℃为40～50，例如41、42、43、44、45、46、47、48或49，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
本发明对于非充油型三元乙丙橡胶中第三单体的类型及各单体的含量不做限定，满足上述门尼粘度限定的非充油型三元乙丙橡胶均可用于所述三元乙丙橡胶组合物中。
优选地，所述充油型三元乙丙橡胶的门尼粘度ML(1+4)125℃为30～50，例如31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、 48或49，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述非充油型三元乙丙橡胶与充油型三元乙丙橡胶的质量比为 (1.8～2.7):1，例如1.83:1、1.85:1、1.9:1、1.95:1、2:1、2.05:1、2.1:1、2.15:1、 2.2:1、2.25:1、2.3:1、2.35:1、2.4:1、2.45:1、2.5:1、2.55:1、2.6:1、2.65:1或2.68:1 等。
优选地，所述补强剂包括炭黑。
优选地，所述炭黑为炭黑N550。
优选地，所述填充剂包括硅酸铝。
优选地，所述硅酸铝为纳米活性硅酸铝。
优选地，所述纳米活性硅酸铝为纳米硅酸铝经过表面改性得到，所述表面改性的改性剂为偶联剂；所述纳米活性硅酸铝的表面吸附有活性成分(偶联剂)，分散性更好。
优选地，所述过氧化物交联剂包括2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(DBPMH)、过氧化二异丙苯(DCP)、1,1-二叔丁基过氧基-3,3,5-三甲基环己烷(3M)或1,4二叔丁基过氧基二异丙苯(P-F)中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(DBPMH)。
优选地，所述助交联剂包括三丙烯酸三羟甲基丙烷酯(TMPTA)和/或三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯。
优选地，所述活性剂包括聚乙二醇(PEG)。
作为本发明的优选技术方案，所述三元乙丙橡胶组合物中包含活性剂PEG，所述活性剂与三元乙丙橡胶形成均一稳定的分散体系，能够加快三元乙丙橡胶的交联速度，提高组合物中的交联密度，进而改善所述三元乙丙橡胶组合物的耐热性和强度。
优选地，所述聚乙二醇为PEG 4000。
优选地，所述三元乙丙橡胶组合物中还包括20～30重量份软化剂，所述软化剂的含量可以为21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、25重量份、 26重量份、27重量份、28重量份或29重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述软化剂包括石蜡油和/或环烷油。
优选地，所述三元乙丙橡胶组合物中还包括1～3重量份防老剂，所述防老剂的含量可以为1.1重量份、1.3重量份、1.5重量份、1.7重量份、1.9重量份、 2重量份、2.1重量份、2.3重量份、2.5重量份、2.7重量份或2.9重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述三元乙丙橡胶组合物中还包括4～6重量份耐热剂，所述耐热剂的含量可以为4.1重量份、4.3重量份、4.5重量份、4.7重量份、4.9重量份、 5重量份、5.1重量份、5.3重量份、5.5重量份、5.7重量份或5.9重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述耐热剂包括氧化锌。
