CN105440358A - 一种油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料 - Google Patents

一种油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶70-90，氟硅橡胶20-40，溴化丁基橡胶10-30，复合填料48-73，硅烷偶联剂改性氢氧化镁30-40，硼酸锌10-20，环氧大豆油20-30，环氧大豆油酸辛酯20-30，硫磺2-4，硬脂酸0.1-0.3，氧化锌0.2-0.3，促进剂BZ？0.2-0.4，促进剂TMTD？0.2-0.3，Ca/Zn复合稳定剂2-4，马来酸二丁基锡1-3，4.4一双(2.2-二甲基苄基)二苯胺0.5-0.8，防老剂2640.4-0.6，石蜡3-5；其中，复合填料的原料包括：炭黑、轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅。

Description

一种油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料。
背景技术
油封是用来封油的机械元件，它将传动部件中需要润滑的部件与出力部件隔离，不至于让润滑油渗漏。作为油封的材料需要具有很好的密封性、机械性能、耐油性和耐磨性，但是随着工业生产的迅速发展，现有的油封的抗老化性和耐磨性已不能满足人们的使用要求，需要提出一种新的油封，具有良好的耐腐蚀性和耐磨性。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料，本发明耐腐蚀性好，耐磨性好，耐热性好，机械性能好。
本发明提出的一种油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶70-90份，氟硅橡胶20-40份，溴化丁基橡胶10-30份，复合填料48-73份，硅烷偶联剂改性氢氧化镁30-40份，硼酸锌10-20份，环氧大豆油20-30份，环氧大豆油酸辛酯20-30份，硫磺2-4份，硬脂酸0.1-0.3份，氧化锌0.2-0.3份，促进剂BZ0.2-0.4份，促进剂TMTD0.2-0.3份，Ca/Zn复合稳定剂2-4份，马来酸二丁基锡1-3份，4.4一双(2.2-二甲基苄基)二苯胺0.5-0.8份，防老剂2640.4-0.6份，石蜡3-5份；
其中，复合填料的原料包括：炭黑、轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅。
优选地，复合填料中，炭黑、轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅的重量比为20-30：15-25：5-8：8-10。
优选地，复合填料中，炭黑、轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅的重量比为23-27：18-22：6-7：8.5-9.5。
优选地，复合填料中，炭黑、轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅的重量比为25：20：6.5：9。
优选地，复合填料中，炭黑为高耐磨炭黑。
优选地，复合填料中，炭黑、轻质碳酸钙均为200-300目。
优选地，在改性石墨的制备过程中，将石墨加入质量分数为1-3wt％γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至60-70℃，以300-400r/min的速度保温搅拌25-30h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至200-300目得到改性石墨。
优选地，在改性碳化硅的制备过程中，将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入乙醇中混匀，通入氮气，依次加入丙烯腈、偶氮异丁氰基甲酰胺混匀，升温至50-60℃，以100-200r/min的速度搅拌5-7h，加入碳化硅，继续搅拌4-5h，过滤，乙醇洗涤，真空干燥，粉碎至200-300目得到改性碳化硅。
优选地，在改性石墨的制备过程中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和石墨的重量比为5-9：20-40。
优选地，在改性碳化硅的制备过程中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯腈、偶氮异丁氰基甲酰胺、碳化硅的重量比为6-10：10-15：0.01-0.03：20-30。
优选地，其原料按重量份包括：丁腈橡胶75-85份，氟硅橡胶25-35份，溴化丁基橡胶15-25份，复合填料55-65份，硅烷偶联剂改性氢氧化镁32-38份，硼酸锌13-17份，环氧大豆油22-28份，环氧大豆油酸辛酯22-28份，硫磺2.5-3.5份，硬脂酸0.15-0.25份，氧化锌0.22-0.28份，促进剂BZ0.25-0.35份，促进剂TMTD0.23-0.27份，Ca/Zn复合稳定剂2.5-3.5份，马来酸二丁基锡1.5-2.5份，4.4一双(2.2-二甲基苄基)二苯胺0.6-0.7份，防老剂2640.45-0.55份，石蜡3.5-4.5份。
上述在改性石墨的制备过程中和在改性碳化硅的制备过程中，乙醇的作用是溶解和洗涤，不规定其具体用量，根据具体操作确定其用量。
本发明的制备方法如下：取丁腈橡胶、氟硅橡胶、溴化丁基橡胶，升温至110℃，密炼7min，加入复合填料，继续密炼8min，加入硅烷偶联剂改性氢氧化镁、硼酸锌、环氧大豆油、环氧大豆油酸辛酯、Ca/Zn复合稳定剂、马来酸二丁基锡、4.4一双(2.2-二甲基苄基)二苯胺、防老剂264、石蜡，升温至140℃，密炼30min，加入硫磺、硬脂酸、氧化锌、促进剂BZ、促进剂TMTD混匀，升温至165℃，硫化10min得到油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料。
