CN102582160A - 发泡橡胶-金属复合密封材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发泡橡胶-金属复合密封材料及其制备方法。发泡橡胶-金属复合密封材料包括金属基材及金属基材上的发泡橡胶层。该发泡橡胶层主要组成及重量份数为橡胶100份，填料40～80份，硫化体系3～8份，发泡体系8～20份，该发泡橡胶层中存在闭孔型微孔，其厚度为0.1～0.5mm。其制备方法包括金属基材的前处理、液态橡胶混合物的制备及发泡橡胶层的制备。本发明的技术效果是：采用化学发泡法生产，工艺简单，产品具有较高的压缩率、回弹率，其柔软性好，应力松弛率低，耐流体性能优异，能发挥较好的密封性。该发泡橡胶-金属复合密封材料的发泡橡胶层较厚且其中存在大量闭孔型微孔，故具有优异的减震、降噪和缓冲性能。

Description

发泡橡胶-金属复合密封材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种密封材料，尤其涉及一种发泡橡胶-金属复合密封材料及其制备方法。

背景技术

目前机动车、机械设备、化工管道、仪器仪表等领域，密封端面形状复杂，粗糙度大，可能存在气孔、砂眼、裂纹等缺陷，特别是密封端面材料刚度较低，螺栓载荷较小并难于均匀分布，因此必须选用高压缩率和回弹率的密封材料才能确保密封要求。另一方面，密封端面通常工作在振动和温度波动之中，螺栓极易发生应力松弛，同时为了延长密封材料的使用寿命，对密封材料抗蠕变松弛能力的要求也越发严格。再者，对于密封材料，不允许有渗漏或泄漏发生，故其致密性的要求也尤为重要。

传统的密封材料有石棉复合板和石墨复合板。对于石棉复合板，由于石棉致癌的关系，已经被逐步淘汰。而石墨复合板也因其强度差、容易破损使得应用受限。作为上述传统密封材料的替代产品，金属覆胶复合板和无石棉板目前已被广泛使用。金属覆胶复合板是以金属薄板为基材，在其两面或单面涂覆一定厚度的橡胶涂层而制得，它将橡胶的高弹性、可压缩性和金属板的高强度结合在一起，具有与传统密封材料相比较好的密封性能。然而，金属覆胶复合板橡胶涂层较薄，即小于0.03mm，影响了压缩、回弹性能以及减震隔热性能。同时，其柔软性不佳，只能应用于粗糙度小和高面压的密封端面，对于粗糙度高和低面压的密封端面则密封性能不佳。但是，如果通过提高橡胶层厚度，来获得优异的压缩回弹及减震隔热性能，但是目前的生产工艺还很难达到，且生产成本颇高。对于无石棉板，其由耐温性较好且强度较高的芳纶纤维制成，柔软性好，能提供较高压缩率，但其耐流体性差，表面致密性差易产生泄露，对粗糙度高或低面压的密封端面的密封性差，抗蠕变松弛性能差，板材强度低且成本颇高。

因此，对具有优异压缩回弹性、抗蠕变松弛性，柔软性好，对粗糙度高或低面压密封端面也具有很好密封性能的密封材料的需求已显得极为迫切。

发明内容

本发明的目的是提供一种发泡橡胶-金属复合密封材料，它以金属簿板为基材与发泡橡胶进行复合，解决现有技术密封材料压缩回弹性、抗蠕变松弛性、柔软性、耐流体性、减震隔热性等综合性能不佳的技术问题。

本发明的另一目的是提供发泡橡胶-金属复合密封材料的制备方法。

本发明公开了一种发泡橡胶-金属复合密封材料，包括金属基材及之上的发泡橡胶层，发泡橡胶层中存在闭孔型微孔，其厚度为0.1～0.5mm，发泡橡胶层主要组成及重量份数为橡胶100份，填料40～80份，硫化体系3～8份，发泡体系8～20份。

所述橡胶选自丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶中的任意一或二种。

所述硫化体系由硫化剂与硫化促进剂组成，硫化剂选自硫黄、DCP（过氧化二异丙苯）、3#硫化剂(N,N-二次肉桂基-1,6-己二胺)中的任意一或二种，硫化促进剂选自CZ(N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺)、D(二苯胍)、TMTD(二硫化四甲基秋兰姆)、DM(2、2'-二硫代二苯并噻唑)、氰尿酸三烯丙酯中的任意一或二种。

