CN106633256A - 一种具有高耐磨性的化学泵用橡胶密封材料 - Google Patents

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Abstract

发明公开了一种具有高耐磨性的化学泵用橡胶密封材料，其特征在于，按重量份由以下成分制成：改性天然橡胶、改性氟橡胶、丁腈橡胶、硫磺粉、肉桂酸钠、炭黑、聚己二酸丙二醇聚酯、膨润土、氯化石蜡、增塑剂、陶瓷粉、硬脂酸、山苍子油、六甲基环三硅氧烷、偶联剂、促进剂、硅藻土、环氧大豆油、防老剂、辅助添加剂。与现有技术相比，本发明制备的化学泵用橡胶密封材料具有柔软性、低密度、压缩回弹性和使用温度范围广等优点，其耐高温、耐酸性介质腐蚀强，隔热性能好、摩擦系数小、耐磨损；耐老化、耐候性、耐油、耐溶剂性相较于普通橡胶密封材料平均提高了20%以上，与现有的化学泵用橡胶密封材料相比本发明耐油性提高了10‑12%。

Description

一种具有高耐磨性的化学泵用橡胶密封材料
技术领域
本发明涉及密封橡胶技术领域，特别是涉及一种具有高耐磨性的化学泵用橡胶密封材料。
背景技术
化学泵的好坏，除了化学泵采用材料和结构符合工况介质的要求外，密封结构和形式的选择也至关重要。密封结构和形式的合理选择是确保生产正常有序地进行、降低维护和维修成本、减轻工程的劳动强度、减少物料浪费、避免环境污染的关键。密封材料就是指能承受接缝位移以达到气密、水密目的而嵌入建筑接缝中的材料称为密封材料，早期的密封材料，主要是织物、矿物纤维或毛毡等。随着工业技术的发展，和日益复杂、多样的要求，密封材料也有了迅速的发展，其种类越来越多，物理和化学性能不断提高；但是现有的化学泵用密封材料耐化学腐蚀性能、耐磨性能达不到某些生产的要求，使用寿命低，生产成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高耐磨性的化学泵用橡胶密封材料。
本发明通过以下技术方案实现：
一种具有高耐磨性的化学泵用橡胶密封材料，按重量份由以下成分制成：改性天然橡胶55-58、改性氟橡胶32-36、丁腈橡胶3-5、肉桂酸钠0.3-0.5、聚己二酸丙二醇聚酯0.2-0.5、膨润土26-32、氯化石蜡14-16、硫磺粉0.8-1.4、增塑剂1-2、陶瓷粉3-5、硬脂酸1.2-1.4、山苍子油3-5、六甲基环三硅氧烷0.8-1.1、炭黑2-3、偶联剂4-6、促进剂0.8-1.2、硅藻土0.4-0.6、环氧大豆油0.4-0.6、防老剂0.8-1.0、辅助添加剂0.6-0.8；所述辅助添加剂按重量份计由以下成分制成：氧化铈2、纳米凹凸棒土3、聚乙烯4、锰粉1、沥青3；所述辅助添加剂的制备方法为：将沥青加热至86℃，然后添加聚乙烯，再加热至92℃，然后添加锰粉、氧化铈、纳米凹凸棒土，以800r/min转速搅拌30min，即可；
根据上述原料配比，按照以下步骤制备高耐磨性化学泵用橡胶密封材料：
1）、将改性天然橡胶、改性氟橡胶、丁腈橡胶破碎送入密炼机中，然后加入聚己二酸丙二醇聚酯、膨润土进行塑炼，待物料温度升高至115-118℃排料，以4-6℃/min的降温速度降温至室温，停放15-18h得到基料；
2）、将基料加入密炼机中，然后加入硫磺粉、肉桂酸钠、炭黑、氯化石蜡混炼5-8min，混炼温度为68-70℃，然后加入增塑剂、陶瓷粉、硬脂酸、山苍子油、六甲基环三硅氧烷混炼3-6min，混炼温度为74-78℃，排料，以2-4℃/min的降温速度降温至室温，停放14-16h得到预混料；
3）、将得到的预混料投入开炼机中，然后加入偶联剂、促进剂、硅藻土、环氧大豆油、防老剂、辅助添加剂进行混合，加工温度为50-55℃，薄通4-6遍，然后依次经过挤出和模压成型得到高耐磨性化学泵用橡胶密封材料。
