CN106633539B - 一种耐高温、耐油、耐磨氟橡胶旋转唇形密封圈及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温、耐油、耐磨氟橡胶旋转唇形密封圈及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种耐高温、耐油、耐磨氟橡胶旋转唇形密封圈，A500氟橡胶100份，硫化助剂11‑12份，操作助剂2‑2.5份，补强剂31‑38份，抗磨材料7‑8份，硫化剂4‑5份，增强结合剂0.4‑0.6份。该密封圈耐高温、耐油耐磨，并且环保节能以及可靠耐用。此外，本发明还提出了一种上述密封圈的制备方法。

Description

一种耐高温、耐油、耐磨氟橡胶旋转唇形密封圈及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶制品技术领域，主要涉及到耐高温、耐油耐磨氟橡胶旋转轴唇形密封圈及其制备方法。
背景技术
氟橡胶旋转轴唇形密封圈以下简称油封，是一种用量特别多，范围很广的橡胶密封制品。广泛的应用于各种机动车、工程机械、液压气动等旋转轴处密封，起到密封的作用，确保不渗不漏和良好的润滑效果。
上世纪八十年代起，我国从日本等国家引进了该项技术。国外如日本、欧盟等国在我国独资和合资办厂生产该密封制品，基本上解决了渗油的问题，改变了落后的状态，但是随着科学技术的发展，高档次，高科技含量的汽车不断研发成功和投入市场，以及高速公路的出现和发展，对油封的密封工况日益苛刻。尤其对于非洲地区来说，因其高温干燥、坡陡坡长，地面凹凸不平的路况，以及对于南美地区，因其高温高湿的气候环境，均给旋转轴的密封带来较大的技术难题和挑战。普通的橡胶和化工材料配比制作的氟胶油封，耐热、耐油、耐磨较差，难以达到良好的密封效果，满足不了要求，在此背景下采用高标准和优良的原材料制作出具有满足上述的工况要求，使其不渗不漏，环保节能，可靠耐久的油封，以此解决之前技术领域亟需解决的技术课题。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种耐高温、耐油、耐磨氟橡胶旋转唇形密封圈，其是通过以下技术方案实现的，该氟橡胶旋转唇形密封圈，包括如下重量份的原料，包括如下重量份的原料，A500氟橡胶100份，硫化助剂11-12份，操作助剂2-2.5份，补强剂31-38份，抗磨材料7-8份，硫化剂4-5份，增强结合剂0.4-0.6份。
优选的，抗磨材料包括石墨粉4-5份，PTFE微粉3-4份。
优选的，所述硫化剂为硫化剂CP50，所述增强结合剂为增强结合剂CP40。
优选的，硫化助剂包括氧化镁6-7份，氢氧化钙5份；所述操作助剂包括棕榈蜡1-1.2份，油胺/芥胺1-1.2份。
优选的，所述补强剂包括：N990炭黑5-6份，硅酸钙8-10份，超细硫酸钡10-12份，氧化铁红8-10份。
此外，本发明的还提出一种氟橡胶旋转唇形密封圈的制备方法，包括如下步骤：
(一)、称取原料：A500氟橡胶100份，硫化助剂11-12份，操作助剂2-2.5份，补强剂31-38份，抗磨材料7-8份，硫化剂4-5份，增强结合剂0.4-0.6份；
(二)胶料制备工艺，
①密炼：将氟橡胶投入20立升的密炼机中，加压密炼2-3分钟后加入除硫化剂外的其他原料，加压密炼，温度控制在90-110℃，密炼8-10分钟后待温度上升至120-130℃时排出混炼胶冷却至室温；
