CN112662106A - 一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了热塑性硫化弹性体材料技术领域的一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料及其制备方法，包括以下重量份原料：丙烯酸酯橡胶95‑105份，热塑性共聚酯弹性体20‑500份，相容剂10‑50份，软化剂10‑80份，硫化剂0.2‑10份，加工助剂0.1‑10份，防老剂0.5‑5份，填料1‑100份；本发明通过将丙烯酸酯橡胶与热塑性共聚酯弹性体共混，予以全动态硫化制备而成，同时，本发明在制备过程中通过合理的原料配比和严格控制加工温度，使得制得的产品，其耐热性能上高达175℃以上，同时在耐IMR903油(150℃，168h)中也具有优良的强度保持率，是丙烯酸酯橡胶在汽车领域应用的强有力对手，特别是发动机机舱温度达150℃时使用的汽车零部件。

Description

一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及热塑性硫化弹性体材料技术领域，具体为一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料及其制备方法。

背景技术

随着热塑性弹性体应用在日常用品、办公自动化、汽车配件、家用电器和电动工具等领域的飞速发展，材料在满足外观、触感、力学性能的同时，越来越多的应用开始注重产品良好的耐刮擦性能。目前，复合材料广泛应用于汽车产品中。汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。实验证明，若汽车整车重量降低10％，燃油效率可提高6％-8％；汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3-0.6升，汽车重量降低1％，油耗可降低0.7％，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。

目前，随着汽车技术的发展和环保法规要求的不断提高，发动机舱内的温度不断升高，达125℃甚至150℃，此要求弹性体元件具有耐热(高于125℃)性能和耐油性能，传统的EPDM/PPTPV难以承受此种使用条件的要求。

因此提出一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出问题。

为实现上述目的，本发明提供如下方案予以实现：一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料，包括以下重量份原料：丙烯酸酯橡胶95-105份，热塑性共聚酯弹性体20-500份，相容剂10-50份，软化剂10-80份，硫化剂0.2-10份，加工助剂0.1-10份，防老剂0.5-5份，填料1-100份。

优选的，所述丙烯酸酯橡胶的基本分包括丙烯酸酯、交联单体和丙烯腈，所述丙烯酸酯包括丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯，所述交联单体包括含活性氯原子的化合物和酰胺类化合物。进一步的，所述丙烯酸酯主要由烷基丙烯酸酯共聚而成，所述烷基丙烯酸酯中烷基含有2-4个碳原子，所述活性氯原子的化合物优选为氯乙酸乙烯酯或氯乙酸丙烯酸酯，所述酰胺类化合物优选为N-烷氧基丙烯酰胺或羟甲基丙烯酰胺。

优选的，所述热塑性共聚酯弹性体由硬段和软段组成，软段由聚丁二醇、聚乙二醇、聚丙二醇和聚丁二醇-丙二醇共聚醚组成，硬段为聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种共混物。进一步的，所述热塑性共聚酯弹性体的熔点在170-210℃之间，熔融流动速率(220℃，2.16kg)为1.0-15g/10min之间。

优选的，所述相容剂为乙烯丙烯酸酯共聚物、马来酸酐接枝聚合物中的一种或2种共混物，所述乙烯丙烯酸酯共聚物包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯-马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸正丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸二甲基甲酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物和乙烯-丙烯酸共聚物，所述的马来酸酐接枝聚合物包括马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝苯乙烯类弹性体、马来酸酐接枝丙烯辛烯弹性体和马来酸酐接枝乙烯辛烯弹性体。进一步的，所述乙烯丙烯酸酯共聚物中极性单体含量为15-50wt％，熔融流动速率(220℃，2.16kg)不超过200g/10min；所述马来酸酐接枝聚合物熔融流动速率(220℃，2.16kg)不超过200g/10min。

优选的，所述软化剂为脂肪二酯、芳香三脂、芳香二酯、烷基烷基醚二酯、聚酯树脂和聚乙二醇二酯中的一种或多种共混物。

优选的，所述硫化剂为乙烯基硫脲、铅丹、三乙撑四胺、四乙撑五胺、多乙撑多胺、1,6-己二胺中的一种或多种共混物。进一步的，含活性氯原子的丙烯酸酯橡胶使用乙烯基硫脲、铅丹中的一种或两种共混物；含酰胺类丙烯酸酯橡胶使用三乙撑四胺、四乙撑五胺、多乙撑多胺、1,6-己二胺中的一种或多种共混物。

