一种EPDM橡胶材料及其制备方法与应用与流程

本发明涉及橡胶材料，尤其涉及一种epdm橡胶材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、新能源汽车工业的飞速发展对汽车空调制冷系统提出了更高的要求。作为汽车热管理系统的一部分，汽车空调系统不仅影响乘坐的舒适性，也关系到车辆安全。如果把汽车空调压缩机称为汽车制冷系统的“心脏”，那么制冷剂就好比“血液”，对制冷系统的运行和性能有着重要影响。

2、汽车空调制冷剂发展历经四代，目前国内主要使用第三代制冷剂r134a，其全球变暖潜力值为1300，不符合欧盟及美国环保署发布的法律法规要求。欧美国家已逐渐禁用，新型环保制冷剂r1234yf已替代r134a成为国际主流。与环保型制冷剂相匹配的冷冻机油pag与poe，前者属于醇类润滑油，后者属于聚酯类润滑油，二者极性不同。现有epdm橡胶材料无法同时兼容两种冷冻机油。因此，亟需进行技术突破，研发满足耐环保型制冷剂和不同极性冷冻机油混合介质的epdm橡胶材料。

技术实现思路

1、基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种epdm橡胶材料及其制备方法与应用。

2、本发明提出的一种epdm橡胶材料，包括以下质量份的原料：三元乙丙橡胶生胶100～200份、复合改性白炭黑50～80份、增塑剂8～15份、防老剂0.5～2.0份、分散剂1.0～3.0份、硫化剂3.0～7.0份、助交联剂0.5～3.0份。

3、优选地，所述的三元乙丙橡胶生胶选用门尼粘度ml(1+4)125℃为60～90，第三单体种类为乙叉降冰片烯、双环戊二烯或1,4-己二烯，含量为4.5～8.5的epdm生胶。

4、优选地，所述的复合改性白炭黑的制备方法包括：

5、s1、羟基化改性石墨烯制备：将石墨烯、铁盐、水混合均匀，调节ph，得到石墨烯溶液，向石墨烯溶液中加入双氧水溶液混合均匀得到羟基化改性石墨烯溶液，将羟基化改性石墨烯溶液抽滤、真空干燥得到羟基化改性石墨烯；

6、s2、硅烷偶联剂改性白炭黑制备：将硅烷偶联剂、水、乙醇混合均匀得到硅烷偶联剂溶液，将白炭黑加入到硅烷偶联剂溶液中混合均匀，经洗涤、离心、真空干燥得到硅烷偶联剂改性白炭黑；

7、s3、将羟基化改性石墨烯、硅烷偶联剂改性白炭黑与水混合、分散均匀、离心、干燥、研磨得到复合改性白炭黑。

8、更优选地，所述的s1中，石墨烯、铁盐、水的质量比为1：(10～20)：(100～200)。

9、更优选地，所述的s1中，铁盐选自氯化铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸铁中的一种或多种。

10、更优选地，所述的s1中，调节ph至3～6。

11、更优选地，所述的s1中，双氧水溶液中双氧水的质量分数为4-8wt％。

12、更优选地，所述的s1中，石墨烯溶液、双氧水溶液的质量比为1：(1.2～1.8)。

13、更优选地，所述的s2中，硅烷偶联剂选自kh-550、kh-560、kh-570中的一种或多种。

14、更优选地，所述的s2中，硅烷偶联剂、水、乙醇的质量比为(1～2)：1：(10～20)。

15、更优选地，所述的s2中，白炭黑、硅烷偶联剂的质量比为20：(1～5)。

16、更优选地，所述的s3中，羟基化改性石墨烯、硅烷偶联剂改性白炭黑、水的质量比为(25～35)：(10～25)：50。

17、优选地，所述的增塑剂选自石蜡油、芳烃油、古马隆中的一种或多种。

18、优选地，所述的防老剂选自2-硫醇基甲基苯并咪唑、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物中的一种或多种。

19、优选地，所述的分散剂选自分散剂fl、分散剂peg 4000中的一种或多种。

20、优选地，所述的硫化剂选自过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二己烷、硫化剂101xl45-sp2中的一种或多种。

