丙烯酸酯橡胶组合物及其在喷油冷却部件中的应用的制作方法

1.本发明涉及丙烯酸酯橡胶技术领域，具体涉及丙烯酸酯橡胶组合物及其在喷油冷却部件中的应用。


背景技术：

2.中国专利cn110546197a公开了一种成型及交联之后均衡性良好地具有耐油性、耐热性及耐水解性三者的乙烯丙烯酸酯橡胶组合物以及由该乙烯丙烯酸酯橡胶组合物的交联物构成的成型品。乙烯丙烯酸酯橡胶组合物的特征在于，包含：100质量份乙烯丙烯酸酯橡胶；10～50质量份的sp值为7以上的增塑剂；以及0.05～30质量份的选自脂肪族多元伯胺及其衍生物的交联剂，sp值小于7的增塑剂的含量小于0.1质量份。并且，提供由该乙烯丙烯酸酯橡胶组合物的交联物构成的成型品；
3.现有技术中，丙烯酸酯橡胶组合物制备得到的密封圈，运用在喷油冷却部件中，但是其制备得到的密封圈在耐磨、老化还需进行改进，来进一步提高丙烯酸酯橡胶密封圈的使用寿命。


技术实现要素：

4.本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出丙烯酸酯橡胶组合物及其在喷油冷却部件中的应用。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.丙烯酸酯橡胶组合物，包括以下重量份原料：改性丙烯酸酯橡胶15～85份；相容剂15～85份；增塑剂15～85份；填料15～35份；阻燃剂15～35份；
7.改性丙烯酸酯橡胶的生产工艺包括以下步骤：
8.步骤1：在反应容器中加入二甲基硅烷二醇、催化剂二月桂酸二丁基锡、阻聚剂对苯二酚混合，在40℃下滴加甲基丙烯酸-2-异氰酸基乙酯，搅拌反应，得到中间体1；
9.步骤2：将2-甲基-6-叔丁基苯酚和氢氧化钾在50℃的氮气环境下反应1h，再升温90℃，滴加丙烯酸甲酯，130℃恒温反应5h，得到中间体2；
10.步骤3：将得到的中间体1和氢氧化钠加入到溶剂丙酮中进行混合，再加入中间体2，在温度60-70℃条件下，反应2-4h，得到中间体3；
11.步骤4：将中间体3与无水甲醇混合，升温至70℃，缓慢滴加质量分数为1.5％的引发剂偶氮二异丁腈的甲醇溶液，反应得到改性丙烯酸酯橡胶。
12.作为本发明进一步的方案：控制二甲基硅烷二醇、甲基丙烯酸-2-异氰酸基乙酯、二月桂酸二丁基锡和对苯二酚的用量比为1mo l：1mo l：0.01-0.03mo l：0.01-0.03mo l。
13.作为本发明进一步的方案：控制2-甲基-6-叔丁基苯酚、丙烯酸甲酯和氢氧化钾的用量比为1-1.2mo l：1-1.2mo l：1-1.2mo l。
14.作为本发明进一步的方案：控制中间体1、中间体2和氢氧化钠的摩尔比为1-1.2mo l：1-1.2mo l：0.01-0.03mo l。
15.作为本发明进一步的方案：控制中间体3与偶氮二异丁腈的用量比为1-1.2mo l：0.01mo l。
16.作为本发明进一步的方案：相容剂为乙烯-丙烯酸酯-一氧化碳共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-一氧化碳共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯-一氧化碳共聚物中的一种。
17.作为本发明进一步的方案：增塑剂为偏苯三甲酸烷基酯、邻苯二甲酸烷基酯、聚酯树脂中的一种。
18.作为本发明进一步的方案：填料为气相白炭黑、炭黑、煅烧高岭土、水滑石、碳酸钙中的一种。
