CN106146943A - 一种丁晴橡胶密封件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种丁晴橡胶密封件，成分按质量份包括：120～140份丁晴橡胶、2～3份硫化剂、60～80份补强剂、4～6份防老剂、12～20份增塑剂、4～5份氧化锌、1～2份硬脂酸、5～8质量份Bi2(SO4)3粉体，所述Bi2(SO4)3粉体的平均粒度为300～350目，所述丁晴橡胶密封件通过在表面化学粗糙处理以及表面喷砂加工而成，本发明优点为：可吸收环境辐射，降低丁晴橡胶密封件的老化速度，提高丁晴橡胶密封件的使用寿命；表面进行化学粗糙与喷砂处理，提高丁晴橡胶密封件使用过程中的耐磨性能。

Description

一种丁晴橡胶密封件
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体指一种丁晴橡胶密封件。
背景技术
软性密封件是现代工业管路中性能优良的柔性件，用于防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与水分等侵入机器设备内部的零部件的材料或零件。橡塑密封件虽小，但它的作用使它成为国防、化工、石油、煤炭、交通运输和机械制造等国民经济主要行业中的基础部件和配件，在国民经济发展中占有相当重要的地位。近几年来，随着经济的高速增长，橡塑密封件制造业一直保持两位数的增长。数据显示2011年，中国橡塑密封件制造行业规模实现工业总产值近百亿，同比增长超过20％。中国专利申请文件(公开号为CN 103819763 A)公开了一种密封件橡胶，由A、B两部分橡胶胶料等比例混炼而成，A胶料：丁腈胶N41、硫磺、氧化锌、硬脂酸、防老剂RD、防老剂4010NA、石蜡、快压出炭黑N550、高耐磨炭黑N330、三氧化二硼、二丁酯DBP、轻质碳酸钙、古马隆树脂、二硫化四甲基秋兰姆，二乙基二硫代氨基甲酸锌，N-氧二乙撑基-2-苯骈噻唑次磺酰胺，防焦剂CTP；B胶料：一元均聚氯醇橡胶、共聚氯醇橡胶、硬脂酸锌、防老剂RD、胶易素T-78、微晶蜡、快压出炭黑N550、轻质碳酸钙、二丁酯DBP、四氧化三铅、硫磺、促进剂Na-22。此发明的橡胶材料生产出的耐油密封件(油缸密封垫)具有良好的耐油、耐热、气密性、阻燃、耐撕裂，同时成本低。但是此种方法制备出来的密封件老化比较快，韧性不强，力学性能不好，在使用的过程中容易损坏。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的缺陷，提供提供一种防老化，力学性能较好的丁晴橡胶密封件，本发明的技术方案为：
一种丁晴橡胶密封件，成分按质量份包括：120～140份丁晴橡胶、2～3份硫化剂、60～80份补强剂、4～6份防老剂、12～20份增塑剂、4～5份氧化锌、1～2份硬脂酸，其中所述密封圈的成分中还包括5～8质量份Bi2(SO4)3粉体，所述Bi2(SO4)3粉体的平均粒度为300～350目，其中所述丁晴橡胶密封件通过在表面化学粗糙处理以及表面喷砂加工而成。
丁晴橡胶密封件经过化学粗糙处理后，表面会形成突起的粒子，在与其他的物体接触时，粒子的尖端会首先磨损，保护丁晴橡胶密封件的表面，化学粗糙会使表面形成的粒子比较均匀，不会发生局部磨损严重的现象。喷砂后，表面会形成多位置的凸起颗粒结构，在平时的使用过程中，首先磨损的是这些表面凸出，从而间接保护了下层表面，不至于整个表面整体磨损。
将Bi2(SO4)3粉体加入到丁晴橡胶密封件中，Bi2(SO4)3粉体作为无机闪烁体，可以吸收环境中的辐射，提高丁晴橡胶密封件的抗辐射的能力，而辐射是丁晴橡胶密封件老化的一个重要原因。Bi2(SO4)3粉体的粒度过小会导致在分散在原料过程中发生团聚，不利于分散，发挥Bi2(SO4)3的作用，而如果粒度过大，由于无机粉体与橡胶之间的硬度相差较大，无机粉体会影响橡胶的力学性能，如果粒度过大则会降低丁晴橡胶密封件最后的塑性，拉伸强度等力学性能。
进一步地，上述Bi2(SO4)3粉体的制备工艺为：
1)将等量的Na2SO4和Bi(CH3COO)3分别溶解于PEG200溶液中，制成Na2SO4溶液与Bi(CH3COO)3溶液；
2)在Na2SO4溶液依次加入甲基丙烯酸(MAA)和柠檬酸，搅拌均匀得到前驱体溶液；
3)在所述前驱体溶液中加入Bi(CH3COO)3溶液，搅拌反应得到沉淀，将所述沉淀室温干燥后得到Bi2(SO4)3粉体。