本发明选用的丁腈橡胶具有良好的耐油性、耐磨性、耐热性，氟硅橡胶具有优异的耐高低温性和抗老化性能，溴化丁基橡胶具有良好的机械强度、耐老化性能，三者相互配合可以大大本发明的热稳定性，抗老化性、耐腐蚀性和耐磨性；γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和石墨可以发生化学键合，大大增加石墨在橡胶中的分散性，橡胶可以进入石墨的片层中，从而大大增加本发明的耐磨性和机械性能，进而增加本发明的耐腐蚀性；γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与丙烯腈缩合后，再与碳化硅表面的硅羟基发生化学键合，一方面避免了碳化硅的团聚，另一方面由于引入-CN，大大增加了改性碳化硅与橡胶的相容性，使改性碳化硅均匀分散在橡胶中，并使改性碳化硅中的聚丙烯腈与橡胶相互穿插，形成复杂的网络，大大增加了本发明的耐磨性和机械性能，从而进一步增加本发明的耐腐蚀性；改性石墨、改性碳化硅可以促进炭黑、轻质碳酸钙在橡胶中均匀分散，炭黑、轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅配合组成的复合填料可以大大降低本发明的摩擦阻力，从而大大增加本发明的耐磨性；硅烷偶联剂改性氢氧化镁、硼酸锌为阻燃剂；环氧大豆油、环氧大豆油酸辛酯为增塑剂，进一步增加本发明的机械性能，从而增加本发明的耐腐蚀性；Ca/Zn复合稳定剂、马来酸二丁基锡、4.4一双(2.2-二甲基苄基)二苯胺、防老剂264相互配合，可以大大增加本发明的耐腐蚀性、抗老化性；石蜡为润滑剂，与改性石墨相互协调，促进各物质均匀分散；硫磺、硬脂酸、氧化锌、促进剂BZ、促进剂TMTD促进橡胶形成交联网络，剩余各物质均匀分散在交联网络中，各物质相互配合，从而大大增加本发明的机械性能，进而增加本发明的耐腐蚀性和耐磨性。
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
一种油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶70份，氟硅橡胶40份，溴化丁基橡胶10份，复合填料73份，硅烷偶联剂改性氢氧化镁30份，硼酸锌20份，环氧大豆油20份，环氧大豆油酸辛酯30份，硫磺2份，硬脂酸0.3份，氧化锌0.2份，促进剂BZ0.4份，促进剂TMTD0.2份，Ca/Zn复合稳定剂4份，马来酸二丁基锡1份，4.4一双(2.2-二甲基苄基)二苯胺0.8份，防老剂2640.4份，石蜡5份；
其中，复合填料的原料包括：200目高耐磨炭黑、300目轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅，其中，高耐磨炭黑、轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅的重量比为20：25：5：10；
在改性石墨的制备过程中，将石墨加入质量分数为1wt％γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至70℃，以300r/min的速度保温搅拌30h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至200目得到改性石墨，其中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和石墨的重量比为9：20；
在改性碳化硅的制备过程中，将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入乙醇中混匀，通入氮气，依次加入丙烯腈、偶氮异丁氰基甲酰胺混匀，升温至60℃，以100r/min的速度搅拌7h，加入碳化硅，继续搅拌4h，过滤，乙醇洗涤，真空干燥，粉碎至300目得到改性碳化硅，其中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯腈、偶氮异丁氰基甲酰胺、碳化硅的重量比为6：15：0.01：30。
实施例2
一种油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶90份，氟硅橡胶20份，溴化丁基橡胶30份，复合填料48份，硅烷偶联剂改性氢氧化镁40份，硼酸锌10份，环氧大豆油30份，环氧大豆油酸辛酯20份，硫磺4份，硬脂酸0.1份，氧化锌0.3份，促进剂BZ0.2份，促进剂TMTD0.3份，Ca/Zn复合稳定剂2份，马来酸二丁基锡3份，4.4一双(2.2-二甲基苄基)二苯胺0.5份，防老剂2640.6份，石蜡3份；
其中，复合填料的原料包括：300目高耐磨炭黑、200目轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅，其中，高耐磨炭黑、轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅的重量比为30：15：8：8；
在改性石墨的制备过程中，将石墨加入质量分数为3wt％γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至60℃，以400r/min的速度保温搅拌25h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至300目得到改性石墨，其中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和石墨的重量比为5：40；
