CN105754162A - 一种绝缘耐油密封橡胶及其制备方法 - Google Patents

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苏伟
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Abstract

本发明公开了一种绝缘耐油密封橡胶，主要由下列质量份的原料制成：丁腈橡胶4080份、氯丁橡胶2060份、促进剂11.5份、硫磺 0.52份、氧化镁0.83.2份、氧化锌45份、炭黑4555份、防老剂24份、硬脂酸23份、塑化剂1015份。本发明还公开了该橡胶的制备方法。该橡胶具有良好的加工性能、耐老化以及耐油性能。

Description

一种绝缘耐油密封橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种橡胶复合材料，特别涉及一种绝缘耐油橡胶。同时本发明还涉及该绝缘耐油橡胶的制备方法。
技术背景
密封垫，是一种用于机械、设备、管道等内部起密封作用的材料。目前，使用的密封垫多为橡胶密封垫，其耐高温、耐臭氧、耐天然老化、耐真空、耐燃料油、耐润滑油、耐强氧化剂、耐药品性和电绝缘等性能好，广泛用于国防工业和民用工业。但是，现有的橡胶垫密封效果不理想、耐磨性较差和强度低，已不能满足实际要求。电力设备因密封橡胶老化引起的渗漏油问题也呈上升趋势，主要原因是橡胶的老化龟裂变形及所用橡胶材料类型与密封介质（变压器油、SF6等）不相容所导致，直接影响着设备的安全稳定运行。因此，制备一种耐老化变压器密封橡胶材料具有重要意义。
CN103613801A公开了一种绝缘耐油橡胶，该橡胶主要组成为丁腈橡胶、活性氯型丙烯酸酯橡胶、四丁基溴化铵、氧化钇、硅烷偶联剂KH550、2- 硫醇基苯骈咪唑、防老剂、促进剂、氧化镁和橡胶填料。CN103613798A公开了一种电容器专用丁腈橡胶密封圈及其制备方法，丁腈橡胶、偶联剂KH-550、间苯二酚四苯基二磷酸酯、聚磷酸铵、沉淀法白炭黑、硫磺、氧化镁、二硫化钼、硬脂酸钡、甲基三甲氧基硅烷、促进剂Na-22、硬脂酸丁酯和改性凹凸棒土。不过，目前已有的各种密封材料都在使用对象的范围上都存在一些局限性，存在密封效果不理想、耐磨性较差、强度低等缺陷，因此有必要开发出一种综合性能好的变压器用耐油橡胶密封材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种绝缘耐油密封橡胶，该橡胶具有良好的加工性能、耐老化以及耐油性能。
本发明的第一个目的通过以下技术方案实现：一种绝缘耐油密封橡胶，主要由下列质量份的原料制成：
丁腈橡胶40-80份、氯丁橡胶20-60份、促进剂1-1.5份、硫磺 0.5-2份、氧化镁0.8-3.2份、氧化锌4-5份、炭黑45-55份、防老剂2-4份、硬脂酸2-3份、塑化剂10-15份。
作为本发明一个实施例，所述丁腈橡胶和氯丁橡胶质量比为80/20-40/60。
本发明所述促进剂包括但不限于 N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺(促进剂CZ/CBS)、2-巯醇基苯骈噻唑(促进剂M)、2,2'-二硫代二苯骈噻唑(促进剂DM) 、 N-叔丁基-2-苯骈噻唑次黄酰胺(促进剂TBBS)、N-（氧化二亚乙基）-2-苯骈噻唑次磺酰胺(促进剂NOBS)、N,N'-四甲基二硫双硫羰胺(促进剂TMTD)、1,2-亚乙基硫脲(促进剂NA-22)等中的一种或两种以上的组合。促进剂能缩短硫化时间和降低硫化温度，降低成本。作为本发明的一个实施例，所述促进剂为促进剂CZ、促进剂TMTD和促进剂NA-22的组合，它们三者间的比例为0.3-1.2:0.1-0.4:0.1-0.4，三者配合使用能促使硫化剂活化，从而加快硫化剂与橡胶分子的交联反应，达到缩短硫化时间和降低硫化温度的效果。
本发明所述防老剂包括但不限于2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、2-巯基苯骈咪唑（防老剂MB）、N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基对苯二胺(防老剂4020)、N,N-二丁基二硫代氨基甲酸镍(防老剂NBC)等中的一种或两种以上的组合，提高橡胶耐老化性能。其中，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物根据物理性状不同，分为树脂状的防老剂RD和粉末状的防老剂124 。作为本发明的一个实施例，所述防老剂为防老剂4020和防老剂RD的组合，二者间的质量比为1-1.5﹕1-1.5，二者配合使用能够延缓橡胶老化、延长橡胶使用寿命。
