CN106188698A - 一种耐热耐油橡胶密封圈及其制备方法 - Google Patents

一种耐热耐油橡胶密封圈及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐热耐油橡胶密封圈及其制备方法。制备方法如下：（1）按重量份比例称取各原料，将丁腈橡胶、氧化锌、硬酸酯、硫磺、四硫化双五亚甲基秋兰姆、二甲基二硫代氨基甲酸锌、聚羟基异丙基对苯二胺、2，2，4‑三甲基‑1，2‑二氯化喹啉聚合物、硅烷偶联剂SG‑Si996、偏苯三酸酯、海因环氧树脂、双马来酰亚胺改性环氧树脂、固化剂704投入密炼机中密炼；（2）将密炼好的胶料投入开炼机，然后按重量份比例加入炭黑、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂、醇酸树脂下混炼成型；（3）将成型后的橡胶料放入到硫化设备中的模具内，进行硫化处理；（4）进行修边、检验、包装、入库。本发明的密封圈耐油，耐高温性能优异。

Description

一种耐热耐油橡胶密封圈及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶复合材料加工领域，具体涉及一种耐热耐油橡胶密封圈及其制备方法。
背景技术
橡胶具有良好的综合性能，与金属粘结性、力学性能、疲劳性能、耐老化、生热低等性能都较高。橡胶密封圈被应用于各行各业中，橡胶密封圈是由一个或几个零件组成的环形罩，固定在间隙内形成弹性的阻隔，起到阻隔和密封作用。分为液密封和气密封，液密封中以油的密封较为复杂。例如在车发动机上的气缸、活塞等部件上使用的橡胶密封圈，其不仅要实现阻隔密封作用，同时因为所密封的介质是燃油或者润滑油，所以橡胶密封圈必须要耐油、耐高温、防火的特性，目前的橡胶密封圈常常遇到耐热、耐油、耐臭氧、抗拉强度低等不良问题，在机械部件中安装使用寿命短。人们对橡胶密封圈的质量要求也不断的提高，迫切需要一种高性能的耐用橡胶密封圈材料。丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强，一般最高使用温度为120℃。随着汽车行业的发展，人们对车辆安全性、舒适性也要求更高，因此对汽车零部件的使用温度及使用寿命也越来越高，如汽车发动机及周边涉及到橡胶零部件耐温要求提高到150℃，一般的丁腈橡胶就无法满足要求，只能选择耐温性能更好的丙烯酸酯橡胶、氟橡胶、氢化丁腈橡胶等，但是这些橡胶的价格是丁腈橡胶的数倍。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种耐热耐油橡胶密封圈，本发明目的是提供一种丁腈橡胶复合材料，以丁腈橡胶为主要载体，通过添加不同的橡胶助剂，使得橡胶圈具有良好的耐热和耐油性能。
技术方案：一种耐热耐油橡胶密封圈，由以下成分按重量份制备而成：丁腈橡胶55-65份、炭黑30-40份、氧化锌4-7份、硬脂酸1-2份、硫磺1-2.5份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.5-2份、二甲基二硫代氨基甲酸锌0.5-2份、聚羟基异丙基对苯二胺0.2-1.5份、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物0.2-1.5份、硅烷偶联剂SG-Si996 1-2份、偏苯三酸酯4-10份、海因环氧树脂4-15份、双马来酰亚胺改性环氧树脂2-8份、固化剂704 1.2-2.5份、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂8-15份、醇酸树脂5-10份。
进一步优选的，一种耐热耐油橡胶密封圈，由以下成分按重量份制备而成：丁腈橡胶58-62份、炭黑33-38份、氧化锌5-6份、硬脂酸1.2-1.8份、硫磺1.5-2份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.8-1.5份、二甲基二硫代氨基甲酸锌0.8-1.5份、聚羟基异丙基对苯二胺0.5-1份、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物0.5-1份、硅烷偶联剂SG-Si996 1.2-1.8份、偏苯三酸酯5-8份、海因环氧树脂7-12份、双马来酰亚胺改性环氧树脂4-6份、固化剂704 1.5-2份、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂10-12份、醇酸树脂6-8份。
