本發(fā)明涉及新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料及其制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
天然橡膠(以下簡(jiǎn)稱ACM)是以丙烯酸酯為主單體經(jīng)共聚而得的彈性體，其主鏈為飽和碳鏈，側(cè)基為極性酯基。由于特殊結(jié)構(gòu)賦予其許多優(yōu)異的特點(diǎn)，如：耐熱、耐老化、耐油、耐臭氧、抗紫外線等，力學(xué)性能和加工性能優(yōu)于氟橡膠和硅橡膠，其耐熱、耐老化性和耐油性優(yōu)于丁腈橡膠。ACM被廣泛應(yīng)用于各種高溫、耐油環(huán)境中，成為近年來(lái)汽車(chē)工業(yè)著重開(kāi)發(fā)推廣的一種密封材料，特別是用于汽車(chē)的耐高溫油封、曲軸、閥桿、汽缸墊、液壓輸油管等。然而，天然橡膠所存在的耐低溫性差、機(jī)械性能較差的缺點(diǎn)，也大大限制了其在對(duì)機(jī)械強(qiáng)度要求較高的汽車(chē)油封密封件方面的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于汽車(chē)油封密封件的高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料及其制備方法及應(yīng)用。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料，按照重量份計(jì)，由以下原料組成：天然橡膠100份、順丁橡膠20～28份、氯丁橡膠8～14份、高耐磨炭黑24～30份、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑6～10份、硬脂酸丁酯1.2～1.6份、檸檬酸三丁酯2.1～2.5份、氨基硅烷鍵合硅膠2.0～3.2份、玻璃粉7～11份、防老劑4452.2～2.6份、防老劑IPPD 1.0～1.5份、防老劑NBC 1.4～1.8份、氧化鋅1.5～2.2份、油酸鈉1.0～1.3份、硫磺5.4～6.2份、促進(jìn)劑DZ 1.8～2.4份。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：按照重量份計(jì)，由以下原料組成：天然橡膠100份、順丁橡膠22～25份、氯丁橡膠10～13份、高耐磨炭黑25～28份、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑8～10份、硬脂酸丁酯1.4～1.5份、檸檬酸三丁酯2.2～2.4份、氨基硅烷鍵合硅膠2.6～3.0份、玻璃粉8～10份、防老劑4452.4～2.5份、防老劑IPPD 1.2～1.4份、防老劑NBC 1.5～1.6份、氧化鋅1.8～2.0份、油酸鈉1.1～1.2份、硫磺5.8～6.0份、促進(jìn)劑DZ 2.0～2.2份。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：按照重量份計(jì)，由以下原料組成：天然橡膠100份、順丁橡膠24份、氯丁橡膠12份、高耐磨炭黑26份、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑9份、硬脂酸丁酯1.4份、檸檬酸三丁酯2.3份、氨基硅烷鍵合硅膠2.8份、玻璃粉9份、防老劑4452.5份、防老劑IPPD 1.3份、防老劑NBC 1.5份、氧化鋅1.9份、油酸鈉1.1份、硫磺5.9份、促進(jìn)劑DZ 2.1份。
所述的高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將高耐磨炭黑、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、玻璃粉、氨基硅烷鍵合硅膠預(yù)熱至140～145℃，將硬脂酸丁酯、檸檬酸三丁酯、防老劑445、防老劑IPPD、防老劑NBC預(yù)熱至135～140℃，備用；
(2)按比例將天然橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠混合，在微波功率為380～420W、微波頻率為5～7GHz的條件下進(jìn)行微波加熱2～3min，得到初次混合料；
(3)接著按比例將步驟(1)中預(yù)熱的原料倒入步驟(2)的初次混合料中，繼續(xù)在微波功率為350～380W、微波頻率為8～10GHz的條件下進(jìn)行微波加熱1～2min，得到二次混合料；
(4)然后往步驟(3)的二次混合料中加入氧化鋅、油酸鈉、硫磺、促進(jìn)劑DZ，在溫度為168～172℃、壓力為20～22MPa的條件下進(jìn)行硫化2.0～2.5min，自然冷卻，制得所述的高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料。