本发明的另一个目的是提供上述绝缘耐油密封橡胶的制备方法。具体地，所述绝缘耐油密封橡胶的制备方法如下：将丁腈橡胶和氯丁橡胶加入密炼机中，常温，混炼3-5min；再加入炭黑继续混炼4-6min，然后加入促进剂、硫磺、氧化镁、氧化锌和防老剂，混炼6-8min；最后加入硬脂酸和塑化剂混炼6-8min，即得混炼胶料；混炼胶料停放24小时后，硫化，即得。
本发明具有以下优点：
1. 本发明配方合理，工艺简单，具有良好的耐老化以及耐油性能。丁腈橡胶具有良好的耐油性、耐非极性溶剂性及抗静电性。氯丁橡胶力学性能较好，具有良好的自补强性。两种橡胶共混有利于橡胶力学性能提升，拉伸强度的变化率及拉断伸长率的变化率随老化时间的延长，变化趋势不大，具有良好的耐老化性能。两者并用实现了耐老化与耐变压器油性能的平衡。
如图1和图2显示，当完全为丁腈橡胶(NBR)时，拉伸强度最低。随着氯丁橡胶(CR)的加入，共混物的力学性能呈上升趋势，当共混比例为60/40时，力学性能最佳。完全为氯丁橡胶时，其拉伸强度的变化率及拉断伸长率的变化率最小，且随老化时间的延长，变化趋势不大，说明CR具有良好的耐老化性能。这是因为CR是自补强橡胶，其补强性来源于其自身的结晶性能，在开始结晶的变形条件下，伴随着橡胶定向结晶，变形应力明显提高，当NBR中加入CR后共混胶整体的力学性能及耐老化性能得到明显提高。如图3显示，NBR耐油性能最好，耐油体积变化率和质量变化率均较小，相比之下，CR耐油性能最差，NBR/CR共混胶耐油性能介于NBR和CR之间，随着体系中CR用量的增加，体积变化率（△V）和质量变化率（△W）呈增加趋势，当共混胶料中加入NBR能够有效提高NBR/CR并用胶料的耐油性。
2.橡胶的加工性能较差，力学性能也不理想，给生产带来困难，本发明两种橡胶共混使用，两者共混能够改善了合成橡胶的加工性能。
3.丁腈橡胶和氯丁橡胶均为极性橡胶，相容性较好，产品稳定性好。
4.本发明使用促进剂、防老剂等添加剂用量少，减少其毒副作用和对环境的污染。
附图说明
图1是丁腈橡胶(NBR)和氯丁橡胶(CR)共混比与拉伸强度的变化率的曲线图；
图2是丁腈橡胶(NBR)和氯丁橡胶(CR)共混比与拉断伸长率变化率的条形图；
图3是丁腈橡胶(NBR)和氯丁橡胶(CR)共混胶经过浸油试验得到的共混比与质量变化率和体积变化率的折线图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步描述，该描述只是为了更好的说明本发明而不是对其进行限制。本发明并不限于这里所描述的特殊实例和实施方案。任何本领域中的技术人员很容易在不脱离本发明精神和范围的情况下进行进一步的改进和完善，都落入本发明的保护范围。
实施例1
丁腈橡胶（3445F）80份、氯丁橡胶（A90）20份、促进剂CZ 1.2份、促进剂TMTD 0.1份、促进剂NA-22 0.1份、硫磺 2份、氧化镁0.8份、氧化锌5份、N330 炭黑50份、防老剂4020 1.5份、防老剂RD 1.5份、硬脂酸2.5份、塑化剂DOP 12份。
该绝缘耐油橡胶的制备：将丁腈橡胶（3445F）、氯丁橡胶（A90）加入密炼机中，常温，混炼3-5min ；再加入N330 炭黑继续混炼4-6min，然后再加入促进剂CZ、促进剂TMTD、促进剂NA-22、硫磺、氧化镁、氧化锌、防老剂4020 、防老剂RD，混炼6-8min；最后加入硬脂酸和塑化剂混炼6-8min，即得混炼胶料；混炼胶料停放24小时后，硫化，即得。
实施例2
与实施例一不同的是：
丁腈橡胶（3445F）60份、氯丁橡胶（A90）40份、促进剂CZ 0.9份、促进剂TMTD 0.2份、促进剂NA-22 0.2份、硫磺 1.5份、氧化镁1.6份、氧化锌5份、N330 炭黑50份、防老剂4020 1.5份、防老剂RD 1.5份、硬脂酸2.5份、塑化剂DOP 12份。
实施例3
与实施例一不同的是：
丁腈橡胶（3445F）40份、氯丁橡胶（A90）60份、促进剂CZ 0.6份、促进剂TMTD 0.3份、促进剂NA-22 0.3份、硫磺 1份、氧化镁2.4份、氧化锌5份、N330 炭黑50份、防老剂4020 1.5份、防老剂RD 1.5份、硬脂酸2.5份、塑化剂DOP 12份。
实施例4
与实施例一不同的是：
丁腈橡胶（3445F）20份、氯丁橡胶（A90）80份、促进剂CZ 0.3份、促进剂TMTD 0.4份、促进剂NA-22 0.4份、硫磺 0.5份、氧化镁3.2份、氧化锌5份、N330 炭黑50份、防老剂4020 1.5份、防老剂RD 1.5份、硬脂酸2.5份、塑化剂DOP 12份。
本发明实施例1-4的绝缘耐油密封橡胶物理性能见下表和图1-3。