进一步地，所述改性天然橡胶的制备方法为：将0.4重量份的蔗糖脂肪酸酯溶解在30重量份的乙醇中并充分搅拌得到溶液A，将1.8重量份大豆蛋白溶解在30重量份质量浓度为10%的氯化钾溶液中并搅拌均匀得到溶液B，将0.6重量份尿素溶解在30重量份清水中并搅拌均匀得到溶液C，将溶液A、溶液B和溶液C混合后，以450-500r/min的搅拌速度搅拌90-100min后，再加入90重量份天然橡胶后，加热至68-70℃，搅拌1-2h后，过滤，得到改性天然橡胶。
进一步地，所述改性氟橡胶的制备方法为：按重量份计将硫酸钙晶须1.6、马来酸酐0.4、氟橡胶80均匀混合到一起，加热至125-128℃，保温30min后，即得改性氟橡胶。
进一步地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯、蓖麻油、柠檬酸三丁酯三者按1：3：2质量比例混合制成。
进一步地，所述偶联剂为木质素与钛酸酯偶联剂按2:5质量比例混合制成。
进一步地，所述促进剂为促进剂DTDM、促进剂PX、促进剂NS中的2种或3种等量组合。
进一步地，所述防老剂为防老剂RD。
进一步地，所述改性膨润土的制备方法为：将膨润土先放入到质量浓度为10.5%的氨水中浸泡3-4天，然后过滤，清水洗涤，烘干，再在172-180℃下煅烧30-35min，采用水冷对其进行冷却，然后自然风干，即可。
本发明对天然橡胶进行改性，改善天然橡胶的胶体性能及其硫化胶膜的力学性能,尤其是耐撕裂性能和耐老化性能的改善效果更为突出，相较于普通天然橡胶的拉伸强度提高了58.9%,撕裂强度提高了23.1%,并且，以此制备的橡胶密封材料尺寸稳定性更高。
本发明采用了改性膨润土，利用改性膨润土作为填充剂和橡胶改性剂，可以增加制品的容积，将改性膨润土和改性天然橡胶同时使用于密封材料中，能对改性天然橡胶进行二次改性，能获得更高的抗张强度、撕裂强度和耐磨性，弹性模量大、耐高温、耐化学腐蚀、导热性能好、热膨胀系数低等优点，并具有自润滑性；山苍子油可以使改性膨润土、炭黑和硫磺粉在密封材料中分散均匀，并有效防止其在体系中的聚集，从而进一步提高密封材料的性能。通过硅藻土与炭黑的协同作用，能够极大提高密封材料的散热性，不会产生温度积聚。
本发明通过添加配制的辅助添加剂的协同作用，使得本发明制备的橡胶密封材料耐磨性得到极大的提高，并且，辅助添加剂的添加量最佳为0.6-0.8重量份，超过0.8重量份或低于0.6重量份，都会不同程度的降低本发明制备的橡胶密封材料的耐磨性。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明制备的化学泵用橡胶密封材料具有非常好的耐磨性，摩擦系数小，柔软性、低密度、压缩回弹性和使用温度范围广等优点，其耐高温、耐酸性介质腐蚀强，隔热性能好；耐老化、耐候性、耐油、耐溶剂性相较于普通橡胶密封材料平均提高了20%以上，并且本发明制备的化学泵用橡胶密封材料，对温度交变的场合依旧能可靠的使用，与现有的化学泵用橡胶密封材料相比本发明耐油性提高了10-12%。
具体实施方式
一种具有高耐磨性的化学泵用橡胶密封材料，按重量份由以下成分制成：改性天然橡胶55-58、改性氟橡胶32-36、丁腈橡胶3-5、肉桂酸钠0.3-0.5、聚己二酸丙二醇聚酯0.2-0.5、膨润土26-32、氯化石蜡14-16、硫磺粉0.8-1.4、增塑剂1-2、陶瓷粉3-5、硬脂酸1.2-1.4、山苍子油3-5、六甲基环三硅氧烷0.8-1.1、炭黑2-3、偶联剂4-6、促进剂0.8-1.2、硅藻土0.4-0.6、环氧大豆油0.4-0.6、防老剂0.8-1.0、辅助添加剂0.6-0.8；所述辅助添加剂按重量份计由以下成分制成：氧化铈2、纳米凹凸棒土3、聚乙烯4、锰粉1、沥青3；所述辅助添加剂的制备方法为：将沥青加热至86℃，然后添加聚乙烯，再加热至92℃，然后添加锰粉、氧化铈、纳米凹凸棒土，以800r/min转速搅拌30min，即可；