19.作为本发明进一步的方案：阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化铝、碳酸钙镁石中的一种。
20.一种丙烯酸酯橡胶组合物应用于喷油冷却部件。
21.本发明的有益效果：
22.本发明以二甲基硅烷二醇和甲基丙烯酸-2-异氰酸基乙酯为原料，按照摩尔比1:1，使得甲基丙烯酸-2-异氰酸基乙酯的-nco基团与二甲基硅烷二醇的-oh基团反应，得到含有s i-o键的中间体1；以2-甲基-6-叔丁基苯酚和丙烯酸甲酯为原料，制备得到含有酯基的受阻酚抗氧剂的中间体2；以中间体1和中间体2为原料，进行酯交换反应，得到中间体3；将中间体3在引发剂下反应得到改性丙烯酸酯橡胶，其中侧链上连接有s i-o键和受阻酚抗氧剂，从而使得丙烯酸酯橡胶具有优秀抗磨性能和防老化性能，从而提高丙烯酸酯橡胶应用在喷油冷却部件中的使用寿命。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
24.实施例1
25.本发明为丙烯酸酯橡胶组合物，包括以下重量份原料：改性丙烯酸酯橡胶15份；相容剂15份；增塑剂15份；填料15份；阻燃剂15份；
26.其中，相容剂为乙烯-丙烯酸酯-一氧化碳共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-一氧化碳共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯-一氧化碳共聚物中的一种；
27.增塑剂为偏苯三甲酸烷基酯、邻苯二甲酸烷基酯、聚酯树脂中的一种；
28.填料为气相白炭黑、炭黑、煅烧高岭土、水滑石、碳酸钙中的一种；
29.阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化铝、碳酸钙镁石中的一种；
30.其中，改性丙烯酸酯橡胶的生产工艺包括以下步骤：
31.步骤1：在反应容器中加入二甲基硅烷二醇、催化剂二月桂酸二丁基锡、阻聚剂对苯二酚，在30℃搅拌下进行混合，升温至40℃滴加甲基丙烯酸-2-异氰酸基乙酯，搅拌反应，每隔1小时通过ft-i r跟踪反应，直至-nco基团的特征吸收峰完全消失后结束反应，并加入乙醚洗涤3次，得到棕色粘稠状产物，干燥，得到中间体1；
32.其中，控制二甲基硅烷二醇、甲基丙烯酸-2-异氰酸基乙酯、二月桂酸二丁基锡和
对苯二酚的用量比为1mo l：1mo l：0.01mo l：0.01mo l；
33.步骤2：将2-甲基-6-叔丁基苯酚和氢氧化钾在50℃的氮气环境下反应1h，再升温90℃，滴加丙烯酸甲酯，130℃恒温反应5h，冷却室温，经后处理得到中间体2；
34.其中，后处理步骤为：向体系中加入甲苯，并用盐酸调节ph至中性，
35.静置分层，将有机相在120℃条件下常压蒸馏，以除去甲苯和水，然后120℃条件下减压蒸馏，回收90-98℃(真空度100.3kpa)之间的馏分，即为未完全参与反应的2-甲基-6-叔丁基苯酚，继续升温，收集190-205℃(真空度100.3kpa)之间的馏分，即得到中间体2；
36.控制2-甲基-6-叔丁基苯酚、丙烯酸甲酯和氢氧化钾的用量比为1mo l：1-mo l：1mo l；
37.步骤3：将得到的中间体1和氢氧化钠加入到溶剂丙酮中进行混合，再加入中间体2，在温度60-70℃条件下，反应2-4h，得到中间体3；
38.其中，控制中间体1、中间体2和氢氧化钠的摩尔比为1mo l：1mo l：0.01mo l；