Claims (7)

1.一种绝缘耐油密封橡胶，其特征是，主要由下列质量份的原料制成：
丁腈橡胶40-80份、氯丁橡胶20-60份、促进剂1-1.5份、硫磺 0.5-2份、氧化镁0.8-3.2份、氧化锌4-5份、炭黑45-55份、防老剂2-4份、硬脂酸2-3份、塑化剂10-15份。
2.根据权利要求1所述的绝缘耐油密封橡胶，其特征是，所述丁腈橡胶和氯丁橡胶质量比为80/20-40/60。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘耐油密封橡胶，其特征是，所述促进剂包括但不限于促进剂CZ/CBS、促进剂M、促进剂DM、促进剂TBBS、促进剂NOBS、促进剂TMTD、促进剂NA-22中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求3所述的绝缘耐油密封橡胶，其特征是，所述促进剂为促进剂CZ、促进剂TMTD和促进剂NA-22的组合，它们三者间的比例为0.3-1.2:0.1-0.4:0.1-0.4。
5.根据权利要求1或2所述的绝缘耐油密封橡胶，其特征是，所述防老剂包括但不限于防老剂RD、防老剂124、防老剂MB、防老剂4020、防老剂NBC中的一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求1或2所述的绝缘耐油密封橡胶，其特征是，所述防老剂为防老剂4020和防老剂RD的组合，二者间的质量比为1-1.5﹕1-1.5。
7.一种权利要求1-6任一项所述的绝缘耐油密封橡胶的制备方法，其特征是，将丁腈橡胶和氯丁橡胶加入密炼机中，常温，混炼3-5min ；再加入炭黑继续混炼4-6min，然后加入促进剂、硫磺、氧化镁、氧化锌和防老剂，混炼6-8min；最后加入硬脂酸和塑化剂混炼6-8min，即得混炼胶料；混炼胶料停放24小时后，硫化，即得。
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