CN113402792A - 一种irm903油中低压变丁腈橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料及其制备方法，属于橡胶材料技术领域。本发明的橡胶材料包括47.0～52.0％高门尼丁腈生胶3370C、2.0～3.0％氧化锌、0.3～0.7％硬脂酸、1.5～2.5％过氧化物硫化剂PERKADOXA 14、1.5～2.5％过氧化物交联助剂Chemmix PMA‑201、9.0～12.0％N774半补强炭黑、26.0～30.0％ST1120炭黑、2.0～5.0％增塑W260S。其制备步骤为：母炼胶在密炼机中混炼，停放8小时密炼机中加硫；产品一段硫化和二次处理。本发明的丁腈橡胶材料在IRM903油中125℃×70h浸泡后B型压缩永久变形≤10％。

Description

一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶材料技术领域，更具体地说，涉及一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料及其制备方法。
背景技术
随着汽车市场需求量的不断增加，汽车用橡胶密封件的用量也越来越大，它是汽车中不可缺少的重要组成部分，在汽车不断的更新换代中，现今对橡胶密封材料的要求也越来越高，我们为康明斯集团配套生产的发动机滤清器用橡胶密封件就是其中关键部件之一。
众所周知，IRM903#油是一种高粘度的石油基标准油品，其苯胺点在标准测试油IRM901#，IRM902#，IRM903#中最低，其溶胀能力最高，是一种高体积增量油，丁腈橡胶在IRM903#油中的体积增量很大，会发生较高的溶胀。单看丁腈橡胶材料满足SAE J200M2CH714A25EO15EO35F16材料标准不难，但同时需要满足在IRM903油中125℃×70h浸泡后B型压缩永久变形≤10％的技术指标，正是本发明所需要攻克的难题，现有技术一般丁腈橡胶材料在IRM903#油中经125℃×70h浸泡后因发生较高的溶胀其压缩永久变形≥20％，远满足不了此要求，其难度可想而知。
如何设计一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料，通过对原料组分配比的合理设置，使其不仅满足SAE J200 M2CH714A25EO15EO35F16的材料标准，而且同时还能满足在IRM903油中125℃×70h浸泡后B型压缩永久变形≤10％的技术指标要求，是现有技术中亟需解决的技术问题。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的旨在提供一种不仅满足SAE J200 M2CH714A25EO15EO35F16的材料标准，而且同时还能满足在IRM903油中125℃×70h浸泡后B型压缩永久变形≤10％的技术指标的IRM903油中低压变丁腈橡胶材料及其制备方法，所制备的产品不仅能够应用于各类汽车发动机滤清器用橡胶密封件，也可以应用于其他工程设备用IRM903油中低压变丁腈橡胶产品。
本发明的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料制备方法，采用二段混炼方法，可以避免一段混炼加硫带来胶料容易焦烧的问题，同时停放能够使丁腈橡胶与各配合剂之间相互得到充分浸润，分子间组合产生协同效应，使混炼胶分散更均匀，胶料性能更稳定。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料，包括以下重量百分比的组分：
Figure BDA0003117370890000021
作为本发明进一步地改进，所述高门尼丁腈生胶3370C的门尼粘度ML(1+4)100℃：70。
作为本发明进一步地改进，所述高门尼丁腈生胶3370C的重量百分比为49.5％。
作为本发明进一步地改进，所述炭黑N774半补强炭黑和ST1120炭黑并用，且其重量百分比分别为10.5％和28.0％。
作为本发明进一步地改进，所述过氧化物硫化剂PERKADOXA 14和所述过氧化物交联助剂ChemmixPMA-201并用，其组分重量百分比均为2.0％。
本发明的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料制备方法，其特征在于：采用权利要求1～4任一项所述的材料组分进行制备，包括母炼胶混炼：将上述材料组分加入密炼机中混炼均匀，当混炼温度达到125～135℃排胶；硫化：将成型好的胶料填入模腔，在硫化机上170℃～175℃×6min硫化得到一段硫化产品，再经过150℃×120min二次处理，最终得到在IRM903油中低压变丁腈橡胶密封产品。
