CN104672727A - 一种耐新型发动机油的密封材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐新型发动机油的密封材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐新型发动机油的密封材料，其特征在于，其原料按重量份包括：四丙氟橡胶100份，中粒子热裂法炭黑10-15份，氧化镁3-5份，聚乙烯蜡0.5-1份，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷0.7-1.2份，三异氰尿酸三烯丙酯2-3份，硅酸钙20-30份。本发明还公开了上述耐新型发动机油的密封材料的制备方法，将原料混炼、开炼成型、一次硫化、修边、二次硫化后得到耐新型发动机油的密封材料。本发明性能优良，尤其耐含胺类添加剂的新型发动机油腐蚀的性能优秀，而且使用寿命长。

Description

一种耐新型发动机油的密封材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶密封材料技术领域，尤其涉及一种耐新型发动机油的密封材料及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的发展，节能，环保等要求逐渐成为汽车的关键要求之一，发动机需要有更高的燃烧温度，各运动部件之间需要有更低的摩擦力。用燃料油、煤油、汽油、天然气或人造气体、液化气等作为燃料的发动机都必须使用发动机油来润滑它们的运动部件。传统的发动机油(即经过精制的基础油)虽然有一定的润滑、清洁、冷却、防锈、密封、抗氧化、缓冲等作用，但是已经不能满足近代越来越苛刻的发动机的要求。因此新型发动机油中开始加入了添加剂，并且添加剂越来越多，比如抗氧剂、降凝剂、防锈防腐剂、油性剂、抗磨剂、极压剂等物质，这些添加剂大大提升了发动机油的使用性能。
所有的发动机油与外界空气之间都需要橡胶密封圈进行隔离密封。该橡胶密封圈不仅要耐高温性能优异，同时需要有优异的耐发动机油的性能。氟橡胶同时拥有耐高温、耐油品性能而得到广泛应用，然而随着机油中的添加剂越来越多，其低分子酯类、胺类等添加剂对普通氟胶产生了强烈的腐蚀，使普通氟胶的拉伸强度和拉断伸长率急剧下降。因此设计出耐含胺类、低分子酯类等添加剂的新型发动机油的密封圈就非常必要了。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐新型发动机油的密封材料及其制备方法，性能优良，尤其耐含胺类添加剂的新型发动机油腐蚀的性能优秀，而且使用寿命长。
本发明提出的一种耐新型发动机油的密封材料，其原料按重量份包括：四丙氟橡胶100份，中粒子热裂法炭黑10-15份，氧化镁3-5份，聚乙烯蜡0.5-1份，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷0.7-1.2份，三异氰尿酸三烯丙酯2-3份，硅酸钙20-30份。
上述耐新型发动机油的密封材料的原料中，四丙氟橡胶的重量份为100份；中粒子热裂法炭黑的重量份可以为10份、10.6份、11份、11.3份、12份、12.5份、13份、13.4份、14份、14.8份、15份；氧化镁的重量份可以为3份、3.4份、3.6份、3.8份、4份、4.2份、4.5份、4.8份、5份；聚乙烯蜡的重量份可以为0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份；2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷的重量份可以为0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份；三异氰尿酸三烯丙酯的重量份可以为2份、2.1份、2.2份、2.3份、2.4份、2.5份、2.6份、2.7份、2.8份、2.9份、3份；硅酸钙的重量份可以为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份。
优选地，四丙氟橡胶由四氟乙烯和丙烯聚合生成。
优选地，氧化镁为活性氧化镁。
优选地，氧化镁吸碘值为150-180mg/g。
优选地，硅酸钙为活性硅酸钙。
优选地，活性硅酸钙的长径比为8-12：1。
优选地，四丙氟橡胶、中粒子热裂法炭黑和硅酸钙的重量比为100：11-13：22-28。
优选地，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷和三异氰尿酸三烯丙酯的重量比为0.8-1：2.2-2.6。
优选地，其原料按重量份包括：四丙氟橡胶100份，中粒子热裂法炭黑11-13份，氧化镁3.6-4.5份，聚乙烯蜡0.7-0.9份，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷0.8-1份，三异氰尿酸三烯丙酯2.2-2.6份，硅酸钙22-28份。
优选地，其原料按重量份包括：四丙氟橡胶100份，中粒子热裂法炭黑12份，氧化镁4份，聚乙烯蜡0.8份，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷0.9份，三异氰尿酸三烯丙酯2.5份，硅酸钙25份。
