CN100392038C - 改性tpu耐磨密封材料及其制备方法与用途 - Google Patents

改性tpu耐磨密封材料及其制备方法与用途 Download PDF

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Abstract

改性TPU耐磨密封材料及其制备方法与用途，采用TPU颗粒料与ABS颗粒料混合，利用TPU材料耐磨性能优良、弹性和柔软性好，以及ABS材料硬度高、刚性好的特点，将两种材料通过合理的搭配，通过TPU粒料加ABS粒料、共混造粒、干燥、模压选出适合海水水泵轴套使用的密封材料，具体材料的组成和重量份配方为：TPU粒料100份、ABS粒料20-35份、脲甲醛模塑粉(UF)0-15份。

Description

改性TPU耐磨密封材料及其制备方法与用途
技术领域
本发明涉及的改性TPU耐磨密封材料，是通过几种聚合物的共混而获得的高分子聚合物材料。本发明还涉及上述材料的制备方法和用途。
背景技术
工业泵是许多工矿场所用于输送介质的重要输送工具，在工业泵中为了使输送的介质与工业泵的电机密封隔离，都需要对泵轴进行密封，以防输送介质进入电机内损坏电机，引起事故。通常泵轴的密封都采用聚四氟乙烯(PTEE)或橡胶作为密封圈，但对于有些介质(如海水)采用现有的密封材料却不能满足要求，对于接触介质为海水的水泵(如：150LCZ-50型)轴套，过去一般采用PTEE或橡胶材料。虽然，PTEE材料磨擦系数低，但由于弹性和刚性差，在较高“PV”值的工况条件下极易产生蠕变而损坏。如果用普通橡胶(如丁苯、丁腈、氯丁)虽然弹性好，但由于耐腐蚀性能和耐老化性能均不理想，若采用价格较高的硅、氟特种橡胶，但由于机械性能较差无法应用。因此，采用以上两种材料制成的轴套在该类水泵上无法满足工况条件的使用要求。
因此，很有必要对现有海水水泵的轴套密封加以改进。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有海水水泵的轴套密封的不足，提供一种新型海水水泵的轴套密封材料，该材料能满足海水水泵轴套密封的要求。
本发明的另一目的在于提供一种海水水泵轴套密封材料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述材料的用途。
本发明所采取的技术方案是：采用TPU颗粒料与ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物)颗粒料混合，利用TPU材料耐磨性能优良、弹性和柔软性好，以及ABS材料硬度高、刚性好的特点，以TPU粒料和ABS粒料为主料，以脲甲醛模塑粉(UF)为辅料，经过共混造粒、干燥、模压制出适合海水水泵轴套使用的密封材料，具体材料的组成和重量份配方为：
TPU粒料           100份
ABS粒料           20-35份
脲甲醛模塑粉(UF)  0-15份
本发明材料的制作工艺为：
Figure C20061003133500051
A.首先将TPU粒料和ABS粒料按所定比例配料；为了降低产品的摩擦系数，还可以在配料中加入0-15份脲甲醛模塑粉(UF)；
B.将TPU粒料和ABS粒料进行共混造粒；共混工艺条件为：
原料干燥  100-110℃；
共混温度  I：160-165℃或II：170-175℃或III：170-175℃口模温度：170℃；
螺杆转速  8-20转/分；
3、干燥处理：将共混出来的粒料送入干燥箱，用100-110℃干燥3小时以上，即获得所需的材料。
通过上述工艺和配方制出的弹性材料可达到如下表1所列性能指标：
表1
  项目   单位   性能   项目   单位   性能
  比重   G/cm<sup>3</sup>   1.14-1.18   硬度   邵氏   95±2
  抗张强度   Mpa   35.0-40.0   伸长率   ％   390-450
  回弹率   ％   18-27   击穿电压   KV/mm   15-22
  阿克隆磨耗   cm<sup>3</sup>/1.61公里   0.02-0.03   玻璃化温度   ℃   -70
  体积电阻   Ω-cm   10<sup>9</sup>-10<sup>11</sup>
用上述材料通过模压成型可以制造各种形状的密封件，尤其是制作海水泵轴套密封件，具体工艺步骤是：
1、清洁模具，烘好脱模剂
2、原料干燥100-110℃3小时以上
3、加料量：根据制品重量估算。
4、压制工艺，工艺要求：
(1)模具在冷压机上将原料尽量压实；
(2)模具在热压机上加热到180-195℃，在加热过程中排气不少于3次(加热主要靠电热圈，上、下模板温度控制在180-190℃左右，以防色差；热压压力以有利于塑化和排气为准)；
(3)保温温度为185-190℃(或180-185℃)，时间为60-70分钟保温前期还需排几次气；
(4)模具移至冷压机在不溢料的情况下迅速加压至2-3Mpa恒压；
(5)恒压到模具冷却至60℃以下脱模。
本发明的材料既有高硬度、又有高弹性这种性能是普通塑料或橡胶所没有的。同时该产品具有非常优异的耐磨性能，它的耐磨性能要比橡胶高十倍以上，并且能在短期的干磨擦和有少量坚硬杂质存在的恶劣环境下正常工作。所以非常适合应用在船泊、汽车制造、化工等行业用于制造机械传动件、化工配件、防滑轮胎、鞋底、薄膜制品、人造革以及电线、电缆等多种“工况”条件应用。尤其是适合作为海水水泵的轴套密封材料。具有如下特点：
1、优异的耐磨性和低温柔性。
2、高弹性且压缩永久变形小。
3、较高的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度，是一类强韧材料。
4、耐溶剂、耐油、耐水解、抗霉菌、化学稳定性及耐环境性能好。
5、通过配方调整可获得不同硬度和弹性的制品。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不局限于实施例所描述的范围。
实施例一
采用TPU颗粒料与ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物)颗粒料混合，制备海水泵轴套密封件，以TPU粒料和ABS粒料为主料，以脲甲醛模塑粉(UF)为辅料，经过共混造粒、干燥、模压制出适合海水水泵轴套使用的密封材料，具体材料的组成和重量份配方为：
TPU粒料              100份
