CN106243594A - 一种耐高温丙烯酸酯橡胶油封及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐高温丙烯酸酯橡胶油封及其制备方法和应用。耐高温丙烯酸酯橡胶油封的组成为：丙烯酸酯橡胶30‑60重量份，氟橡胶12‑18重量份，硫化剂3‑15重量份，促进剂1‑5重量份、防老剂2‑4重量份、防焦剂1‑3重量份、润滑剂1‑3重量份、增韧剂2‑8重量份和导热填料8‑35重量，油封表面粗糙度使用干涉法测定Rz在0.03‑0.15之间。综合了多种技术手段、多组分相互配合，协同增效，在保证丙烯酸酯橡胶常见性能的基础上，进一步提高了其耐热性、密封性，延长了使用寿命。

Description

一种耐高温丙烯酸酯橡胶油封及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及油封领域，具体涉及一种耐高温丙烯酸酯橡胶领域。
背景技术
油封俗称护油圈，是用在旋转、滑动的机件结合环境中，主要是起到阻隔两边的环境、防止油脂油液的泄漏和尘水等的进入。油封的材质通常是耐油橡胶，使用在旋转部位的，一般内衬有铁片加固定型，在密封口径有弹簧圈增加密封效果，其大体形状类似于家中的高压锅的密封圈；在机械领域，凡是有油的运动部位，都有油封，如发动机、变速箱、助力泵、传动轴、轮毂，包括刹车泵、油泵等。
丙烯酸酯橡胶是以丙烯酸酯的聚合体为主要成分制成的橡胶，其具有像硅橡胶和氟橡胶一样的耐热性能以及具有像氟橡胶、氯醚橡胶和丁腈橡胶一样的耐油性。它可用于要求耐热和耐润滑油的汽车部件，如油封部分。但是由于部分高温领域使用油封，现有油封难以满足高温下长时间使用的需要，更换周期较短。
发明内容
发明目的：为了解决上述问题，本发明提供了一种耐高温丙烯酸酯橡胶油封，其通过丙烯酸酯橡胶的组成和填料的选择控制油封粗糙度，进而保证长期使用不发生漏油，同时，还可以控制耐高温丙烯酸酯的耐高温性，耐高温性还通过特定硫化体系和防老剂组成和用量的选择提高耐高温性能，最终得到耐热性优异、长期使用不漏油的丙烯酸酯橡胶油封。
为了解决上述技术问题，采用如下的技术方案：
耐高温丙烯酸酯橡胶油封的组成为：丙烯酸酯橡胶30-60重量份，氟橡胶12-18重量份，硫化剂3-15重量份，促进剂1-5重量份、防老剂2-4重量份、防焦剂1-3重量份、润滑剂1-3重量份、增韧剂2-8重量份和导热填料8-35重量，油封表面粗糙度使用干涉法测定Rz在0.03-0.15之间。
油封通常与其他结构配合使用，常见的问题是发生渗漏，本发明通过丙烯酸酯橡胶、导热填料等多组分选择和用量控制，可以将粗糙度控制在0.03-0.15之间，既保证了可以达到密封严密作用，又不会影响其他性能。如果不在该范围，密封性能较差，长期使用会漏油。
所述丙烯酸酯橡胶优选采用甲基丙烯酸甲酯10-20重量份、丙烯酸丁酯3-8重量份、环氧型甲基丙烯酸缩水甘油酯2-5重量份、丙烯酰胺1-2重量份、环氧树脂低聚物3-8重量份、引发剂2-3重量份，溶剂30-50重量份制备得到。环氧树脂在固化后有较高的耐高温性能，环氧型甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚到体系中，引入环氧基团，提高了后期引入的环氧树脂低聚物的分散新，在丙烯酸酯体系中含有较大量的环氧基团。
环氧基团在固化后，柔韧性会有一定的影响。体系中优选加入增韧剂，增韧剂优选为聚酰亚胺空心微球，其既可以对环氧基团进行一定程度的固化，又因为空心结构，提高了体系的柔韧性，可以很好的平衡耐热性和柔韧性的性能。
在本领域中，氟橡胶具有优异的耐油性，为了进一步提高丙烯酸酯橡胶的耐油性，延长其使用寿命和密封效果，进一步加入氟橡胶。氟橡胶组成没有特别限定，常见组成均有效。作为优选技术方案，组成为偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚物，优选按照摩尔比例为1:3:6进行共聚。如果不以该比例制备，综合效果受到极大影响。由于含氟量的提高，耐油性提高，但如果氟含量过高，与丙烯酸酯体系的共混不足。
本发明采用了一个特定的硫化体系，其采用硫化剂、硫化促进剂以及防焦剂配合使用，得到硫化程度适中的丙烯酸酯橡胶，其实与丙烯酸橡胶中各类丙烯酸单体的种类和用量配合的。所述硫化剂为三巯基均三嗪，所述硫化促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺，所述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺 。如果不使用该组合，硫化程度或者过高、或者过低，难以平衡丙烯酸酯橡胶油封的耐高温性能和韧性。
所述防老剂为6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉或N-苯基-α-苯胺。该防老剂有效减缓丙烯酸酯橡胶的老化速率，同时，其还有一定的硫化促进作用，提高耐高温、延长使用寿命。
作为实现耐高温的一个重要手段，就是将热量迅速散出，不在丙烯酸酯橡胶体系中积聚，这就可以通过使用导热填料，提高丙烯酸酯橡胶的导热率。本发明优选的导热填料为针状氧化铝和石墨烯以8-12:1的重量比配合使用，针状氧化铝定向传导速率快，石墨烯作为新型的纳米碳材料，其导热率极高，与针状氧化铝配合实现热量的传到，比使用球形氧化铝等效果明显。
本发明还提供了一种制备耐高温丙烯酸酯橡胶油封的方法，包括如下步骤：
（1）将丙烯酸酯橡胶30-60重量份、氟橡胶12-18重量份、防老剂2-4重量份润滑剂1-3重量份、增韧剂2-8重量份和导热填料8-35重量加入挤出机，混合均匀；
（2）加入硫化剂3-15重量份，促进剂1-5重量份、防焦剂1-3重量份，搅拌均匀；
（3）油封成型，硫化，油封模具粗糙度控制在0.1μm以下。
本发明的耐高温丙烯酸酯橡胶油封可以在发动机、泵、变速箱、助力器中需要密封之处应用。
有益效果：
本发明综合了多种技术手段、多组分相互配合，协同增效，在保证丙烯酸酯橡胶常见性能的基础上，进一步提高了其耐热性、密封性，延长了使用寿命。具体为：通过丙烯酸酯聚合物体系中引入环氧，进而与特殊组成结构的增韧剂、特定硫化体系配合，平衡了韧性和耐热性，也控制了油封的表面粗糙度；通过特定耐热填料的组合，提高耐热性。最终得到具有优异耐热性、长期使用功能性和密封性的丙烯酸酯橡胶油封。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只是用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
丙烯酸酯橡胶A：采用甲基丙烯酸甲酯15重量份、丙烯酸丁酯5重量份、丙烯酰胺2重量份、环氧型甲基丙烯酸缩水甘油酯4重量份、环氧树脂低聚物8重量份、引发剂2重量份，溶剂40重量份制备得到。
丙烯酸酯橡胶A’：采用甲基丙烯酸甲酯17重量份、丙烯酸丁酯6重量份、丙烯酰胺3重量份、环氧树脂低聚物8重量份、引发剂2重量份，溶剂40重量份制备得到。
丙烯酸酯橡胶A’’：采用甲基丙烯酸甲酯15重量份、丙烯酸丁酯5重量份、丙烯酰胺2重量份、环氧型甲基丙烯酸缩水甘油酯12重量份、引发剂2重量份，溶剂40重量份制备得到。
氟橡胶B：偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚物按照摩尔比例为1:3:6制备得到。
氟橡胶B’：偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚物按照摩尔比例为6:3:1制备得到。
本发明各实施例和对比例制备方法类似，均可以包括如下步骤：（1）将丙烯酸酯橡胶、氟橡胶、防老剂、润滑剂、增韧剂和导热填料加入挤出机，混合均匀；（2）加入硫化剂，促进剂、防焦剂，搅拌均匀；（3）油封成型，硫化，油封模具粗糙度控制在0.1μm以下。
各组分含量和物质选择如下表所示：