进一步的，所述的一种耐热耐油橡胶密封圈，所述的固化剂704为2甲基咪唑与环氧丙烷丁基醚的加成物。
进一步的，所述的一种耐热耐油橡胶密封圈，所述的硅烷偶联剂SG-Si996为双（3-三乙氧茎硅烷丙基）二硫化物。
上述耐热耐油橡胶密封圈的制备方法，包括以下步骤：
（1） 按上述重量份比例称取各原料，将丁腈橡胶、氧化锌、硬酸酯、硫磺、四硫化双五亚甲基秋兰姆、二甲基二硫代氨基甲酸锌、聚羟基异丙基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物、硅烷偶联剂SG-Si996、偏苯三酸酯、海因环氧树脂、双马来酰亚胺改性环氧树脂、固化剂704投入密炼机中于80-100℃下密炼8-12分钟；
（2） 将密炼好的胶料投入开炼机，然后按照上述重量份比例加入炭黑、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂、醇酸树脂于80-110℃下混炼4-6分钟，成型；
（3） 将成型后的橡胶料放入到硫化设备中的模具内，进行硫化处理，温度为160-180℃，加压160-180Kgf/cm2，硫化时间为3-5分钟；
（4） 进行修边、检验、包装、入库。
进一步的，所述的一种耐热耐油橡胶密封圈的制备方法，所述步骤（1）中密炼温度为85-95℃，时间为10分钟。
进一步的，所述的一种耐热耐油橡胶密封圈的制备方法，所述步骤（2）中混炼温度为90-100℃，时间为5分钟。
进一步的，所述的一种耐热耐油橡胶密封圈的制备方法，所述步骤（3）中硫化温度为170℃，加压至170Kgf/cm2，硫化时间4分钟。
有益效果：本发明的耐热耐油橡胶密封圈在经过150℃，70小时的老化试验后，最佳的密封圈的硬度变化为5.2，强度减少了7.5%，强度伸长率减少了12.4%；经过100℃，48小时的浸油试验后发现，最佳的密封圈的硬度变化为4.7，强度减少了3.8%，强度伸长率减少了10.2%。本发明的密封圈耐油，耐高温性能优异。
具体实施方式
实施例1
一种耐热耐油橡胶密封圈，由以下成分按重量份制备而成：丁腈橡胶65份、炭黑40份、氧化锌7份、硬脂酸2份、硫磺1份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.5份、二甲基二硫代氨基甲酸锌2份、聚羟基异丙基对苯二胺0.2份、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物1.5份、硅烷偶联剂SG-Si996 1份、偏苯三酸酯4份、海因环氧树脂4份、双马来酰亚胺改性环氧树脂8份、固化剂704 1.2份、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂8份、醇酸树脂10份。
上述耐热耐油橡胶密封圈的制备方法为：（1）按上述重量份比例称取各原料，将丁腈橡胶、氧化锌、硬酸酯、硫磺、四硫化双五亚甲基秋兰姆、二甲基二硫代氨基甲酸锌、聚羟基异丙基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物、硅烷偶联剂SG-Si996、偏苯三酸酯、海因环氧树脂、双马来酰亚胺改性环氧树脂、固化剂704投入密炼机中于100℃下密炼12分钟；（2）将密炼好的胶料投入开炼机，然后按照上述重量份比例加入炭黑、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂、醇酸树脂于110℃下混炼4分钟，成型；（3）将成型后的橡胶料放入到硫化设备中的模具内，进行硫化处理，温度为180℃，加压160Kgf/cm2，硫化时间为3分钟；（4）进行修边、检验、包装、入库。
实施例2
一种耐热耐油橡胶密封圈，由以下成分按重量份制备而成：丁腈橡胶55份、炭黑30份、氧化锌4份、硬脂酸1份、硫磺2.5份、四硫化双五亚甲基秋兰姆2份、二甲基二硫代氨基甲酸锌0.5份、聚羟基异丙基对苯二胺1.5份、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物0.2份、硅烷偶联剂SG-Si996 2份、偏苯三酸酯10份、海因环氧树脂15份、双马来酰亚胺改性环氧树脂2份、固化剂704 2.5份、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂15份、醇酸树脂5份。
