一种高温下耐油耐水的橡胶材料及其制备方法与流程

本发明属于橡胶材料技术领域，具体涉及一种高温下耐油耐水的橡胶材料及其制备方法。

背景技术：

橡胶材料属于非极性物质，根据相似相溶原理，橡胶材料往往易在油液中溶解，这样不利于橡胶材料在充满油液环境中使用。这样的使用环境会使橡胶材料的物理力学性能变化，降低橡胶的使用寿命。为了提高橡胶材料的耐油性，人们在橡胶材料中添加了各种配合组分，比如在常用的耐油橡胶丁氰橡胶中加入填充剂，通过调整填充剂的种类和比例，对橡胶的耐油性以及力学性能进行调节，使其性能满足不同使用需求，具有密封性、耐磨性、耐曲扰性、压缩变形率低等优点，可以在油类介质中(机油、液压油、润滑油、植物油)做密封件。

但是，这些改性的耐油橡胶的力学性能主要表现在压缩强度及形变上，对于拉伸性能较差，主要作为密封件及设备内衬使用。

同时，随着科技的发展，橡胶的应用环境也越来越复杂。某些特殊的工作环境中，橡胶制品不仅需要和油类介质长期接触而且还要能在高温和/或高湿度下长期工作。而现有技术中，没有能够很好的满足油水混合的条件下具备优异性能橡胶材料。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是如何提供一种在高温环境下，兼具耐油耐水性能和拉伸强度的橡胶材料及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下。

本发明的一种高温下耐油耐水的橡胶材料，组成如下：

橡胶A 50-70重量份；

橡胶B 30-50重量份；

硫化助剂 5-10重量份；

流动助剂 1-5重量份；

防老剂A 1-5重量份；

防老剂B 1-3重量份；

炭黑 20-50重量份；

无味DCP 2.5-5重量份；

交联助剂 1-5重量份；

所述橡胶A为丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶中的一种或两种按任意比例的混合；

所述橡胶B为二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶中的一种或两种按任意比例的混合；

所述防老剂A为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体、6-二叔丁基对甲酚中的一种或两种按任意比例的混合；

所述防老剂B为N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、N-苯基-β-萘胺中的一种或两种按任意比例的混合。

所述交联助剂为二-(叔丁基过氧化异丙基)苯、过氧化二异丙苯中的一种或两种按任意比例的混合。

优选的是，所述硫化助剂为氧化锌、氧化镁和氧化铅中的一种或几种按任意比例混合。

优选的是，所述流动助剂为硬脂酸、硬质酸钠中的一种或两种按任意比例混合。

本发明还提供上述高温下耐油耐水的橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、按重量份配比称取橡胶A、橡胶B、硫化助剂、流动助剂、防老剂A、防老剂B、炭黑、无味DCP和交联助剂；

步骤二、先将橡胶A和橡胶B混合均匀，再加入硫化助剂、流动助剂、防老剂A、防老剂B、炭黑、无味DCP和交联助剂继续混合均匀，得到混合物，冷却，多次开炼至得到均一稳定的原料；

步骤三、将步骤二得到的原料裁剪后放入预热至120℃-240℃的模具内，加压硫化5-80min，冷却，脱模，得到高温下耐油耐水的橡胶材料。

优选的是，所述步骤二中，橡胶A和橡胶B通过密炼混合均匀，加入硫化助剂、流动助剂、防老剂A、防老剂B、炭黑、无味DCP和交联助剂后继续通过密炼混合均匀。

优选的是，所述步骤二中，冷却温度为室温至50℃。

优选的是，所述步骤三中，预热温度为160℃-200℃，加压硫化时间为10-20min。

优选的是，所述步骤三中，脱模后，还包括裁剪。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的橡胶材料在高温具备良好的耐水性和耐油性，且油水混合条件下拥有较好的拉伸性能；实验表明，本发明的橡胶材料的拉伸强度为20.5-22.3MPa，200℃耐水处理72h后，拉伸强度仍可以达到18.2-20.8MPa，断裂伸长率仍可达到723-897MPa，在160℃下使用IRM903标准橡胶试验油处理72h后，拉伸强度仍可以达到5.2-6.2MPa，断裂伸长率仍可达到469-581％；