本发明还提出的上述耐新型发动机油的密封材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将四丙氟橡胶、中粒子热裂法炭黑、氧化镁、聚乙烯蜡、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、三异氰尿酸三烯丙酯和硅酸钙加入密炼机中混炼后，过滤得到合成橡胶，其中，合成橡胶的硬度为70±5度，合成橡胶的强度≥10MPa，合成橡胶的伸长率≥250％；
S2、将S1得到的合成橡胶加入开炼机中开炼成型，开炼成型的温度为60-70℃，再将成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内进行一次硫化得到第一物料，一次硫化压力为170-190Kgf/cm2，一次硫化温度为175-185℃，一次硫化时间为240-300s；
S3、将S2得到的第一物料进行修边后，再置于烘箱中进行二次硫化得到耐新型发动机油的密封材料，二次硫化温度为200-230℃，二次硫化时间16-24h。
优选地，包括如下步骤：
S1、将四丙氟橡胶、中粒子热裂法炭黑、氧化镁、聚乙烯蜡、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、三异氰尿酸三烯丙酯和硅酸钙加入密炼机中混炼后，过滤得到合成橡胶，其中，合成橡胶的硬度为70±2度，合成橡胶的强度≥12MPa，合成橡胶的伸长率≥265％；
S2、将S1得到的合成橡胶加入开炼机中开炼成型，开炼成型的温度为62-68℃，再将成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内进行一次硫化得到第一物料，一次硫化压力为175-185Kgf/cm2，一次硫化温度为177-183℃，一次硫化时间为260-280s；
S3、将S2得到的第一物料进行修边后，再置于烘箱中进行二次硫化得到耐新型发动机油的密封材料，二次硫化温度为210-220℃，二次硫化时间18-22h。
上述中粒子热裂法炭黑为天然气隔绝空气加热至1300℃裂解生成的，粒径和比表面积小，加工过程中不会产生飞尘，减少了污染，而且结构低、易分散、流动性好，还具有良好的填充性。
本发明中采用四丙氟橡胶作为主料，使本发明结构稳定，耐热性能高，可在高温下长期使用，其中的C-F键结构又使本发明具有优异的耐发动机油性能；同时四丙氟橡胶中减少了传统氟橡胶中所含有的偏氟乙烯结构，而采用2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷和三异氰尿酸三烯丙酯进行两次硫化，大幅提高了本发明抵抗胺类、低分子酯类的腐蚀能力；而本发明采用中粒子热裂法炭黑、氧化镁和硅酸钙配合使用，不仅进一步提高本发明的使用温度，使得本发明在高温中有着更长的寿命；其中中粒子热裂法炭黑与主料相容性好，能大大缩短混炼的时间，降低能耗，当本发明在应力作用下，吸附在炭黑粒子表面的四丙氟橡胶分子链通过链段重排，使应力重新分布，从而产生摩擦热，表现出四丙氟橡胶在周期性应变下的疲劳生热现象，但中粒子热裂法炭黑呈球形结构，使四丙氟橡胶在滑动过程中能耗少，减少四丙氟橡胶在周期性应变下的疲劳生热现象，提高本发明的耐疲劳性能；高吸碘值的活性氧化镁相对于传统的氧化锌大大提高本发明对耐新型发动机油的腐蚀性能；长径比为8-12：1的活性硅酸钙具有完整的针状晶体结构，经过表面活化改性处理后，产生活性官能团，作为纤维类物质加入主料中，与主料有良好的亲合性和高度的分散性，从而可提高本发明的力学强度。
按照本发明配方和制备方法制成的耐新型发动机油的密封材料，具有长时间耐高温，有效抵抗含胺类添加剂的新型发动机油对橡胶的腐蚀，密封可靠，使用长久。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种耐新型发动机油的密封材料，其原料按重量份包括：四丙氟橡胶100份，中粒子热裂法炭黑10份，氧化镁3份，聚乙烯蜡0.5份，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷1份，三异氰尿酸三烯丙酯2.5份，硅酸钙30份；其中氧化镁吸碘值为180mg/g。
本发明还提出的上述耐新型发动机油的密封材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将四丙氟橡胶、中粒子热裂法炭黑、氧化镁、聚乙烯蜡、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、三异氰尿酸三烯丙酯和硅酸钙加入密炼机中混炼后，过滤得到合成橡胶，其中，合成橡胶的硬度为72度，合成橡胶的强度为14.7MPa，合成橡胶的伸长率为302％；
S2、将S1得到的合成橡胶加入开炼机中开炼成型，开炼成型的温度为60℃，再将成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内进行一次硫化得到第一物料，一次硫化压力为170Kgf/cm2，一次硫化温度为180℃，一次硫化时间为300s；
