CN105348591A - 一种气动隔膜泵上使用的橡胶隔膜 - Google Patents

Abstract

一种气动隔膜泵上使用的橡胶隔膜，为了提高国内隔膜泵的整体质量，本发明所述的橡胶隔膜采用以下技术方案：丁腈橡胶，100份；氧化锌，5份；氧化镁，2份；硬脂酸，1份；防老剂，3份；炭黑，20～40份；微晶蜡，1份；增塑剂，15～25份；硫化剂，1.5～2.5份。本发明提出的橡胶隔膜，具有非常高的伸长率和非常低的变形率，以保证提高该橡胶的疲劳寿命，从而推动国内隔膜泵的整体质量。

Description

一种气动隔膜泵上使用的橡胶隔膜

技术领域

本发明涉及气动隔膜泵领域，尤其涉及一种高寿命的气动隔膜泵上使用的橡胶隔膜。

背景技术

气动隔膜泵是一种新型输送机械，是目前国内最新颖的一种泵类。采用压缩气体为动力源，对于各种腐化性液体，带颗粒的液体，高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体，均能予以抽光吸尽。由于气动泵具有的特点，所以在世界上气动隔膜泵自从诞生以来正逐步侵入其他泵的市场，并占有其中的一部分。气动隔膜泵有四种材质：塑料、铝合金、铸铁、不锈钢。气动隔膜泵根据不同液体介质分别采用丁晴橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶、聚四氟乙烯、聚四六乙烯。以满足不同用户的需要。

气动隔膜泵可以输送高粘度、大颗粒介质，可输送易然、易爆介质，具有自吸能力，还可置于介质内运行。该型泵没有轴封，无泄漏。另外，其制造成本低，具有离心泵、螺杆泵、转子泵等型泵无法比拟的优点。但是，该型泵由于是靠隔膜不断往复运动来达到输液目的，而隔膜往往是非金属材料制成，如橡胶、聚四氟乙烯，非金属的疲劳寿命往往很短，国外气动隔膜泵的疲劳寿命次数一般在2000万次左右，最高的也不过5000万次。而国内气动隔膜泵的疲劳寿命次数一般在300万次以下，疲劳寿命超过200万次以上的隔膜产品就很少，正是此原因，大大影响国内气动隔膜泵的广泛使用。

发明内容

为了提高国内隔膜泵的整体质量，首先，因为隔膜在泵内以很快的速度进行往复运动，特别是气体压力在0.7MPa时，往复次数达145次每分钟，一般实际使用时，往复次数在30～60次每分钟左右。要提高隔膜的疲劳寿命，必需最大限度地减少隔膜的应力集中，于是从隔膜的外形着手，只要不影响隔膜安装，将隔膜的波形半径尽量加大，所有过渡圆角也尽量加大。其次，从隔膜的材料进行攻关，橡胶原料采用进口胶，帘子布采用特殊型号，硫化工艺进行严格控制，每道工序进行严格把关，从而延长隔膜的疲劳寿命。

针对国内隔膜现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种气动隔膜泵上使用的橡胶隔膜，具有非常高的伸长率和非常低的变形率，以保证提高该橡胶的疲劳寿命，从而推动隔膜泵的整体质量。

为达此目的，本发明所述的橡胶隔膜采用以下技术方案：

丁腈橡胶，100份

氧化锌，5份

氧化镁，2份

硬脂酸，1份

防老剂，3份

炭黑，20～40份

微晶蜡，1份

增塑剂，15～25份

硫化剂，1.5～2.5份。

本发明所述的橡胶隔膜采用以下技术方案说明如下：

1、生胶的选择：生胶选用丁腈橡胶NBR1051，是由于丁腈橡胶具有优异的耐油性、耐磨性、低的压缩永久变形、良好的加工性能，与其它特种橡胶如氟橡胶、丙烯酸酯橡胶、氢化丁腈橡胶等相比有很好的性价比，在耐油橡胶制品中获得了广泛的应用，约占耐油密封件生产用胶的50%。在丁腈橡胶的分子结构中，丙烯腈的键能比较高，因此，随着丙烯腈含量的增加，丁腈橡胶的耐热性提高。在相同丙烯腈含量情况下，低温聚合的软丁腈由于分子量分布较窄，凝胶含量少，比高温聚合的硬丁腈具有更好的耐热性。随着丙烯腈含量的增加，丁腈橡胶的不饱和度（双键）减少，分子间的作用力增加，耐热性增加。耐高温的丁腈橡胶，一般在空气介质中可在120℃以下较长期使用。在缺氧情况下，在150℃以下可较长期使用。