作为本发明进一步地改进，将原料中除过氧化物硫化剂PERKADOXA 14和交联助剂PMA-201之外的所有组分加入密炼机中混炼均匀，步骤(1)混炼后的母炼胶停放8小时后，将母炼胶投入密炼机中，此时加入过氧化物硫化剂PERKADOXA 14和交联助剂ChemmixPMA-201，密炼室温度控制在110～120℃，胶料混炼2.0～3.0分钟后排胶。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料，在配方中采用高门尼丁腈生胶3370C，其生胶的门尼粘度ML(1+4)100℃：70，它相对于常规门尼粘度的丁腈生胶来说，压缩永久变形性能更好，但同时其分子量高，塑性低，在混炼过程中因分子之间摩擦力大而导致流动性差，各组分混合不均匀，此时其他组分就需要良好的分散性与流动性，需要使用粒径在60nm以下的炭黑提高胶料的流动性，一般情况下此粒径范围内的炭黑又会导致填充体系的强度不佳，本发明的补强填充体系采用粒径在95nm的软质N774半补强炭黑和中粒径ST1120炭黑并用的方法，其中N774半补强炭黑不仅满足材料的强度要求，同时压缩回弹性好，而填充中粒径ST1120炭黑，不但具有一定的补强效果，而且在炭黑填充量相同的情况下，其硬度上升幅度小，因此，可以通过一定量的填充来减少胶料在IRM903油中的溶胀，同时它也具有压缩回弹性好的特性，本发明通过两者的协同作用，以及与高门尼丁腈生胶之间的协同作用以确保胶料在此油中的低压变。
(2)本发明的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料，采用过氧化物硫化剂PERKADOXA 14和过氧化物交联助剂ChemmixPMA-201相结合的方法，可以有效发挥过氧化物硫化剂的作用，减少小分子的形成，既可使硫化后的橡胶的交联键更稳固，同时又提高了胶料的交联密度，提高了本发明材料在IRM903油中抵抗溶胀的能力，满足低压变要求。
(3)本发明的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料，实现材料不仅满足SAEJ200M2CH714A25EO15EO35F16材料标准，同时还满足在IRM903油中125℃×70h浸泡后B型压缩永久变形≤10％的技术指标，所制备的产品不仅能够应用于各类汽车发动机滤清器用橡胶密封件，也可以应用于其他工程设备用IRM903油中低压变丁腈橡胶产品。
(4)本发明的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料制备方法，采用二段混炼方法，可以避免一段混炼加硫带来胶料容易焦烧的问题，同时停放能够使丁腈橡胶与各配合剂之间相互得到充分浸润，分子间组合产生协同效应，使混炼胶分散更均匀，胶料性能更稳定。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述。
实施例1
本实施例的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料，包括如下重量百分比的组分：
表1实施例1 IRM903油中低压变丁腈橡胶材料的组分及百分比含量
Figure BDA0003117370890000031
Figure BDA0003117370890000041
具体在本实施例中，本实施中的高门尼丁腈生胶3370C是阿朗新科高性能弹性体(常州)有限公司生产的。作为一种实施方式，本实施例中高门尼丁腈生胶3370C的门尼粘度ML(1+4)100℃：70。优选的，本实施例中高门尼丁腈生胶3370C的重量百分比为49.5％。本实施例在配方中采用高门尼丁腈生胶3370C，其生胶的门尼粘度ML(1+4)100℃：70，它相对于常规门尼粘度的丁腈生胶来说，压缩永久变形性能更好。
此外，本实施例中所述炭黑N774半补强炭黑和ST1120炭黑并用，且其重量百分比分别为10.5％和28.0％。本实施中的炭黑N774半补强炭黑是苏州宝华炭黑有限公司生产的，ST1120炭黑是卡博特炭黑有限公司生产的。