优选的，所述加工助剂为润滑剂、着色剂中的一种或两种共混物，所述润滑剂为硬脂酸、羊毛酯、石蜡中的一种或多种共混物，所述着色剂为金属氧化物、炭黑、金属硫化物、铬酸盐中的一种或多种共混物。

优选的，所述防老剂为二苯胺与丙酮的缩聚物、二萘基对苯二胺、辛基二苯胺、芳基苯酚中的一种或多种共混物。

优选的，所述填料为白度大于85％的无机填料，且填料为煅烧高岭土、滑石粉、云母粉中的至少一种。

本发明还提供了一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将丙烯酸酯橡胶、热塑性共聚酯弹性体、相容剂、软化剂油、防老剂、填料、加工助剂通过密炼造粒设备进行预混合，得到预混合料；

(2)将预混合料通过失重称喂入双螺杆挤出机中，保持螺杆转速200-500r/min，控制加工温度为140-240℃，经混合、拉条、冷却和切粒后得到目标产物。

优选的，所述步骤(2)中，加工温度具体为：加工一区温度140℃、二区温度200℃、三区温度230℃、四区温度235℃、五区温度240℃、六区温度240℃、七区温度240℃、八区温度240℃、十区温度240℃、十一区温度240℃、十二区温度235℃、十三区温度230℃。

本发明的有益效果是：

本发明通过将丙烯酸酯橡胶与热塑性共聚酯弹性体共混，分散相是高度交联的丙烯酸酯橡胶，连续相是热塑性共聚酯弹性体，再予以全动态硫化制备而成，同时，本发明在制备过程中通过合理的原料配比和严格控制加工温度，保持加工一区温度140℃、二区温度200℃、三区温度230℃、四区温度235℃、五区温度240℃、六区温度240℃、七区温度240℃、八区温度240℃、十区温度240℃、十一区温度240℃、十二区温度235℃、十三区温度230℃，使得制得的产品，其耐热性能上高达175℃以上，同时在耐IMR903油(150℃，168h)中也具有优良的强度保持率，是丙烯酸酯橡胶在汽车领域应用的强有力对手，特别是发动机机舱温度达150℃时使用的汽车零部件。

本发明中的产品可应用在燃油通风管、空气制动软管、油封等领域，其他方面的应用园艺设备用燃油软管和油管密封以及尼龙66共注塑部件，应用范围较广。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料，包括以下重量份原料：丙烯酸酯橡胶100份，热塑性共聚酯弹性体150份，相容剂10份，软化剂20份，硫化剂5份，润滑剂1份，着色剂4份，防老剂0.5份，填料10份。

丙烯酸酯橡胶的基本分包括丙烯酸酯、交联单体和丙烯腈，所述丙烯酸酯包括丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯，所述交联单体包括含活性氯原子的化合物和酰胺类化合物；热塑性共聚酯弹性体由硬段和软段组成，软段由聚丁二醇、聚乙二醇、聚丙二醇和聚丁二醇-丙二醇共聚醚组成，硬段为聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种共混物；相容剂为聚丙烯；软化剂为TOTM；硫化剂为1号硫化剂；润滑剂为硬脂酸；着色剂为炭黑；防老剂为Irganox 5057；填料为白度大于85％的滑石粉。

上述耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将丙烯酸酯橡胶、热塑性共聚酯弹性体、相容剂、软化剂油、防老剂、填料、加工助剂通过密炼造粒设备进行预混合，得到预混合料；

(2)将预混合料通过失重称喂入双螺杆挤出机中，保持螺杆转速200r/min，控制加工温度，经混合、拉条、冷却和切粒后得到目标产物。

螺杆长径比48-64；步骤(2)中，加工温度具体为：加工一区温度140℃、二区温度200℃、三区温度230℃、四区温度235℃、五区温度240℃、六区温度240℃、七区温度240℃、八区温度240℃、十区温度240℃、十一区温度240℃、十二区温度235℃、十三区温度230℃。