上述耐热耐油橡胶密封圈的制备方法为：（1）按上述重量份比例称取各原料，将丁腈橡胶、氧化锌、硬酸酯、硫磺、四硫化双五亚甲基秋兰姆、二甲基二硫代氨基甲酸锌、聚羟基异丙基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物、硅烷偶联剂SG-Si996、偏苯三酸酯、海因环氧树脂、双马来酰亚胺改性环氧树脂、固化剂704投入密炼机中于80℃下密炼8分钟；（2）将密炼好的胶料投入开炼机，然后按照上述重量份比例加入炭黑、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂、醇酸树脂于80℃下混炼6分钟，成型；（3）将成型后的橡胶料放入到硫化设备中的模具内，进行硫化处理，温度为160℃，加压180Kgf/cm2，硫化时间为5分钟；（4）进行修边、检验、包装、入库。
实施例3
一种耐热耐油橡胶密封圈，由以下成分按重量份制备而成：丁腈橡胶58份、炭黑33份、氧化锌6份、硬脂酸1.2份、硫磺1.5份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.8份、二甲基二硫代氨基甲酸锌1.5份、聚羟基异丙基对苯二胺0.5份、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物1份、硅烷偶联剂SG-Si996 1.2份、偏苯三酸酯5份、海因环氧树脂7份、双马来酰亚胺改性环氧树脂6份、固化剂704 1.5份、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂10份、醇酸树脂6份。
上述耐热耐油橡胶密封圈的制备方法为：（1）按上述重量份比例称取各原料，将丁腈橡胶、氧化锌、硬酸酯、硫磺、四硫化双五亚甲基秋兰姆、二甲基二硫代氨基甲酸锌、聚羟基异丙基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物、硅烷偶联剂SG-Si996、偏苯三酸酯、海因环氧树脂、双马来酰亚胺改性环氧树脂、固化剂704投入密炼机中于95℃下密炼10分钟；（2）将密炼好的胶料投入开炼机，然后按照上述重量份比例加入炭黑、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂、醇酸树脂于90℃下混炼5分钟，成型；（3）将成型后的橡胶料放入到硫化设备中的模具内，进行硫化处理，温度为170℃，加压170Kgf/cm2，硫化时间为4分钟；（4）进行修边、检验、包装、入库。
实施例4
一种耐热耐油橡胶密封圈，由以下成分按重量份制备而成丁腈橡胶62份、炭黑38份、氧化锌5份、硬脂酸1.8份、硫磺2份、四硫化双五亚甲基秋兰姆1.5份、二甲基二硫代氨基甲酸锌0.8份、聚羟基异丙基对苯二胺1份、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物0.5份、硅烷偶联剂SG-Si996 1.8份、偏苯三酸酯8份、海因环氧树脂12份、双马来酰亚胺改性环氧树脂4份、固化剂704 2份、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂12份、醇酸树脂8份。
上述耐热耐油橡胶密封圈的制备方法为：（1）按上述重量份比例称取各原料，将丁腈橡胶、氧化锌、硬酸酯、硫磺、四硫化双五亚甲基秋兰姆、二甲基二硫代氨基甲酸锌、聚羟基异丙基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物、硅烷偶联剂SG-Si996、偏苯三酸酯、海因环氧树脂、双马来酰亚胺改性环氧树脂、固化剂704投入密炼机中于85℃下密炼10分钟；（2）将密炼好的胶料投入开炼机，然后按照上述重量份比例加入炭黑、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂、醇酸树脂于100℃下混炼5分钟，成型；（3）将成型后的橡胶料放入到硫化设备中的模具内，进行硫化处理，温度为170℃，加压170Kgf/cm2，硫化时间为4分钟；（4）进行修边、检验、包装、入库。
实施例5