值得说明的是，在配方中采用高门尼丁腈生胶3370C，其生胶的门尼粘度ML(1+4)100℃：70，它相对于常规门尼粘度的丁腈生胶来说，压缩永久变形性能更好，但同时其分子量高，塑性低，在混炼过程中因分子之间摩擦力大而导致流动性差，各组分混合不均匀，此时其他组分就需要良好的分散性与流动性，需要使用粒径在60nm以下的炭黑提高胶料的流动性，一般情况下此粒径范围内的炭黑又会导致填充体系的强度不佳，本发明的补强填充体系采用粒径在95nm的软质N774半补强炭黑和中粒径ST1120炭黑并用的方法，其中N774半补强炭黑不仅满足材料的强度要求，同时压缩回弹性好，而填充中粒径ST1120炭黑，不但具有一定的补强效果，而且在炭黑填充量相同的情况下，其硬度上升幅度小，因此，可以通过一定量的填充来减少胶料在IRM903油中的溶胀，同时它也具有压缩回弹性好的特性，本发明通过两者的协同作用，以及与高门尼丁腈生胶之间的协同作用以确保胶料在此油中的低压变。
本发明的补强填充体系采用软质N774半补强炭黑和中粒径ST1120炭黑并用的方法，炭黑粒径越小，压缩永久变形的增加幅度越快，本发明选用的这两种炭黑相对于小粒径炭黑(如硬质高耐磨、快压出炭黑)，其压缩永久变形明显优于后两者，其中N774半补强炭黑不仅满足材料的强度要求，同时压缩回弹性好，而填充中粒径ST1120炭黑，不但具有一定的补强效果，而且在炭黑填充量相同的情况下，其硬度上升幅度小，因此，可以通过一定量的填充来减少胶料在IRM903油中的溶胀，同时它也具有压缩回弹性好的特性，本发明通过这两者的并用，以确保胶料在此油中的低压变。
作为另一种实施方式，本实施例中所述过氧化物硫化剂PERKADOXA 14和所述过氧化物交联助剂ChemmixPMA-201并用，其组分重量百分比均为2.0％。本实施例中的过氧化物硫化剂PERKADOXA 14供应商是上海金昌盛化工有限公司。本实施例中的交联助剂ChemmixPMA-201供应商是上海景惠化工有限公司。
本实施例中采用过氧化物硫化剂PERKADOXA 14和过氧化物交联助剂ChemmixPMA-201相结合的方法，既可使硫化后的橡胶形成碳-碳键，同时又提高了胶料的交联密度，以满足材料在IRM903油中低溶胀、低压变要求。
本实施例的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料，通过以上三种方法的实施，实现材料不仅满足SAE J200 M2CH714A25EO15EO35F16材料标准，同时还满足在IRM903油中125℃×70h浸泡后B型压缩永久变形≤10％的技术指标。
本实施例的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料，不仅能够应用于各类汽车发动机滤清器用橡胶密封件，也可以应用于其他工程设备用IRM903油中低压变丁腈橡胶产品。
本实施例还提供了一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料的制备方法，采用上述的材料组分进行制备，具体包括母炼胶混炼：将上述材料组分加入密炼机中混炼均匀，当混炼温度达到125～135℃排胶；硫化：将成型好的胶料填入模腔，在硫化机上170℃～175℃×6min硫化得到一段硫化产品，再经过150℃×120min二次处理，最终得到在IRM903油中低压变丁腈橡胶密封产品。
优选的，本实施例中可以先将表1中除过氧化物硫化剂PERKADOXA 14和交联助剂PMA-201之外的所有组分加入密炼机中混炼均匀，步骤(1)混炼后的母炼胶停放8小时后，将母炼胶投入密炼机中，此时再加入过氧化物硫化剂PERKADOXA 14和交联助剂ChemmixPMA-201，密炼室温度控制在110～120℃，胶料混炼2.0～3.0分钟后排胶。
具体在本实施例中，本发明的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料的制备方法，其步骤为：
(1)母炼胶混炼：
按照上述的配方，将除硫化剂PERKADOXA 14和交联助剂PMA-201外的所有配合剂加入密炼机中混炼，混炼均匀后，当混炼温度达到130℃排胶。
更进一步地，步骤(1)混炼的母炼胶停放8小时后，将母炼胶投入密炼机中，加入硫化剂PERKADOXA 14和交联助剂ChemmixPMA-201，密炼室温度控制在115℃，胶料混炼2.5分钟后排胶。
本实施例采用二段混炼方法，可以避免一段混炼加硫带来胶料容易焦烧的问题，同时停放能够使丁腈橡胶与各配合剂之间相互得到充分浸润，分子间组合产生协同效应，使混炼胶分散更均匀，胶料性能更稳定。
(2)硫化：
将成型好的胶料填入模腔，在硫化机上172℃×6min硫化得到一段硫化产品，再经过150℃×120min二次处理，最终得到在IRM903油中低压变丁腈橡胶密封产品。
