CN102329595B

CN102329595B - 一种高强度聚硫密封胶

Info

Publication number: CN102329595B
Application number: CN 201110228395
Authority: CN
Inventors: 徐意; 张启龙; 杨辉; 李鹏; 黄振晖; 陈文杰
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2031-08-10
Also published as: CN102329595A

Abstract

本发明公开了一种具有高强度的聚硫密封胶，包括基膏和硫化膏，基膏包括30～80％液态聚硫橡胶、5～60％氧化石墨烯、0.5～10％增粘剂、5～20％增塑剂和0～5％助剂；硫化膏包括25～70％硫化剂、25～70％增塑剂和0.5～5％硫化促进剂。基膏和硫化膏的混配重量比为100∶6～100∶15。本发明的特点在于采用氧化石墨烯作为增强剂，增加聚硫密封胶的拉伸强度，材料工艺稳定、重现性好。本发明材料可用于飞机、高速列车和汽车等密封部件的粘结，因此在工业上具有极大的应用价值。

Description

一种高强度聚硫密封胶

技术领域

本发明属于密封胶技术领域，特别涉及一种高强度聚硫胶密封材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯是由碳原子按六边形晶格整齐排布而成的碳质新材料，呈现单层或多层结构，具有优异的力学性能、电导率、热导率和透光率。氧化还原法的建立现实了石墨烯的规模化制备(Carbon，2006，44，3342-3347；Mater.Chem.，2006，16，155-158)，并使得石墨烯/聚合物复合材料的研制成为可能。最近已出现石墨烯/聚氨酯、丙烯酸树脂、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、环氧树脂复合材料的报道(Adv.Mater.，2011，23，1089-1115)。石墨烯/聚合物复合材料能够实现单一材料的优势互补，大幅度提高聚合物基材的力学性能，并赋予复合材料良好的电导率和热导率，使其可用于电磁波屏蔽材料、散热材料和导电材料，具有广泛的应用前景。研究发现，氧化还原法制备的氧化石墨烯经还原后，极易发生聚集，使得试验结果与理论预测仍相距甚远。而直接利用氧化石墨烯所制备的石墨烯/聚合物复合材料的性能更优越。

经硫化形成的弹性聚硫橡胶复合物在交通、建筑及石油化工等行业被广泛用作密封胶。已知的聚硫橡胶密封胶，通常是以液体聚硫橡胶为基体，添加适量的补强剂、助剂和固化剂，经机械混合而成的双组份密封材料。不添加补强材料的聚硫密封胶力学强度极低，几乎没有应用价值。通常利用炭黑和重钙对聚硫密封胶进行补强，获得拉伸强度为1.5～5MPa的密封材料。靳耿栓在中国专利(ZL 200610150004.3)中公开了用双酚A型环氧树脂和偶联剂对聚硫密封胶进行改性，得到100％内聚破坏的聚硫密封胶。但至今为止，尚未见有采用氧化石墨烯增加聚硫密封胶粘结性能的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高强度的聚硫类密封胶及其制备方法。

一种高强度聚硫密封胶，其主要组分包括基膏和硫化膏：

基膏包括以下组分(以重量百分比计)：

液态聚硫橡胶：30～80％；

氧化石墨烯：5～60％；

增粘剂：0.5～10％；

增塑剂：5～20％；

助剂：0～5％。

所述的液体聚硫橡胶是平均分子量为1000-7000的液体聚硫橡胶中的一种或多种的混合物；优选平均分子量为4000的液体聚硫橡胶。液体聚硫橡胶是密封胶的基体，其平均分子量根据密封胶硫化后的拉伸强度和断裂伸长率调整，增大分子量可提高拉伸强度，降低分子量则能提高断裂伸长率。

所述的氧化石墨烯为由X射线衍射测定时未显示石墨和/或氧化石墨的特征的碳材料；所述的氧化石墨烯的体积密度为40kg/m³～0.1kg/m³、碳氧比为60/40～95/5，优选体积密度为20kg/m³～0.1kg/m³、碳氧比为80/20～95/5的氧化石墨烯。氧化石墨烯是聚硫密封胶的优良补强剂，一般要求其PH值为9～11。

所述的增粘剂为环氧树脂，优选选用双酚A型环氧树脂。环氧树脂具有优良的耐高低温性能，对铝合金和无机玻璃有着良好的粘结性能。

所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸丁苄酯或氯化石蜡。

所述的助剂包括：防流淌剂-气相白炭黑；稳定剂-硬脂酸钙。

硫化膏包括以下组分(以重量百分比计)：

硫化剂：25～70％；

增塑剂：25～70％；

硫化促进剂：0.5～5％；

所述的硫化剂为二氧化锰、二氧化铅、过氧化钙、过氧化锌或有机过氧化物，优选为二氧化锰。二氧化锰可以实现聚硫橡胶室温硫化的可能，耐热性优于二氧化铅，是聚硫橡胶主要的硫化剂，其PH值应在6-8之间，呈弱酸性。

