[發明專利]一種耐老化三元乙丙橡膠密封材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810914603.0
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN109206820B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 楊征;李成杰;丁玉喬;袁尊;葉林;趙曉文;林剛;張增;易丹;劉昕銘;朱招庚
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司;四川大學
• 主分類號: C08L51/04
• 分類號: C08L51/04;C08K13/06;C08K9/04;C08K9/00;C08K3/04;C08K3/22;C08K5/09;C08K5/3437;C08F255/06;C08F222/06;B29C35/02
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本發明公開一種耐老化三元乙丙橡膠(EPDM)密封材料的制備方法，其特點是通過反應性加工在EPDM分子上引入羧基，一方面增強其與不飽和羧酸鹽的極性親和性，同時在不飽和羧酸鹽在橡膠基體中原位生成過程中，與金屬氧化物反應形成離聚體，提升橡膠復合體系的交聯密度；進一步利用石墨烯優異的增強及防老化穩定作用，將不飽和羧酸對其進行插層修飾，不僅增強其與EPDM基體的界面相容性，同時也可與金屬氧化物反應形成離子鍵作用，從而大幅提升EPDM橡膠體系分子間相互作用及交聯密度，提高其作為密封材料的力學強韌性及耐老化穩定性，延長其使用壽命。

技術領域

本發明涉及一種耐老化三元乙丙橡膠密封材料及其制備方法，屬于高分子材料制備領域。

背景技術

三元乙丙橡膠(EPDM)是以乙烯、丙烯及少量非共軛雙烯經溶液法或懸浮法共聚而制成的三元共聚物，屬于飽和碳鏈非結晶性橡膠，具有優良的耐屈撓性、回彈性和耐低溫性，同時其化學結構穩定而表現出良好的耐候性、抗腐蝕性及耐臭氧性，應用廣泛，并已成為密封制品領域使用量最大的合成橡膠之一。

EPDM密封材料的密封性能及防滲漏性能來源于其高彈性和體積不可壓縮性，與密封材料之間及其與接觸面間的接觸壓力密切相關，但在高溫、介質等工況條件下長期使用過程中，由于長時間受力而產生應力松弛，變硬發脆而失去彈性，從而喪失密封性能。因此，研究提高EPDM力學強韌性及其耐老化性能，降低長期使用過程中的壓縮永久變形及接觸應力松弛，對增強其耐久性、延長服役壽命具有重要意義。不飽和羧酸金屬鹽是一種橡膠的反應性的原位補強劑，其分子結構中的雙鍵在過氧化物的引發下發生聚合、接枝反應，以納米粒子分散提高橡膠基體的交聯密度及強韌性。由于不飽和羧酸鹽為極性物質，因此與EPDM極性不匹配，親和性差，在EPDM中易團聚，存在分散性差的問題，使其作為補強劑的應用受到限制。郭尚振等，彈性體,2015,25:31-34，選用石蠟油、氧化聚乙烯提高甲基丙烯酸鋅(ZDMA)在EPDM中的分散性，結果表明，添加20phr石蠟油可有效提高ZDMA的分散性，而極性的氧化聚乙烯較石蠟油具有更強的促進分散的作用；在EPDM基體中原位生成ZDMA在提升分散性及橡膠強度方面明顯優于直接添加法。但由于不飽和羧酸金屬鹽與EPDM存在固有的極性差別，使其分散性改善和力學性能的提升仍十分有限，有關研究報道也十分缺乏。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種耐老化三元乙丙橡膠(EPDM)密封材料的制備方法，其特點是通過反應性加工在EPDM分子上引入羧基，一方面增強其與不飽和羧酸鹽的極性親和性，同時在不飽和羧酸鹽在橡膠基體中原位生成過程中，與金屬氧化物反應形成離聚體，提升橡膠復合體系的交聯密度；進一步利用石墨烯優異的增強及防老化穩定作用，將不飽和羧酸對其進行插層修飾，不僅增強其與EPDM基體的界面相容性，同時也可與金屬氧化物反應形成離子鍵作用，從而大幅提升EPDM橡膠體系分子間相互作用及交聯密度，提高其作為密封材料的力學強韌性及耐老化穩定性，延長其使用壽命。

本發明的目的由以下技術措施實現，其中所述原料分數除特殊說明外，均為重量份數。

耐老化三元乙丙橡膠密封材料制備原料配方組分為：

其中，防老劑為2,2,4-三甲基-1,2-二氫喹啉聚合物(RD)、N-苯基-2-萘胺(D)、2-巰基苯并咪唑(MB)、N-異丙基-N’-苯基對苯二胺(4010NA)、4.4’-雙(α.α-二甲基芐基)二苯胺(405)、N-4(苯胺基苯基)馬來酰亞胺(MC)中的任一種或兩種；

硫化劑為硫黃(S)、過氧化二異丙苯(DCP)、二-(叔丁基過氧異丙基)苯(BIPB)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、酚醛樹脂、對醌二肟中的任一種或兩種；硫化促進劑為2-巰基苯并噻唑(M)、二硫化四甲基秋蘭姆(TMTD)、一硫化四甲基秋蘭姆(TMTM)、三烯丙基異氰脲酸酯(TAIC)種的任一種或兩種；