本发明属于橡胶领域，特别涉及一种耐高温氯丁橡胶及其制备方法。
背景技术：
氯丁橡胶，简称CR橡胶，又称氯丁二烯橡胶，是以氯丁二烯(即2-氯-1，3-丁二烯)为主要原料进行α-聚合生成的弹性体。氯丁橡胶是七大合成橡胶之一，具有独特的综合性能，它既具有与天然橡胶相接近的拉伸强度、伸长率、回弹性、抗撕裂性、耐磨性，又具有较好的耐臭氧、耐天候老化、耐油、耐非极性溶剂等性能，因而应用领域非常广泛，常用于制造耐热运输带、耐油耐化学腐蚀的胶管、容器衬里、垫圈、胶板、胶辊、汽车拖拉机配件、电线和电缆的包皮胶层、橡胶水坝、橡胶密封件、有阻燃要求的橡胶制品及专用型制品(如耐高温、增硬和粘接剂)等产品。
氯丁橡胶的耐热性能较好，可在150℃下短期使用，在90～110℃范围内的使用时间可以达4个月。但其耐热性能不能满足某些特定领域需求，如减震器、电热电器、耐热运输带、医疗卫生制品等，需要较高的长期工作温度，因此对氯丁橡胶的耐热性提出了更高的要求。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述问题，提出一种耐高温的氯丁橡胶，其能够在140～150℃条件下保持物理化学性能至少3个月，满足一些特殊领域制品需要在高温条件下长期工作的要求。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种耐高温氯丁橡胶，以质量份数包括以下组分：氯丁橡胶80份、三元乙丙橡胶20份、细粒子热裂炭黑30～50份、乙炔炭黑20～30份、氧化锌10～20份、锌粉1～3份、氧化镁4～5份、防老剂PA 3～5份、防老剂Octamine3～5份、防老剂DPPD 2～3份、防老剂TNP 1～2份、促进剂NA-220.5份、促进剂TMU 1～2份、促进剂TT 1～2份、乙酸钠0.5～1份、芳香烃系操作油2～5份、菜籽油5～10份、石蜡1份、凡士林0.5份、硬脂酸0.5份、微粒子碳酸钙1份。
优选的，所述耐高温氯丁橡胶以质量份数包括以下组分：氯丁橡胶80份、三元乙丙橡胶20份、细粒子热裂炭黑35～45份、乙炔炭黑25～30份、氧化锌15～20份、锌粉1～2份、氧化镁4～5份、防老剂PA3～5份、防老剂Octamine 3～5份、防老剂DPPD 2～3份、防老剂TNP 1～2份、促进剂NA-220.5份、促进剂TMU 1～2份、促进剂TT 1～2份、乙酸钠0.5～1份、芳香烃系操作油2～5份、菜籽油5～10份、石蜡1份、凡士林0.5份、硬脂酸0.5份、微粒子碳酸钙1份。
优选的，所述耐高温氯丁橡胶以质量份数包括以下组分：氯丁橡胶80份、三元乙丙橡胶20份、细粒子热裂炭黑50份、乙炔炭黑20份、氧化锌10份、锌粉1份、氧化镁4份、防老剂PA 3份、防老剂Octamine 3份、防老剂DPPD 2份、防老剂TNP 1份、促进剂NA-22 0.5份、促进剂TMU 1份、促进剂TT 1份、乙酸钠0.5份、芳香烃系操作油2份、菜籽油8份、石蜡1份、凡士林0.5份、硬脂酸钙0.5份、微粒子碳酸钙1份。
优选的，氯丁橡胶为DCR-34型号或M-40型号。
优选的，氯丁橡胶为DCR-34型号。
优选的，三元乙丙橡胶型号为EP2750。
优选的，细粒子热裂炭黑与乙炔炭黑的份数比至少为2∶1。
优选的，细粒子热裂炭黑、乙炔炭黑的份数之和与芳香烃系操作油、菜籽油的份数之和的比例至少为5∶1。
优选的，氯丁橡胶、三元乙丙橡胶的份数之和与细粒子热裂炭黑、乙炔炭黑的份数之和的比例至少为1.2∶1。
本发明还提供一种耐高温氯丁橡胶的制备方法，其步骤如下：
1、将氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、氧化镁、防老剂PA、防老剂Octamine、防老剂DPPD、防老剂TNP、硬脂酸、微粒子碳酸钙加入到转子转速20转/min的密炼机中，混炼2分钟；
2、加入细粒子热裂炭黑至上述体系中，混炼2分钟；
3、加入乙炔炭黑，混炼3分钟；
4、加入二分之一的芳香烃系操作油、菜籽油、石蜡、凡士林，混炼2分钟；
5、加入余下二分之一的芳香烃系操作油、菜籽油、石蜡、凡士林，混炼2分钟；
