[发明专利]一种高性能改性丙烯酸酯橡胶材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种高性能改性丙烯酸酯橡胶材料及其制备方法。

背景技术

随着现代工业的发展，对材料耐热性、耐油性、耐久性、轻质量等性能的需求在不断增加。作为特种橡胶之一的丙烯酸酯橡胶因其具有优异的耐热耐油性和相对优越的性价比，被人们广泛关注和研究。由于其大量应用在汽车工业中，更是被称为“车用橡胶”。国际上，以丙烯酸酯橡胶为原料的各类汽车密封制品占绝对优势，以美国为例，80％以上的丙烯酸酯橡胶消耗在这一方面，主要是做高温油封。现代发动机向高转速、高压缩比的方向发展，导致发动机旋转部分的温度上升，再者液压传动系统的小型化也促进热量积蓄的增加，使液压油的温度可高达150～160℃。再加上各国在节能和环保方面加大力度，这些都对密封配件的耐热性能和技术性能提出了新的要求。因而丙烯酸酯橡胶作为密封材料必须具有更高的综合力学性能以及耐热老化性能、高温耐油性能和低压缩永久变形。

为使丙烯酸酯橡胶材料的使用满足上述要求，丙烯酸酯橡胶的改性研究得到长足发展。现有方法的改性中主要是利用合成阶段的改性、多元化共聚、加工阶段与不同橡胶共混、橡塑并用、添加助剂等方法来改善丙烯酸酯橡胶的综合性能，已取得了很大成效，一系列高性能新品种相继出现。但上述改性方法的效果不是十分明显，且改性原料用量较大，成本相对较高。

随着石油和汽车工业的发展，为使丙烯酸酯橡胶材料具有更高的综合力学性能以及耐热老化性能、高温耐油性能和低压缩永久变形性能，发现更加有效的改性丙烯酸酯橡胶材料具有重要的意义。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高性能改性丙烯酸酯橡胶材料及其制备方法，该改性丙烯酸酯橡胶材料不仅具有更高的综合力学性能，还具有耐热老化性能、高温耐油性能和低压缩永久变形性能。

本发明提出的一种高性能改性丙烯酸酯橡胶材料，按重量份包括如下原料：改性丙烯酸酯橡胶90-130份、氟橡胶15-30份、甲基丙烯酸聚酯10-15份、炭黑20-50份、三氧化二锑5-10份、氧化镁3-5份、聚乙烯蜡2-6份、硬脂酸1-3份、钛酸酯偶联剂1-3份、六亚甲基二胺氨基甲酸盐1-3份、硫磺0.02-0.05份、二邻甲苯胍2-6份、邻苯二甲酸酯1-3份、癸二酸二辛酯1-3份和助剂4-8份；

制备所述改性丙烯酸酯橡胶包括：将丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酸、乳化剂、引发剂和表面活性剂加入反应釜中进行自由基乳液聚合反应；当所述聚合反应的转化率达到80％-90％时，向反应釜中加入甲阶酚醛树脂继续反应，得到改性聚合物乳液；向所述改性聚合物乳液中加入工业酒精得到胶乳，烘干后得到改性丙烯酸酯橡胶。

优选地，所述高性能改性丙烯酸酯橡胶材料，按重量份包括如下原料：改性丙烯酸酯橡胶100-120份、氟橡胶20-25份、甲基丙烯酸聚酯12-14份、炭黑30-40份、三氧化二锑6-8份、氧化镁3-4份、聚乙烯蜡3-5份、硬脂酸1-2份、钛酸酯偶联剂1-2份、六亚甲基二胺氨基甲酸盐1-2份、硫磺0.03-0.04份、二邻甲苯胍3-4份、邻苯二甲酸酯1-2份、癸二酸二辛酯1-2份和助剂5-7份。

优选地，所述助剂由质量配比为5-7:1-3:0.2-0.5的六次甲基四胺、氧化镁和润滑剂组成。

优选地，制备所述改性丙烯酸酯橡胶包括：按重量百分含量将丙烯酸酯72-78％、丙烯腈8-14％、丙烯酸4-10％、乳化剂2-4％、引发剂0.2-0.3％和表面活性剂1-2％加入真空反应釜中，在水介质中进行自由基乳液聚合反应，控制聚合反应温度为50-70℃；当所述聚合反应的转化率达到80％-90％时，向所述反应釜中加入甲阶酚醛树脂6-10％继续反应，调节反应液pH值为2.3-2.5，在70-90℃条件下反应1-1.5h，得到改性聚合物乳液；向所述乳液中加入工业酒精进行破乳，得到胶乳，所述胶乳经水反复冲洗后放入60-80℃烘箱中干燥30-50h，得到改性丙烯酸酯橡胶。

优选地，所述丙烯酸酯为丙烯酸丁酯；所述引发剂为过硫酸钾；所述乳化剂为OP-10；所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠。

优选地，制备所述甲阶酚醛树脂包括：将重量百分含量为30-40％的NaOH溶液或者KOH溶液滴加到质量配比为2-3:1的甲醛和苯酚溶液中，在50-70℃条件下反应1-3h，将反应液冷却到常温后进行真空脱水，得到所述甲阶酚醛树脂。

优选地，所述高性能改性丙烯酸酯橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将改性丙烯酸酯橡胶和助剂投入到开炼机中塑炼20-25min后排料，冷却得到塑炼料；