一种复合橡胶、复合橡胶的制备方法及在防毒面具呼气阀上的应用

摘要

本发明公开了一种复合橡胶、复合橡胶的制备方法及在防毒面具呼气阀橡胶上的应用，属于新型橡胶材料领域。该复合橡胶原料组分按重量比为：天然橡胶100份，氧化锌5-12份，硬脂酸1-3份，炭黑4-8份，凡士林1-3份，填料8-15份，防老剂2-5份，促进剂1.2-2.5份，硫化剂0.8-1.5份。本发明制备的复合橡胶硫化的呼气阀具有优良的弹性，尤其是呼气阀最重要的逆向气密性这一指标，60S时间内逆向气密性值检测结果分布在20-50Pa，远高于GJB1155A-2004《过滤式防毒面具通用规范》规定的：当呼气阀减压至-1180Pa时，全面罩呼气阀于60S内逆向气密性值不大于350Pa；更是高于GB2890-2009《呼吸防护自吸过滤式防毒面具》中规定的：当呼气阀减压至-1180Pa时，全面罩呼气阀于45S内逆向气密性值不大于500Pa。

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种复合橡胶、复合橡胶的制备方法及在防毒面具呼气阀上的应用，属于新型橡胶材料领域。

背景技术

随着空气污染的加剧以及国际形势的紧张，各种民用、军用防毒面具市场需求量越来越大。防毒面具作为一种呼吸防护用品，它能将外界污染空气进行净化，提供人员呼吸用洁净空气。呼气阀是防毒面具的一个重要的零部件，它只允许呼出气体通过其排出面罩，防止吸入气体通过它进入面罩的单向阀门。根据GB2890-2009《呼吸防护自吸过滤式防毒面具》要求，呼气阀应具有良好的动作性，这就要求呼气阀必须具备良好的弹性，在人体呼出气体时能顺利打开，以便废气排出面具外。此外，呼气阀还应具备良好的负压性，在人体吸气过程中，呼气阀应一直处于闭合的状态。

公告号CN1149113C的专利文献公开了一种具有过滤呼气阀的面具，该面具的使用原理与本专利的原理类似，即当佩戴者呼气时呼气阀响应增大的压力而打开，使呼出的空气从面罩里面迅速清除。该呼气阀是设置在面罩体上，至少有一个在呼气时使呼出空气能够从内部气体空间流到外部气体空间的小孔。其结构与本专利的呼气阀的结构不同。

公告号CN102492189A的专利文献公开了一种高性能、低温硫化天然橡胶的制备方法。它是在天然橡胶配方中，采用淀粉黄原酸盐作为高性能、低温硫化改性助剂，并加入硬脂酸、氧化锌、促进剂M和硫磺进行混炼，采用较低的硫化温度进行硫化制备得到的。

公告号CN101864099的专利文献公开了一种高绝缘性能天然橡胶料的制备技术，具体是指用于制造汽车橡胶制品，应用温度为-50℃～80℃，绝缘电阻≥10¹⁴的高电绝缘性、高回弹性的一种高绝缘性能天然橡胶料的制备技术。

经查询发现，现有和呼气阀相关的专利一般是介绍带有呼气阀的面具，或是带有呼气阀的相关产品。关于天然橡胶的专利一般是介绍天然橡胶在其它方面或其它产品上的应用。较少有涉及呼气阀相关的天然橡胶配方的专利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合橡胶，它主要由下列重量份的原料制成：天然橡胶100份，氧化锌5-12份，硬脂酸1-3份，炭黑4-8份，凡士林1-3份，填料8-15份，防老剂2-5份，促进剂1.2-2.5份，硫磺0.8-1.5份。

优选地，复合橡胶的配方主要是由下列重量份的原料制成：天然橡胶100份，氧化锌10份，硬脂酸2份，炭黑6份，凡士林1.5份，填料12份，防老剂2.7份，促进剂1.4份，硫磺1.2份。

所述的天然橡胶为1号烟片胶。

所述填料为硫酸盐类，具体为硫酸铵、硫酸铁或硫酸钠。

所述防老剂为胺类防老剂和蜡类防老剂的混合制剂，胺类防老剂和蜡类防老剂的重量比为5-10:2-5，其中胺类防老剂包括6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉、2，2，4-三甲基1，2-二氢化喹聚合物、N-苯基-2-萘胺、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺中的一种或多种；蜡类防老剂包括石蜡、地蜡或微晶蜡中的任意一种。

所述促进剂为噻唑类和次磺酰胺类的混合制剂，促进剂为噻唑类和次磺酰胺类的重量比为2-5:6-12，其中噻唑类促进剂包括2、2'-二硫代二苯并噻唑、2-硫醇基苯并噻唑或2-硫醇基苯并噻唑环己铵盐中的任意一种；次磺酰胺类促进剂包括N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺、N-(氧化二亚乙基)-2-苯并噻唑次磺酰胺或N,N-二环乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的任意一种。