实施例2

一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料，包括以下重量份原料：丙烯酸酯橡胶100份，热塑性共聚酯弹性体200份，相容剂20份，软化剂20份，硫化剂5份，润滑剂1份，着色剂4份，防老剂0.5份，填料10份。

丙烯酸酯橡胶的基本分包括丙烯酸酯、交联单体和丙烯腈，所述丙烯酸酯包括丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯，所述交联单体包括含活性氯原子的化合物和酰胺类化合物；热塑性共聚酯弹性体由硬段和软段组成，软段由聚丁二醇、聚乙二醇、聚丙二醇和聚丁二醇-丙二醇共聚醚组成，硬段为聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种共混物；相容剂为聚丙烯；软化剂为TOTM；硫化剂为1号硫化剂；润滑剂为硬脂酸；着色剂为炭黑；防老剂为Irganox 5057；填料为白度大于85％的滑石粉。

上述耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将丙烯酸酯橡胶、热塑性共聚酯弹性体、相容剂、软化剂油、防老剂、填料、加工助剂通过密炼造粒设备进行预混合，得到预混合料；

(2)将预混合料通过失重称喂入双螺杆挤出机中，保持螺杆转速200r/min，控制加工温度，经混合、拉条、冷却和切粒后得到目标产物。

螺杆长径比48-64；步骤(2)中，加工温度具体为：加工一区温度140℃、二区温度200℃、三区温度230℃、四区温度235℃、五区温度240℃、六区温度240℃、七区温度240℃、八区温度240℃、十区温度240℃、十一区温度240℃、十二区温度235℃、十三区温度230℃。

实施例3

一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料，包括以下重量份原料：丙烯酸酯橡胶100份，热塑性共聚酯弹性体300份，相容剂10份，软化剂40份，硫化剂5份，润滑剂1份，着色剂4份，防老剂0.5份，填料10份。

丙烯酸酯橡胶的基本分包括丙烯酸酯、交联单体和丙烯腈，所述丙烯酸酯包括丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯，所述交联单体包括含活性氯原子的化合物和酰胺类化合物；热塑性共聚酯弹性体由硬段和软段组成，软段由聚丁二醇、聚乙二醇、聚丙二醇和聚丁二醇-丙二醇共聚醚组成，硬段为聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种共混物；相容剂为乙烯丙烯酸丁酯；软化剂为TOTM；硫化剂为1号硫化剂；润滑剂为硬脂酸；着色剂为炭黑；防老剂为Irganox 5057；填料为白度大于85％的滑石粉。

上述耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将丙烯酸酯橡胶、热塑性共聚酯弹性体、相容剂、软化剂油、防老剂、填料、加工助剂通过密炼造粒设备进行预混合，得到预混合料；

(2)将预混合料通过失重称喂入双螺杆挤出机中，保持螺杆转速300r/min，控制加工温度，经混合、拉条、冷却和切粒后得到目标产物。

螺杆长径比48-64；步骤(2)中，加工温度具体为：加工一区温度140℃、二区温度200℃、三区温度230℃、四区温度235℃、五区温度240℃、六区温度240℃、七区温度240℃、八区温度240℃、十区温度240℃、十一区温度240℃、十二区温度235℃、十三区温度230℃。

实施例4

一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料，包括以下重量份原料：丙烯酸酯橡胶100份，热塑性共聚酯弹性体400份，相容剂20份，软化剂40份，硫化剂5份，润滑剂1份，着色剂4份，防老剂0.5份，填料10份。

丙烯酸酯橡胶的基本分包括丙烯酸酯、交联单体和丙烯腈，所述丙烯酸酯包括丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯，所述交联单体包括含活性氯原子的化合物和酰胺类化合物；热塑性共聚酯弹性体由硬段和软段组成，软段由聚丁二醇、聚乙二醇、聚丙二醇和聚丁二醇-丙二醇共聚醚组成，硬段为聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种共混物；相容剂为乙烯丙烯酸丁酯；软化剂为TOTM；硫化剂为1号硫化剂；润滑剂为硬脂酸；着色剂为炭黑；防老剂为Irganox 5057；填料为白度大于85％的滑石粉。