根据上述原料配比，按照以下步骤制备高耐磨性化学泵用橡胶密封材料：
1）、将改性天然橡胶、改性氟橡胶、丁腈橡胶破碎送入密炼机中，然后加入聚己二酸丙二醇聚酯、膨润土进行塑炼，待物料温度升高至115-118℃排料，以4-6℃/min的降温速度降温至室温，停放15-18h得到基料；
2）、将基料加入密炼机中，然后加入硫磺粉、肉桂酸钠、炭黑、氯化石蜡混炼5-8min，混炼温度为68-70℃，然后加入增塑剂、陶瓷粉、硬脂酸、山苍子油、六甲基环三硅氧烷混炼3-6min，混炼温度为74-78℃，排料，以2-4℃/min的降温速度降温至室温，停放14-16h得到预混料；
3）、将得到的预混料投入开炼机中，然后加入偶联剂、促进剂、硅藻土、环氧大豆油、防老剂、辅助添加剂进行混合，加工温度为50-55℃，薄通4-6遍，然后依次经过挤出和模压成型得到高耐磨性化学泵用橡胶密封材料。
进一步地，所述改性天然橡胶的制备方法为：将0.4重量份的蔗糖脂肪酸酯溶解在30重量份的乙醇中并充分搅拌得到溶液A，将1.8重量份大豆蛋白溶解在30重量份质量浓度为10%的氯化钾溶液中并搅拌均匀得到溶液B，将0.6重量份尿素溶解在30重量份清水中并搅拌均匀得到溶液C，将溶液A、溶液B和溶液C混合后，以450-500r/min的搅拌速度搅拌90-100min后，再加入90重量份天然橡胶后，加热至68-70℃，搅拌1-2h后，过滤，得到改性天然橡胶。
进一步地，所述改性氟橡胶的制备方法为：按重量份计将硫酸钙晶须1.6、马来酸酐0.4、氟橡胶80均匀混合到一起，加热至125-128℃，保温30min后，即得改性氟橡胶。
进一步地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯、蓖麻油、柠檬酸三丁酯三者按1：3：2质量比例混合制成。
进一步地，所述偶联剂为木质素与钛酸酯偶联剂按2:5质量比例混合制成。
进一步地，所述促进剂为促进剂DTDM、促进剂PX、促进剂NS中的2种或3种等量组合。
进一步地，所述防老剂为防老剂RD。
进一步地，所述改性膨润土的制备方法为：将膨润土先放入到质量浓度为10.5%的氨水中浸泡3-4天，然后过滤，清水洗涤，烘干，再在172-180℃下煅烧30-35min，采用水冷对其进行冷却，然后自然风干，即可。
对密封材料进行性能测试：
本发明 现有化学泵橡胶密封材料
拉伸强度/MPa 59.43 8.26
断裂伸长率/% 452 124
撕裂强度/KN/m 28.38 10.34
硬度/HB 124 72
摩擦系数 0.21 0.35
表1
由表1可知，本发明制备的化学泵用橡胶密封材料性能比现有化学泵橡胶密封材料性能更加优越。
对密封材料高温下压缩永久变形进行测试比较压缩永久形变率%（压缩条件：25%压缩、24小时）：
20h 50h 100h 150h 200h
本发明 4 4 4 4 9
对比例1 11 11 11 19 49
对比例2 8 8 8 13 28
对比例3 9 9 14 25 38
表2
其中，对比例1为：采用普通天然橡胶，不对其进行改性，其余原料和处理方法与本发明相同；
对比例2为：采用普通膨润土，不对其进行改性，其余原料和处理方法与本发明相同；
对比例3为：不添加山苍子油、改性膨润土与炭黑，其余原料和处理方法与本发明相同。
由表2可知，采用普通橡胶、普通硅藻土对本发明制备的橡胶密封材料性能会有极大的降低，不添加山苍子油、膨润土与炭黑同样会极大的降低本发明橡胶密封材料的性能。
将本发明制备的橡胶密封材料与现有的橡胶密封材料进行相同的耐磨性试验，试验时间为70h，本发明制备的橡胶密封材料的磨损体积为0.031×10-3cm³，当本发明材料中不添加辅助添加剂时，制备的橡胶密封材料的磨损体积为0.051×10-3cm³，而现有的橡胶密封材料的磨损体积为0.088×10-3cm³，由此可见，本发明制备的橡胶密封材料的耐磨性比现有的橡胶密封材料更加优越。