39.步骤4：将中间体3与无水甲醇混合，升温至70℃，缓慢滴加质量分数为1.5％的引发剂偶氮二异丁腈的甲醇溶液，反应24h后，旋蒸除去大部分的溶剂，缓慢加入去离子水洗涤3次，然后加入适量乙醚洗涤3次，干燥，得到改性丙烯酸酯橡胶；
40.其中，控制中间体3与偶氮二异丁腈的用量比为1mo l：0.01mo l。
41.实施例2
42.本发明为丙烯酸酯橡胶组合物，包括以下重量份原料：改性丙烯酸酯橡胶45份；相容剂45份；增塑剂45份；填料25份；阻燃剂25份；
43.其中，相容剂为乙烯-丙烯酸酯-一氧化碳共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-一氧化碳共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯-一氧化碳共聚物中的一种；
44.增塑剂为偏苯三甲酸烷基酯、邻苯二甲酸烷基酯、聚酯树脂中的一种；
45.填料为气相白炭黑、炭黑、煅烧高岭土、水滑石、碳酸钙中的一种；
46.阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化铝、碳酸钙镁石中的一种；
47.其中，改性丙烯酸酯橡胶的生产工艺包括以下步骤：
48.步骤1：在反应容器中加入二甲基硅烷二醇、催化剂二月桂酸二丁基锡、阻聚剂对苯二酚，在30℃搅拌下进行混合，升温至40℃滴加甲基丙烯酸-2-异氰酸基乙酯，搅拌反应，每隔1小时通过ft-i r跟踪反应，直至-nco基团的特征吸收峰完全消失后结束反应，并加入乙醚洗涤3次，得到棕色粘稠状产物，干燥，得到中间体1；
49.其中，控制二甲基硅烷二醇、甲基丙烯酸-2-异氰酸基乙酯、二月桂酸二丁基锡和对苯二酚的用量比为1mo l：1mo l：0.02mo l：0.02mo l；
50.步骤2：将2-甲基-6-叔丁基苯酚和氢氧化钾在50℃的氮气环境下反应1h，再升温90℃，滴加丙烯酸甲酯，130℃恒温反应5h，冷却室温，经后处理得到中间体2；
51.其中，后处理步骤为：向体系中加入甲苯，并用盐酸调节ph至中性，
52.静置分层，将有机相在120℃条件下常压蒸馏，以除去甲苯和水，然后120℃条件下减压蒸馏，回收90-98℃(真空度100.3kpa)之间的馏分，即为未完全参与反应的2-甲基-6-叔丁基苯酚，继续升温，收集190-205℃(真空度100.3kpa)之间的馏分，即得到中间体2；
53.控制2-甲基-6-叔丁基苯酚、丙烯酸甲酯和氢氧化钾的用量比为1.1mo l：1.1mo l：1.1mo l；
54.步骤3：将得到的中间体1和氢氧化钠加入到溶剂丙酮中进行混合，再加入中间体2，在温度60-70℃条件下，反应2-4h，得到中间体3；
55.其中，控制中间体1、中间体2和氢氧化钠的摩尔比为1.1mo l：1.1mo l：0.02mo l；
56.步骤4：将中间体3与无水甲醇混合，升温至70℃，缓慢滴加质量分数为1.5％的引发剂偶氮二异丁腈的甲醇溶液，反应24h后，旋蒸除去大部分的溶剂，缓慢加入去离子水洗涤3次，然后加入适量乙醚洗涤3次，干燥，得到改性丙烯酸酯橡胶；
57.其中，控制中间体3与偶氮二异丁腈的用量比为1.1mo l：0.01mo l。
58.实施例3
59.本发明为丙烯酸酯橡胶组合物，包括以下重量份原料：改性丙烯酸酯橡胶85份；相容剂85份；增塑剂85份；填料35份；阻燃剂35份；
60.其中，相容剂为乙烯-丙烯酸酯-一氧化碳共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-一氧化碳共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯-一氧化碳共聚物中的一种；
