CN101186726B - 一种橡塑复合材料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种橡塑复合材料及其应用。本发明所述的一种复合材料，包括以下质量份的组分：氢化丁腈橡胶100；有机金属盐5～20；四氟乙烯微粉5～30；石墨5～30；炭黑30～60；增塑剂5～15；金属氧化物5～30；过氧化物4～8；共硫化剂3～12；防老剂0.5～5；加工助剂0.5～5。本发明将四氟乙烯的聚集粒子细化后应用于橡胶配方中，降低硫化胶料的摩擦系数，同时使胶料的物理性能保持在一定的水平，提高了氢化丁腈橡胶密封件使用寿命。本发明所述的橡塑复合材料所生产的旋转密封件，可以在高速、润滑状态不良的条件下工作，其使用寿命大于10天。

Description

一种橡塑复合材料及其应用
技术领域
本发明涉及橡胶材料领域，具体涉及一种橡塑复合材料及其应用。
背景技术
氢化丁腈橡胶是由丁腈橡胶的炭-炭双键部分或全部被饱和后的产物，其耐热性、耐候性获得了明显的改善；其力学性能(尤其是拉伸强度与耐磨性)比丁腈橡胶更好。但氢化丁腈橡胶与丁腈橡胶一样具有较高的摩擦系数，故在动态密封时，尤其在高速旋转的密封中，动态生热高，而影响了其使用寿命。
聚四氟乙烯是摩擦系数最低的高分子材料之一，它的摩擦系数不到氢化丁腈橡胶的1/30。但一般四氟乙烯树脂，主要用于塑料制品，其平均粒径在40μm-500μm。这么粗粒子的材料目前不能直接用于与橡胶配合。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一是提供一种可用于制备旋转密封件的、摩擦系数低、使用寿命长的一种橡塑复合材料，本发明要解决的另一技术问题是提供所述橡塑复合材料在制备旋转密封件方面的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种橡塑复合材料，包括以下质量份的组分：
氢化丁腈橡胶    100
有机金属盐      5～20
四氟乙烯微粉    5～30
石墨            5～30
炭黑            30～60
增塑剂          5～15
金属氧化物      5～30
过氧化物        4～8
共硫化剂        3～12
防老剂      0.5～5
加工助剂    0.5～5
所述有机金属盐是甲基丙烯酸镁盐、甲基丙烯酸锌盐、甲基丙烯酸镁盐聚合物的预分散体或者甲基丙烯酸锌盐聚合物的预分散体。
所述四氟乙烯微粉是平均粒径在10μm以下的四氟乙烯粉料。
所述石墨是细粒子胶体石墨，如0#胶体石墨。
所述炭黑是粒径在40nm～100nm的炭黑，如快压出炭黑N550、半补强炭黑N774等。
所述增塑剂是脂肪二元酸酯类，如增塑剂己乙酸二(丁氧基乙氧基乙)酯(TP-95)。
所述金属氧化物是氧化锌、氧化镁或其混合物。
所述过氧化物是作为橡胶交联剂的有机过氧化物，包括过氧化二异丙苯(DCP)、2，5-二甲基-2，5二(叔丁基过氧化)己烷(双2，5)、1，4双叔丁基过氧异丙基苯(Percadox 14)等。
所述共硫化剂是共硫化剂是三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、N-N’-间-苯撑马来酰亚胺(HV-2)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯胶联剂(Saret SR517、SaretSR519)或者1，2聚丁二烯(Ricon 153D)等。
所述防老剂是防老剂是2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物(防老剂RD)或者2-硫醇基苯并咪唑锌盐(防老剂MBZ)等。
所述加工助剂是脂肪酸、脂肪酸盐或者脂肪酸酯，如硬脂酸、RheinChemie公司的Aflux 42、Aflux 16等。
本发明所述的橡塑复合材料的应用是将本发明的橡塑复合材料用于生产旋转密封件。
本发明与现有的橡胶材料相比主要具有以下优点：
(1)本发明通过配方改进，将四氟乙烯微粉，应用于橡胶配方中，降低硫化胶料的摩擦系数，同时使胶料的物理性能保持在一定的水平，提高了氢化丁腈橡胶密封件使用寿命。本发明所述的橡塑复合材料所生产的旋转密封件，可以在高速、润滑状态不良的条件下工作。在高速线材轧机油膜轴承中使用双唇密封，线速度超过80m/s，其使用寿命大于10天。
(2)本发明所述的橡塑复合材料，也可生产用于一般工况条件的旋转密封件。使用时，密封件的润滑状况越差，旋转速度越快，则用本发明所述的橡塑复合材料生产的旋转密封件，其使用寿命的延长就越明显。本发明所述的橡塑复合材料，由于其摩擦系数的降低，其使用寿命与现有的橡胶材料生产的产品相比，可以提高50％～300％。
具体实施方式
以下列举本发明的较优实施例，以助于进一步理解本发明。
实施例1橡塑复合材料的制备及性能
制备工艺如下：
①胶料的混炼在开放式炼胶机上进行。在炼胶过程中，辊筒内必须通冷却水，并保持良好的冷却效果，使辊筒的表面温度始终控制在80℃以下。
②混炼操作工艺如下：
氢化丁腈橡胶以0.5mm的辊距薄通5次；
→1.5mm辊距包辊后，加入金属氧化物、防老剂、加工助剂，吃粉后，割刀5次；
→调至2.0mm辊距，加入有机金属盐，或其聚合物的预分散体，割刀5次；
→加入已经混合并经搅拌好的四氟乙烯微粉与石墨，吃粉后，割刀5次；
→分三次加入炭黑，每次吃粉后，割刀5次；
→以小量、多次的方法加入增塑剂，在每次增塑剂混入胶料之前，不要割刀，以免增塑剂滴落底盘，每次加入增塑剂后，割刀5次；
→加入过氧化物与共硫化剂，吃粉后，割刀5次；
→以0.5mm的辊距薄通打三角包5次；
→按要求放宽辊距，下片。
③试片与双唇密封产品硫化控制：
一段硫化在模具内以平板硫化机定型：170℃±5℃×10分钟；
二段硫化在烘箱中进行：150℃×4小时。
按上述方法制备本发明的橡塑复合材料，各次生产的组分配比和所得产品的主要性能指标见下表，其中各组分的量都为质量份。
    氢化丁腈橡胶     100     100     100     100
    甲基丙烯酸锌     8     8     8     8
    四氟乙烯微粉     5     10     15     20
    胶体石墨     20     15     10     20
    快压出炭黑N550     -     -     -     40
    半补强炭黑N774     50     48     45
    己乙酸二(丁氧基乙氧基乙)酯(TP-95)。     10     10     10     12
    氧化锌     5     5     5     5
    轻质氧化镁     15     15     15     15
    过氧化二异丙苯(DCP)     5     5     5     5
    1，2聚丁二烯(Ricon 153D)     6.8     -     -     -
    三羟甲基丙烷三丙烯酸酯胶联剂(Saret SR519)     -     8     8     -
    N-N’-间-苯撑马来酰亚胺(HV-2)     -     -     -     4
    2-硫醇基苯并咪唑锌盐(防老剂MBZ)     2     2     2     2
    2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物(防老剂RD)     0.5-     0.5-     0.5-     0.5-
    硬脂酸     0.5     0.5     0.5     0.5
    硬脂酸酯和脂肪醇的无水混合物(Aflux 42M)     1.5     1.5     1.5     1.5
    物理性能
    硬度(Shore A)     84     84     85     85
    拉伸强度(MPa)     19.5     19.1     18.8     18.5
    扯断伸长率(％)     360     370     370     320
    压缩永久变形(％)100℃×70hrs     25     24     27     19
    双唇密封产品M8装机连续使用寿命，天     12     14     15     17
从上表可以看出，本发明的橡塑复合材料具有较好的物理性能，同时由其制备的双唇密封产品M8装机连续使用寿命都大于10天。