本发明的制备方法工艺简单，易操作，适合大规模生产，能够通过调节组分的配比，调节橡胶性能，使其具有广阔的适用范围。

附图说明

图1为本发明的高温下耐油耐水的橡胶材料的制备方法的工艺流程图；

图2为本发明实施例1的橡胶材料未经过处理前的拉伸实验应力位移曲线；

图3为本发明实施例1的橡胶材料在200℃耐水处理72h后拉伸实验应力位移曲线；

图4为本发明实施例1的橡胶材料在160℃IRM903标准橡胶试验油处理72h后拉伸实验应力位移曲线。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合具体实施方式对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

本发明的高温下耐油耐水的橡胶材料，由50-70重量份的橡胶A、30-50重量份的橡胶B、5-10重量份的硫化助剂、1-5重量份的流动助剂、1-5重量份的防老剂A、1-3重量份的防老剂B、20-50重量份的炭黑、2.5-5重量份的无味DCP和1-5重量份的交联助剂组成。

上述各组分皆可通过本领域技术人员的熟知途径获得，如商购，没有特殊限制。其中，橡胶A为丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶中的一种或两种按任意比例的混合；橡胶B为二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶中的一种或两种按任意比例的混合；防老剂A为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体、6-二叔丁基对甲酚中的一种或两种按任意比例的混合；防老剂B为N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、N-苯基-β-萘胺中的一种或两种按任意比例的混合；交联助剂为二-(叔丁基过氧化异丙基)苯、过氧化二异丙苯中的一种或两种按任意比例的混合。以上组分皆为本发明的必须成分，不能选择其他物质替代，各组分配合作用，达到本发明的技术效果。硫化助剂和流动助剂为本领域常用助剂，优选硫化助剂为氧化锌、氧化镁和氧化铅中的一种或几种按任意比例混合；流动助剂为硬脂酸、硬质酸钠中的一种或两种按任意比例混合。

上述高温下耐油耐水的橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、称取50-70重量份的橡胶A、30-50重量份的橡胶B、5-10重量份的硫化助剂、1-5重量份的流动助剂、1-5重量份的防老剂A、1-3重量份的防老剂B、20-50重量份的炭黑、2.5-5重量份的无味DCP和1-5重量份的交联助剂；

步骤二、先将橡胶A和橡胶B加入密炼机中，混合均匀，再向密炼机中加入硫化助剂、流动助剂、防老剂A、防老剂B、炭黑、无味DCP和交联助剂，继续密炼混合均匀，得到混合物；

步骤三、从密炼机中取出混合物，冷却至50℃以下，优选室温，加入开炼机中，多次开炼直至得到均一稳定的原料，一般为4次以上，优选5次；

在上述步骤中，多次开炼是本发明的必须步骤，因为本发明的橡胶配胶量较高，与现有技术不同，单次炼胶工艺并不能使原料充分混炼均匀；

如何判断均一稳定为本领域技术人员公知常识；

步骤四、将平板硫化机的温度稳定在120℃-240℃，在硫化机上放上模具进行预热，待模具温度达到120℃-240℃平衡后，优选160℃-200℃，将步骤三得到的原料裁剪成合适的质量和尺寸，放入模具内，在120℃-240℃下，加压硫化5-80min，优选10-20min，冷却，脱模，裁去多余边料，得到所需形状的高温下耐油耐水的橡胶材料成品。

以下结合实施例和附图进一步说明本发明。

实施例1

高温下耐油耐水的橡胶材料：由70重量份的丁腈橡胶、30重量份的二元乙丙橡胶、5重量份的氧化锌、1重量份的硬脂酸、1重量份的2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉、1重量份的N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、50重量份的炭黑、2.5重量份的无味DCP和1重量份的二-(叔丁基过氧化异丙基)苯组成。

上述高温下耐油耐水的橡胶材料的制备方法：先按重量份称取各组分，然后将丁腈橡胶和二元乙丙橡胶加入密炼机混合均匀，再将剩余组分加入密炼机，密炼均匀，得到混合物；然后从密炼机中取出混合物，冷却至室温后，加入开炼机上以包辊工艺进行混合，直至得到均一稳定的原料；最后将原料裁剪成合适的质量和尺寸，放入预热到160℃℃的模具内，加压硫化20min，冷却，脱模，裁去多余边料，得到所需形状高温下耐油耐水的橡胶材料成品。

对实施例1的高温下耐油耐水的橡胶材料进行检测，具体方法为：

按照《GB/T528-1998硫化橡胶拉伸实验方法》将实施例1中的高温下耐油耐水的橡胶材料裁切成3型试样后，使用深圳三思纵横科技股份有限公司的SUNS电子万能试验机，按照GB/T528-1998进行测试，测试条件为拉伸速率200mm/min，哑铃样品宽度4mm。测试结果如图2所示，样品拉伸强度平均值22.3MPa，断裂伸长率987％。