6、加入氧化锌、锌粉、促进剂NA-22、促进剂TMU、促进剂TT，混炼1分钟；
7、排胶、冷却。
其中，步骤7的排胶温度为105～110℃。
橡胶的耐热性与其分子结构和胶料组分、温度、机械作用、周围介质均有密切关系，其热分解温度取决于橡胶分子结构的化学键，键能越高，耐热性能越好。橡胶的化学稳定性也是影响耐热性能的一个重要因素。本发明将氯丁橡胶与三元乙丙橡胶共用，可以保持二者的性能优势，在较宽的温度范围内保持分子链的柔性和弹性，提高胶料的抗臭氧性能，同时又具有良好的自粘性和互粘性。氯丁橡胶与炭黑、菜籽油共同配合，可使胶料保持高的耐热性能，特别是在高温下的伸长率。细粒子热裂炭黑与乙炔炭黑共用，可以在提高耐热性的同时保持氯丁橡胶的拉伸强度和伸长率。防老剂PA、防老剂Octamine、防老剂DPPD、防老剂TNP构成的防护体系能够同时提高胶料的耐一般老化和耐臭氧老化性能。氧化锌、氧化镁、乙酸钠共用，能够避免硫化过程中产生的脱氯反应，降低热氧老化，提高耐热性能。菜籽油起氧接受体的作用，能够改善耐热性，延长老化诱导期，进一步改进耐热性能。细粒子热裂炭黑和微粒子碳酸钙均有助于耐热氧老化的改进。
本发明的耐高温氯丁橡胶具有良好的物理性能，在经过恒温箱内耐热测试后，拉伸强度、伸长率和硬度仍能较好地保留，尤其在155℃×12天的耐热测试后，物性保留仍较好，在自然条件下能够在140～150℃条件下保持物理化学性能至少3个月，能够满足一些特殊领域制品的要求。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出一种耐高温氯丁橡胶，以质量份数包括以下组分：氯丁橡胶80份、三元乙丙橡胶20份、细粒子热裂炭黑30～50份、乙炔炭黑20～30份、氧化锌10～20份、锌粉1～3份、氧化镁4～5份、防老剂PA3～5份、防老剂Octamine 3～5份、防老剂DPPD 2～3份、防老剂TNP 1～2份、促进剂NA-22 0.5份、促进剂TMU 1～2份、促进剂TT 1～2份、乙酸钠0.5～1份、芳香烃系操作油2～5份、菜籽油5～10份、石蜡1份、凡士林0.5份、硬脂酸0.5份、微粒子碳酸钙1份。
在实际应用中，所述耐高温氯丁橡胶可以选择以质量份数包括以下组分：氯丁橡胶80份、三元乙丙橡胶20份、细粒子热裂炭黑50份、乙炔炭黑20份、氧化锌10份、锌粉1份、氧化镁4份、防老剂PA 3份、防老剂Octamine 3份、防老剂DPPD 2份、防老剂TNP 1份、促进剂NA-22 0.5份、促进剂TMU 1份、促进剂TT 1份、乙酸钠0.5份、芳香烃系操作油2份、菜籽油8份、石蜡1份、凡士林0.5份、硬脂酸钙0.5份、微粒子碳酸钙1份。
在一些实施例中，氯丁橡胶可以选择DCR-34型号或M-40型号。
在一些实施例中，三元乙丙橡胶型号可以选择EP2750。
在一些实施例中，细粒子热裂炭黑与乙炔炭黑的份数比控制在至少为2∶1。
在一些实施例中，细粒子热裂炭黑、乙炔炭黑的份数之和与芳香烃系操作油、菜籽油的份数之和的比例控制在至少为5∶1。
在一些实施例中，氯丁橡胶、三元乙丙橡胶的份数之和与细粒子热裂炭黑、乙炔炭黑的份数之和的比例控制在至少为1.2∶1。
本发明还提供一种耐高温氯丁橡胶的制备方法，其步骤如下：
1、将氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、氧化镁、防老剂PA、防老剂Octamine、防老剂DPPD、防老剂TNP、硬脂酸、微粒子碳酸钙加入到转子转速20转/min的密炼机中，混炼2分钟；
2、加入细粒子热裂炭黑至上述体系中，混炼2分钟；
3、加入乙炔炭黑，混炼3分钟；
4、加入二分之一的芳香烃系操作油、菜籽油、石蜡、凡士林，混炼2分钟；
5、加入余下二分之一的芳香烃系操作油、菜籽油、石蜡、凡士林，混炼2分钟；
6、加入氧化锌、锌粉、促进剂NA-22、促进剂TMU、促进剂TT、混炼1分钟；
7、排胶、冷却。
其中，步骤7的排胶温度为105～110℃。
