CN116003917A

CN116003917A - 一种浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物及其制备方法

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Publication number: CN116003917A
Application number: CN202211404637.8A
Authority: CN
Inventors: 张立壮; 陶平; 王亮燕; 刘学涛; 王峰; 冯程
Original assignee: Nanjing Orientleader Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Orientleader Technology Co Ltd
Priority date: 2022-11-10
Filing date: 2022-11-10
Publication date: 2023-04-25
Anticipated expiration: 2042-11-10
Also published as: CN116003917B

Abstract

本发明公开了一种浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物，它是由如下重量份数的组分制成的：三元乙丙橡胶100份、氧化锌2～5份、硬脂酸1～3份、无机填料150～230份、硅烷偶联剂0～5份、石蜡油40～120份、防老剂2～4份、硫化剂0～2份、促进剂3～8份。本发明浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物在满足耐油性能的同时，还具有环保、良好的加工性能和物理机械性能，适用于挤出工艺，具有很高的经济价值。

Description

一种浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于橡胶领域，涉及一种用于制备橡胶产品的环保耐油橡胶，具体涉及一种浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物及其制备方法。

背景技术

三元乙丙橡胶(EPDM)由于其耐热、耐候性能优异，广泛用于汽车部件、耐热胶管等领域。但三元乙丙橡胶本身属于非极性橡胶，耐油性差，容易被非极性的矿物油和燃油溶胀破坏。为了解决三元乙丙橡胶耐油性差的问题，可以并用如丁腈橡胶(NBR)、乙烯丙烯酸酯橡胶(AEM)等极性橡胶，但是并用极性胶后两者相容性存在问题，炼胶工艺也比较复杂。

增加生胶门尼和和乙烯含量、增加填料的份数、增加硫化剂用量等措施配合也可以提高三元乙丙橡胶的耐油性。专利申请CN111057317A公开了一种过氧化物体系硫化的耐油散热器水管材料，为一种过氧化物硫化体系的耐油EPDM橡胶材料，该橡胶材料耐油性能虽好但采用过氧化物硫化体系，形成碳-碳交联键导致胶料的热撕裂和疲劳性能差，用作胶管外层裸硫化时还需要采用排氧工艺，增加了能耗。专利申请CN107759909A涉及一种硫磺硫化体系的耐油EPDM橡胶材料，材料不易喷霜但由于选用高乙烯含量的充油生胶，压变性能差，并且局限性大，仅适用于注射产品，用于挤出产品时，编织时容易擀胶，造成尺寸不稳定，同时选用的硫化剂在硫化过程中产生亚硝胺会对聚酯增强层发生胺解反应，导致产品性能的下降。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种适用于挤出工艺的具有优良物理性能、浅色环保、耐油的乙丙橡胶组合物。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：

一种浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物，它是由如下重量份数的组分制成的：三元乙丙橡胶100份、氧化锌2～5份、硬脂酸1～3份、无机填料150～230份、硅烷偶联剂0～5份、石蜡油40～120份、防老剂2～4份、硫化剂0～2份、促进剂3～8份。

考虑到硫化速度、加工性能和物理性能，所述的浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物是由如下重量份数的组分制成的：三元乙丙橡胶100份、氧化锌2～5份、硬脂酸1～3份、无机填料150～230份、硅烷偶联剂2～5份、石蜡油60～80份、防老剂2～4份、硫磺1～2份、促进剂3～8份。

所述的三元乙丙橡胶为长链支化三元乙丙橡胶，门尼粘度ML(1+8)150℃为60～70，乙烯含量为50～70％，ENB含量为5～10％。

具体的，三元乙丙橡胶可以采用10950C。

所述的无机填料为浅色无机填料，选自矽丽粉Sillitin V 85、矽丽粉VM56、钛白粉中的一种或者几种组合；优选为矽丽粉Sillitin V 85、矽丽粉VM56和钛白粉重量比为(2～3):(2～3):1的组合，更优选为矽丽粉Sillitin V 85、矽丽粉VM56和钛白粉重量比为2:2:1的组合。

所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂A151、硅烷偶联剂SI69、硅烷偶联剂A172。

所述的石蜡油为YP5002。

所述的防老剂为防老剂TNP、防老剂ZMTI、防老剂445中的一种或者几种组合；优选为防老剂TNP、防老剂ZMTI和防老剂445重量比为1:1:1的组合。

所述的硫化剂为硫磺S-80。

所述的促进剂为综合促进剂LHG-80。

本发明的另一个目的是提供一种浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)、将密炼机的初始温度设定为55℃，转子转速为30r/min，首先将三元乙丙橡胶加入到密炼机中，密炼30s后加入氧化锌、硬脂酸和防老剂，密炼60s后加入硅烷偶联剂和占总重量一半的无机填料与占总重量一半的石蜡油，密炼4～6min后加入剩余的无机填料与石蜡油，继续混练，待密炼机温度升至130℃时，排胶，移至开放式炼胶机上进行薄通出片，冷却至室温，得到母胶；