所述硫化剂为硫磺。

本发明的另一目的在于提供一种复合橡胶的制备方法，具体包括如下步骤：

1)生胶塑炼：先将辊距调到0.8-1mm，将称量好的1号烟片胶放在辊筒上，使1号烟片胶包辊、塑炼。1号烟片胶塑炼后停放12h制得塑炼胶料；

2)胶料混炼：将辊距调到8-10mm，往步骤1)制得的塑炼胶料中加入防老剂、硬脂酸、氧化锌，混炼3-4分钟后，再加入炭黑、填料和凡士林，继续混炼10-12分钟，左右拉刀3-5次制得混炼胶Ⅰ。

3)加促进剂和硫化剂：在步骤2)中制得的混炼胶中加入促进剂、硫化剂，左右拉刀使促进剂、硫化剂均匀混入胶料中，制得混炼胶Ⅱ。

4)胶料薄通：待步骤3)中促进剂和硫化剂混合均匀后，左右拉刀8次，打三角包3次后下料。将辊筒辊距调到最小至0.3-0.5mm后投入混炼胶薄通5次，下料，制得混炼胶Ⅲ。

5)胶料停放：将步骤4)中制得的混炼胶Ⅲ在室温下停放8-24小时，制得防毒面具呼气阀橡胶。

本发明采用上述配方及制备方法制得的复合橡胶应用于防毒面具呼气阀上。

采用本发明的配方制得的复合橡胶具有优良的弹性，其拉断强度高于23MPa，拉断伸长率大于750％，拉断永久变形小于20％，邵A硬度在35至45之间；该复合橡胶硫化的呼气阀具有优良的逆向气密性，对大量呼气阀检测逆向气密性试验结果表明，在60S时间内逆向气密性值检测结果分布在20-50Pa，该项检测结果远高于GJB1155A-2004《过滤式防毒面具通用规范》规定的：当呼气阀减压至-1180Pa时，全面罩呼气阀于60S内逆向气密性值不应大于350Pa，更是高于GB2890-2009《呼吸防护自吸过滤式防毒面具》中规定的：当呼气阀减压至-1180Pa时，全面罩呼气阀于45S内逆向气密性值不应大于500Pa；该配方制得的复合橡胶还具备优良的流动性，便于硫化生产。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了得到本发明所述复合橡胶，以下举例说明其制备方法：

首先叙述加工工艺：

配料：按配方表要求的称量各原料。

1)生胶塑炼：先将辊距调到0.8-1mm，将称量好的1号烟片胶放在辊筒上，使1号烟片胶包辊、塑炼。1号烟片胶塑炼后停放12h制得塑炼胶料；

2)胶料混炼：将辊距调到8-10mm，往步骤1)制得的塑炼胶料中加入防老剂、硬脂酸、氧化锌，混炼3-4分钟后，再加入炭黑、填料和凡士林，继续混炼10-12分钟，左右拉刀3-5次制得混炼胶Ⅰ。

3)加促进剂和硫化剂：在步骤2)中制得的混炼胶中加入促进剂、硫化剂，左右拉刀使促进剂、硫化剂均匀混入胶料中，制得混炼胶Ⅱ。

4)胶料薄通：待步骤3)中促进剂和硫化剂混合均匀后，左右拉刀8次，打三角包3次后下料。将辊筒辊距调到最小至0.3-0.5mm后投入混炼胶薄通5次，下料，制得混炼胶Ⅲ。

5)胶料停放：将步骤4)中制得的混炼胶Ⅲ在室温下停放8-24小时，制得防毒面具呼气阀橡胶。

具体实施方式

以下举例说明当采用不同质量份配方时，本发明所述复合橡胶所具有的物理特性，

实施例1

表1为采用上述制备方法的各组分的质量份数：

序号组分用量(质量份数)11号烟片胶1002氧化锌10

3硬脂酸24炭黑65凡士林1.56填料1272，2，4-三甲基-11.88地蜡0.992、2'-二硫代二苯并噻唑0.410N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺1.311硫磺1.2