本实施例制得的IRM903油中低压变丁腈橡胶材料的性能如表5所示。本实施例还提供了对比例1～3，对比例1～3的制备方法基本同实施例1，制备原料具体如下。
对比例1
本对比例1生胶体系中采用常规门尼丁腈生胶3345C，门尼粘度ML(1+4)100℃：45，其组分的重量百分比为45％，配方由如下重量百分比的组分组成，具体见表2。
表2对比例1配方的材料组分及重量百分含量
原材料名称 百分含量/％
丁腈生胶3345C 45.0
氧化锌 2.3
硬脂酸 0.5
防老剂4010NA 0.9
防老剂RD 0.5
过氧化物硫化剂PERKADOXA 14 1.8
交联助剂ChemmixPMA-201 1.8
ST1120炭黑 29.3
N774半补强炭黑 11.3
增塑剂W260S 6.8
所采用的制备方法与实施例1相近，胶料性能见表5。
对比例2
本对比例2胶料补强填充体系中只单一添加N774半补强炭黑，没有采取与大粒径ST1120炭黑并用的方法，其配方组分由如下重量百分比的组分组成，具体见表3。
表3对比例2配方的材料组分及重量百分含量
Figure BDA0003117370890000061
Figure BDA0003117370890000071
所采用的制备方法与实施例1相近，胶料性能见表5。
对比例3
本对比例3胶料硫化体系中采用有效硫化体系而非过氧化物硫化体系，其配方组分由如下重量百分比的组分组成，具体见表4。
表4对比例3配方的材料组分及重量百分含量
原材料名称 百分含量/％
高门尼丁腈生胶3370C 51.8
氧化锌 2.6
硬脂酸 0.5
防老剂4010NA 1.0
防老剂RD 0.5
硫磺 0.1
促进剂DTDM 0.8
促进剂CZ 0.6
促进剂TMTD 0.6
ST1120炭黑 28.5
N774半补强炭黑 10.4
增塑剂W260S 2.6
所采用的制备方法与实施例1相近，胶料性能见表5。
通过实施例1和对比例1～3丁腈橡胶材料测试性能对比可以看出，实施例1不仅满足SAE J200 M2CH714A25EO15EO35F16的材料标准，而且同时还能满足在IRM903油中125℃×70h浸泡后B型压缩永久变形≤10％的技术指标，而对比例1～3IRM903油中125℃×70h压缩永久变形均大于10％，不能满足其材料标准的要求。
表5实施例1和对比例1～3丁腈橡胶材料测试性能对比
Figure BDA0003117370890000081
实施例2
本实施例的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料，包括如下重量百分比的组分：
表6实施例2 IRM903油中低压变丁腈橡胶材料的组分及百分比含量
原材料名称 百分含量/％
高门尼丁腈生胶3370C 47.0
氧化锌 3.0
硬脂酸 0.7
防老剂4010NA 1.2
防老剂RD 0.6
过氧化物硫化剂PERKADOXA 14 2.5
交联助剂ChemmixPMA-201 2.0
ST1120炭黑 30.0
N774半补强炭黑 9.0
增塑剂W260S 4.0
本发明的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料的制备方法，其步骤为：
(1)母炼胶混炼：
按照上述的配方，将表6中除过氧化物硫化剂PERKADOXA 14和交联助剂PMA-201之外的所有组分加入密炼机中混炼均匀，混炼均匀后，当混炼温度达到125℃排胶。
更进一步地，步骤(1)混炼的母炼胶停放8小时后，将母炼胶投入密炼机中，加入硫化剂PERKADOXA 14和交联助剂ChemmixPMA-201，密炼室温度控制在110℃，胶料混炼3.0分钟后排胶。
(2)硫化：
将成型好的胶料填入模腔，在硫化机上175℃×6min硫化得到一段硫化产品，再经过150℃×120min二次处理，最终得到在IRM903油中低压变丁腈橡胶密封产品。
本实施例制得的IRM903油中低压变丁腈橡胶材料的性能与实施例1中的表5的性能相近，与实施例1相比IRM903油中125℃×70h压缩永久变形略低，耐IRM901#油性能较实施例1略差。其中，材料标准：
SAE J200 M2CH714A25EO15EO35F16 Z16，Z16：IRM903油中125℃×70h压缩永久变形≤10％。
实施例3
本实施例的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料，包括如下重量百分比的组分：
表7实施例3IRM903油中低压变丁腈橡胶材料的组分及百分比含量
原材料名称 百分含量/％
高门尼丁腈生胶3370C 52.0
氧化锌 2.0
硬脂酸 0.3