防护体系的选择：防老体系选择防老剂H、4010NA和4020并用。对耐热丁腈橡胶，必须选择高效耐热防老剂，且使用量必须较大，或选择防老剂并用。相对而言，一般防老剂是一些相对分子量较低的化合物，在高温过程中容易挥发、迁移而迅速消耗，从而减小或丧失对橡胶的防老化功能，所以必须选择挥发性小、分子量大、熔点较高的防老剂，才能达到良好的防护效果。丁腈橡胶的耐热主防老剂通常采用防老剂RD，并选择防老剂MB、MBZ、4010NA或4020并用，以易于产生协同效应，增大防护效果，或者选择结合型防老剂（如防老剂NAPM，但NAPM价格相对偏高）更能有效发挥防老剂的防护效能。为了使防老剂在橡胶中能长期发挥效能，应用不易挥发和被抽出的防老剂是橡胶防老剂的发展方向。加工型结合防老剂在硫化过程中，分子中的某些基团（如亚硝基、烯丙基、马来酰亚胺）与橡胶分子链反应结合在一起，从而能长期发挥作用，采用防老剂H、4010NA和4020按1:1:1的量添加，来达到本技术方案的要求。

3、补强体系的选择：补强体系选择中超耐磨炭黑N220和白炭黑并用。未经配合的纯NBR橡胶，物理机械性能非常低，如拉伸强度只有1.5～3Mpa，必须加入补强剂来提高硫化胶的性能。橡胶和填充剂之间的强烈相互作用对胶料的加工性能和硫化胶的性能意义重大。所以，在考虑填充剂的分散、胶料粘度和控制硫化胶硬度的情况下，低丙烯腈含量的丁腈橡胶宜用炭黑增强，高丙烯腈含量的丁腈橡胶宜用白炭黑增强。由于本实验选用的生胶为NBR1051橡胶，它的高丙烯腈含量比较高，所以选用中超耐磨炭黑N220和白炭黑并用，按1:3的比例添加，来达到本技术方案的要求。

4、增塑剂的选择：选择邻苯二甲酸二辛酯（DOP）作为软化增塑剂。增塑剂对耐热性的影响很大，较低相对分子质量的增塑剂在高温下很易迁移渗出或挥发，导致硫化胶硬度增加、伸长率降低，使硫化胶逐渐硬化。所以耐热产品中应尽量少用增塑剂或选用在使用温度下热稳定性好，不挥发的品种，例如高闪点的石油系油类，相对分子量大、软化点高的聚酯类增塑剂以及某些低分子量的齐聚物如液体橡胶等。在硫化时能起聚合作用的软化剂（如古马隆、低分子高聚物）则更为适用。从而选用邻苯二甲酸二辛酯，则可取得较好的效果。

5、硫化体系的选择：硫化体系选择过氧化物硫化及硫化剂DCP。不同的硫化体系形成不同的交联键。各种交联键的键能和吸氧速度不同。丁腈橡胶普通硫黄硫化体系、有效硫化体系和过氧化物硫化体系分别得到的交联键—C—Sx—C—、—C—S—C—、—C—C—的解离能相应为27、35、63kcal·mol-1，—C—Sx—C—的吸氧速度为—C—S—C—的两倍，—C—C—的4倍，很显然，热稳定性依次为—C—C—＞—C—S—C—＞—C—Sx—C—，所以用过氧化物硫化的丁腈橡胶，耐热性优于有效硫化体系、半有效硫化体系和普通硫黄硫化体系硫化的丁腈橡胶。

基于上述技术方案，本发明提出的橡胶隔膜的实验数据如下。

一、实验原料：

丁腈橡胶，南帝NBR1051

氧化锌，南乐光明

硬脂酸，杭州油脂化工

氧化镁，营口胜利矿业

防老剂4010NA，河南开仑化工

防老剂4020，河南开仑化工

防老剂H，河南开仑化工

微晶蜡，荆门维佳化工

炭黑N220，许昌鸿迈

白炭黑，苏州东化

邻苯二甲酸二辛脂DOP，山东天阳化工

过氧化二异丙苯DCP，江苏盛泰科技。

二、主要设备和仪器：

1、X（S）K-160型双辊筒开炼机：江苏省江都市精诚测试仪器厂生产。开放式炼胶机的有效工作部件是两个圆形辊筒，辊筒内部可通水冷却，可对物料产生剪切、分散、混合等作用。主要用于丁腈橡胶的生胶的塑炼和配合胶的混炼操作。设备主要技术参数如下：

辊筒工作直径：160mm；

辊筒工作长度：320mm；

辊筒转速：24rpm（前辊），17.8rpm(后辊)；

最小压片厚度：0.2mm；

一次加料量：300~500g。

2、GT-7080-S2型橡胶MOONEY黏性测试仪：高铁科技股份有限公司生产。可用于丁腈橡胶塑炼胶及混炼胶的可塑度测定。

3、GT-M2000-AN新型无转子硫化仪：高铁科技股份有限公司生产。可用于测定丁腈橡胶混炼胶的硫化曲线，确定正硫化时间。

4、QLB25-D350*350型橡胶平板硫化机：江苏省江都市精诚测试仪器厂生产。平板硫化机可提供物料压制成型时所需要的温度和压力。成型时，首先将钢制模具放在平板硫化机的加热平板间预热到所需工作温度，并调节好工作压力，然后将塑化好的塑料出成具有一定厚度（最好不小于压片厚度）的片材，将片材趁热装入模腔，盖上模板，进行塑料的压片操作，最后经冷却定型获得所需片材。