优选地，所述三元乙丙橡胶组合物中还包括0.5～1重量份硬脂酸，所述硬脂酸的含量可以为0.55重量份、0.6重量份、0.65重量份、0.7重量份、0.75重量份、0.8重量份、0.85重量份、0.9重量份或0.95重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
作为本发明的优选技术方案，所述三元乙丙橡胶组合物中还包括硬脂酸，所述硬脂酸与三元乙丙橡胶的相容性良好，能够作为分散剂有效促进补强剂、填充剂等粉状添加剂在橡胶体系中的均匀分散。
优选地，所述三元乙丙橡胶组合物按照重量份包括如下组分：非充油型三元乙丙橡胶80～100重量份、充油型三元乙丙橡胶30～50重量份、炭黑60～80 重量份、硅酸铝15～20重量份、过氧化物交联剂4～7重量份、助交联剂2.5～5 重量份、聚乙二醇2.5～5重量份、软化剂20～30重量份、防老剂1～3重量份、 4～6重量份氧化锌和0.5～1重量份硬脂酸。
另一方面，本发明提供一种如上所述的三元乙丙橡胶组合物在管材或密封材料中的应用。
另一方面，本发明提供一种胶管，所述胶管包括依次设置的内胶层、纤维骨架层和外胶层，所述内胶层和外胶层的材料各自独立地包括如上所述的三元乙丙橡胶组合物。
本发明提供的胶管采用如上所述的三元乙丙橡胶组合物作为内胶层和外胶层的材料，搭配纤维材料(例如芳纶纤维)作为支撑的骨架层，增强了胶管的总体强度，使所述胶管具有优异的高温爆破强度和低的压缩永久变形，高温老化后所述胶管的爆破强度达到2.0MPa，胶管的压缩永久变形小于65％，综合性能显著优于现有技术中硫磺硫化的三元乙丙橡胶胶管，能够充分满足胶管在汽车、尤其是重型车冷却水管中的应用需求。
优选地，所述纤维骨架层为芳纶纤维骨架层。
优选地，所述胶管的内径≥50mm，例如52mm、55mm、58mm、60mm、 62mm、65mm、68mm、70mm、72mm、75mm、78mm或80mm等。
优选地，所述内胶层的厚度为1～2mm，例如1.05mm、1.1mm、1.15mm、 1.2mm、1.25mm、1.3mm、1.35mm、1.4mm、1.45mm、1.5mm、1.55mm、 1.6mm、1.65mm、1.7mm、1.75mm、1.8mm、1.85mm、1.9mm或1.95mm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述外胶层的厚度为2～4mm，例如2.1mm、2.2mm、2.3mm、 2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3mm、3.1mm、3.2mm、 3.3mm、3.4mm、3.5mm、3.6mm、3.7mm、3.8mm、3.9mm或3.95mm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
另一方面，本发明提供一种如上所述的胶管的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将内胶层的原料混合后进行塑炼和/或混炼，得到内胶层胶料；将所述内胶层胶料通过机头挤出，得到内胶层；
(2)在步骤(1)得到的内胶层上通过编织机编织纤维材料，得到纤维骨架层；
(3)将外胶层的原料混合后进行塑炼和/或混炼，得到外胶层胶料；将所述外胶层胶料挤出并包覆于步骤(2)得到的纤维骨架层外表面，得到胶管半成品；将所述胶管半成品缠水包布进行硫化，解水包布脱芯后整理成型，得到所述胶管。
优选地，步骤(1)所述机头为T型机头。