所述的高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料在制備汽車(chē)油封密封件方面的應(yīng)用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明選用順丁橡膠、氯丁橡膠與天然橡膠復(fù)配使用，采用氨基硅烷鍵合硅膠和玻璃粉并用的混合填充劑，采用防老劑445、防老劑IPPD和防老劑NBC三者的混合物作為防老劑，在不改變天然橡膠的耐熱、耐油、耐老化性能的基礎(chǔ)上，對(duì)其低溫耐寒性能和機(jī)械性能進(jìn)行改善。與傳統(tǒng)的天然橡膠相比，耐寒性和機(jī)械性能有了明顯的提高，脆性溫度可高達(dá)-55℃無(wú)斷裂且耐油，耐老化性能依然良好，彌補(bǔ)了天然橡膠在使用上的不足，且橡膠的耐油、耐熱、耐老化等性能沒(méi)有明顯改變，滿足了汽車(chē)油封密封件的耐油、耐熱、耐老化性能、機(jī)械性能的要求。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1
本發(fā)明實(shí)施例中，一種高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料，按照重量份計(jì)，由以下原料組成：天然橡膠100份、順丁橡膠20份、氯丁橡膠14份、高耐磨炭黑24份、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑10份、硬脂酸丁酯1.2份、檸檬酸三丁酯2.5份、氨基硅烷鍵合硅膠2.0份、玻璃粉11份、防老劑4452.2份、防老劑IPPD 1.5份、防老劑NBC 1.4份、氧化鋅2.2份、油酸鈉1.0份、硫磺6.2份、促進(jìn)劑DZ 1.8份。
所述的高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將高耐磨炭黑、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、玻璃粉、氨基硅烷鍵合硅膠預(yù)熱至140℃，將硬脂酸丁酯、檸檬酸三丁酯、防老劑445、防老劑IPPD、防老劑NBC預(yù)熱至140℃，備用；
(2)按比例將天然橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠混合，在微波功率為380W、微波頻率為7GHz的條件下進(jìn)行微波加熱2min，得到初次混合料；
(3)接著按比例將步驟(1)中預(yù)熱的原料倒入步驟(2)的初次混合料中，繼續(xù)在微波功率為380W、微波頻率為8GHz的條件下進(jìn)行微波加熱2min，得到二次混合料；
(4)然后往步驟(3)的二次混合料中加入氧化鋅、油酸鈉、硫磺、促進(jìn)劑DZ，在溫度為168℃、壓力為22MPa的條件下進(jìn)行硫化2.0min，自然冷卻，制得所述的高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料。
實(shí)施例2
本發(fā)明實(shí)施例中，一種高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料，按照重量份計(jì)，由以下原料組成：天然橡膠100份、順丁橡膠28份、氯丁橡膠8份、高耐磨炭黑30份、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑6份、硬脂酸丁酯1.6份、檸檬酸三丁酯2.1份、氨基硅烷鍵合硅膠3.2份、玻璃粉7份、防老劑445 2.6份、防老劑IPPD 1.0份、防老劑NBC 1.8份、氧化鋅1.5份、油酸鈉1.3份、硫磺5.4份、促進(jìn)劑DZ 2.4份。
所述的高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料的制備方法，與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例3
本發(fā)明實(shí)施例中，一種高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料，按照重量份計(jì)，由以下原料組成：天然橡膠100份、順丁橡膠22份、氯丁橡膠13份、高耐磨炭黑25份、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑10份、硬脂酸丁酯1.4份、檸檬酸三丁酯2.4份、氨基硅烷鍵合硅膠2.6份、玻璃粉10份、防老劑4452.4份、防老劑IPPD 1.4份、防老劑NBC 1.5份、氧化鋅2.0份、油酸鈉1.1份、硫磺6.0份、促進(jìn)劑DZ 2.0份。
所述的高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將高耐磨炭黑、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、玻璃粉、氨基硅烷鍵合硅膠預(yù)熱至145℃，將硬脂酸丁酯、檸檬酸三丁酯、防老劑445、防老劑IPPD、防老劑NBC預(yù)熱至135℃，備用；
(2)按比例將天然橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠混合，在微波功率為420W、微波頻率為5GHz的條件下進(jìn)行微波加熱3min，得到初次混合料；