所述发泡体系由发泡剂与发泡助剂组成，发泡剂选自AC（偶氮二甲酰胺）、H（二亚硝基五次甲基四胺）、OBSH（4,4＇-氧代双苯磺酰肼）中的任意一或二种。

所述金属基材与所述发泡橡胶层之间还可以有一层底涂层。

所述底涂层主要组成为硅烷偶联剂、热固性树脂、有机酸。

所述金属基材选自碳钢板、镀锡钢板、不锈钢板、铝板中的任意一种，其厚度为0.2～1.0mm。

本发明还公开了一种发泡橡胶-金属复合密封材料的生产方法，它包括以下步骤：

1）将金属基材脱脂、干燥；

2）将100份橡胶塑炼后加入填料40～80份、硫化体系3～8份、发泡体系8～20份混炼，用有机溶剂溶解，加入流平剂、消泡剂并分散均匀，得到液态橡胶混合物；

3）将制得的液态橡胶混合物涂覆于金属基材表面，先在110～140℃下发泡预硫化，再在160～220℃下进行二次硫化。

所述液态橡胶混合物是通过喷涂、滚涂、淋涂、浸涂中的任意一种方式涂覆于金属基材表面的。

所述液态橡胶混合物涂覆金属基材表面的一面或两面。

所述金属基材脱脂、干燥后经喷涂、滚涂、淋涂、浸涂中的任意一种工艺涂覆了一层底涂层。

本发明的技术效果是：本发明采用化学发泡法生产，工艺简单，具有较高的压缩率、回弹率，其柔软性好，应力松弛率低，耐流体性能优异，在流体环境中，甚至是在刚性低表面粗糙度高的大型法兰上也能发挥较好的密封性。同时，橡胶发泡使得橡胶用量大为减少，故成本较低。再次，该发泡橡胶-金属复合密封材料的发泡橡胶层较厚且其中存在大量闭孔型微孔，故具有优异的减震、降噪和缓冲性能。

 

具体实施方式

将碳钢板、镀锡钢板、不锈钢板、铝板中的任意一种金属基材在超声波清洗机中脱脂10～30分钟，然后采用喷涂、滚涂、淋涂、浸涂中任一种方式涂覆底涂层，再放入烘箱中干燥，在100～150℃的温度下烘烤10～20分钟，干燥完毕取出备用。

将100份丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶中的任意一或二种橡胶放入开式炼胶机中塑炼2～4次，再加入填料 40～80份，硬脂酸0～3份，氧化锌5～10份，AC、H 、OBSH中的任意一或二种及发泡助剂共计8～20份，防老剂0.5～1.5份，硫黄、DCP、3#硫化剂中的任意一或二种及CZ、D、TMTD、DM、氰尿酸三烯丙酯中的任意一或二种共计3～8份，在密炼机上混炼4～6次，切片，加入有机溶剂，同时进行搅拌使混合均匀，然后投入研磨机研磨3～4次，研磨完毕加入流平剂、消泡剂并分散均匀。

采用喷涂、滚涂、淋涂、浸涂中任一种方式，将制得的液态橡胶混合物涂覆于金属基材表面，在80～100℃的隧道炉中烘干，然后放入烘箱，先在110～140℃下发泡预硫化3～10分钟，再在160～220℃下二次硫化20～40分钟。

实施例1

将碳钢板在超声波清洗机中脱脂20分钟，然后喷涂底涂层，再在100℃的烘箱中烘烤20分钟，干燥完毕取出备用。

将100份丁腈橡胶放入开式炼胶机中塑炼3次，再加入填料60份、硬脂酸3份，氧化锌10份，AC和OBSH共15份，发泡助剂5份，防老剂1.5份，DCP 6份，氰尿酸三烯丙酯2份。在密炼机上混炼4次，切片，加入有机溶剂，同时进行搅拌，混合均匀后，投入研磨机研磨3次，研磨完毕加入流平剂、消泡剂并分散均匀。

将制得液态橡胶混合物浸涂于碳钢板的正反两面，在100℃的隧道炉中烘干，然后放入烘箱，先在110℃下发泡预硫化10分钟，再在160℃下硫化40分钟，制得发泡橡胶-金属复合密封材料，单面发泡橡胶层厚度为0.5mm。