另一方面，本发明提供一种如上所述的胶管在汽车冷却水管中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的三元乙丙橡胶组合物中，通过橡胶组分、交联体系以及其他助剂的筛选和协同复配，赋予所述三元乙丙橡胶组合物低的压缩永久变形、良好的耐热性和耐寒性以及高强度的特性，尤其适用于高性能的胶管材料。以所述三元乙丙橡胶组合物作为内胶层和外胶层的材料制备的胶管，具有优异的总体强度、爆破强度和低压缩永久变形性能，所述胶管的常温爆破强度达到 2.15～2.3MPa，胶管的压缩永久变形低至19～20％，而且具有良好的高温爆破强度，130℃老化处理24h后的高温爆破强度可达到1.5～2.0MPa，能够充分满足胶管在汽车、尤其是重型车冷却水管中的应用需求。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明以下实施例及对比例中用到的实验材料包括：
(1)非充油型三元乙丙橡胶：美国杜邦陶氏的EPDM原胶4640，门尼粘度ML(1+4)125℃为45；
(2)充油型三元乙丙橡胶：朗盛公司的充油EDPM原胶3473，门尼粘度 ML(1+4)125℃为34；
(3)补强剂：炭黑N550(购自德固赛)；
(4)填充剂：高纯度纳米活性硅酸铝，通过硅烷偶联剂SI69对纳米硅酸铝(平均粒径为12500目)进行表面处理，得到高纯度纳米活性硅酸铝；
(5)软化剂：石蜡油，牌号：莱菲特LAFT-810；
(6)芳纶纤维：杜邦芳纶纱线K29 1500D。
实施例1
一种三元乙丙橡胶组合物，按照重量份包括如下组分：
90重量份EPDM原胶4640，50重量份充油EDPM原胶3473，65重量份炭黑N550，20重量份高纯度纳米活性硅酸铝，5.5重量份2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(DBPMH)，2.5重量份三丙烯酸三羟甲基丙烷酯(TMPTA)， 2.5重量份PEG 4000，24重量份石蜡油，2重量份防老剂RD，4重量份氧化锌， 1重量份硬脂酸。
所述三元乙丙橡胶组合物作为内胶层和外胶层的材料、以芳纶纤维为支撑骨架制备内径为70mm的胶管，所述胶管的内胶层厚度为1.6mm，外胶层厚度为3.0mm；具体方法如下：
(1)将内胶层的原料混合后进行塑炼和混炼，得到内胶层胶料；将所述内胶层胶料通过T型机头挤出，得到内胶层；
(2)在步骤(1)得到的内胶层上通过编织机编织纤维材料，得到纤维骨架层；
(3)将外胶层的原料混合后进行塑炼和混炼，得到外胶层胶料；将所述外胶层胶料挤出并包覆于步骤(2)得到的纤维骨架层外表面，得到胶管半成品；将所述胶管半成品缠水包布进行硫化，解水包布脱芯后整理成型，得到所述胶管。
实施例2
一种三元乙丙橡胶组合物，按照重量份包括如下组分：
100重量份EPDM原胶4640，40重量份充油EDPM原胶3473，60重量份炭黑N550，20重量份高纯度纳米活性硅酸铝，6.5重量份DBPMH，3重量份 TMPTA，2.5重量份PEG 4000，30重量份石蜡油，1.5重量份防老剂RD，5.5 重量份氧化锌，0.5重量份硬脂酸。
所述三元乙丙橡胶组合物作为内胶层和外胶层的材料、以芳纶纤维为支撑骨架制备内径为70mm的胶管，所述胶管的规格及制备方法与实施例1中相同。
实施例3
一种三元乙丙橡胶组合物，按照重量份包括如下组分：
80重量份EPDM原胶4640，30重量份充油EDPM原胶3473，60重量份炭黑N550，15重量份高纯度纳米活性硅酸铝，4重量份DBPMH，2.5重量份TMPTA，2.5重量份PEG 4000，20重量份石蜡油，1重量份防老剂RD，4重量份氧化锌，0.5重量份硬脂酸。
所述三元乙丙橡胶组合物作为内胶层和外胶层的材料、以芳纶纤维为支撑骨架制备内径为70mm的胶管，所述胶管的规格及制备方法与实施例1中相同。
实施例4
一种三元乙丙橡胶组合物，按照重量份包括如下组分：
100重量份EPDM原胶4640，50重量份充油EDPM原胶3473，80重量份炭黑N550，20重量份高纯度纳米活性硅酸铝，7重量份DBPMH，5重量份 TMPTA，5重量份PEG 4000，30重量份石蜡油，3重量份防老剂RD，6重量份氧化锌，1重量份硬脂酸。
