CN105440379A - 一种油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料 - Google Patents

一种油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料，其原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶50-70，氟橡胶30-50，聚四氟乙烯10-20，复合填料40-60，微胶囊化红磷10-20，硼酸锌5-15，聚磷酸铵20-30，乙酰柠檬酸三辛酯15-25，乙酰柠檬酸三丁酯15-25，过氧化苯甲酰1-3，二月桂酸二丁基锡0.2-0.4，促进剂D？0.3-0.5，促进剂ZDC？0.1-0.2，Ca/Zn复合稳定剂1-2，双丁基二氯化锡1-2，稀土稳定剂1-2，防老剂MB？0.2-0.4，防老剂445？0.2-0.4，蒙旦蜡2-4；其中，复合填料的原料包括：气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅。

Description

一种油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料
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高温耐磨蚀橡胶材料。
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，由于摩擦需要具有良好的耐热性，但是随着工业生产的迅速发展，现有的油封的抗老化性、耐磨性、耐高温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、耐磨性、耐高温性。
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高温耐磨蚀橡胶材料，本发明耐热性好，机械性能好，耐腐蚀性好，耐磨性好。
本发明提出的一种油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料，其原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶50-70份，氟橡胶30-50份，聚四氟乙烯10-20份，复合填料40-60份，微胶囊化红磷10-20份，硼酸锌5-15份，聚磷酸铵20-30份，乙酰柠檬酸三辛酯15-25份，乙酰柠檬酸三丁酯15-25份，过氧化苯甲酰1-3份，二月桂酸二丁基锡0.2-0.4份，促进剂D0.3-0.5份，促进剂ZDC0.1-0.2份，Ca/Zn复合稳定剂1-2份，双丁基二氯化锡1-2份，稀土稳定剂1-2份，防老剂MB0.2-0.4份，防老剂4450.2-0.4份，蒙旦蜡2-4份；
其中，复合填料的原料包括：气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅。
优选地，复合填料中，气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅的重量比为2-4：2-3：2-3：4-6。
优选地，复合填料中，气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅的重量比为2.5-3.5：2.2-2.8：2.2-2.8：4.5-5.5。
优选地，复合填料中，气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅的重量比为3：2.5：2.5：5。
优选地，在改性二硫化钼的制备过程中，将二硫化钼加入质量分数为2-4wt％乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至40-60℃，以200-300r/min的速度保温搅拌30-40h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至200-300目得到改性二硫化钼。
优选地，在改性石墨的制备过程中，将石墨加入质量分数为2-4wt％乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至80-85℃，以100-200r/min的速度保温搅拌20-25h，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，将丙烯酸加入乙醇中混匀，通入氮气，依次加入丙烯腈、偶氮二异丁酸二甲酯混匀，升温至65-70℃，以200-300r/min的速度搅拌2-4h，加入碳化硅，继续搅拌3-4h，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，在改性二硫化钼的制备过程中，二硫化钼与乙烯基三甲氧基硅烷的重量比为25-35：2-4。
优选地，在改性石墨的制备过程中，乙烯基三甲氧基硅烷和石墨的重量比为4-6：30-50。
优选地，在改性碳化硅的制备过程中，丙烯酸、丙烯腈、偶氮二异丁酸二甲酯、碳化硅的重量比为20-25：10-15：0.02-0.05：20-30。
优选地，其原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶55-65份，氟橡胶35-45份，聚四氟乙烯12-18份，复合填料45-55份，微胶囊化红磷13-17份，硼酸锌8-12份，聚磷酸铵23-27份，乙酰柠檬酸三辛酯17-23份，乙酰柠檬酸三丁酯18-22份，过氧化苯甲酰1.5-2.5份，二月桂酸二丁基锡0.25-0.35份，促进剂D0.35-0.45份，促进剂ZDC0.13-0.17份，Ca/Zn复合稳定剂1.2-1.8份，双丁基二氯化锡1.3-1.7份，稀土稳定剂1.2-1.8份，防老剂MB0.25-0.35份，防老剂4450.25-0.35份，蒙旦蜡2.5-3.5份。