上述耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将丙烯酸酯橡胶、热塑性共聚酯弹性体、相容剂、软化剂油、防老剂、填料、加工助剂通过密炼造粒设备进行预混合，得到预混合料；

(2)将预混合料通过失重称喂入双螺杆挤出机中，保持螺杆转速500r/min，控制加工温度，经混合、拉条、冷却和切粒后得到目标产物。

螺杆长径比48-64；步骤(2)中，加工温度具体为：加工一区温度140℃、二区温度200℃、三区温度230℃、四区温度235℃、五区温度240℃、六区温度240℃、七区温度240℃、八区温度240℃、十区温度240℃、十一区温度240℃、十二区温度235℃、十三区温度230℃。

上述实施例中原材料成分的来源，具体如下表1所示；

表1

结果检测

1、试验方法：以ISO 37-2、ISO 34-1为测量标准，对各实施例中产品进行相应的性能检测。具体检测结果如表2所示。

表2性能检测

由表2可以看出，本发明中的产品，在耐IMR903油(150℃，168h)中具有优良的强度保持率，耐油及耐热性能较为优良。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该一种高强度制动钳密封件的制备方法仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料，其特征在于，包括以下重量份原料：丙烯酸酯橡胶95-105份，热塑性共聚酯弹性体20-500份，相容剂10-50份，软化剂10-80份，硫化剂0.2-10份，加工助剂0.1-10份，防老剂0.5-5份，填料1-100份。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料，其特征在于，所述丙烯酸酯橡胶的基本分包括丙烯酸酯、交联单体和丙烯腈，所述丙烯酸酯包括丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯，所述交联单体包括含活性氯原子的化合物和酰胺类化合物。

3.根据权利要求1所述的一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料，其特征在于，所述热塑性共聚酯弹性体由硬段和软段组成，软段由聚丁二醇、聚乙二醇、聚丙二醇和聚丁二醇-丙二醇共聚醚组成，硬段为聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种共混物。

4.根据权利要求1所述的一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料，其特征在于，所述相容剂为乙烯丙烯酸酯共聚物、马来酸酐接枝聚合物中的一种或2种共混物，所述乙烯丙烯酸酯共聚物包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯-马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸正丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸二甲基甲酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物和乙烯-丙烯酸共聚物，所述的马来酸酐接枝聚合物包括马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝苯乙烯类弹性体、马来酸酐接枝丙烯辛烯弹性体和马来酸酐接枝乙烯辛烯弹性体。

5.根据权利要求1所述的一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料，其特征在于，所述软化剂为脂肪二酯、芳香三脂、芳香二酯、烷基烷基醚二酯、聚酯树脂和聚乙二醇二酯中的一种或多种共混物。

6.根据权利要求1所述的一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料，其特征在于，所述硫化剂为乙烯基硫脲、铅丹、三乙撑四胺、四乙撑五胺、多乙撑多胺、1,6-己二胺中的一种或多种共混物。

7.根据权利要求1所述的一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料，其特征在于，所述加工助剂为润滑剂、着色剂中的一种或两种共混物，所述润滑剂为硬脂酸、羊毛酯、石蜡中的一种或多种共混物，所述着色剂为金属氧化物、炭黑、金属硫化物、铬酸盐中的一种或多种共混物。

8.根据权利要求1所述的一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料，其特征在于，所述防老剂为二苯胺与丙酮的缩聚物、二萘基对苯二胺、辛基二苯胺、芳基苯酚中的一种或多种共混物。

9.根据权利要求1所述的一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料，其特征在于，所述填料为白度大于85％的无机填料，且填料为煅烧高岭土、滑石粉、云母粉中的至少一种。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种耐高温耐油热塑性硫化弹性体材料的制备方法，其特征在于，制备方法包括以下步骤：

(1)将丙烯酸酯橡胶、热塑性共聚酯弹性体、相容剂、软化剂油、防老剂、填料、加工助剂通过密炼造粒设备进行预混合，得到预混合料；

(2)将预混合料通过失重称喂入双螺杆挤出机中，保持螺杆转速200-500r/min，控制加工温度为140-240℃，经混合、拉条、冷却和切粒后得到目标产物。