②开炼：将得到的混炼胶在开炼机上下片，将胶片冷却至50℃以下，再投入开炼机上加入硫化剂，待硫化剂混入后，打三角包3-5次，薄通5-6遍后下片，冷却存放，得到胶料；
(三)胶坯操作工艺，
①将上述混炼好的胶料在开炼机上经预热至55-66℃，下片并打成直径200-280mm的胶卷；
②将胶卷投放于精密预成型机切割成条状胶条或胶环；
(四)金属骨架的表面处理和浸涂粘合剂工艺，
①金属骨架经碱去油，经酸除锈后进行磷化处理；
②磷化后骨架浸涂粘合剂3290，进行预固化，再浸涂粘合剂512后进行预固化处理，取出待用；
(五)油封的硫化工艺和切唇口修胶边工艺，
将切割的胶环或胶条和经涂粘合剂的金属骨架放置于165-180℃的模具中，推入165-180℃的真空硫化机中加压硫化3.5-6分钟，开模取件后放入恒温箱中进行二次硫化，条件为温度200±3℃，时间22-24h，二次硫化后的硫化半成品冷却停放8小时后，在自动切唇口机上切唇口修胶边后经检验合格后装弹簧，涂润滑脂包装入库。
优选的，抗磨材料包括石墨粉4-5份，PTFE粉3-4份。
优选的，所述硫化剂为硫化剂CP50，所述增强结合剂为增强结合剂CP40。
优选的，硫化助剂包括氧化镁6-7份，氢氧化钙5份；所述操作助剂包括棕榈蜡1-1.2份，油胺/芥胺1-1.2份。
优选的，所述补强剂包括：N990炭黑5-6份，硅酸钙8-10份，超细硫酸钡10-12份，氧化铁红8-10份。
本发明相对于现有技术所具有的优点为：
1.本发明提出了一种耐高温、耐油耐磨，并且环保节能以及可靠耐用的氟橡胶旋转轴唇形密封圈。
2.本发明因采用美国杜邦公司2014年在国内首次上市的A500氟胶，该胶与现普遍采用的预混胶相比，在配方设计中有较大的灵活性和选择空间，可达到优良性能。
3.本发明因采用了大剂量的抗磨料，即AO石墨粉和F-5A PTFE微粉，具有优良的耐磨性和节能性，制作的油封在旋转试验台进行2800r/min，干磨5分钟，无噪音，轴端温度35℃，干磨后装入润滑油，进行240小时试验，无渗漏，即主唇口无龟裂硬化，试验后唇口磨损宽度0.3mm左右，达到不超出0.60mm的技术要求，而普通氟胶油封2800r/min，干磨5分钟，噪音较大，轴端温度50℃，油封唇口严重磨损，丧失密封作用。
4.本发明因采用了最新硫化剂CP50，该硫化剂与目前采用的硫化剂双酚AF和BPP体系相比，工艺性和耐热性得到明显的提高，正品率可达97％以上。
5.为了提高油封使用寿命，提高耐磨性，本发明采用了抗磨剂和爽滑剂，然而这就使与金属骨架的粘合性下降，为解决上述问题，我们采用国际上刚刚出现的增强结合剂CP40，使其上述的问题得到解决，确保生产正品率达到97％以上。
6.本发明的油封因具有优良的工艺性能和物化性能，在本公司已全部采用，月生产油封10万只以上，应用于各种机动车、工程机械、液压气动装置旋转轴处的密封，满足了苛刻的密封工况及耐高温、耐油、耐磨的使用要求。
7.四川红岩汽车制造公司的重型卡车的车桥部位的旋转轴因原氟胶油封质量差造成漏油，长期未得到解决，2014年该公司进行质量招标，参赛的有日本NOK油封公司，四川杜克高压油封公司等五个著名企业，我公司参赛的氟胶油封即本发明的产品，规格为190x220x15和165x186x16，经过一系列检测包括路试，荣获第一名，成为红岩公司的油封供应商。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1，