按照《GB/T528-1998硫化橡胶拉伸实验方法》将实施例1中的高温下耐油耐水的橡胶材料裁切成3型试样后，按照GB/T528-1998将3型试样浸入到盛满去离子水的水釜中，密封后置于200℃烘箱中72h后取出，吸干表面水分后，按照GB/T528-1998进行测试，测试条件为拉伸速率200mm/min，哑铃样品宽度4mm。测试结果如图3所示，样品耐水处理后平均拉伸强度为20.8MPa，断裂伸长率为897％。

按照《GB/T528-1998硫化橡胶拉伸实验方法》将实施例1中的高温下耐油耐水的橡胶材料裁切成3型试样后，将按照GB/T528-1998将3型试样浸入到IRM903标准橡胶试验油中，置于160℃烘箱中72h后取出，吸干表面油脂后，按照GB/T528-1998进行测试，测试条件为拉伸速率200mm/min，哑铃样品宽度4mm。测试结果如图4所示，样品耐油处理后平均拉伸强度为6.2MPa，断裂伸长率为581％。

实施例2

高温下耐油耐水的橡胶材料：由50重量份的氢化丁腈橡胶、50重量份的三元乙丙橡胶、10重量份的氧化镁、5重量份的硬质酸钠、5重量份的6-二叔丁基对甲酚、3重量份的N-苯基-β-萘胺、20重量份的炭黑、5重量份的无味DCP和5重量份的过氧化二异丙苯组成。

上述高温下耐油耐水的橡胶材料的制备方法：先按重量份称取各组分，然后将氢化丁腈橡胶和三元乙丙橡胶加入密炼机混合均匀，再将剩余组分加入密炼机，密炼均匀，得到混合物；然后从密炼机中取出混合物，冷却至室温后，加入开炼机上以包辊工艺进行混合，直至得到均一稳定的原料；最后将原料裁剪成合适的质量和尺寸，放入预热到200℃的模具内，加压硫化10min，冷却，脱模，裁去多余边料，得到所需形状高温下耐油耐水的橡胶材料成品。

对实施例2的高温下耐油耐水的橡胶材料进行检测，检测方法与实施例1相同。经检测，实施例2的橡胶材料，未经处理时，样品拉伸强度平均值20.8MPa，断裂伸长率857％；在200℃耐水处理72h后，平均拉伸强度为19.2MPa，断裂伸长率为835％；在160℃IRM903标准橡胶试验油处理72h后，平均拉伸强度为5.6MPa，断裂伸长率为503％。

实施例3

高温下耐油耐水的橡胶材料：由30重量份的丁腈橡胶、40重量份的氢化丁腈橡胶、15重量份的二元乙丙橡胶、15重量份的三元乙丙橡胶、5重量份的氧化铅、0.5重量份的硬脂酸、0.5重量份的的硬质酸钠、0.5重量份的2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体、0.5重量份的6-二叔丁基对甲酚、0.5重量份的N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、0.5重量份的N-苯基-β-萘胺、50重量份的炭黑、2.5重量份的无味DCP、0.5重量份的二-(叔丁基过氧化异丙基)苯和0.5重量份的过氧化二异丙苯组成。

上述高温下耐油耐水的橡胶材料的制备方法：先按重量份称取各组分，然后将丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶加入密炼机混合均匀，再将剩余组分加入密炼机，密炼均匀，得到混合物；然后从密炼机中取出混合物，冷却至室温后，加入开炼机上以包辊工艺进行混合，直至得到均一稳定的原料；最后将原料裁剪成合适的质量和尺寸，放入预热到180℃的模具内，加压硫化15min，冷却，脱模，裁去多余边料，得到所需形状高温下耐油耐水的橡胶材料成品。

对实施例3的高温下耐油耐水的橡胶材料进行检测，检测方法与实施例1相同。经检测，实施例3的橡胶材料，未经处理时，样品拉伸强度平均值20.5MPa，断裂伸长率895％；在200℃耐水处理72h后，平均拉伸强度为18.2MPa，断裂伸长率为723％；在160℃IRM903标准橡胶试验油处理72h后，平均拉伸强度为5.2MPa，断裂伸长率为469％。

显然，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于所述技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。