在改性碳化硅的制备过程中，将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入乙醇中混匀，通入氮气，依次加入丙烯腈、偶氮异丁氰基甲酰胺混匀，升温至50℃，以200r/min的速度搅拌5h，加入碳化硅，继续搅拌5h，过滤，乙醇洗涤，真空干燥，粉碎至200目得到改性碳化硅，其中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯腈、偶氮异丁氰基甲酰胺、碳化硅的重量比为10：10：0.03：20。
实施例3
一种油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶75份，氟硅橡胶35份，溴化丁基橡胶15份，复合填料65份，硅烷偶联剂改性氢氧化镁32份，硼酸锌17份，环氧大豆油22份，环氧大豆油酸辛酯28份，硫磺2.5份，硬脂酸0.25份，氧化锌0.22份，促进剂BZ0.35份，促进剂TMTD0.23份，Ca/Zn复合稳定剂3.5份，马来酸二丁基锡1.5份，4.4一双(2.2-二甲基苄基)二苯胺0.7份，防老剂2640.45份，石蜡4.5份；
其中，复合填料的原料包括：230目高耐磨炭黑、270目轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅，其中，高耐磨炭黑、轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅的重量比为23：22：6：9.5；
在改性石墨的制备过程中，将石墨加入质量分数为1.5wt％γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至68℃，以320r/min的速度保温搅拌29h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至230目得到改性石墨，其中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和石墨的重量比为8：25；
在改性碳化硅的制备过程中，将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入乙醇中混匀，通入氮气，依次加入丙烯腈、偶氮异丁氰基甲酰胺混匀，升温至57℃，以130r/min的速度搅拌6.5h，加入碳化硅，继续搅拌4.2h，过滤，乙醇洗涤，真空干燥，粉碎至270目得到改性碳化硅，其中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯腈、偶氮异丁氰基甲酰胺、碳化硅的重量比为7：13：0.015：28。
实施例4
一种油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶85份，氟硅橡胶25份，溴化丁基橡胶25份，复合填料55份，硅烷偶联剂改性氢氧化镁38份，硼酸锌13份，环氧大豆油28份，环氧大豆油酸辛酯22份，硫磺3.5份，硬脂酸0.15份，氧化锌0.28份，促进剂BZ0.25份，促进剂TMTD0.27份，Ca/Zn复合稳定剂2.5份，马来酸二丁基锡2.5份，4.4一双(2.2-二甲基苄基)二苯胺0.6份，防老剂2640.55份，石蜡3.5份；
其中，复合填料的原料包括：270目高耐磨炭黑、230目轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅，其中，高耐磨炭黑、轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅的重量比为27：18：7：8.5；
在改性石墨的制备过程中，将石墨加入质量分数为2.5wt％γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至62℃，以380r/min的速度保温搅拌27h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至270目得到改性石墨，其中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和石墨的重量比为6：35；
在改性碳化硅的制备过程中，将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入乙醇中混匀，通入氮气，依次加入丙烯腈、偶氮异丁氰基甲酰胺混匀，升温至53℃，以170r/min的速度搅拌5.5h，加入碳化硅，继续搅拌4.8h，过滤，乙醇洗涤，真空干燥，粉碎至230目得到改性碳化硅，其中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯腈、偶氮异丁氰基甲酰胺、碳化硅的重量比为9：11：0.025：22。
实施例5
一种油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶80份，氟硅橡胶30份，溴化丁基橡胶20份，复合填料60份，硅烷偶联剂改性氢氧化镁35份，硼酸锌15份，环氧大豆油25份，环氧大豆油酸辛酯25份，硫磺3份，硬脂酸0.2份，氧化锌0.25份，促进剂BZ0.3份，促进剂TMTD0.25份，Ca/Zn复合稳定剂3份，马来酸二丁基锡2份，4.4一双(2.2-二甲基苄基)二苯胺0.65份，防老剂2640.5份，石蜡4份；
其中，复合填料的原料包括：250目高耐磨炭黑、250目轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅，其中，高耐磨炭黑、轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅的重量比为25：20：6.5：9；