上述在改性二硫化钼的制备过程中、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：取氢化丁腈橡胶、氟橡胶、聚四氟乙烯，升温至140℃，密炼10min得到橡胶主料；向橡胶主料中加入复合填料，继续密炼30min，加入微胶囊化红磷、硼酸锌、聚磷酸铵、乙酰柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯、Ca/Zn复合稳定剂、双丁基二氯化锡、稀土稳定剂、防老剂MB、防老剂445、蒙旦蜡，升温至160℃，密炼20min，加入过氧化苯甲酰、二月桂酸二丁基锡、促进剂D、促进剂ZDC混匀，升温至170℃，硫化8min得到油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料。
本发明选用的氢化丁腈橡胶具有良好的耐油性、耐化学腐蚀性、耐磨性、耐热性，氟橡胶具有优异的耐热性、抗氧化性、耐腐蚀性、耐磨性，聚四氟乙烯具有优异的耐热性、耐腐蚀性、摩擦系数极地，三者相互配合可以大大本发明的耐高温性、耐腐蚀性和耐磨性；乙烯基三甲氧基硅烷分别与二硫化钼、石墨可以发生化学键合，大大增加二硫化钼和石墨在橡胶主料中的分散性，橡胶主料可以进入二硫化钼和石墨的片层中，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；丙烯酸与丙烯腈缩合后，丙烯酸中的-COOH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主料的相容性，使改性碳化硅均匀分散在橡胶主料中，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；改性二硫化钼、改性石墨可以促进气相二氧化硅在橡胶主料中均匀分散，气相二氧化硅中的硅羟基可以和氢化丁腈橡胶、改性碳化硅中-CN发生化学键合，进一步形成交联网络，从而进一步增加本发明的机械性能、耐磨性、耐腐蚀性；另外气相二氧化硅具有耐高温性，气相二氧化硅、改性二硫化钼、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和耐高温性；微胶囊化红磷、硼酸锌、聚磷酸铵为阻燃剂；乙酰柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯为增塑剂，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、双丁基二氯化锡、稀土稳定剂、防老剂MB、防老剂445相互配合，可以大大增加本发明的耐腐蚀性、抗老化性和热稳定性；蒙旦蜡为润滑剂，与改性二硫化钼、改性石墨相互协调，促进各物质均匀分散；过氧化苯甲酰、二月桂酸二丁基锡、促进剂D、促进剂ZDC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、耐腐蚀性、耐磨性和耐高温性。
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
一种油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料，其原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶50份，氟橡胶50份，聚四氟乙烯10份，复合填料60份，微胶囊化红磷10份，硼酸锌15份，聚磷酸铵20份，乙酰柠檬酸三辛酯25份，乙酰柠檬酸三丁酯15份，过氧化苯甲酰3份，二月桂酸二丁基锡0.2份，促进剂D0.5份，促进剂ZDC0.1份，Ca/Zn复合稳定剂2份，双丁基二氯化锡1份，稀土稳定剂2份，防老剂MB0.2份，防老剂4450.4份，蒙旦蜡2份；
其中，复合填料的原料包括：气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅，其中，气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅的重量比为4：2：3：4；
在改性二硫化钼的制备过程中，将二硫化钼加入质量分数为4wt％乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至40℃，以300r/min的速度保温搅拌30h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至300目得到改性二硫化钼，其中，二硫化钼与乙烯基三甲氧基硅烷的重量比为25：4；
在改性石墨的制备过程中，将石墨加入质量分数为2wt％乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至85℃，以100r/min的速度保温搅拌25h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至200目得到改性石墨，其中，乙烯基三甲氧基硅烷和石墨的重量比为6：30；
在改性碳化硅的制备过程中，将丙烯酸加入乙醇中混匀，通入氮气，依次加入丙烯腈、偶氮二异丁酸二甲酯混匀，升温至70℃，以200r/min的速度搅拌4h，加入碳化硅，继续搅拌3h，过滤，乙醇洗涤，真空干燥，粉碎至300目得到改性碳化硅，其中，丙烯酸、丙烯腈、偶氮二异丁酸二甲酯、碳化硅的重量比为20：15：0.02：30。
实施例2
一种油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料，其原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶70份，氟橡胶30份，聚四氟乙烯20份，复合填料40份，微胶囊化红磷20份，硼酸锌5份，聚磷酸铵30份，乙酰柠檬酸三辛酯15份，乙酰柠檬酸三丁酯25份，过氧化苯甲酰1份，二月桂酸二丁基锡0.4份，促进剂D0.3份，促进剂ZDC0.2份，Ca/Zn复合稳定剂1份，双丁基二氯化锡2份，稀土稳定剂1份，防老剂MB0.4份，防老剂4450.2份，蒙旦蜡4份；
其中，复合填料的原料包括：气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅，其中，气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅的重量比为2：3：2：6；
在改性二硫化钼的制备过程中，将二硫化钼加入质量分数为2wt％乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至60℃，以200r/min的速度保温搅拌40h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至200目得到改性二硫化钼，其中，二硫化钼与乙烯基三甲氧基硅烷的重量比为35：2；