步骤(2)、将步骤(1)制得的母胶投入密炼机中，在温度85℃下加入硫化剂和促进剂，待密炼机温度升至105℃时，排胶，薄通出片，获得三元乙丙橡胶混炼胶；

步骤(3)、将三元乙丙橡胶混炼胶置于平板硫化机中，在温度160±3℃下硫化30min，获得三元乙丙橡胶组合物。

一种浅色胶管，它是以本发明所述的浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物为内层胶和外层胶，通过挤出机将乙丙橡胶组合物挤出在钢芯上得到管坯，将带芯棒的管坯放入编织机，采用1500D聚酯线进行编织形成聚酯增强层，通过挤出机将乙丙橡胶组合物包覆在编织管上，硫化，拔芯，得到胶管产品。

本发明的有益效果：

本发明通过各种原材料的配比，获得的浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物在满足耐油性能的同时，还具有环保、良好的加工性能和物理机械性能，适用于挤出工艺，具有很高的经济价值，具体表现为：

本发明选用超高门尼、中等乙烯含量的长链支化三元乙丙橡胶，为胶料提供了优良的物理机械性能和加工性能，同时胶管编织过程中可以有效地防止擀胶现象发生，保证产品尺寸稳定性。

Sillitin V 85是一种由天然准球形粒状石英和片状高岭土组成的无机矿物，两种不同形状的矿物天然结合形成了一种松散的粒片叠层镶嵌结构，这种天然松散的粒片混合结构不会被一般的物理和机械方式分离，从而使得它被添加在其他物品中时有更优异的分散性和流动性，优异的分散性能，无聚团倾向，使产品具有低的压缩永久变形；VM56具有和Sillitin V85类似的结构，两者均具有良好的补强性能和耐油性能；钛白粉优异的高遮盖力可以提高胶料的光洁度，同时也赋予胶料良好的耐候性能。本发明通过硅烷偶联剂进一步提高无机填料在胶料中中的分散性和流动性，避免出现团聚。

石蜡油YP5002是高饱和加氢石蜡油，具有极低的氮、硫、氧等杂环化合物含量，有效地避免了因杂环化合物引起的橡胶胶制品褪色、老化和在日光照射下聚合物龟裂的情况，且石蜡油YP5002中二甲亚砜抽提物含量小，不需要进行致癌倾向标示，对人体健康和环境无害。

本发明选用防老剂TNP和ZMTI，两者属于非污染性耐热抗氧化防老剂，热氧稳定效能高，加工使用过程中不变色，尤其适宜作不变色稳定剂；对产品色泽无影响，能提高橡塑制品的耐热性和抗氧化性，防止橡塑产品的热氧老化及黄变；防老剂445是高效、不变色的芳胺类主抗氧剂，具有良好的热稳定性和长效热老化性能；防老剂445与防老剂TNP和ZMTI配合使用，起到优异的协同效果。

本发明选用综合促进剂LHG-80，它是以二硫代磷酸锌、苯并噻唑、次磺酰胺类促进剂增效组合的EPDM专用环保型综合促进剂，在胶料中分散性佳、能提高EPDM的硫化速率并且不喷霜，尤其适用于挤出产品，硫化过程中不会产生亚硝胺对聚酯材料产生胺解，保证了产品的性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步说明。

表1.实施例1-3和对比例1-4橡胶组合物的组分以及重量份数

注：石蜡油YP5002购自安徽易连复合材料有限公司。

实施例1

一种浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物，其组分和重量份数如表1所示，按照以下制备方法进行制备：

步骤(1)、将密炼机的初始温度设定为55℃，转子转速为30r/min，首先将三元乙丙橡胶加入到密炼机中，密炼30s后加入氧化锌、硬脂酸和防老剂TNP、防老剂ZMTI、防老剂445，密炼60s后加入硅烷偶联剂A151和占总重量一半的无机填料(即分别加入一半Sillitin V 85、VM56、钛白粉)与占总重量一半的石蜡油YP5002，密炼300s后加入剩余的无机填料与石蜡油YP5002，继续混练，待密炼机温度升至130℃时，排胶，移至开放式炼胶机上进行薄通出片，冷却至室温，得到母胶；

步骤(2)、将步骤(1)制得的母胶投入密炼机中，在温度85℃下加入S-80和综合促进剂LHG-80，待密炼机温度升至105℃时，排胶，薄通出片，获得三元乙丙橡胶混炼胶；

步骤(3)、将三元乙丙橡胶混炼胶置于平板硫化机中进行硫化，硫化温度160±3℃，硫化时间30min，获得三元乙丙橡胶组合物。

通过挤出机将本实施例制备得到的三元乙丙橡胶组合物作为内层胶挤出在外径为10.0mm的钢芯上得到外径13.9mm的管坯，将带芯棒的管坯放入编织机进行编织，编织结构24锭2股1500D聚酯线形成聚酯增强层，导程33.0mm，外径14.7mm，将编织管通过挤出机将本实施例制备得到的三元乙丙橡胶组合物包覆在编织管上，生产出外径为17.0mm的橡胶软管，在160℃硫化30min后拔芯，制得橡胶软管产品。本实施例橡胶软管编织过程中未见擀胶现象。