一种耐热耐油橡胶密封圈，由以下成分按重量份制备而成：丁腈橡胶60份、炭黑35份、氧化锌5份、硬脂酸1.5份、硫磺1.8份、四硫化双五亚甲基秋兰姆1.2份、二甲基二硫代氨基甲酸锌1.2份、聚羟基异丙基对苯二胺0.8份、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物0.8份、硅烷偶联剂SG-Si996 1.5份、偏苯三酸酯7份、海因环氧树脂10份、双马来酰亚胺改性环氧树脂5份、固化剂704 1.8份、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂10份、醇酸树脂7份。
上述耐热耐油橡胶密封圈的制备方法为：（1）按上述重量份比例称取各原料，将丁腈橡胶、氧化锌、硬酸酯、硫磺、四硫化双五亚甲基秋兰姆、二甲基二硫代氨基甲酸锌、聚羟基异丙基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物、硅烷偶联剂SG-Si996、偏苯三酸酯、海因环氧树脂、双马来酰亚胺改性环氧树脂、固化剂704投入密炼机中于90℃下密炼10分钟；（2）将密炼好的胶料投入开炼机，然后按照上述重量份比例加入炭黑、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂、醇酸树脂于95℃下混炼5分钟，成型；（3）将成型后的橡胶料放入到硫化设备中的模具内，进行硫化处理，温度为170℃，加压170Kgf/cm2，硫化时间为4分钟；（4）进行修边、检验、包装、入库。
对比例1
一种耐热耐油橡胶密封圈，由以下成分按重量份制备而成：丁腈橡胶65份、炭黑40份、氧化锌7份、硬脂酸2份、硫磺1份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.5份、二甲基二硫代氨基甲酸锌2份、聚羟基异丙基对苯二胺0.2份、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物1.5份、硅烷偶联剂SG-Si996 1份、偏苯三酸酯4份、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂8份、醇酸树脂10份。
上述耐热耐油橡胶密封圈的制备方法为：（1）按上述重量份比例称取各原料，将丁腈橡胶、氧化锌、硬酸酯、硫磺、四硫化双五亚甲基秋兰姆、二甲基二硫代氨基甲酸锌、聚羟基异丙基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物、硅烷偶联剂SG-Si996、偏苯三酸酯投入密炼机中于100℃下密炼12分钟；（2）将密炼好的胶料投入开炼机，然后按照上述重量份比例加入炭黑、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂、醇酸树脂于110℃下混炼4分钟，成型；（3）将成型后的橡胶料放入到硫化设备中的模具内，进行硫化处理，温度为180℃，加压160Kgf/cm2，硫化时间为3分钟；（4）进行修边、检验、包装、入库。
对比例2
一种耐热耐油橡胶密封圈，由以下成分按重量份制备而成：丁腈橡胶55份、炭黑30份、氧化锌4份、硬脂酸1份、硫磺2.5份、四硫化双五亚甲基秋兰姆2份、二甲基二硫代氨基甲酸锌0.5份、聚羟基异丙基对苯二胺1.5份、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物0.2份、硅烷偶联剂SG-Si996 2份、偏苯三酸酯10份、海因环氧树脂15份、双马来酰亚胺改性环氧树脂2份、固化剂704 2.5份。
上述耐热耐油橡胶密封圈的制备方法为：（1）按上述重量份比例称取各原料，将丁腈橡胶、氧化锌、硬酸酯、硫磺、四硫化双五亚甲基秋兰姆、二甲基二硫代氨基甲酸锌、聚羟基异丙基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物、硅烷偶联剂SG-Si996、偏苯三酸酯、海因环氧树脂、双马来酰亚胺改性环氧树脂、固化剂704投入密炼机中于80℃下密炼8分钟；（2）将密炼好的胶料投入开炼机，然后按照上述重量份比例加入炭黑于80℃下混炼6分钟，成型；（3）将成型后的橡胶料放入到硫化设备中的模具内，进行硫化处理，温度为160℃，加压180Kgf/cm2，硫化时间为5分钟；（4）进行修边、检验、包装、入库。