在改性石墨的制备过程中，将石墨加入质量分数为4wt％乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至80℃，以200r/min的速度保温搅拌20h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至300目得到改性石墨，其中，乙烯基三甲氧基硅烷和石墨的重量比为4：50；
在改性碳化硅的制备过程中，将丙烯酸加入乙醇中混匀，通入氮气，依次加入丙烯腈、偶氮二异丁酸二甲酯混匀，升温至65℃，以300r/min的速度搅拌2h，加入碳化硅，继续搅拌4h，过滤，乙醇洗涤，真空干燥，粉碎至200目得到改性碳化硅，其中，丙烯酸、丙烯腈、偶氮二异丁酸二甲酯、碳化硅的重量比为25：10：0.05：20。
实施例3
一种油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料，其原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶55份，氟橡胶45份，聚四氟乙烯12份，复合填料55份，微胶囊化红磷13份，硼酸锌12份，聚磷酸铵23份，乙酰柠檬酸三辛酯23份，乙酰柠檬酸三丁酯18份，过氧化苯甲酰2.5份，二月桂酸二丁基锡0.25份，促进剂D0.45份，促进剂ZDC0.13份，Ca/Zn复合稳定剂1.8份，双丁基二氯化锡1.3份，稀土稳定剂1.8份，防老剂MB0.25份，防老剂4450.35份，蒙旦蜡2.5份；
其中，复合填料的原料包括：气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅，其中，气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅的重量比为3.5：2.2：2.8：4.5；
在改性二硫化钼的制备过程中，将二硫化钼加入质量分数为3.5wt％乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至45℃，以280r/min的速度保温搅拌33h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至270目得到改性二硫化钼，其中，二硫化钼与乙烯基三甲氧基硅烷的重量比为27：3.5；
在改性石墨的制备过程中，将石墨加入质量分数为2.5wt％乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至83℃，以130r/min的速度保温搅拌24h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至230目得到改性石墨，其中，乙烯基三甲氧基硅烷和石墨的重量比为5.5：35；
在改性碳化硅的制备过程中，将丙烯酸加入乙醇中混匀，通入氮气，依次加入丙烯腈、偶氮二异丁酸二甲酯混匀，升温至68℃，以220r/min的速度搅拌3.5h，加入碳化硅，继续搅拌3.2h，过滤，乙醇洗涤，真空干燥，粉碎至270目得到改性碳化硅，其中，丙烯酸、丙烯腈、偶氮二异丁酸二甲酯、碳化硅的重量比为21：13：0.03：27。
实施例4
一种油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料，其原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶65份，氟橡胶35份，聚四氟乙烯18份，复合填料45份，微胶囊化红磷17份，硼酸锌8份，聚磷酸铵27份，乙酰柠檬酸三辛酯17份，乙酰柠檬酸三丁酯22份，过氧化苯甲酰1.5份，二月桂酸二丁基锡0.35份，促进剂D0.35份，促进剂ZDC0.17份，Ca/Zn复合稳定剂1.2份，双丁基二氯化锡1.7份，稀土稳定剂1.2份，防老剂MB0.35份，防老剂4450.25份，蒙旦蜡3.5份；
其中，复合填料的原料包括：气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅，其中，气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅的重量比为2.5：2.8：2.2：5.5；
在改性二硫化钼的制备过程中，将二硫化钼加入质量分数为2.5wt％乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至55℃，以220r/min的速度保温搅拌37h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至230目得到改性二硫化钼，其中，二硫化钼与乙烯基三甲氧基硅烷的重量比为33：2.5；
在改性石墨的制备过程中，将石墨加入质量分数为3.5wt％乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至81℃，以170r/min的速度保温搅拌22h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至270目得到改性石墨，其中，乙烯基三甲氧基硅烷和石墨的重量比为4.5：45；
在改性碳化硅的制备过程中，将丙烯酸加入乙醇中混匀，通入氮气，依次加入丙烯腈、偶氮二异丁酸二甲酯混匀，升温至66℃，以280r/min的速度搅拌2.5h，加入碳化硅，继续搅拌3.8h，过滤，乙醇洗涤，真空干燥，粉碎至230目得到改性碳化硅，其中，丙烯酸、丙烯腈、偶氮二异丁酸二甲酯、碳化硅的重量比为23：11：0.04：23。
实施例5
一种油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料，其原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶60份，氟橡胶40份，聚四氟乙烯15份，复合填料50份，微胶囊化红磷15份，硼酸锌10份，聚磷酸铵25份，乙酰柠檬酸三辛酯20份，乙酰柠檬酸三丁酯20份，过氧化苯甲酰2份，二月桂酸二丁基锡0.3份，促进剂D0.4份，促进剂ZDC0.15份，Ca/Zn复合稳定剂1.5份，双丁基二氯化锡1.5份，稀土稳定剂1.5份，防老剂MB0.3份，防老剂4450.3份，蒙旦蜡3份；