61.增塑剂为偏苯三甲酸烷基酯、邻苯二甲酸烷基酯、聚酯树脂中的一种；
62.填料为气相白炭黑、炭黑、煅烧高岭土、水滑石、碳酸钙中的一种；
63.阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化铝、碳酸钙镁石中的一种；
64.其中，改性丙烯酸酯橡胶的生产工艺包括以下步骤：
65.步骤1：在反应容器中加入二甲基硅烷二醇、催化剂二月桂酸二丁基锡、阻聚剂对苯二酚，在30℃搅拌下进行混合，升温至40℃滴加甲基丙烯酸-2-异氰酸基乙酯，搅拌反应，每隔1小时通过ft-i r跟踪反应，直至-nco基团的特征吸收峰完全消失后结束反应，并加入乙醚洗涤3次，得到棕色粘稠状产物，干燥，得到中间体1；
66.其中，控制二甲基硅烷二醇、甲基丙烯酸-2-异氰酸基乙酯、二月桂酸二丁基锡和对苯二酚的用量比为1mo l：1mo l：0.01-0.03mo l：0.01-0.03mo l；
67.步骤2：将2-甲基-6-叔丁基苯酚和氢氧化钾在50℃的氮气环境下反应1h，再升温90℃，滴加丙烯酸甲酯，130℃恒温反应5h，冷却室温，经后处理得到中间体2；
68.其中，后处理步骤为：向体系中加入甲苯，并用盐酸调节ph至中性，
69.静置分层，将有机相在120℃条件下常压蒸馏，以除去甲苯和水，然后120℃条件下减压蒸馏，回收90-98℃(真空度100.3kpa)之间的馏分，即为未完全参与反应的2-甲基-6-叔丁基苯酚，继续升温，收集190-205℃(真空度100.3kpa)之间的馏分，即得到中间体2；
70.控制2-甲基-6-叔丁基苯酚、丙烯酸甲酯和氢氧化钾的用量比为1-1.2mo l：1-1.2mo l：1-1.2mo l；
71.步骤3：将得到的中间体1和氢氧化钠加入到溶剂丙酮中进行混合，再加入中间体2，在温度60-70℃条件下，反应2-4h，得到中间体3；
72.其中，控制中间体1、中间体2和氢氧化钠的摩尔比为1-1.2mo l：1-1.2mo l：0.01-0.03mo l；
73.步骤4：将中间体3与无水甲醇混合，升温至70℃，缓慢滴加质量分数为1.5％的引发剂偶氮二异丁腈的甲醇溶液，反应24h后，旋蒸除去大部分的溶剂，缓慢加入去离子水洗涤3次，然后加入适量乙醚洗涤3次，干燥，得到改性丙烯酸酯橡胶；
74.其中，控制中间体3与偶氮二异丁腈的用量比为1-1.2mo l：0.01mo l。
75.实施例4
76.上述实施例1-3得到的丙烯酸酯橡胶组合物制备得到喷油环的密封圈，在新能源驱动电机中，考虑电机工作温度高，需要采用冷却措施进行，目前先进的冷却方式就是采用油冷却。在驱动电机定子两端安装塑料油环进行绕组两端喷油冷却，经过两端密封，将驱动电机的冷却油封堵在腔体内，形成压力后通过油孔喷射到对应的位置上进行冷却，确保电机保持在合理的工作温度范围。
77.对比例1
78.对比例1采用专利号为cn114163760a中实施例1的丙烯酸酯橡胶组合物；
79.将实施例1-3和对比例1的丙烯酸酯橡胶组合物进行性能测试，测试结果如下表所示：
[0080][0081]
由上述表格可以知晓，本发明制备得到的丙烯酸酯橡胶组合物相较于现有的丙烯酸酯橡胶组合物具有较好的抗磨性能和防老化性能。
[0082]
