一種耐酸低壓縮永久變形橡膠復(fù)合材料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種耐酸且低壓縮永久形變橡膠復(fù)合材料的配方及制備方法，特別是 以三元乙丙橡膠為主體的硫化膠體系的配方設(shè)計(jì)與制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 橡膠因?yàn)榫哂懈邚椥?、低模量、耐磨、密度小可大量填充等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于各個(gè) 領(lǐng)域。膠料經(jīng)過熱壓硫化成型為各種模壓制品，如密封墊圈，緩沖減震墊等;通過擠出機(jī)可 擠出不同口徑的膠管和型材。
[0003] 針對密封制品領(lǐng)域，由于其具有較好的加工性，較低的壓縮永久形變，廣泛的環(huán)境 適應(yīng)性，橡膠產(chǎn)品占有重要的一席之地。如常見的水杯，飯盒的密封圈，機(jī)械設(shè)備的密封條， 油封等等。根據(jù)不同的實(shí)際使用環(huán)境，比較常用的密封橡膠有硅橡膠，丁腈橡膠，三元乙丙 橡膠，氟橡膠，天熱橡膠，聚氨酯橡膠等等。
[0004] 但是在使用甚至存儲(chǔ)中發(fā)生的橡膠老化嚴(yán)重影響了橡膠使用范圍。老化過程中常 常會(huì)伴隨一些顯著的現(xiàn)象，變軟、發(fā)黏、變色，形變無法回復(fù)，變脆、變硬、龜裂等。在物理性 能上橡膠有溶脹、流變性能等的改變。在力學(xué)性能上會(huì)發(fā)生拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、沖擊強(qiáng) 度、彎曲強(qiáng)度、壓縮率、彈性等指標(biāo)下降。這主要是由于長期受熱、氧、光、機(jī)械力、輻射、化學(xué) 介質(zhì)、空氣中的臭氧等外部因素的作用，使橡膠材料大分子鏈發(fā)生化學(xué)變化，破壞了橡膠原 有化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致橡膠性能變壞，同時(shí)其中不穩(wěn)定助劑的析出也會(huì)造成整體性能的變 化和對外界使用環(huán)境的污染。
[0005] 隨著化學(xué)結(jié)構(gòu)的破壞，橡膠壓縮永久形變增大，密封逐漸失效，給生產(chǎn)和生活帶來 極大不便和影響。尤其是在酸性環(huán)境等較惡劣環(huán)境下使用的密封橡膠，其壽命往往不能滿 足要求，如質(zhì)子交換膜燃料電池內(nèi)部酸性環(huán)境中所使用的硅橡膠密封材料，在電池多次循 環(huán)充放電后發(fā)生降解，壓縮永久形變增加，回彈性降低，密封失效，引起電池短路等故障?；?學(xué)性能優(yōu)異的氟橡膠則價(jià)格較其他橡膠更高昂，且獨(dú)特的硫化體系也不利于與其他橡膠共 硫化，采用的吸酸劑體系在酸性環(huán)境下容易被抽出，對使用環(huán)境造成污染，同時(shí)其壓縮永久 形變較大，密封效果不夠理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有橡膠密封材料耐酸性能及耐壓縮永久形變性能的不足，本發(fā)明采用 一種新的以橡膠為主體的復(fù)合材料體系，配合新型的成型加工工藝，得到一種耐酸且低壓 縮永久變形的橡膠密封材料。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0008] -種耐酸低壓縮永久變形橡膠復(fù)合材料，其由以下組分組成：
[0009] 以質(zhì)量比計(jì)的：
[0010] 三元乙丙橡膠100份；
[0011 ]過氧化物硫化體系的硫化劑雙叔丁基過氧化二異丙基苯2-4份、助硫化劑三稀丙 基異氰脲酸酯(0.5-2份）；
[0012]活化劑氧化鋅28份；
[0013]加工助劑硬脂酸0 · 5-2份；
[0014] 惰性無機(jī)填料炭黑N9900-20份、砂麗粉sillitin 0-25份、硫酸鋇0-10份。