在改性石墨的制备过程中，将石墨加入质量分数为2wt％γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至65℃，以350r/min的速度保温搅拌28h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至250目得到改性石墨，其中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和石墨的重量比为7：30；
在改性碳化硅的制备过程中，将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入乙醇中混匀，通入氮气，依次加入丙烯腈、偶氮异丁氰基甲酰胺混匀，升温至55℃，以150r/min的速度搅拌6h，加入碳化硅，继续搅拌4.5h，过滤，乙醇洗涤，真空干燥，粉碎至250目得到改性碳化硅，其中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯腈、偶氮异丁氰基甲酰胺、碳化硅的重量比为8：12：0.02：25。
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)

1.一种油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份包括：丁腈橡胶70-90份，氟硅橡胶20-40份，溴化丁基橡胶10-30份，复合填料48-73份，硅烷偶联剂改性氢氧化镁30-40份，硼酸锌10-20份，环氧大豆油20-30份，环氧大豆油酸辛酯20-30份，硫磺2-4份，硬脂酸0.1-0.3份，氧化锌0.2-0.3份，促进剂BZ0.2-0.4份，促进剂TMTD0.2-0.3份，Ca/Zn复合稳定剂2-4份，马来酸二丁基锡1-3份，4.4一双(2.2-二甲基苄基)二苯胺0.5-0.8份，防老剂2640.4-0.6份，石蜡3-5份；
其中，复合填料的原料包括：炭黑、轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅。
2.根据权利要求1所述油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料，其特征在于，复合填料中，炭黑、轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅的重量比为20-30：15-25：5-8：8-10。
3.根据权利要求1或2所述油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料，其特征在于，复合填料中，炭黑、轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅的重量比为23-27：18-22：6-7：8.5-9.5。
4.根据权利要求1-3任一项所述油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料，其特征在于，复合填料中，炭黑、轻质碳酸钙、改性石墨、改性碳化硅的重量比为25：20：6.5：9。
5.根据权利要求1-4任一项所述油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料，其特征在于，复合填料中，炭黑为高耐磨炭黑。
6.根据权利要求1-5任一项所述油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料，其特征在于，复合填料中，炭黑、轻质碳酸钙均为200-300目。
7.根据权利要求1-6任一项所述油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料，其特征在于，在改性石墨的制备过程中，将石墨加入质量分数为1-3wt％γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至60-70℃，以300-400r/min的速度保温搅拌25-30h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至200-300目得到改性石墨。
8.根据权利要求1-7任一项所述油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料，其特征在于，在改性碳化硅的制备过程中，将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入乙醇中混匀，通入氮气，依次加入丙烯腈、偶氮异丁氰基甲酰胺混匀，升温至50-60℃，以100-200r/min的速度搅拌5-7h，加入碳化硅，继续搅拌4-5h，过滤，乙醇洗涤，真空干燥，粉碎至200-300目得到改性碳化硅。
9.根据权利要求7所述油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料，其特征在于，在改性石墨的制备过程中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和石墨的重量比为5-9：20-40。
10.根据权利要求8所述油封用耐腐蚀耐磨橡胶材料，其特征在于，在改性碳化硅的制备过程中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯腈、偶氮异丁氰基甲酰胺、碳化硅的重量比为6-10：10-15：0.01-0.03：20-30。
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