实施例2

将镀锡板在超声波清洗机中脱脂20分钟，然后喷涂底涂层，再在100℃的烘箱中烘烤20分钟，干燥完毕取出备用。

将100份丙烯酸酯橡胶放入开式炼胶机中塑炼3次，再加入填料80份，硬脂酸1份，氧化锌5份，AC和OBSH共5份，发泡助剂3份，防老剂1份，硫黄和DCP共5份，D和CZ 共1份。在密炼机上混炼5次，切片，加入有机溶剂，同时进行搅拌，混合均匀后，投入研磨机研磨3次，研磨完毕加入流平剂、消泡剂并分散均匀。

将制得的液态橡胶混合物滚涂于碳钢板的正反两面，在100℃的隧道炉中烘干，然后放入烘箱，先在130℃下发泡预硫化5分钟，再在180℃下硫化20分钟，制得发泡橡胶-金属复合密封材料，单面发泡橡胶层厚度为0.1mm。

实施例3

将不锈钢板在超声波清洗机中脱脂20分钟，然后喷涂底涂层，再在100℃的烘箱中烘烤20分钟，干燥完毕取出备用。

将100份氟橡胶放入开式炼胶机中塑炼3次，再加入填料40份，氧化锌7份，AC 10份，发泡助剂5份，防老剂0.5份，3#硫化剂和DCP共2.5份，氰尿酸三烯丙酯0.5份。在密炼机上混炼6次，切片，加入有机溶剂，同时进行搅拌，混合均匀后，投入研磨机研磨3次，研磨完毕加入流平剂、消泡剂并分散均匀。

将制得的液态橡胶混合物喷涂于经前处理后的碳钢板材的正反两面，在100℃的隧道炉中烘干，然后放入烘箱，先在140℃下发泡预硫化3分钟，再在220℃下硫化40分钟，制得发泡橡胶-金属复合密封材料，单面发泡橡胶层厚度为0.3mm。

对实施例1至3制得的发泡橡胶-金属复合密封材料进行压缩率、回弹率、应力松弛率等测试，并与现有技术的金属覆胶复合板、无石棉板相比较，其结果列于表1中。

表1

Claims (10)

1.一种发泡橡胶-金属复合密封材料，其特征在于：所述复合密封材料包括金属基材及之上的发泡橡胶层，所述发泡橡胶层中存在闭孔型微孔，其厚度为0.1～0.5mm，该发泡橡胶层主要组成及重量份数为橡胶100份，填料40～80份，硫化体系3～8份，发泡体系8～20份。

2.如权利要求1所述发泡橡胶-金属复合密封材料，其特征在于：所述橡胶选自丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶中的任意一或二种。

3.如权利要求1所述发泡橡胶-金属复合密封材料，其特征在于：所述硫化体系由硫化剂和硫化促进剂组成，所述硫化剂选自硫黄、DCP、3#硫化剂中的任意一或二种，所述硫化促进剂选自CZ、D、TMTD、DM、氰尿酸三烯丙酯中的任意一或二种。

4.如权利要求1所述发泡橡胶-金属复合密封材料，其特征在于：所述发泡体系由发泡剂和发泡助剂组成，所述发泡剂选自AC、H 、OBSH中的任意一或二种。

5.如权利要求1所述发泡橡胶-金属复合密封材料，其特征在于：所述金属基材与所述发泡橡胶层之间有一层底涂层。

6.如权利要求5所述发泡橡胶-金属复合密封材料，其特征在于：所述底涂层主要组成为硅烷偶联剂、热固性树脂、有机酸。

7.一种权利要求1所述发泡橡胶-金属复合密封材料的制备方法，它包括以下步骤：

1）将金属基材脱脂、干燥；

2）将100份橡胶塑炼后加入填料40～80份、硫化体系3～8份、发泡体系8～20份混炼，用有机溶剂溶解后，加入流平剂、消泡剂并分散均匀，得到液态橡胶混合物；

3）将制得的液态橡胶混合物涂覆于金属基材表面，先在110℃～140℃下发泡预硫化，再在160℃～220℃下二次硫化。

8.如权利要求7所述发泡橡胶-金属复合密封材料的制备方法，其特征在于：所述液态橡胶混合物是通过喷涂、滚涂、淋涂、浸涂中的任意一种方式涂覆于金属基材表面的。

9.如权利要求7所述发泡橡胶-金属复合密封材料的制备方法，其特征在于：所述液态橡胶混合物涂覆金属基材表面的一面或两面。

10.如权利要求7所述发泡橡胶-金属复合密封材料的制备方法，其特征在于：所述金属基材脱脂、干燥后经喷涂、滚涂、淋涂、浸涂中的任意一种工艺涂覆了一层底涂层。