橡胶的耐热性与其分子结构和胶料组分、温度、机械作用、周围介质均有密切关系，其热分解温度取决于橡胶分子结构的化学键，键能越高，耐热性能越好。橡胶的化学稳定性也是影响耐热性能的一个重要因素。本发明将氯丁橡胶与三元乙丙橡胶共用，可以保持二者的性能优势，在较宽的温度范围内保持分子链的柔性和弹性，提高胶料的抗臭氧性能，同时又具有良好的自粘性和互粘性。氯丁橡胶与炭黑、菜籽油共同配合，可使胶料保持高的耐热性能，特别是在高温下的伸长率。细粒子热裂炭黑与乙炔炭黑共用，可以在提高耐热性的同时保持氯丁橡胶的拉伸强度和伸长率。防老剂PA、防老剂Octamine、防老剂DPPD、防老剂TNP构成的防护体系能够同时提高胶料的耐一般老化和耐臭氧老化性能。氧化锌、氧化镁、乙酸钠共用，能够避免硫化过程中产生的脱氯反应，降低热氧老化，提高耐热性能。菜籽油起氧接受体的作用，能够改善耐热性，延长老化诱导期，进一步改进耐热性能。细粒子热裂炭黑和微粒子碳酸钙均有助于耐热氧老化的改进。
本发明的耐高温氯丁橡胶具有良好的物理性能，在经过恒温箱内耐热测试后，拉伸强度、伸长率和硬度仍能较好地保留，尤其在155℃×12天的耐热测试后，物性保留仍较好，在自然条件下能够在140～150℃条件下保持物理化学性能至少3个月，能够满足一些特殊领域制品的要求。
如上所述，我们再以其中的一些实施例来加以说明：
其一：一种耐高温的氯丁橡胶，由以下成分组成：氯丁橡胶80份、三元乙丙橡胶20份、细粒子热裂炭黑50份、乙炔炭黑20份、氧化锌10份、锌粉1份、氯化镁4份、防老剂PA 3份、防老剂Octamine3份、防老剂DPPD 2份、防老剂TNP 1份、促进剂NA-221份、促进剂TMU 1份、促进剂TT 1份、乙酸钠0.5份、芳香烃系操作油2份、菜籽油8份、石蜡1份、凡士林0.5份、硬脂酸钙0.5份、微粒子碳酸钙1份。
按以下步骤进行制备：
(1)将氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、氧化镁、防老剂PA、防老剂Octamine、防老剂DPPD、防老剂TNP、硬脂酸、微粒子碳酸钙加入到转子转速20转/min的密炼机中，混炼2分钟；
(2)加入细粒子热裂炭黑至上述体系中，混炼2分钟；
(3)加入乙炔炭黑，混炼3分钟；
(4)加入二分之一的芳香烃系操作油、菜籽油、石蜡、凡士林，混炼2分钟；
(5)加入余下二分之一的芳香烃系操作油、菜籽油、石蜡、凡士林，混炼2分钟；
(6)加入氧化锌、锌粉、促进剂NA-22、促进剂TMU、促进剂TT，混炼1分钟；
(7)于105℃排胶、冷却。
其二：一种耐高温的氯丁橡胶，由以下成分组成：氯丁橡胶80份、三元乙丙橡胶20份、细粒子热裂炭黑50份、乙炔炭黑25份、氧化锌15份、锌粉1份、氧化镁4份、防老剂PA 3份、防老剂Octamine3份、防老剂DPPD 2份、防老剂TNP 2份、促进剂NA-220.5份、促进剂TMU 1.5份、促进剂TT 1份、乙酸钠1份、芳香烃系操作油2份、菜籽油10份、石蜡1份、凡士林0.5份、硬脂酸钙0.5份、微粒子碳酸钙1份。
制备方法同前一个实施例。
其三：一种耐高温的氯丁橡胶，由以下成分组成：氯丁橡胶80份、三元乙丙橡胶20份、细粒子热裂炭黑45份、乙炔炭黑20份、氧化锌20份、锌粉2份、氧化镁4份、防老剂PA 3份、防老剂Octamine3份、防老剂DPPD 2份、防老剂TNP 1份、促进剂NA-22 0.5份、促进剂TMU 2份、促进剂TT 2份、乙酸钠1份、芳香烃系操作油2份、菜籽油10份、石蜡1份、凡士林0.5份、硬脂酸0.5份、微粒子碳酸钙1份。
制备方法同前一个实施例。
对上述实施例所制备的耐高温氯丁橡胶进行相关性能测试，表1和表2是耐热性能测试结果。
表1实施例产品耐热性能测试结果
表2耐热测试性能变化表
从表1和表2可以看到，本发明的耐高温氯丁橡胶具有良好的物理性能，在经过恒温箱内耐热测试后，拉伸强度、伸长率和硬度仍能较好地保留，尤其在155℃×12天的耐热测试后，物性保留仍较好。经实际使用测试，在自然条件下能够在140～150℃条件下保持物理化学性能至少3个月，满足一些特殊领域制品在140～150℃条件下长期工作的要求。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。