5、GS-MB-313-A型橡胶硬度计：高铁科技股份有限公司生产。可用于测定丁腈橡胶硫化胶的邵A硬度。

6、TCS-2000型电脑控制拉力试验机：高铁科技股份有限公司生产。可用于测定丁腈橡胶硫化胶的拉伸和撕裂性能。

GT-7012-D型DIN磨耗试验机：高铁科技股份有限公司生产。分干和湿两种机器，可用于测定丁腈橡胶硫化胶的耐磨性能。

8、401-A型（300℃）橡胶老化试验箱：江苏省江都市精诚测试仪器厂生产。可对丁腈橡胶硫化胶模拟进行老化试验。

GT-7042-RE型弹性试验机：高铁科技股份有限公司生产。可用于测定丁腈橡胶硫化胶的的弹性性能。

GT-313-A桌上型厚度计：高铁科技股份有限公司生产。可用于测定丁腈橡胶硫化胶的的厚度。

11、其他：可用到割胶刀、电子天平、剪刀、镊子、钻床等。

本发明的有益效果是：本发明提出的橡胶隔膜，具有非常高的伸长率和非常低的变形率，以保证提高该橡胶的疲劳寿命，从而推动国内隔膜泵的整体质量。

具体实施方式

具体实施例1：所述的橡胶隔膜采用以下技术方案：

丁腈橡胶，100份

氧化锌，5份

硬脂酸，1份

氧化镁，2份

防老剂4010NA，1份

防老剂4020，1份

防老剂H，1份

微晶蜡，1份

炭黑N220，10份

白炭黑，10份、20份、30份、40份

邻苯二甲酸二辛脂DOP，15份

过氧化二异丙苯DCP，2份

根据上述技术方案，对橡胶进行物理性能检测，得到炭黑对撕裂强度的影响。

通过上表可以看出，30份白炭黑用量时，撕裂强度最高。

具体实施例2：所述的橡胶隔膜采用以下技术方案：

丁腈橡胶，100份

氧化锌，5份

硬脂酸，1份

氧化镁，2份

防老剂4010NA，1份

防老剂4020，1份

防老剂H，1份

微晶蜡，1份

炭黑N220，10份

白炭黑，30份

邻苯二甲酸二辛脂DOP，5份、10份、15份、20份

过氧化二异丙苯DCP，2份

根据上述技术方案，对橡胶进行物理性能检测，得到增塑软化油对拉伸强度和扯断伸长率的影响。

通过上表可以看出，15份DOP用量时，拉伸强度和撕裂强度都是最高。

根据上述实验结果，为了达到本发明的目的，该橡胶具有非常高的伸长率和非常低的变形率，以保证提高该橡胶的疲劳寿命。

具体实施例3：优选的，所述的橡胶隔膜采用以下技术方案：

丁腈橡胶，100份

氧化锌，5份

硬脂酸，1份

氧化镁，2份

防老剂4010NA，1份

防老剂4020，1份

防老剂H，1份

微晶蜡，1份

炭黑N220，10份

白炭黑，30份

邻苯二甲酸二辛脂DOP，15份

过氧化二异丙苯DCP，2份。

Claims (3)

1.一种气动隔膜泵上使用的橡胶隔膜，其特征是：各种组合物采用的质量配比是：

丁腈橡胶，100份

氧化锌，5份

氧化镁，2份

硬脂酸，1份

防老剂，3份

炭黑，20～40份

微晶蜡，1份

增塑剂，15～25份

硫化剂，1.5～2.5份。

2.根据权利要求1所述的一种气动隔膜泵上使用的橡胶隔膜，其特征是：所述的防老剂为防老剂H、4010NA和4020按1:1:1的量添加；

所述的炭黑为中超耐磨炭黑N220和白炭黑并用，按1:3的比例添加；

所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯（DOP）；

所述的硫化剂为过氧化物硫化及硫化剂DCP。

3.根据权利要求2所述的一种气动隔膜泵上使用的橡胶隔膜，其特征是：各种组合物采用的最佳质量配比是：

丁腈橡胶，100份

氧化锌，5份

硬脂酸，1份

氧化镁，2份

防老剂4010NA，1份

防老剂4020，1份

防老剂H，1份

微晶蜡，1份

炭黑N220，10份

白炭黑，30份

邻苯二甲酸二辛脂DOP，15份

过氧化二异丙苯DCP，2份。