一种水管密封用复合改性三元乙丙橡胶材料及其制备方法与流程

本发明属于密封橡胶材料，涉及一种水管密封用复合改性三元乙丙橡胶材料及其制备方法。

背景技术：

1、三元乙丙橡胶是一种合成橡胶，由乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃组成的三元共聚物。它具有优异的热稳定性、耐候性、耐腐蚀性和弹性。

2、传统的水管密封材料在某些方面存在着一些缺点，如耐化学腐蚀性能不佳、耐高温、耐低温性能差、臭味等。为了克服这些缺点，并提供更优秀的性能，需引入一种新型水管密封用复合改性三元乙丙橡胶材料。

3、专利cn106496806a公开了一种耐老化乙丙胶粉基eva热塑性弹性体密封件的制备方法，在200℃条件下对废旧乙丙橡胶胶粉进行活化30min；在常温下将顺丁橡胶塑炼5min，将活化后的乙丙橡胶精细胶粉与透明乙烯-醋酸乙烯共聚物在捏合机中分散均匀，在160±5℃下在顺丁橡胶塑炼胶中加入上述混合料合炼均匀得到合炼塑胶；180℃下在双螺杆挤出机中在合炼塑胶中加入硫化剂、相容剂、氧化锌、硬脂酸、抗氧剂1010，分散均匀，胶粉、eva树脂和各种配合剂进行交联反应，得到乙丙胶粉基eva水管密封件用热塑性弹性体并模压成片。该专利虽然公开了乙丙胶粉基eva热塑性弹性体密封件，但是其技术方案是采用废旧乙丙橡胶胶粉进行活化，同时添加其他橡胶材料合炼得到，为了增加相容性，在体系中加入了相容剂，而本发明采用共混改性方法增强不同橡胶材料的相容性。

4、专利cn106496806a公开了一种下水管抗菌防臭密封圈用橡胶材料，其是由下述重量份的原料制得：三元乙丙橡胶80-100，氯磺化聚乙烯10-15，白炭黑40-60，竹炭粉20-30，纳米氧化铝0.5-1，氧化锌2-4，硫磺s801.5-2.5，防老剂mb 1.5-2.5，促进剂tmtd 0.3-0.5，甲基三甲氧基硅烷2-4，柠檬酸三丁酯0.3-0.5，钛酸四丁酯0.5-1，钛酸酯偶联剂ndz-4010.15-0.25，纳米石墨粉6-8，蓖麻油4-6，桃胶0.5-1。本发明的橡胶材料耐磨效果好、减摩性能持久，同时具有良好的抗菌防臭、耐污耐腐蚀性能，使用寿命长、密封性好，适合用于下水管密封圈材料。该专利并没有公开采用三元乙丙橡胶结合其他橡胶材料进行共混改性增强其互相的相容性以提高耐腐蚀耐水的性能的技术方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水管密封用复合改性三元乙丙橡胶材料及其制备方法，具有耐水性好、耐腐蚀及耐氯胺性能强的特点。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种水管密封用复合改性三元乙丙橡胶材料，包括改性三元乙丙橡胶粉料及聚合物填料；其中聚合物填料包括改性聚氯乙烯粉料、丙烯酸乙酯橡胶粉料。

4、作为本发明的一种优选技术方案，所述改性三元乙丙橡胶粉料通过三元乙丙橡胶与二[2-(丙烯酰氧基)乙基]磷酸酯接枝得到，接枝步骤如下：

5、w1.将二[2-(丙烯酰氧基)乙基]磷酸酯单体与溶剂甲酸乙酯混合在一个反应容器中，以形成均匀的二[2-(丙烯酰氧基)乙基]磷酸酯溶液；

6、w2.将三元乙丙橡胶粉料、过氧化二苯甲酰加入二[2-(丙烯酰氧基)乙基]磷酸酯溶液中，在50～70℃温度下进行反应，持续搅拌，反应2～3h后通过蒸馏去除反应体系中的溶剂并置于热风烘箱烘干，得到改性三元乙丙橡胶粉料。

7、作为本发明的一种优选技术方案，步骤w1所述的二[2-(丙烯酰氧基)乙基]磷酸酯溶液质量浓度为25～35％。

8、作为本发明的一种优选技术方案，步骤w2所述的三元乙丙橡胶粉料、过氧化二苯甲酰、二[2-(丙烯酰氧基)乙基]磷酸酯溶液的质量比为10～30:1～3:40～90。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述的改性聚氯乙烯粉料通过聚氯乙烯与甲基丙烯酸酯接枝得到，包含以下步骤：

10、x1.用酒精去除聚氯乙烯表面的污渍后，研制成聚氯乙烯粉料；

11、x2.以丙酮作为溶剂，加入等质量的聚氯乙烯粉料和十六烷基三甲基溴化铵，搅拌，活化15～20min；

12、x3.活化完成后将活化后的聚氯乙烯粉料滤出，干燥后加入过氧化二苯甲酰，60～70℃加热10～15min；加热结束后，加入甲基丙烯酸酯与其混合反应，最后得到改性聚氯乙烯粉料。