ABS粒料             20份
脲甲醛模塑粉(UF)    15份
将上述两种材料按如下制作工艺制备：
Figure C20061003133500081
1、首先将TPU粒料和ABS粒料按所定比例配料；
2、在配料中加入15份脲甲醛模塑粉(UF)；
3、将TPU粒料和ABS粒料进行共混造粒；共混工艺条件为：
原料干燥  100℃；
共混温度I：160-165℃或II：170-175℃或III：170-175℃；其中，口模温度：170℃；
采用双螺杆机挤出机共混，螺杆转速16转/分；制得所需的原料；
4、将共混造粒进行模压成型；具体工艺步骤是：
1)清洁模具，烘好脱模剂
2)原料干燥100-110℃  3小时以上
3)加料量：(压制得产品尺寸为：82X59X100mm)称量300克*。
4)压制工艺
(1)模具在冷压机上将原料尽量压实；
(2)模具在热压机上加热到180℃，在加热过程中排气不少于3次(加热主要靠电热圈，上、下模板温度控制在180℃左右，以防色差；热压压力以有利于塑化和排气为准)；
(3)保温温度为180-185℃，时间为60-70分钟保温前期还需排几次气；
(4)模具移至冷压机在不溢料的情况下迅速加压至2-3Mpa恒压；
(5)恒压到模具冷却至60℃以下脱模，即制得所需的海水泵轴套密封件。
按照此方法制出得海水泵轴套密封件具有很高得耐磨性能，而且有较高的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度，耐溶剂、耐油、耐水解、抗霉菌、化学稳定性及耐环境性能适中。
实施例二
采用TPU颗粒料与ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物)颗粒料混合，制备海水泵轴套密封件，以TPU粒料和ABS粒料为主料，以脲甲醛模塑粉(UF)为辅料，经过共混造粒、干燥、模压制出适合海水水泵轴套使用的密封材料，具体材料的组成和重量份配方为：
TPU粒料             100份
ABS粒料             35份
脲甲醛模塑粉(UF)    7份
将上述两种材料按如下制作工艺制备：
Figure C20061003133500091
1、先将TPU粒料和ABS粒料按所定比例配料；
2、在TPU粒料和ABS粒料的配料中加入7份脲甲醛模塑粉(UF)；
3、将TPU粒料和ABS粒料进行共混造粒；共混工艺条件为：
(1)原料干燥  100℃；
(2)共混温度I：160-165℃或II：170-175℃或III：170-175℃其中，口模温度：170℃；
(3)采用单螺杆机挤出机共混，螺杆转速16转/分；制得所需的原料；
共混造粒进行模压成型的工艺与实施例一是一样的。按照此方法制出得海水泵轴套密封件具有很高得耐磨性能适中，但有较高的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度，耐溶剂、耐油、耐水解、抗霉菌、化学稳定性及耐环境性能适中。
实施例三
采用TPU颗粒料与ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物)颗粒料混合，制备海水泵轴套密封件，以TPU粒料和ABS粒料为主料，以脲甲醛模塑粉(UF)为辅料，经过共混造粒、干燥、模压制出适合海水水泵轴套使用的密封材料，具体材料的组成和重量份配方为：
TPU粒料             100份
ABS粒料             25份
脲甲醛模塑粉(UF)    9份
将上述两种材料按如下制作工艺制备：
1、首先将TPU粒料和ABS粒料按所定比例配料；
2、在TPU粒料和ABS粒料的配料中加入9份脲甲醛模塑粉(UF)；
3、将TPU粒料和ABS粒料进行共混造粒；共混工艺条件为：
(1)原料干燥  100℃；
(2)共混温度I：160-165℃或II：170-175℃或III：170-175℃；其中，口模温度：170℃；
(3)采用单螺杆机挤出机共混，螺杆转速    16转/分；制得所需的原料；
共混造粒进行模压成型的工艺与实施例一是一样的。按照此方法制出得海水泵轴套密封件具有很高得耐磨性能、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度，以及耐溶剂、耐油、耐水解、抗霉菌、化学稳定性及耐环境性能均适中。
实施例四
采用TPU颗粒料与ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物)颗粒料混合，制备海水泵轴套密封件，材料重量份配比为：
TPU粒料             100份
ABS粒料             30份
脲甲醛模塑粉(UF)    0份
将上述两种材料按如下制作工艺制备：
TPU粒料+ABS粒→共混造粒→干燥→模压
1、首先将TPU粒料和ABS粒料按所定比例配料；
2、直接将TPU粒料和ABS粒料进行共混造粒；共混工艺条件为：
(1)原料干燥  100℃；
(2)共混温度  I：160-165℃或II：170-175℃或III：170-175℃；其中，口模温度：170℃；
(3)采用单螺杆机挤出机共混，螺杆转速  16转/分；制得所需的原料；
共混造粒进行模压成型的工艺与实施例一是一样的。按照此方法制出得海水泵轴套密封件具有很高得耐磨性能适中，但有较高的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度，耐溶剂、耐油、耐水解、抗霉菌、化学稳定性及耐环境性能也十分好。
通过上述工艺和配方制出的海水泵轴套密封件所达到性能指标如下表2所示：
表2
  项目   单位   性能   实施例一   实施例二   实施例三   实施例四
  比重   G/cm<sup>3</sup>   1.14-1.18   1.18   1.14   1.15   1.16
  抗张强度   Mpa   35.0-41.0   35.0   41.0   38.0   40.5
  伸长率   ％   390-450   450   390   420   400
  阿克隆磨耗   cm<sup>3</sup>/1.61公里   0.02-0.03   0.021   0.030   0.025   0.027
  回弹率   ％   18-27   27   18   23   25
  硬度   邵氏   93-97   93   97   95   96