上述表1是本实施例的材料各组分及各组分的用量情况，其中：

1、1号烟片胶为印尼生产，生胶拉断强度应不小于18MPa，拉断伸长率应不小于700％，挥发物应不大于0.95％，生胶具有良好的弹性。

2、氧化锌是怀宁县宜光化工有限公司生产的间接法氧化锌，硬脂酸为印尼生产。氧化锌与硬脂酸并用可以形成可溶盐，增强对促进剂的活化作用。

3、防老剂为2，2，4-三甲基-1胺类防老剂，具有抗臭氧、耐热、耐氧化、耐屈挠以及对有害金属的抑制作用。

4、防老剂中添加石蜡能抗臭氧龟裂。进一步增强了该配方抗臭氧的能力。

胶料的性能试验数据：

扯断强度，MPa：25；

扯断伸长率，％：800；

扯断永久变形，％：18；

邵尔硬度，ShoreA：38；

对该复合橡胶硫化生产的呼气阀按GJB1155A-2004《过滤式防毒面具通用规范》规定的相应测试方法进行检测，即当呼气阀减压至-1180Pa时，测量全面罩呼气阀于60S内逆向气密性值。随机抽取几件，其逆向气密性值检测结果如下：

序号60S内逆向气密性值/Pa121225322425521

实施例2

表2为采用上述制备方法的各组分的质量份数：

胶料的性能试验数据：

扯断强度，MPa：26.4；

扯断伸长率，％：780；

扯断永久变形，％：18；

邵尔硬度，ShoreA：40；

对该胶料硫化生产的呼气阀按GJB1155A-2004《过滤式防毒面具通用规范》规定的相应测试方法进行检测，即当呼气阀减压至-1180Pa时，测量全面罩呼气阀于60S内逆向气密性值。随机抽取几件，其逆向气密性值检测结果如下：

序号60S内逆向气密性值/Pa131218331423523630

经过上述实验发现，本发明制备的复合橡胶硫化的呼气阀具有优良的物理机械性能，弹性不错；尤其是呼气阀最重要的逆向气密性这一指标，60S时间内逆向气密性值检测结果分布在20-50Pa，远高于GJB1155A-2004《过滤式防毒面具通用规范》规定的：当呼气阀减压至-1180Pa时，全面罩呼气阀于60S内逆向气密性值不大于350Pa；更是高于GB2890-2009《呼吸防护自吸过滤式防毒面具》中规定的：当呼气阀减压至-1180Pa时，全面罩呼气阀于45S内逆向气密性值不大于500Pa。

实施例3

表3为采用上述制备方法的各组分的质量份数：

序号组分用量(质量份数)11号烟片胶1002氧化锌83硬脂酸3.44炭黑6.65凡士林1.96填料12.87N-苯基-2-萘胺2.48N-异丙基-N’-苯基对苯二胺1.69N-(氧化二亚乙基)-2-苯并噻唑次磺酰胺0.5102-硫醇基苯并噻唑环己铵盐1.211硫磺1.2

上述表3是本实施例的材料各组分及各组分的用量情况，其中：

1、1号烟片胶为印尼生产，生胶拉断强度不小于19MPa，拉断伸长率不小于750％，挥发物应不大于0.95％，生胶具有良好的弹性。

2、氧化锌是怀宁县宜光化工有限公司生产的间接法氧化锌，硬脂酸为印尼生产。氧化锌与硬脂酸并用可以形成可溶盐，增强对促进剂的活化作用。

3、防老剂为两种胺类防老剂并用，具有抗臭氧、耐热、耐氧化、耐屈挠以及对有害金属的抑制作用。

胶料的性能试验数据：

扯断强度，MPa：31；

扯断伸长率，％：840；

扯断永久变形，％：18.5；

邵尔硬度，ShoreA：37；

对该复合橡胶硫化生产的呼气阀按GJB1155A-2004《过滤式防毒面具通用规范》规定的相应测试方法进行检测，即当呼气阀减压至-1180Pa时，测量全面罩呼气阀于60S内逆向气密性值。随机抽取几件，其逆向气密性值检测结果如下：

序号60S内逆向气密性值/Pa126222327433528

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例4

表4为采用上述制备方法的各组分的质量份数：

胶料的性能试验数据：

扯断强度，MPa：26.4；

扯断伸长率，％：780；

扯断永久变形，％：18；

邵尔硬度，ShoreA：40；

对该胶料硫化生产的呼气阀按GJB1155A-2004《过滤式防毒面具通用规范》规定的相应测试方法进行检测，即当呼气阀减压至-1180Pa时，测量全面罩呼气阀于60S内逆向气密性值。随机抽取几件，其逆向气密性值检测结果如下：

序号60S内逆向气密性值/Pa135222324426523631

经过上述实验发现，本发明制备的复合橡胶硫化的呼气阀具有优良的物理机械性能，弹性不错；尤其是呼气阀最重要的逆向气密性这一指标，60S时间内逆向气密性值检测结果分布在20-50Pa，远高于GJB1155A-2004《过滤式防毒面具通用规范》规定的：当呼气阀减压至-1180Pa时，全面罩呼气阀于60S内逆向气密性值不大于350Pa；更是高于GB2890-2009《呼吸防护自吸过滤式防毒面具》中规定的：当呼气阀减压至-1180Pa时，全面罩呼气阀于45S内逆向气密性值不大于500Pa。