使用这种方法制备出的Bi2(SO4)3粉体粒度均匀，纯度较高，容易在橡胶原料中进行分散均匀，在提高丁晴橡胶密封件力学性能的同时不影响丁晴橡胶密封件的塑性。
进一步地，所述丁晴橡胶中丙烯晴的质量百分比为31～34％，所述丁晴橡胶的门尼粘度为80～100。丁晴橡胶的门尼粘度会对橡胶成型后的塑性造成较大的影响，粘度过大影响加工性能，粘性过小最后生成的丁晴橡胶密封件力学性能不够。由于本发明中会加入Bi2(SO4)3粉体，粉体的加入会降低丁晴橡胶密封件的塑性，控制原料中丁晴橡胶的门尼粘度会使制成的成品丁晴橡胶密封件保持较好的塑性。
进一步地，所述硫化剂为1.2～1.4质量份的硫黄与1.5～2质量份的N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺的混合物。
进一步地，所述化学粗糙处理工艺为：将丁晴橡胶密封件在浓硫酸中浸渍10-15min，表面硬化后先以5-10％的氨水浸渍5min、再用蒸馏水洗净，然后5-10％的钛酸叔丁酯的二氯乙烷溶液涂刷，再用清水洗净。
进一步地，所述表面喷砂工艺为：使用陶瓷砂粒，在压力3～4kg下，喷砂距离50～60cm，喷砂1～2min。
使用化学粗糙处理相对于使用机械处理，可以不改变橡胶的力学性能的同时不对橡胶表面造成损害，导致表面变薄，或者由于机械力使橡胶的组织遭到破坏，为后面一步进行喷砂可以留出较大的余地。喷砂后，表面会形成多位置的凸起颗粒结构，在平时的使用过程中，首先磨损的是这些表面凸出，从而间接保护了下层表面，不至于整个表面整体磨损。
进一步地，所述补强剂为炭黑、硅土中的一种或两种。
进一步地，所述防老剂为4010NA、RD、石蜡中的一种或多种。
进一步地，所述塑化剂为苯二甲酸酯类、脂肪二元酸酯类、脂肪酸酯类、磷酸酯类、聚酯类、环氧类中的一种或多种。
本发明相对于现有技术的优点为：
(1)表面进行化学粗糙与喷砂处理，在使用中会首先磨损表面凸起颗粒，进而提高丁晴橡胶密封件使用过程中的耐磨性能。
(2)Bi2(SO4)3粉体的加入，作为无机闪烁体可吸收环境辐射，降低丁晴橡胶密封件的老化速度，提高丁晴橡胶密封件的使用寿命。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，本实施例对本发明的技术方案作进一步地描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
丁晴橡胶密封件成分按质量份：120份丁晴橡胶，丁晴橡胶中丙烯晴的质量百分比为31％，所述丁晴橡胶的门尼粘度为80、2份硫黄与N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的混合物、60份炭黑、6份4010NA、12份苯二甲酸酯类、5份氧化锌、1份硬脂酸，所述密封圈的成分中还包括5质量份Bi2(SO4)3粉体，所述Bi2(SO4)3粉体的平均粒度为350目，其中所述丁晴橡胶密封件的表面化学粗糙处理后，表面喷砂，表面喷砂工艺为：使用陶瓷砂粒，在压力3kg下，喷砂距离50cm，喷砂2min，化学粗糙处理工艺为：浓硫酸中浸渍15min，表面硬化后先以5％的氨水浸渍5min、再用蒸馏水洗净，然后5％的钛酸叔丁酯的二氯乙烷溶液涂刷，再用清水洗净。
所述Bi2(SO4)3粉体的制备工艺为：
1)将等量的Na2SO4和Bi(CH3COO)3分别溶解于PEG200溶液中，制成Na2SO4溶液与Bi(CH3COO)3溶液；
2)在Na2SO4溶液依次加入甲基丙烯酸(MAA)和柠檬酸，搅拌均匀得到前驱体溶液；
3)在所述前驱体溶液中加入Bi(CH3COO)3溶液，搅拌反应得到沉淀，将所述沉淀室温干燥后得到Bi2(SO4)3粉体。
实施例2
丁晴橡胶密封件成分按质量份：140份丁晴橡胶，丁晴橡胶中丙烯晴的质量百分比为34％，所述丁晴橡胶的门尼粘度为80、3份硫黄与N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的混合物、80份硅土、4份石蜡、20份磷酸酯类、4份氧化锌、2份硬脂酸，所述丁晴橡胶密封件的成分中还包括5质量份Bi2(SO4)3粉体，所述Bi2(SO4)3粉体的平均粒度为350目，其中所述丁晴橡胶密封件的表面化学粗糙处理后，表面喷砂，表面喷砂工艺为：使用陶瓷砂粒，在压力4kg下，喷砂距离60cm，喷砂1min，化学粗糙处理工艺为：浓硫酸中浸渍10min，表面硬化后先以10％的氨水浸渍5min、再用蒸馏水洗净，然后5％的钛酸叔丁酯的二氯乙烷溶液涂刷，再用清水洗净。