S3、将S2得到的第一物料进行修边后，再置于烘箱中进行二次硫化得到耐新型发动机油的密封材料，二次硫化温度为230℃，二次硫化时间16h。
实施例2
本发明提出的一种耐新型发动机油的密封材料，其原料按重量份包括：四丙氟橡胶100份，中粒子热裂法炭黑15份，氧化镁5份，聚乙烯蜡0.8份，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷1.2份，三异氰尿酸三烯丙酯3份，硅酸钙30份；其中活性硅酸钙的长径比为8：1。
本发明还提出的上述耐新型发动机油的密封材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将四丙氟橡胶、中粒子热裂法炭黑、氧化镁、聚乙烯蜡、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、三异氰尿酸三烯丙酯和硅酸钙加入密炼机中混炼后，过滤得到合成橡胶，其中，合成橡胶的硬度为75度，合成橡胶的强度为13.9MPa，合成橡胶的伸长率为320％；
S2、将S1得到的合成橡胶加入开炼机中开炼成型，开炼成型的温度为60℃，再将成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内进行一次硫化得到第一物料，一次硫化压力为180Kgf/cm2，一次硫化温度为180℃，一次硫化时间为300s；
S3、将S2得到的第一物料进行修边后，再置于烘箱中进行二次硫化得到耐新型发动机油的密封材料，二次硫化温度为200℃，二次硫化时间24h。
实施例3
本发明提出的一种耐新型发动机油的密封材料，其原料按重量份包括：四丙氟橡胶100份，中粒子热裂法炭黑15份，氧化镁5份，聚乙烯蜡0.8份，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷1份，三异氰尿酸三烯丙酯2.25份，硅酸钙20份；其中，氧化镁吸碘值为167mg/g，活性硅酸钙的长径比为10：1。
本发明还提出的上述耐新型发动机油的密封材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将四丙氟橡胶、中粒子热裂法炭黑、氧化镁、聚乙烯蜡、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、三异氰尿酸三烯丙酯和硅酸钙加入密炼机中混炼后，过滤得到合成橡胶，其中，合成橡胶的硬度为69度，合成橡胶的强度为14MPa，合成橡胶的伸长率为290％；
S2、将S1得到的合成橡胶加入开炼机中开炼成型，开炼成型的温度为70℃，再将成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内进行一次硫化得到第一物料，一次硫化压力为190Kgf/cm2，一次硫化温度为185℃，一次硫化时间为240s；
S3、将S2得到的第一物料进行修边后，再置于烘箱中进行二次硫化得到耐新型发动机油的密封材料，二次硫化温度为230℃，二次硫化时间16h。
实施例4
本发明提出的一种耐新型发动机油的密封材料，其原料按重量份包括：四丙氟橡胶100份，中粒子热裂法炭黑11份，活性氧化镁4.5份，聚乙烯蜡0.7份，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷1份，三异氰尿酸三烯丙酯2.2份，硅酸钙28份；其中氧化镁吸碘值为150mg/g。
本发明还提出的上述耐新型发动机油的密封材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将四丙氟橡胶、中粒子热裂法炭黑、氧化镁、聚乙烯蜡、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、三异氰尿酸三烯丙酯和硅酸钙加入密炼机中混炼后，过滤得到合成橡胶，其中，合成橡胶的硬度为75度，合成橡胶的强度为10MPa，合成橡胶的伸长率为260％；
S2、将S1得到的合成橡胶加入开炼机中开炼成型，开炼成型的温度为70℃，再将成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内进行一次硫化得到第一物料，一次硫化压力为170Kgf/cm2，一次硫化温度为185℃，一次硫化时间为240s；
S3、将S2得到的第一物料进行修边后，再置于烘箱中进行二次硫化得到耐新型发动机油的密封材料，二次硫化温度为230℃，二次硫化时间16h。
实施例5
本发明提出的一种耐新型发动机油的密封材料，其原料按重量份包括：四丙氟橡胶100份，中粒子热裂法炭黑15份，氧化镁3份，聚乙烯蜡1份，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷0.7份，三异氰尿酸三烯丙酯3份，活性硅酸钙20份；其中活性硅酸钙的长径比为12：1。
本发明还提出的上述耐新型发动机油的密封材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将四丙氟橡胶、中粒子热裂法炭黑、氧化镁、聚乙烯蜡、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、三异氰尿酸三烯丙酯和硅酸钙加入密炼机中混炼后，过滤得到合成橡胶，其中，合成橡胶的硬度为72度，合成橡胶的强度为12MPa，合成橡胶的伸长率为270％；