Claims (9)

1.一种耐高温丙烯酸酯橡胶油封，其特征在于：组成包括：丙烯酸酯橡胶30-60重量份，氟橡胶12-18重量份，硫化剂3-15重量份，促进剂1-5重量份、防老剂2-4重量份、防焦剂1-3重量份、润滑剂1-3重量份、增韧剂2-8重量份和导热填料8-35重量；油封表面粗糙度使用干涉法测定Rz在0.03-0.15之间。
2.如权利要求1所述的耐高温丙烯酸酯橡胶油封，其特征在于：所述丙烯酸酯橡胶采用甲基丙烯酸甲酯10-20重量份、丙烯酸丁酯3-8重量份、丙烯酰胺1-2重量份、环氧型甲基丙烯酸缩水甘油酯2-5重量份、环氧树脂低聚物3-8重量份、引发剂2-3重量份，溶剂30-50重量份制备得到。
3.如权利要求1所述的耐高温丙烯酸酯橡胶油封，其特征在于：所述氟橡胶为偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚物。
4.如权利要求1所述的耐高温丙烯酸酯橡胶油封，其特征在于：所述硫化剂为三巯基均三嗪，所述硫化促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺，所述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺 。
5.如权利要求1所述的耐高温丙烯酸酯橡胶油封，其特征在于：所述防老剂为6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉或N-苯基-α-苯胺。
6.如权利要求1所述的耐高温丙烯酸酯橡胶油封，其特征在于：所述增韧剂为聚酰亚胺空心微球。
7.如权利要求1所述的耐高温丙烯酸酯橡胶油封，其特征在于：所述导热填料为针状氧化铝和石墨烯以8-12:1的重量比配合使用。
8.制备如权利要求1-7中任一项耐高温丙烯酸酯橡胶油封的方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将丙烯酸酯橡胶30-60重量份、氟橡胶12-18重量份、防老剂2-4重量份润滑剂1-3重量份、增韧剂2-8重量份和导热填料8-35重量加入挤出机，混合均匀；
（2）加入硫化剂3-15重量份，促进剂1-5重量份、防焦剂1-3重量份，搅拌均匀；
（3）油封成型、硫化，油封模具粗糙度控制在0.1μm以下。
9.权利要求1-7中任一项耐高温丙烯酸酯橡胶油封在发动机、泵、变速箱、助力器中的应用。
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