实施例2

一种三元乙丙橡胶组合物，其组分和重量份数如表1所示，按照实施例1乙丙橡胶组合物的制备方法制备得到。

参照实施例1橡胶软管的制备方法，以本实施例制备得到的三元乙丙橡胶组合物作为内层胶和外层胶，其余均与实施例1相同，制得橡胶软管。

实施例3

对比例1

参照实施例1橡胶软管的制备方法，以对比例1制备得到的三元乙丙橡胶组合物作为内层胶和外层胶，其余均与实施例1相同，制得橡胶软管。

对比例2

对比例3

对比例4

实施例1-实施例3、对比例1-对比例4制成的三元乙丙橡胶组合物按照《GB/T531.1-2008》、《GBT 528-2009》、《GBT 7759.1-2015》、《GBT 1682-2014》、《GBT 1690-2010》检测标准进行检测试验，结果如表2所示。

表2.实施例1-实施例3和对比例1-对比例4橡胶材料的性能

实施例1-3、对比例1制成的橡胶软管按照《GBT 16897-2010》检测标准进行检测试验，结果如表3所示。

表3.实施例1-3和对比例1橡胶软管产品的性能

项目

单位

指标

实施例1

实施例2

实施例3

对比例1

爆破强度

MPa

≥10

12.2

12.1

12.4

8.9

从表2和表3的数据可以得出：与实施例1-实施例3相比，对比例1所使用的促进剂会与聚酯增强层发生胺解反应，导致橡胶软管爆破强度降低；对比例2选用石蜡油2280，其倾点高于石蜡油YP5002的倾点，脆性温度较大，低温性能差；对比例3采用三元乙丙橡胶8570C，其分子量低、乙烯含量高，导致三元乙丙橡胶组合物的低温性能、压缩永久变形和耐油性能明显不如实施例1-实施例3三元乙丙橡胶组合物的上述性能；对比例4使用陶土替换Sillitin V 85，结果导致胶料的压缩永久变形和耐油性能降低。本发明三元乙丙橡胶组合物的技术指标完全符合技术指标要求，低温和耐油性能优异，具有优良物理机械性能的同时，无胺解反应发生，保证了橡胶软管的爆破性能。

Claims

1.一种浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物，其特征在于：它是由如下重量份数的组分制成的：三元乙丙橡胶100份、氧化锌2～5份、硬脂酸1～3份、无机填料150～230份、硅烷偶联剂0～5份、石蜡油40～120份、防老剂2～4份、硫化剂0～2份、促进剂3～8份。

2.根据权利要求1所述的浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物，其特征在于：它是由如下重量份数的组分制成的：三元乙丙橡胶100份、氧化锌2～5份、硬脂酸1～3份、无机填料150～230份、硅烷偶联剂2～5份、石蜡油60～80份、防老剂2～4份、硫磺1～2份、促进剂3～8份。

3.根据权利要求1或2所述的浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物，其特征在于：所述的三元乙丙橡胶为长链支化三元乙丙橡胶，门尼粘度ML(1+8)150℃为60～70，乙烯含量为50～70％，ENB含量为5～10％。

4.根据权利要求1或2所述的浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物，其特征在于：所述的无机填料为矽丽粉Sillitin V 85、矽丽粉VM56、钛白粉中的一种或者几种组合；所述的防老剂为防老剂TNP、防老剂ZMTI、防老剂445中的一种或者几种组合。

5.根据权利要求4所述的浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物，其特征在于：所述的无机填料为矽丽粉Sillitin V 85、矽丽粉VM56和钛白粉重量比为(2～3):(2～3):1的组合；所述的防老剂为防老剂TNP、防老剂ZMTI和防老剂445重量比为1:1:1的组合。

6.根据权利要求1或2所述的浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂A151、硅烷偶联剂SI69、硅烷偶联剂A172。

7.根据权利要求1或2所述的浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物，其特征在于：所述的石蜡油为YP5002。

8.根据权利要求1或2所述的浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物，其特征在于：所述的硫化剂为硫磺S-80；所述的促进剂为综合促进剂LHG-80。

9.一种权利要求1所述的浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

10.一种浅色胶管，其特征在于：它是以权利要求1所述的浅色胶管用环保耐油乙丙橡胶组合物为内层胶和外层胶，通过挤出机将乙丙橡胶组合物挤出在钢芯上得到管坯，将带芯棒的管坯放入编织机，采用1500D聚酯线编织形成聚酯增强层，通过挤出机将乙丙橡胶组合物包覆在编织管上，硫化，拔芯，得到胶管产品。