13、作为本发明的一种优选技术方案，步骤x3所述的活化后的聚氯乙烯粉料、过氧化二苯甲酰、甲基丙烯酸酯的质量比为20～25:3～5:4～6。

14、作为本发明的一种优选技术方案，所述的丙烯酸乙酯橡胶粉料通过以下步骤获得：

15、y1.将辛醇聚氧乙烯醚配制成辛醇聚氧乙烯醚溶液；

16、y2.用酒精去除丙烯酸乙酯橡胶表面的污渍后，研制成粉料，并加入至辛醇聚氧乙烯醚溶液中浸渍，搅拌，使其活化15～20min；

17、y3.活化完成后将粉料滤出，干燥，得到丙烯酸乙酯橡胶粉料。

18、作为本发明的一种优选技术方案，所述的辛醇聚氧乙烯醚溶液质量浓度为5～10％。

19、上述的水管密封用复合改性三元乙丙橡胶材料的制备方法包括以下步骤：

20、z1.按比例将改性三元乙丙橡胶粉料和改性聚氯乙烯粉料、丙烯酸乙酯橡胶粉料混合；

21、z2.在混炼机中进行高温剪切混合；

22、z3.进行炼胶，形成连续的固体橡胶胶料；

23、z4.进行挤出、硫化处理，获得复合改性三元乙丙橡胶材料。

24、作为本发明的一种优选技术方案，所述的改性三元乙丙橡胶粉料、改性聚氯乙烯粉料、丙烯酸乙酯橡胶粉料的质量比为100～130:15～25:20～30。

25、本发明的有益效果：

26、(1)传统的橡胶共混改性中常添加相容剂或偶联剂以增加基材与填料之间的相容性，相容剂或偶联剂可能会受到化学反应、光辐射或氧化等因素的影响，而发生降解或变化，部分偶联剂的偶联键可能会断裂；或由于物理迁移而逐渐从橡胶材料中分离出来，最终导致相容剂或偶联剂的活性或浓度降低，无法有效地维持橡胶之间的相容性，本发明通过将三元乙丙橡胶与二[2-(丙烯酰氧基)乙基]磷酸酯接枝改性得到改性三元乙丙橡胶粉料，将聚氯乙烯与甲基丙烯酸酯接枝得到改性聚氯乙烯，再用表面活性剂对丙烯酸乙酯橡胶进行表面活化处理，最后进行共混改性，得到复合改性三元乙丙橡胶材料。本发明所提供的技术方案摒弃了使用相容剂或偶联剂，改用接枝及表面活化的技术方案，提高了三种共混物之间的相容性，克服了传统水管密封用橡胶材料的缺点，增强了耐水性、耐腐蚀性能及耐氯胺性能。

27、(2)本发明所提供的三元乙丙橡胶先与二[2-(丙烯酰氧基)乙基]磷酸酯接枝改性提高其耐水性能，再与其它材料进行共混改性以增强其互相的相容性，提高耐腐蚀耐氯胺的性能。

技术特征：

1.一种水管密封用复合改性三元乙丙橡胶材料，其特征在于，包括改性三元乙丙橡胶粉料及聚合物填料；其中聚合物填料包括改性聚氯乙烯粉料、丙烯酸乙酯橡胶粉料。

2.根据权利要求1所述的一种水管密封用复合改性三元乙丙橡胶材料，其特征在于，所述改性三元乙丙橡胶粉料通过三元乙丙橡胶与二[2-(丙烯酰氧基)乙基]磷酸酯接枝得到，接枝步骤如下：

3.根据权利要求2所述的一种水管密封用复合改性三元乙丙橡胶材料，其特征在于，步骤w1所述的二[2-(丙烯酰氧基)乙基]磷酸酯溶液质量浓度为25～35％。

4.根据权利要求2所述的一种水管密封用复合改性三元乙丙橡胶材料，其特征在于，步骤w2所述的三元乙丙橡胶粉料、过氧化二苯甲酰、二[2-(丙烯酰氧基)乙基]磷酸酯溶液的质量比为10～30:1～3:40～90。

5.根据权利要求1所述的一种水管密封用复合改性三元乙丙橡胶材料，其特征在于，所述的改性聚氯乙烯粉料通过聚氯乙烯与甲基丙烯酸酯接枝得到，包含以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种水管密封用复合改性三元乙丙橡胶材料，其特征在于，步骤x3所述的活化后的聚氯乙烯粉料、过氧化二苯甲酰、甲基丙烯酸酯的质量比为20～25:3～5:4～6。

7.根据权利要求1所述的一种水管密封用复合改性三元乙丙橡胶材料，其特征在于，所述的丙烯酸乙酯橡胶粉料通过以下步骤获得：

8.根据权利要求7所述的一种水管密封用复合改性三元乙丙橡胶材料，其特征在于，所述的辛醇聚氧乙烯醚溶液质量浓度为5～10％。

9.一种如权利要求1～8任一项所述的水管密封用复合改性三元乙丙橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种水管密封用复合改性三元乙丙橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述的改性三元乙丙橡胶粉料、改性聚氯乙烯粉料、丙烯酸乙酯橡胶粉料的质量比为100～130:15～25:20～30。

技术总结
本发明涉及一种水管密封用复合改性三元乙丙橡胶材料及制备方法，属于密封橡胶材料技术领域。该复合改性三元乙丙橡胶材料包括改性三元乙丙橡胶粉料及聚合物填料；其中聚合物填料包括改性聚氯乙烯粉料及丙烯酸乙酯橡胶粉料。本发明中将三元乙丙橡胶与二[2‑(丙烯酰氧基)乙基]磷酸酯接枝改性得到改性三元乙丙橡胶粉料，将聚氯乙烯与甲基丙烯酸酯接枝得到改性聚氯乙烯，再用表面活性剂对丙烯酸乙酯橡胶进行表面活化处理，最后进行共混改性，得到复合改性三元乙丙橡胶材料。本发明所提供的技术方案可大大提高三者之间的相容性，克服了传统水管密封用橡胶材料的缺点，增强了耐水性、耐腐蚀性能及耐氯胺性能。

技术研发人员：何炽铿
受保护的技术使用者：广州美村橡胶科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15