Claims (6)

1.改性TPU耐磨密封材料，采用TPU颗粒料与ABS颗粒料混合，利用TPU材料耐磨性能优良、弹性和柔软性好，以及ABS材料硬度高、刚性好的特点，其特征在于：以TPU粒料和ABS粒料为主料，以脲甲醛模塑粉UF为辅料，经过共混造粒、干燥、模压制出适合海水水泵轴套使用的密封材料，具体材料的组成和重量份配方为：
TPU粒料            100份
ABS粒料            20-35份
脲甲醛模塑粉UF     0-15份。
2.如权利要求1所述的弹性体材料，其特征在于：具体材料的组成和重量份配方为：
TPU粒料           100份
ABS粒料           35份
脲甲醛模塑粉UF    7份。
3.如权利要求1所述的弹性体材料，其特征在于：具体材料的组成和重量份配方为：
TPU粒料           100份
ABS粒料           20份
脲甲醛模塑粉UF    15份。
4.如权利要求1所述的弹性体材料的制备方法，其特征在于：本发明材料的制作工艺为：
A.首先将TPU粒料和ABS粒料按所定比例配料；为了降低产品的摩擦系数，在配料中加入0-15份脲甲醛模塑粉UF；
B.将TPU粒料和ABS粒料进行共混造粒；共混工艺条件为：
原料干燥100-110℃，干燥3小时以上
共混温度I：160-165℃或II：170-175℃或III：170-175℃；其中，口模温度：170℃；螺杆转速8-20转/分。
5.如权利要求1所述材料的用途，其特征在于：所述的材料用于制备海水泵轴套密封件。
6.如权利要求5所述材料的用途，其特征在于：所述材料的比重为1.14-1.18G/cm3，抗张强度为35.0-41.0Mpa，伸长率为390-450％，阿克隆磨耗为0.02-0.03cm3/1.61公里，回弹率为18-27％，硬度为93-97邵氏。
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