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.丙烯酸酯橡胶组合物，其特征在于，包括以下重量份原料：改性丙烯酸酯橡胶15～85份；相容剂15～85份；增塑剂15～85份；填料15～35份；阻燃剂15～35份；改性丙烯酸酯橡胶的生产工艺包括以下步骤：步骤1：在反应容器中加入二甲基硅烷二醇、催化剂二月桂酸二丁基锡、阻聚剂对苯二酚混合，在40℃下滴加甲基丙烯酸-2-异氰酸基乙酯，搅拌反应，得到中间体1；步骤2：将2-甲基-6-叔丁基苯酚和氢氧化钾在50℃的氮气环境下反应1h，再升温90℃，滴加丙烯酸甲酯，130℃恒温反应5h，得到中间体2；步骤3：将得到的中间体1和氢氧化钠加入到溶剂丙酮中进行混合，再加入中间体2，在温度60-70℃条件下，反应2-4h，得到中间体3；步骤4：将中间体3与无水甲醇混合，升温至70℃，缓慢滴加质量分数为1.5％的引发剂偶氮二异丁腈的甲醇溶液，反应得到改性丙烯酸酯橡胶。2.根据权利要求1所述的丙烯酸酯橡胶组合物,其特征在于，控制二甲基硅烷二醇、甲基丙烯酸-2-异氰酸基乙酯、二月桂酸二丁基锡和对苯二酚的用量比为1mol：1mol：0.01-0.03mol：0.01-0.03mol。3.根据权利要求1所述的丙烯酸酯橡胶组合物,其特征在于，控制2-甲基-6-叔丁基苯酚、丙烯酸甲酯和氢氧化钾的用量比为1-1.2mol：1-1.2mol：1-1.2mol。4.根据权利要求1所述的丙烯酸酯橡胶组合物,其特征在于，控制中间体1、中间体2和氢氧化钠的摩尔比为1-1.2mol：1-1.2mol：0.01-0.03mol。5.根据权利要求1所述的丙烯酸酯橡胶组合物,其特征在于，控制中间体3与偶氮二异丁腈的用量比为1-1.2mol：0.01mol。6.根据权利要求1所述的丙烯酸酯橡胶组合物,其特征在于，相容剂为乙烯-丙烯酸酯-一氧化碳共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-一氧化碳共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯-一氧化碳共聚物中的一种。7.根据权利要求1所述的丙烯酸酯橡胶组合物,其特征在于，增塑剂为偏苯三甲酸烷基酯、邻苯二甲酸烷基酯、聚酯树脂中的一种。8.根据权利要求1所述的丙烯酸酯橡胶组合物,其特征在于，填料为气相白炭黑、炭黑、煅烧高岭土、水滑石、碳酸钙中的一种。9.根据权利要求1所述的丙烯酸酯橡胶组合物,其特征在于，阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化铝、碳酸钙镁石中的一种。10.一种根据权利要求1-9任一项所述的丙烯酸酯橡胶组合物应用于喷油冷却部件。

技术总结
本发明公开了丙烯酸酯橡胶组合物，包括以下原料：改性丙烯酸酯橡胶；相容剂；增塑剂；填料；阻燃剂；以二甲基硅烷二醇和甲基丙烯酸-2-异氰酸基乙酯为原料，使得甲基丙烯酸-2-异氰酸基乙酯的-NCO基团与二甲基硅烷二醇的-OH基团反应，得到含有Si-O键的中间体1；以2-甲基-6-叔丁基苯酚和丙烯酸甲酯为原料，制备得到含有酯基的受阻酚抗氧剂的中间体2；以中间体1和中间体2为原料，进行酯交换反应得到中间体3；将中间体3在引发剂下反应得到改性丙烯酸酯橡胶，本发明的丙烯酸酯橡胶具有优秀抗磨性能和防老化性能，从而提高丙烯酸酯橡胶应用在喷油冷却部件中的使用寿命。冷却部件中的使用寿命。


技术研发人员：汪俊华 侯继康 俞家胜 程飞 黄立志 程贤安 马广丰 方勇
受保护的技术使用者：宁国市瑞普密封件有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/4