实施例3
丁晴橡胶密封件成分按质量份：130份丁晴橡胶，丁晴橡胶中丙烯晴的质量百分比为33％，所述丁晴橡胶的门尼粘度为90、2.5份硫黄与N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的混合物、75份炭黑、5份RD、18份脂肪二元酸酯类、4份氧化锌、1.5份硬脂酸，所述丁晴橡胶密封件的成分中还包括8质量份Bi2(SO4)3粉体，所述Bi2(SO4)3粉体的平均粒度为300目，其中所述丁晴橡胶密封件的表面化学粗糙处理后，表面喷砂，表面喷砂工艺为：使用陶瓷砂粒，在压力3.5kg下，喷砂距离55cm，喷砂1.5min，化学粗糙处理工艺为：浓硫酸中浸渍14min，表面硬化后先以5％的氨水浸渍5min、再用蒸馏水洗净，然后10％的钛酸叔丁酯的二氯乙烷溶液涂刷，再用清水洗净。
实施例4
本实施例与实施例1的区别仅为：
Bi2(SO4)3的平均粒度为340目，含量为7质量份。
实施例5
本实施例与实施例4的区别仅为：
丁晴橡胶密封件的成分中包括8质量份Bi2(SO4)，粉体，所述Bi2(SO4)3的平均粒度为320目。
对比例1
对比例1与实施例1的区别仅为：
丁晴橡胶密封件不经过化学粗糙处理。
对比例2
对比例2与施例1的区别仅为：
丁晴橡胶密封件不经过喷砂处理。
对比例3
对比例3与实施例1的区别仅为：
丁晴橡胶密封件不经过化学粗糙处理和喷砂处理。
表1实施例1～5与对比例1～3性能比较
老化速度为在人工辐射条件下，通过测量人工辐射后的抗张强度变化率，断裂伸长变化率来观察丁晴橡胶密封件的老化速度。耐磨性能测试为使用磨损试验机，测试单位磨损量。实施例4、5与实施例1～3的主要区别为成分中加入了PbWO4粉体，从性能测试可以看出，加入PbWO4粉体后，老化速度大大降低。实施例与对比例的主要区别为表面经过化学粗糙和表面喷砂处理，耐磨性能得到了大大提高。

Claims (9)

1.一种丁晴橡胶密封件，其特征在于：成分按质量份包括：120～140份丁晴橡胶、2～3份硫化剂、60～80份补强剂、4～6份防老剂、12～20份增塑剂、4～5份氧化锌、1～2份硬脂酸、5～8质量份Bi2(SO4)3粉体，所述Bi2(SO4)3粉体的平均粒度为300～350目，其中所述丁晴橡胶密封件通过在表面化学粗糙处理以及表面喷砂加工而成。
2.根据权利要求1所述的一种丁晴橡胶密封件，其特征在于：所述Bi2(SO4)3粉体的制备工艺为：
1)将等量的Na2SO4和Bi(CH3COO)3分别溶解于PEG200溶液中，制成Na2SO4溶液与Bi(CH3COO)3溶液；
2)在Na2SO4溶液依次加入甲基丙烯酸(MAA)和柠檬酸，搅拌均匀得到前驱体溶液；
3)在所述前驱体溶液中加入Bi(CH3COO)3溶液，搅拌反应得到沉淀，将所述沉淀室温干燥后得到Bi2(SO4)3粉体。
3.根据权利要求1所述的一种丁晴橡胶密封件，其特征在于：所述丁晴橡胶中丙烯晴的质量百分比为31～34％，所述丁晴橡胶的门尼粘度为80～100。
4.根据权利要求1所述的一种丁晴橡胶密封件，其特征在于：所述硫化剂为1.2～1.4质量份的硫黄与1.5～2质量份的N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种丁晴橡胶密封件，其特征在于：所述化学粗糙处理工艺为：将丁晴橡胶密封件在浓硫酸中浸渍10-15min，表面硬化后先以5-10％的氨水浸渍5min，再用蒸馏水洗净，然后用5-10％的钛酸叔丁酯的二氯乙烷溶液涂刷，最后用清水洗净。
6.根据权利要求1所述的一种丁晴橡胶密封件，其特征在于：所述表面喷砂工艺为：在喷砂压力3～4kg下，对丁晴橡胶密封件表面使用陶瓷砂粒喷砂1～2min，喷砂距离40～50cm。
7.根据权利要求1所述的一种丁晴橡胶密封件，其特征在于：所述补强剂为炭黑、硅土中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的一种丁晴橡胶密封件，其特征在于：所述防老剂为4010NA、RD、石蜡中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种丁晴橡胶密封件，其特征在于：所述塑化剂为苯二甲酸酯类、脂肪二元酸酯类、脂肪酸酯类、磷酸酯类、聚酯类、环氧类中的一种或多种。
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