本发明材料的各项性能指标见下表，我们可以看到本耐热耐油橡胶密封圈在经过150℃，70小时的老化试验后，最佳的密封圈的硬度变化为5.2，强度减少了7.5%，强度伸长率减少了12.4%；经过100℃，48小时的浸油试验后发现，最佳的密封圈的硬度变化为4.7，强度减少了3.8%，强度伸长率减少了10.2%。
表1 耐热耐油橡胶密封圈的各项性能指标

Claims (8)

1. 一种耐热耐油橡胶密封圈，其特征在于，由以下成分按重量份制备而成：丁腈橡胶55-65份、炭黑30-40份、氧化锌4-7份、硬脂酸1-2份、硫磺1-2.5份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.5-2份、二甲基二硫代氨基甲酸锌0.5-2份、聚羟基异丙基对苯二胺0.2-1.5份、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物0.2-1.5份、硅烷偶联剂SG-Si996 1-2份、偏苯三酸酯4-10份、海因环氧树脂4-15份、双马来酰亚胺改性环氧树脂2-8份、固化剂704 1.2-2.5份、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂8-15份、醇酸树脂5-10份。
2. 根据权利要求1所述的一种耐热耐油橡胶密封圈，其特征在于，由以下成分按重量份制备而成：丁腈橡胶58-62份、炭黑33-38份、氧化锌5-6份、硬脂酸1.2-1.8份、硫磺1.5-2份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.8-1.5份、二甲基二硫代氨基甲酸锌0.8-1.5份、聚羟基异丙基对苯二胺0.5-1份、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物0.5-1份、硅烷偶联剂SG-Si9961.2-1.8份、偏苯三酸酯5-8份、海因环氧树脂7-12份、双马来酰亚胺改性环氧树脂4-6份、固化剂704 1.5-2份、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂10-12份、醇酸树脂6-8份。
3.根据权利要求1和2任一项所述的一种耐热耐油橡胶密封圈，其特征在于：固化剂704为2甲基咪唑与环氧丙烷丁基醚的加成物。
4.根据权利要求1和2任一项所述的一种耐热耐油橡胶密封圈，其特征在于：硅烷偶联剂SG-Si996为双（3-三乙氧茎硅烷丙基）二硫化物。
5.一种耐热耐油橡胶密封圈的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1） 按上述重量份比例称取各原料，将丁腈橡胶、氧化锌、硬酸酯、硫磺、四硫化双五亚甲基秋兰姆、二甲基二硫代氨基甲酸锌、聚羟基异丙基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氯化喹啉聚合物、硅烷偶联剂SG-Si996、偏苯三酸酯、海因环氧树脂、双马来酰亚胺改性环氧树脂、固化剂704投入密炼机中于80-100℃下密炼8-12分钟；
（2） 将密炼好的胶料投入开炼机，然后按照上述重量份比例加入炭黑、降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂、醇酸树脂于80-110℃下混炼4-6分钟，成型；
（3） 将成型后的橡胶料放入到硫化设备中的模具内，进行硫化处理，温度为160-180℃，加压160-180Kgf/cm2，硫化时间为3-5分钟；
（4） 进行修边、检验、包装、入库。
6.根据权利要求5所述的一种耐热耐油橡胶密封圈的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中密炼温度为85-95℃，时间为10分钟。
7.根据权利要求5所述的一种耐热耐油橡胶密封圈的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中混炼温度为90-100℃，时间为5分钟。
8.根据权利要求5所述的一种耐热耐油橡胶密封圈的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中硫化温度为170℃，加压至170Kgf/cm2，硫化时间4分钟。
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