Claims (9)

1.一种橡塑复合材料，其特征是，由包括以下质量份的组分制成：
所述四氟乙烯微粉是平均粒径在10μm以下的四氟乙烯粉料。
2.根据权利要求1所述的一种橡塑复合材料，其特征是，所述有机金属盐是甲基丙烯酸镁盐、甲基丙烯酸锌盐、甲基丙烯酸镁盐聚合物的预分散体或者甲基丙烯酸锌盐聚合物的预分散体。
3.根据权利要求1所述的一种橡塑复合材料，其特征是，所述石墨是细粒子胶体石墨。
4.根据权利要求1所述的一种橡塑复合材料，其特征是，所述炭黑是粒径在40nm～100nm的炭黑。
5.根据权利要求1所述的一种橡塑复合材料，其特征是，所述增塑剂是脂肪二元酸酯类；所述金属氧化物是氧化锌、氧化镁或其混合物。
6.根据权利要求1所述的一种橡塑复合材料，其特征是，所述过氧化物是作为橡胶交联剂的有机过氧化物。
7.根据权利要求1所述的一种橡塑复合材料，其特征是，所述共硫化剂是三烯丙基异氰脲酸醋、N-N’一间一苯撑马来酰亚胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯胶联剂或者1，2聚丁二烯。
8.根据权利要求1所述的一种橡塑复合材料，其特征是，所述防老剂是2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物或者2-硫醇基苯并咪唑锌盐；所述加工助剂是脂肪酸、脂肪酸盐或者脂肪酸酯。
9.权利要求1～8任意一项所述的橡塑复合材料在制备旋转密封件方面的应用。
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