(3)接著按比例將步驟(1)中預(yù)熱的原料倒入步驟(2)的初次混合料中，繼續(xù)在微波功率為350W、微波頻率為10GHz的條件下進(jìn)行微波加熱1min，得到二次混合料；
(4)然后往步驟(3)的二次混合料中加入氧化鋅、油酸鈉、硫磺、促進(jìn)劑DZ，在溫度為172℃、壓力為20MPa的條件下進(jìn)行硫化2.5min，自然冷卻，制得所述的高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料。
實(shí)施例4
本發(fā)明實(shí)施例中，一種高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料，按照重量份計(jì)，由以下原料組成：天然橡膠100份、順丁橡膠25份、氯丁橡膠10份、高耐磨炭黑28份、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑8份、硬脂酸丁酯1.5份、檸檬酸三丁酯2.2份、氨基硅烷鍵合硅膠3.0份、玻璃粉8份、防老劑4452.5份、防老劑IPPD 1.2份、防老劑NBC 1.6份、氧化鋅1.8份、油酸鈉1.2份、硫磺5.8份、促進(jìn)劑DZ 2.2份。
所述的高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料的制備方法，與實(shí)施例3相同。
實(shí)施例5
本發(fā)明實(shí)施例中，一種高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料，按照重量份計(jì)，由以下原料組成：天然橡膠100份、順丁橡膠24份、氯丁橡膠12份、高耐磨炭黑26份、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑9份、硬脂酸丁酯1.4份、檸檬酸三丁酯2.3份、氨基硅烷鍵合硅膠2.8份、玻璃粉9份、防老劑4452.5份、防老劑IPPD 1.3份、防老劑NBC 1.5份、氧化鋅1.9份、油酸鈉1.1份、硫磺5.9份、促進(jìn)劑DZ 2.1份。
所述的高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將高耐磨炭黑、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、玻璃粉、氨基硅烷鍵合硅膠預(yù)熱至142℃，將硬脂酸丁酯、檸檬酸三丁酯、防老劑445、防老劑IPPD、防老劑NBC預(yù)熱至138℃，備用；
(2)按比例將天然橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠混合，在微波功率為400W、微波頻率為6GHz的條件下進(jìn)行微波加熱2.5min，得到初次混合料；
(3)接著按比例將步驟(1)中預(yù)熱的原料倒入步驟(2)的初次混合料中，繼續(xù)在微波功率為360W、微波頻率為9GHz的條件下進(jìn)行微波加熱1.5min，得到二次混合料；
(4)然后往步驟(3)的二次混合料中加入氧化鋅、油酸鈉、硫磺、促進(jìn)劑DZ，在溫度為170℃、壓力為21MPa的條件下進(jìn)行硫化2.2min，自然冷卻，制得所述的高強(qiáng)度丙烯酸酯膠料。
對(duì)比例1
在實(shí)施例5的配方基礎(chǔ)上，將氨基硅烷鍵合硅膠替換為玻璃粉，其余與實(shí)施例5完全相同。
對(duì)比例2
在實(shí)施例5的配方基礎(chǔ)上，將防老劑IPPD替換為防老劑445，其余與實(shí)施例5完全相同。
對(duì)比例3
在實(shí)施例5的配方基礎(chǔ)上，將氯丁橡膠替換為順丁橡膠，其余與實(shí)施例5完全相同。
對(duì)比例4
在實(shí)施例5的配方基礎(chǔ)上，將順丁橡膠替換為氯丁橡膠，其余與實(shí)施例5完全相同。
測(cè)試各例制得的膠料的機(jī)械性能、耐熱性、耐寒性、耐機(jī)油、耐油(IRM 903)性以及耐臭氧性。測(cè)試結(jié)果如表1～4所示。
表1各例制得的膠料的機(jī)械性能
表2各例制得的膠料的耐熱性和耐寒性
表3各例制得的膠料的耐機(jī)油性
表4各例制得的膠料的耐油性和耐臭氧性
由表1～4可知：與對(duì)照組相比，實(shí)施例1～5制得的膠料具有較好的機(jī)械性能、耐熱性、耐寒性、耐機(jī)油性、耐油性和耐臭氧性；其中表1說(shuō)明本發(fā)明選用順丁橡膠、氯丁橡膠與天然橡膠復(fù)配使用，并采用氨基硅烷鍵合硅膠和玻璃粉并用的混合填充劑，使得膠料具有較好的機(jī)械性能，表2、表3和表4說(shuō)明本發(fā)明選用順丁橡膠、氯丁橡膠與天然橡膠復(fù)配使用，具有較好的耐熱性、耐寒性和耐油性，此外，由表4可以得出本發(fā)明采用防老劑445、防老劑IPPD和防老劑NBC三者的混合物作為防老劑，具有較好的耐臭氧性。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。