其中，复合填料的原料包括：气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅，其中，气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅的重量比为3：2.5：2.5：5；
在改性二硫化钼的制备过程中，将二硫化钼加入质量分数为3wt％乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至50℃，以250r/min的速度保温搅拌35h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至250目得到改性二硫化钼，其中，二硫化钼与乙烯基三甲氧基硅烷的重量比为30：3；
在改性石墨的制备过程中，将石墨加入质量分数为3wt％乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至82℃，以150r/min的速度保温搅拌23h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至250目得到改性石墨，其中，乙烯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，将丙烯酸加入乙醇中混匀，通入氮气，依次加入丙烯腈、偶氮二异丁酸二甲酯混匀，升温至67℃，以250r/min的速度搅拌3h，加入碳化硅，继续搅拌3.5h，过滤，乙醇洗涤，真空干燥，粉碎至250目得到改性碳化硅，其中，丙烯酸、丙烯腈、偶氮二异丁酸二甲酯、碳化硅的重量比为22：12：0.035：25。
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)

1.一种油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶50-70份，氟橡胶30-50份，聚四氟乙烯10-20份，复合填料40-60份，微胶囊化红磷10-20份，硼酸锌5-15份，聚磷酸铵20-30份，乙酰柠檬酸三辛酯15-25份，乙酰柠檬酸三丁酯15-25份，过氧化苯甲酰1-3份，二月桂酸二丁基锡0.2-0.4份，促进剂D0.3-0.5份，促进剂ZDC0.1-0.2份，Ca/Zn复合稳定剂1-2份，双丁基二氯化锡1-2份，稀土稳定剂1-2份，防老剂MB0.2-0.4份，防老剂4450.2-0.4份，蒙旦蜡2-4份；
其中，复合填料的原料包括：气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅。
2.根据权利要求1所述油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料，其特征在于，复合填料中，气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅的重量比为2-4：2-3：2-3：4-6。
3.根据权利要求1或2所述油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料，其特征在于，复合填料中，气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅的重量比为2.5-3.5：2.2-2.8：2.2-2.8：4.5-5.5。
4.根据权利要求1-3任一项所述油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料，其特征在于，复合填料中，气相二氧化硅、改性二硫化钼、改性石墨、改性碳化硅的重量比为3：2.5：2.5：5。
5.根据权利要求1-4任一项所述油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料，其特征在于，在改性二硫化钼的制备过程中，将二硫化钼加入质量分数为2-4wt％乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至40-60℃，以200-300r/min的速度保温搅拌30-40h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至200-300目得到改性二硫化钼。
6.根据权利要求1-5任一项所述油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料，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2-4wt％乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，超声分散均匀，升温至80-85℃，以100-200r/min的速度保温搅拌20-25h，过滤，乙醇洗涤，干燥，粉碎至200-300目得到改性石墨。
7.根据权利要求1-6任一项所述油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料，其特征在于，在改性碳化硅的制备过程中，将丙烯酸加入乙醇中混匀，通入氮气，依次加入丙烯腈、偶氮二异丁酸二甲酯混匀，升温至65-70℃，以200-300r/min的速度搅拌2-4h，加入碳化硅，继续搅拌3-4h，过滤，乙醇洗涤，真空干燥，粉碎至200-300目得到改性碳化硅。
8.根据权利要求5所述油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料，其特征在于，在改性二硫化钼的制备过程中，二硫化钼与乙烯基三甲氧基硅烷的重量比为25-35：2-4。
9.根据权利要求6所述油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料，其特征在于，在改性石墨的制备过程中，乙烯基三甲氧基硅烷和石墨的重量比为4-6：30-50。
10.根据权利要求7所述油封用耐高温耐磨蚀橡胶材料，其特征在于，在改性碳化硅的制备过程中，丙烯酸、丙烯腈、偶氮二异丁酸二甲酯、碳化硅的重量比为20-25：10-15：0.02-0.05：20-30。
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