所述三元乙丙橡胶组合物作为内胶层和外胶层的材料、以芳纶纤维为支撑骨架制备内径为70mm的胶管，所述胶管的规格及制备方法与实施例1中相同。
对比例1
一种三元乙丙橡胶组合物，其与实施例1的区别仅在于，EPDM原胶4640 为110重量份，充油EDPM原胶3473为30重量份。
所述三元乙丙橡胶组合物作为内胶层和外胶层的材料、以芳纶纤维为支撑骨架制备内径为70mm的胶管，所述胶管的规格及制备方法与实施例1中相同。
对比例2
一种三元乙丙橡胶组合物，其与实施例1的区别仅在于，EPDM原胶4640 为80重量份，充油EDPM原胶3473为60重量份。
所述三元乙丙橡胶组合物作为内胶层和外胶层的材料、以芳纶纤维为支撑骨架制备内径为70mm的胶管，所述胶管的规格及制备方法与实施例1中相同。
对比例3
一种三元乙丙橡胶组合物，其与实施例1的区别仅在于，不含有充油EDPM 原胶3473。
所述三元乙丙橡胶组合物作为内胶层和外胶层的材料、以芳纶纤维为支撑骨架制备内径为70mm的胶管，所述胶管的规格及制备方法与实施例1中相同。
对比例4
一种三元乙丙橡胶组合物，其与实施例1的区别仅在于，将其中的交联剂 DBPMH用1.5重量份硫磺替换，促进剂为3.0重量份促进剂TMTD，0.5重量份促进剂M(2-巯基苯并噻唑)。
所述三元乙丙橡胶组合物作为内胶层和外胶层的材料、以芳纶纤维为支撑骨架制备内径为70mm的胶管，所述胶管的规格及制备方法与实施例1中相同。
对比例5
一种三元乙丙橡胶组合物，其与实施例1的区别仅在于，将其中的高纯度纳米活性硅酸铝用等量的硅酸钙替换。
所述三元乙丙橡胶组合物作为内胶层和外胶层的材料、以芳纶纤维为支撑骨架制备内径为70mm的胶管，所述胶管的规格及制备方法与实施例1中相同。
性能测试：
(1)爆破强度：通过国标GB/T 16897-2010制动软管的结构、性能要求及试验方法中规定的方法进行测试；
(2)压缩永久变形：通过国标GB/T 7759-1996硫化橡胶、热塑性橡胶常温、高温和低温下压缩永久变形测定中规定的方法进行常温压缩永久变形测试。
按照上述测试方法对实施例1～4、对比例1～5得到的胶管进行性能测试，得到的具体测试数据如表1所示：
表1
根据表1的数据可知，本发明所述三元乙丙橡胶组合物通过橡胶组分、交联体系以及其他助剂的筛选和复配，使其具有低压缩永久变形、高耐热性和高强度的爆破性能。以所述三元乙丙橡胶组合物作为内胶层和外胶层的材料制备的胶管，爆破强度达到2.15～2.3MPa，胶管的压缩永久变形低至19～20％，能够充分满足胶管在汽车、尤其是重型车冷却水管中的应用需求。
(3)高温爆破强度
将本发明实施例提供的胶管置于130℃环境中老化处理24h后，按照国标 GB/T16897-2010制动软管的结构、性能要求及试验方法中规定的方法测试其爆破强度，得到胶管的高温爆破强度为1.5～2.0MPa，证明其具有良好的高温爆破强度。
本发明所述三元乙丙橡胶组合物的主体材料为非充油型三元乙丙橡胶和充油型三元乙丙橡胶的组合，交联体系为过氧化物交联剂，组分之间以特定比例协同复配，赋予了所述三元乙丙橡胶组合物及包含其的胶管优异的性能，如果组合物中不含有充油型三元乙丙橡胶，或者其用量超出本发明所限定的范围(对比例1～3)，都会影响橡胶组合物以及胶管的强度和压缩永久变形性；同时，常规的硫磺硫化体系(对比例4)获得的胶管压缩永久变形较高，其他填充剂替代高纯度纳米活性硅酸铝(对比例5)使得胶管的爆破强度下降，无法满足胶管的应用需求。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的一种三元乙丙橡胶组合物、胶管及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种三元乙丙橡胶组合物，其特征在于，所述三元乙丙橡胶组合物按照重量份包括如下组分：非充油型三元乙丙橡胶80～100重量份、充油型三元乙丙橡胶30～50重量份、补强剂60～80重量份、填充剂15～20重量份、过氧化物交联剂4～7重量份、助交联剂2.5～5重量份和活性剂2.5～5重量份。