Claims (8)

1.一种具有高耐磨性的化学泵用橡胶密封材料，其特征在于，按重量份由以下成分制成：改性天然橡胶55-58、改性氟橡胶32-36、丁腈橡胶3-5、肉桂酸钠0.3-0.5、聚己二酸丙二醇聚酯0.2-0.5、膨润土26-32、氯化石蜡14-16、硫磺粉0.8-1.4、增塑剂1-2、陶瓷粉3-5、硬脂酸1.2-1.4、山苍子油3-5、六甲基环三硅氧烷0.8-1.1、炭黑2-3、偶联剂4-6、促进剂0.8-1.2、硅藻土0.4-0.6、环氧大豆油0.4-0.6、防老剂0.8-1.0、辅助添加剂0.6-0.8；所述辅助添加剂按重量份计由以下成分制成：氧化铈2、纳米凹凸棒土3、聚乙烯4、锰粉1、沥青3；所述辅助添加剂的制备方法为：将沥青加热至86℃，然后添加聚乙烯，再加热至92℃，然后添加锰粉、氧化铈、纳米凹凸棒土，以800r/min转速搅拌30min，即可；
根据上述原料配比，按照以下步骤制备高耐磨性化学泵用橡胶密封材料：
1）、将改性天然橡胶、改性氟橡胶、丁腈橡胶破碎送入密炼机中，然后加入聚己二酸丙二醇聚酯、膨润土进行塑炼，待物料温度升高至115-118℃排料，以4-6℃/min的降温速度降温至室温，停放15-18h得到基料；
2）、将基料加入密炼机中，然后加入硫磺粉、肉桂酸钠、炭黑、氯化石蜡混炼5-8min，混炼温度为68-70℃，然后加入增塑剂、陶瓷粉、硬脂酸、山苍子油、六甲基环三硅氧烷混炼3-6min，混炼温度为74-78℃，排料，以2-4℃/min的降温速度降温至室温，停放14-16h得到预混料；
3）、将得到的预混料投入开炼机中，然后加入偶联剂、促进剂、硅藻土、环氧大豆油、防老剂、辅助添加剂进行混合，加工温度为50-55℃，薄通4-6遍，然后依次经过挤出和模压成型得到高耐磨性化学泵用橡胶密封材料。
2.根据权利要求1所述的一种具有高耐磨性的化学泵用橡胶密封材料，其特征在于，所述改性天然橡胶的制备方法为：将0.4重量份的蔗糖脂肪酸酯溶解在30重量份的乙醇中并充分搅拌得到溶液A，将1.8重量份大豆蛋白溶解在30重量份质量浓度为10%的氯化钾溶液中并搅拌均匀得到溶液B，将0.6重量份尿素溶解在30重量份清水中并搅拌均匀得到溶液C，将溶液A、溶液B和溶液C混合后，以450-500r/min的搅拌速度搅拌90-100min后，再加入90重量份天然橡胶后，加热至68-70℃，搅拌1-2h后，过滤，得到改性天然橡胶。
3.根据权利要求1所述的一种具有高耐磨性的化学泵用橡胶密封材料，其特征在于，所述改性氟橡胶的制备方法为：按重量份计将硫酸钙晶须1.6、马来酸酐0.4、氟橡胶80均匀混合到一起，加热至125-128℃，保温30min后，即得改性氟橡胶。
4.根据权利要求1所述的一种具有高耐磨性的化学泵用橡胶密封材料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯、蓖麻油、柠檬酸三丁酯三者按1：3：2质量比例混合制成。
5.根据权利要求1所述的一种具有高耐磨性的化学泵用橡胶密封材料，其特征在于，所述偶联剂为木质素与钛酸酯偶联剂按2:5质量比例混合制成。
6.根据权利要求1所述的一种具有高耐磨性的化学泵用橡胶密封材料，其特征在于，所述促进剂为促进剂DTDM、促进剂PX、促进剂NS中的2种或3种等量组合。
7.根据权利要求1所述的一种具有高耐磨性的化学泵用橡胶密封材料，其特征在于，所述防老剂为防老剂RD。
8.根据权利要求1所述的一种具有高耐磨性的化学泵用橡胶密封材料，其特征在于，所述改性膨润土的制备方法为：将膨润土先放入到质量浓度为10.5%的氨水中浸泡3-4天，然后过滤，清水洗涤，烘干，再在172-180℃下煅烧30-35min，采用水冷对其进行冷却，然后自然风干，即可。
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