所述的促进剂选用二苯胍。二苯胍能加快硫化过程，是液体聚硫橡胶通用的促进剂。

增塑剂的选用同基膏。

基膏和硫化膏的混配重量比为100∶6～100∶15。

上述高强度聚硫密封胶使用时，可按以下方法配制：

1)基膏的制备：按基膏的配方中各组分的比例，称量基膏的各组分的重量；将称取的物料混合均匀，反复研磨直至得到均匀膏状物；

2)硫化膏的配制：按硫化膏的配方中各组分的比例，称量硫化膏的各组分的重量；将称取的物料混合均匀，反复研磨直至得到均匀膏状物。

3)基膏和硫化膏的混配重量比为100∶6～100∶15。

配制时可采用普通开炼机或密炼机进行机械混合，调配工艺简单，便于大量生产。

本发明的聚硫密封胶的特点是在配比中添加了氧化石墨烯增强材料。氧化石墨烯能够增加聚硫胶的杨氏模量，是聚硫橡胶良好的补强剂。

本发明的高强度聚硫密封胶能对多种金属、非金属材料实施粘结及密封，适用于航空、高速列车车体和高档汽车等的密封。通过组分微调，适于在不同季节、不同环境条件下使用。

具体实施方式

下面结合实施案例对本发明进行进一步说明。

实施例1-4及对比例5-6

采用表1的6种配方制备聚硫胶粘结剂。

基膏(A组分)和硫化膏(B组分)分别配置、混炼。

基膏配置时，按基膏的配方中各组分的比例，称量基膏的各组分的重量，基膏原材料称量时，先称量固体料(氧化石墨烯、助剂)，再称量液体料(液态聚硫橡胶、增塑剂、增粘剂)；上述液体料混合均匀后，再按次序分别和前面称量好的固体料混合均匀，充分润湿。

硫化膏配置时，先称量二氧化锰和增塑剂，混合均匀；再称量、加入其他组分，混合后充分润湿。

二苯胍的量按不同的使用环境进行调节，低温时适当增加其使用量，调整固化周期为7天左右。

所有原材料充分润湿，搅拌后经混炼制成聚硫密封胶，按组分及比例分别装入密封容器内，密封保存于干燥阴凉处。

表1实施例(1～4)及对比例(5～6)的配方(组分称量单位：g)

表2实施例(1～4)及对比例(5～6)配方的试验结果

由表2可见，通过6个试验的配比改进和性能测试，试验的性能指标基本满足要求，其中配方2的效果最佳。

本发明的聚硫密封胶具有良好的粘结效果(100％内聚破坏)和力学性能(拉伸强度≥3.1MPa，断裂伸长率≥300％)，可同时实现粘结和密封功能，满足航空、高速列车和高档汽车对密封材料的高强度和耐老化要求，具备良好的低温弯曲性能。

Claims

1.一种高强度聚硫密封胶，包括基膏和硫化膏，其特征在于：

以基膏总重量为100％计，所述的基膏包括以下重量百分比的组分：

液态聚硫橡胶：30～80％；

氧化石墨烯：5～60％；

增粘剂：0.5～10％；

增塑剂：5～20％；

助剂：0～5％；

所述的液体聚硫橡胶为平均分子量为1000-7000的液体聚硫橡胶中的一种或多种的液体混合物；

所述的氧化石墨烯为由X射线衍射测定时未显示石墨和/或氧化石墨的特征的碳材料；

所述的增粘剂为环氧树脂；

所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸丁苄酯或氯化石蜡中的一种；

所述的助剂为气相白炭黑和硬脂酸钙的混合物；

以硫化膏总重量为100％计，所述的硫化膏包括以下重量百分比的组分：

硫化剂：25～70％；

增塑剂：25～70％；

硫化促进剂：0.5～5％；

所述的硫化剂为二氧化锰、二氧化铅、过氧化钙或过氧化锌；

所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸丁苄酯或氯化石蜡；

所述的促进剂为二苯胍；

所述的基膏和硫化膏的混配重量比为100∶6～100∶15；

所述的氧化石墨烯的体积密度为40～0.1kg/m³、碳氧比为60/40～95/5。

2.根据权利要求1所述的高强度聚硫密封胶，其特征在于：所述的液体聚硫橡胶的平均分子量为4000。

3.根据权利要求1所述的高强度聚硫密封胶，其特征在于：所述的增塑剂是邻苯二甲酸丁苄酯。