[0015]本發(fā)明所述主體橡膠材料為三元乙丙橡膠，以亞乙基降冰片烯(ENB)為第三單體， 含量為4%~6%，分子量分布為可控長支鏈(CLCB)，乙稀含量為50%~70%。所述三兀乙丙 橡膠的具體牌號包括但不限于Keltan6550，Keltan2650。
[0016] 填料中，矽麗粉是一種多孔隙的天然微顆粒，由天然準(zhǔn)球形粒狀石英和片狀高嶺 土組成的無機(jī)礦物，兩種不同形狀的礦物天然結(jié)合形成了一種松散的粒片疊層鑲嵌結(jié)構(gòu)， 具有其他填料2倍以上的超高流動(dòng)性和分散性能，絕緣性好，硬度大，化學(xué)惰性，耐酸耐堿， 抗紫外線，PH值呈中性，折射率和漆基基本相同。添加在橡膠基體中有優(yōu)異的分散性能，無 團(tuán)聚傾向，絕緣性能好，抗老化性能良好，防沉性能好，耐酸耐堿耐候性能佳，擠出性能好等 特點(diǎn)。成型后尺寸穩(wěn)定性高，對硬度影響小，壓縮永久變形很低，觀感豐滿度好，觸感柔滑， 總體外觀檔次高。
[0017] 本發(fā)明還提供一種耐酸低壓縮永久變形橡膠復(fù)合材料的制備方法，其包括以下步 驟：
[0018] 取上述配方的膠料在雙輥開煉機(jī)上室溫進(jìn)行混煉，然后將混煉膠在平板硫化機(jī)上 進(jìn)行壓板硫化;在傳統(tǒng)的模壓硫化后將硫化膠室溫停放24h后進(jìn)行二段硫化;達(dá)到二段硫化 時(shí)間后，關(guān)閉加熱，繼續(xù)鼓風(fēng)，讓橡膠自然降溫至室溫。
[0019] 二段硫化的目的是進(jìn)一步完善交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，消除小分子副產(chǎn)物，降低壓縮永久 形變，提高成型后的穩(wěn)定性。二段硫化在電熱鼓風(fēng)烘箱中完成，以四氟乙烯墊片承載，保證 受熱均勻的同時(shí)，避免與金屬板接觸，發(fā)生粘連。達(dá)到二段硫化時(shí)間后，關(guān)閉加熱，繼續(xù)鼓 風(fēng)，讓橡膠自然降溫至室溫，減少內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生和尺寸收縮。
[0020] 所述二段硫化的過程中，同時(shí)利用鼓風(fēng)快速帶走產(chǎn)生的小分子副產(chǎn)物，避免表面 噴霜現(xiàn)象發(fā)生。
[0021] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括：
[0022] 由于乙丙橡膠分子鏈具有高度的飽和性，使其具有優(yōu)異的耐高溫，耐老化、耐臭 氧、耐化學(xué)品、耐蒸汽性和電絕緣等性能。與氟橡膠相比，三元乙丙橡膠更易加工，單體廉價(jià) 易得，成本較低，同時(shí)其具有氟橡膠所不具備的優(yōu)異耐水及耐水蒸氣性能，而且配方中不需 要添加吸酸劑，更加適合在酸性蒸汽或液體環(huán)境下使用。
【具體實(shí)施方式】 [0023] 實(shí)施例1
[0024] 選用三元乙丙橡膠(Keltan2650)100份作為基體，加入炭黑N990(填料)20份、雙叔 丁基過氧化二異丙基苯(硫化劑)3份、三烯丙基異氰脲酸酯（助硫化劑）1份、氧化鋅(活化 劑）5份、硬脂酸（加工助劑)0.5份，在雙輥開煉機(jī)上，80°C混煉15~20分鐘出片，制得混煉 膠;在平板硫化機(jī)上進(jìn)行壓板硫化，硫化條件為170°C，10分鐘，16Mpa;停放24小時(shí)后進(jìn)行二 段硫化，條件是150°C，2小時(shí)。
[0025] 實(shí)施例2
[0026] 選用三元乙丙橡膠(Keltan6550)100份作為基體，加入矽麗粉25份、雙叔丁基過氧 化二異丙基苯(硫化劑)3份、三烯丙基異氰脲酸酯(助硫化劑）1份、氧化鋅(活化劑)5份、硬 脂酸(加工助劑)〇. 5份，在雙輥開煉機(jī)上，80°C混煉15~20分鐘出片，制得混煉膠;在平板硫 化機(jī)上進(jìn)行壓板硫化，硫化條件為170°C，10分鐘，16Mpa;停放24小時(shí)后進(jìn)行二段硫化，條件 是150°C，2小時(shí)。
[0027] 實(shí)施例3
[0028] 選用三元乙丙橡膠(Keltan655