2.根据权利要求1所述的三元乙丙橡胶组合物，其特征在于，所述非充油型三元乙丙橡胶的门尼粘度ML(1+4)125℃为40～50；
优选地，所述充油型三元乙丙橡胶的门尼粘度ML(1+4)125℃为30～50；
优选地，所述非充油型三元乙丙橡胶与充油型三元乙丙橡胶的质量比为(1.8～2.7):1。
3.根据权利要求1或2所述的三元乙丙橡胶组合物，其特征在于，所述补强剂包括炭黑；
优选地，所述炭黑为炭黑N550；
优选地，所述填充剂包括硅酸铝；
优选地，所述硅酸铝为纳米活性硅酸铝。
4.根据权利要求1～3任一项所述的三元乙丙橡胶组合物，其特征在于，所述过氧化物交联剂包括2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化二异丙苯、1,1-二叔丁基过氧基-3,3,5-三甲基环己烷或1,4二叔丁基过氧基二异丙苯中的任意一种或至少两种的组合，优选为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷；
优选地，所述助交联剂包括三丙烯酸三羟甲基丙烷酯和/或三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯；
优选地，所述活性剂包括聚乙二醇；
优选地，所述聚乙二醇为PEG 4000。
5.根据权利要求1～4任一项所述的三元乙丙橡胶组合物，其特征在于，所述三元乙丙橡胶组合物中还包括20～30重量份软化剂；
优选地，所述软化剂包括石蜡油和/或环烷油；
优选地，所述三元乙丙橡胶组合物中还包括1～3重量份防老剂；
优选地，所述三元乙丙橡胶组合物中还包括4～6重量份耐热剂；
优选地，所述耐热剂包括氧化锌；
优选地，所述三元乙丙橡胶组合物中还包括0.5～1重量份硬脂酸；
优选地，所述三元乙丙橡胶组合物按照重量份包括如下组分：非充油型三元乙丙橡胶80～100重量份、充油型三元乙丙橡胶30～50重量份、炭黑60～80重量份、硅酸铝15～20重量份、过氧化物交联剂4～7重量份、助交联剂2.5～5重量份、聚乙二醇2.5～5重量份、软化剂20～30重量份、防老剂1～3重量份、4～6重量份氧化锌和0.5～1重量份硬脂酸。
6.一种如权利要求1～5任一项所述的三元乙丙橡胶组合物在管材或密封材料中的应用。
7.一种胶管，其特征在于，所述胶管包括依次设置的内胶层、纤维骨架层和外胶层，所述内胶层和外胶层的材料各自独立地包括如权利要求1～5任一项所述的三元乙丙橡胶组合物。
8.根据权利要求7所述的胶管，其特征在于，所述纤维骨架层为芳纶纤维骨架层；
优选地，所述胶管的内径≥50mm；
优选地，所述内胶层的厚度为1～2mm；
优选地，所述外胶层的厚度为2～4mm。
9.一种如权利要求7或8所述的胶管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将内胶层的原料混合后进行塑炼和/或混炼，得到内胶层胶料；将所述内胶层胶料通过机头挤出，得到内胶层；
(2)在步骤(1)得到的内胶层上通过编织机编织纤维材料，得到纤维骨架层；
(3)将外胶层的原料混合后进行塑炼和/或混炼，得到外胶层胶料；将所述外胶层胶料挤出并包覆于步骤(2)得到的纤维骨架层外表面，得到胶管半成品；将所述胶管半成品缠水包布进行硫化，解水包布脱芯后整理成型，得到所述胶管；
优选地，步骤(1)所述机头为T型机头。
10.一种如权利要求7或8所述的胶管在汽车冷却水管中的应用。
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