S2、将S1得到的合成橡胶加入开炼机中开炼成型，开炼成型的温度为62℃，再将成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内进行一次硫化得到第一物料，一次硫化压力为185Kgf/cm2，一次硫化温度为177℃，一次硫化时间为280s；
S3、将S2得到的第一物料进行修边后，再置于烘箱中进行二次硫化得到耐新型发动机油的密封材料，二次硫化温度为210℃，二次硫化时间22h。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐新型发动机油的密封材料，其特征在于，其原料按重量份包括：四丙氟橡胶100份，中粒子热裂法炭黑10-15份，氧化镁3-5份，聚乙烯蜡0.5-1份，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷0.7-1.2份，三异氰尿酸三烯丙酯2-3份，硅酸钙20-30份。
2.根据权利要求1所述耐新型发动机油的密封材料，其特征在于，四丙氟橡胶由四氟乙烯和丙烯聚合生成。
3.根据权利要求1或2所述耐新型发动机油的密封材料，其特征在于，氧化镁为活性氧化镁；优选地，氧化镁吸碘值为150-180mg/g。
4.根据权利要求1-3任一项所述耐新型发动机油的密封材料，其特征在于，硅酸钙为活性硅酸钙；优选地，活性硅酸钙的长径比为8-12：1。
5.根据权利要求1-4任一项所述耐新型发动机油的密封材料，其特征在于，四丙氟橡胶、中粒子热裂法炭黑和硅酸钙的重量比为100：11-13：22-28。
6.根据权利要求1-5任一项所述耐新型发动机油的密封材料，其特征在于，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷和三异氰尿酸三烯丙酯的重量比为0.8-1：2.2-2.6。
7.根据权利要求1-6任一项所述耐新型发动机油的密封材料，其特征在于，其原料按重量份包括：四丙氟橡胶100份，中粒子热裂法炭黑11-13份，氧化镁3.6-4.5份，聚乙烯蜡0.7-0.9份，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷0.8-1份，三异氰尿酸三烯丙酯2.2-2.6份，硅酸钙22-28份。
8.根据权利要求1-7任一项所述耐新型发动机油的密封材料，其特征在于，其原料按重量份包括：四丙氟橡胶100份，中粒子热裂法炭黑12份，氧化镁4份，聚乙烯蜡0.8份，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷0.9份，三异氰尿酸三烯丙酯2.5份，硅酸钙25份。
9.一种如权利要求1-8任一项所述耐新型发动机油的密封材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将四丙氟橡胶、中粒子热裂法炭黑、氧化镁、聚乙烯蜡、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、三异氰尿酸三烯丙酯和硅酸钙加入密炼机中混炼后，过滤得到合成橡胶，其中，合成橡胶的硬度为70±5度，合成橡胶的强度≥10MPa，合成橡胶的伸长率≥250％；
S2、将S1得到的合成橡胶加入开炼机中开炼成型，开炼成型的温度为60-70℃，再将成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内进行一次硫化得到第一物料，一次硫化压力为170-190Kgf/cm2，一次硫化温度为175-185℃，一次硫化时间为240-300s；
S3、将S2得到的第一物料进行修边后，再置于烘箱中进行二次硫化得到耐新型发动机油的密封材料，二次硫化温度为200-230℃，二次硫化时间16-24h。
10.根据权利要求9所述耐新型发动机油的密封材料，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将四丙氟橡胶、中粒子热裂法炭黑、氧化镁、聚乙烯蜡、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、三异氰尿酸三烯丙酯和硅酸钙加入密炼机中混炼后，过滤得到合成橡胶，其中，合成橡胶的硬度为70±2度，合成橡胶的强度≥12MPa，合成橡胶的伸长率≥265％；
S2、将S1得到的合成橡胶加入开炼机中开炼成型，开炼成型的温度为62-68℃，再将成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内进行一次硫化得到第一物料，一次硫化压力为175-185Kgf/cm2，一次硫化温度为177-183℃，一次硫化时间为260-280s；
S3、将S2得到的第一物料进行修边后，再置于烘箱中进行二次硫化得到耐新型发动机油的密封材料，二次硫化温度为210-220℃，二次硫化时间18-22h。
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