防老剂4010NA 0.8
防老剂RD 0.4
过氧化物硫化剂PERKADOXA 14 1.5
交联助剂ChemmixPMA-201 1.5
ST1120炭黑 27.0
N774半补强炭黑 12.0
增塑剂W260S 2.5
本发明的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料的制备方法，其步骤为：
(1)母炼胶混炼：
按照权利要求1所述的配方，将表7中除过氧化物硫化剂PERKADOXA 14和交联助剂PMA-201之外的所有组分加入密炼机中混炼均匀，混炼均匀后，当混炼温度达到135℃排胶。
更进一步地，步骤(1)混炼的母炼胶停放8小时后，将母炼胶投入密炼机中，加入硫化剂PERKADOXA 14和交联助剂ChemmixPMA-201，密炼室温度控制在120℃，胶料混炼2.0分钟后排胶。
(2)硫化：
将成型好的胶料填入模腔，在硫化机上170℃×6min硫化得到一段硫化产品，再经过150℃×120min二次处理，最终得到在IRM903油中低压变丁腈橡胶密封产品。
本实施例制得的IRM903油中低压变丁腈橡胶材料的性能与实施例1中的表5的性能相近，与实施例1相比IRM903油中125℃×70h压缩永久变形略高，其中，材料标准：SAEJ200 M2CH714A25EO15EO35F16Z16，Z16：IRM903油中125℃×70h压缩永久变形≤10％。
实施例4
本实施例的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料，包括如下重量百分比的组分：
表8实施例4IRM903油中低压变丁腈橡胶材料的组分及百分比含量
Figure BDA0003117370890000101
Figure BDA0003117370890000111
本实施例制得的IRM903油中低压变丁腈橡胶材料的性能和实施例1中的表5的性能相近，耐IRM901#油性能较实施例1略差，其中，材料标准：SAE J200M2CH714A25EO15EO35F16Z16，Z16：IRM903油中125℃×70h压缩永久变形≤10％。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料，其特征在于：包括以下重量百分比的组分：
Figure FDA0003117370880000011
2.根据权利要求1所述的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料，其特征在于：所述高门尼丁腈生胶3370C的门尼粘度ML(1+4)100℃：70。
3.根据权利要求2所述的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料，其特征在于：所述高门尼丁腈生胶3370C的重量百分比为49.5％。
4.根据权利要求1中所述的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料，其特征在于：所述炭黑N774半补强炭黑和ST1120炭黑并用，且其重量百分比分别为10.5％和28.0％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料，其特征在于：所述过氧化物硫化剂PERKADOXA 14和所述过氧化物交联助剂ChemmixPMA-201并用，其组分重量百分比均为2.0％。
6.一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料制备方法，其特征在于：采用权利要求1～5任一项所述的材料组分进行制备，包括母炼胶混炼：将上述材料组分加入密炼机中混炼均匀，当混炼温度达到125～135℃排胶；硫化：将成型好的胶料填入模腔，在硫化机上170℃～175℃×6min硫化得到一段硫化产品，再经过150℃×120min二次处理，最终得到在IRM903油中低压变丁腈橡胶密封产品。
7.根据权利要求6所述的一种IRM903油中低压变丁腈橡胶材料制备方法，其特征在于：将除过氧化物硫化剂PERKADOXA 14和交联助剂PMA-201之外的所有组分加入密炼机中混炼均匀，步骤(1)混炼后的母炼胶停放8小时后，将母炼胶投入密炼机中，此时加入过氧化物硫化剂PERKADOXA 14和交联助剂ChemmixPMA-201，密炼室温度控制在110～120℃，胶料混炼2.0～3.0分钟后排胶。
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