21、优选地，所述的助交联剂选自三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种。

22、本发明还提出一种epdm橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：

23、s1、按照质量份称取原材料，加入密炼机中进行充分混炼，过滤，得到混炼胶料；

24、s2、将混炼胶料经过开炼机进行热炼均匀，挤出成型得到橡胶片，将橡胶片进行一次硫化处理；

25、s3、将一次硫化处理后的橡胶片进行二次硫化处理，即得。

26、优选地，所述的s2中，一次硫化处理的条件为：硫化温度为165～180℃，硫化时间为300～600s，硫化压力为140～180kgf/cm2。

27、优选地，所述的s3中，二次硫化处理的条件为：硫化温度为160～180℃，硫化时间为0.5～4h。

28、一种上述的epdm橡胶材料或者由上述制备方法制得的epdm橡胶材料在汽车空调制冷系统中的应用。

29、本发明的有益效果在于：

30、本发明提供的epdm橡胶材料包括三元乙丙橡胶生胶、复合改性白炭黑、增塑剂、防老剂、分散剂、硫化剂、助交联剂，原料之间协同作用，制备得到的epdm橡胶材料具有优异的力学性能和耐受性能。本发明中使用复合改性白炭黑作为补强材料，通过利用硅烷偶联剂改性白炭黑，使白炭黑表面的硅醇基与硅烷偶联剂的烷氧基之间发生脱水反应，提高了白炭黑表面疏水性，减弱了白炭黑间的团聚程度，增强了与橡胶分子链的界面相互作用；同时在硫化过程中，硅烷偶联剂的疏水基团会与橡胶的活性基团形成化学键，使两者紧密贴合；通过羟基化改性石墨烯，使其与白炭黑间以氢键连接，而白炭黑与橡胶基体间通过硅烷偶联剂之间的化学键紧密连接，使得三者紧密贴合在一起；再利用石墨烯之间紧密堆积的片层结构阻挡制冷剂及冷冻机油分子进入橡胶。因此，通过本发明制备的epdm橡胶材料具有很好的环保型制冷剂及冷冻机油耐受能力，能够很好地兼容pag与poe两种不同极性的冷冻机油，在橡胶技术领域具有广阔应用潜力。

技术特征：

1.一种epdm橡胶材料，其特征在于，包括以下质量份的原料：三元乙丙橡胶生胶100～200份、复合改性白炭黑50～80份、增塑剂8～15份、防老剂0.5～2.0份、分散剂1.0～3.0份、硫化剂3.0～7.0份、助交联剂0.5～3.0份。

2.根据权利要求1所述的epdm橡胶材料，其特征在于，所述的三元乙丙橡胶生胶选用门尼粘度ml(1+4)125℃为60～90，第三单体种类为乙叉降冰片烯、双环戊二烯或1,4-己二烯，含量为4.5～8.5的epdm生胶。

3.根据权利要求1所述的epdm橡胶材料，其特征在于，所述的复合改性白炭黑的制备方法包括：

4.根据权利要求3所述的epdm橡胶材料，其特征在于，所述的s1中，石墨烯、铁盐、水的质量比为1：(10～20)：(100～200)；所述的s2中，硅烷偶联剂选自kh-550、kh-560、kh-570中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的epdm橡胶材料，其特征在于，所述的硫化剂选自过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二己烷、硫化剂101xl45-sp2中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的epdm橡胶材料，其特征在于，所述的助交联剂选自三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种。

7.一种由权利要求1～6任一项所述的epdm橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的s2中，一次硫化处理的条件为：硫化温度为165～180℃，硫化时间为300～600s，硫化压力为140～180kgf/cm2。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的s3中，二次硫化处理的条件为：硫化温度为160～180℃，硫化时间为0.5～4h。

10.一种权利要求1～6任一项所述的epdm橡胶材料或者权利要求7～9任一项所述的制备方法制得的epdm橡胶材料在汽车空调制冷系统中的应用。

技术总结
本发明提供一种EPDM橡胶材料及其制备方法与应用，涉及橡胶材料技术领域。一种EPDM橡胶材料，包括以下质量份的原料：三元乙丙橡胶生胶100～200份、复合改性白炭黑50～80份、增塑剂8～15份、防老剂0.5～2.0份、分散剂1.0～3.0份、硫化剂3.0～7.0份、助交联剂0.5～3.0份。本发明提供的EPDM橡胶材料在制冷剂和冷冻机油混合液中具备良好的兼容性，且力学性能优异，可应用于汽车空调制冷系统EPDM橡胶制品。

技术研发人员：王鑫,杨春,吴蕾,柯玉超,汪碧波,胡伟兆,戴逸萌,王征军
受保护的技术使用者：安徽中鼎密封件股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/30