本实施例的旋转轴密封圈包括如下重量份的原料：
100份A500氟橡胶，5份CF2000氢氧化钙，6份氧化镁，4.5份硫化剂CP50，4.5份石墨粉，3份PTFE微粉，1份棕榈蜡，1份油胺/芥胺，5份N990炭黑，10份硅酸钙，10份超细硫酸钡，8份氧化铁红，0.5份增强结合剂CP40。
其中，所述A500氟橡胶生产企业为美国杜邦公司；所述硅酸钙为硅酸钙600EST，其生产企业为德国矽比克公司；CF2000氢氧化钙的生产企业为日本利达公司；氧化镁为日本协和150氧化镁；石墨粉为AO石墨粉，其生产企业为日本NICHIDEN.公司；PTFE微粉为F-5APTFE微粉，生产企业为意大利苏威公司；增强结合剂CP40和硫化剂CP50购于上海辅锐化工公司；油胺/芥胺为复合材料，其生产企业为英国禾达公司。
实施例1密封圈的制备方法，
(一)、称取原料：按上述重量份比例的150倍称取原料，如100份A500氟橡胶即100*150g＝15000g，其他组分一样。
(二)胶料制备工艺，
①密炼：将A500氟橡胶投入20立升的密炼机中，密炼起始温度为70℃以上，加压密炼2-3分钟后加入除CP50外的其他原料，加压密炼，温度控制在100-110℃，密炼8-10分钟后待温度上升至130℃时排出混炼胶，冷却至室温；
②开炼：将得到的混炼胶在XK400开炼机上下片，下片辊距为4-5mm，胶片厚度6mm以下，将胶片冷却至50℃以下，再投入开炼机上加入硫化剂CP50，待硫化剂CP50混入后，打三角包3-5次后将辊距调到0.5mm，辊温65℃以下，薄通5-6遍后快速将辊距调到4-5mm下片，并用冷风快吹冷却到室温后存放于清洁干净、温度不超过25℃的场地，时间为24小时以上待用。
(三)胶坯操作工艺，
①将上述混炼好的胶料在XK400开炼机上经预热至65℃后，将辊距调到3-4mm，下片并打成直径250-280mm长度为700mm的胶卷，胶卷存放时间不得大于10min。
②将胶卷投放于精密预成型机中的机身部位，机身温度控制在60-70℃，机头温度控制在70-75℃，边挤出边切割成条状胶条或胶环，其中胶条用于外径为130mm以上的油封，胶环用于外径小于130mm的油封。
(四)金属骨架的表面处理和浸涂粘合剂工艺，
①金属骨架经碱去油，经酸除锈后进行磷化处理。具体步骤为：骨架经碱液(脱脂剂与水的比例10:90)，80-90℃处理2-3分钟→冷水冲洗1分钟→酸液除锈2分钟→冷水冲洗1分钟→磷化处理温度65-70℃，时间5-6分钟→热水85℃以上处理2分钟后经90℃以上的热风吹干。
②磷化后骨架浸涂粘合剂3290，进行预固化，再浸涂粘合剂512后进行预固化处理，取出待用。具体步骤为：经磷化吹干的骨架放置在3290粘合剂中(3290与甲醇的配比1:5-1:6)，浸没2遍，经150-160℃的恒温箱中预固化10-15分钟，再浸没512粘合剂，(配比为512：甲醇为1:5)，经150-160℃预固化10-15分钟取出待用。
(五)油封的硫化工艺和切唇口修胶边工艺，
将挤出切割的胶环和经涂粘合剂的金属骨架放置于170-180℃的模具中，推入175-180℃的真空硫化机中加压硫化3.5-4分钟，自动卸压自动退出模具，自动开模取件；将一次硫化的油封放入恒温箱中进行二次硫化，打开恒温箱电源，待温度升至200℃计时，硫化22-24h取出，将二次硫化后的硫化半成品冷却停放8小时后，在自动切唇口机上切唇口修胶边后经检验合格后装弹簧，涂润滑脂包装入库。
本实施例中，示出的为利用胶环制作油封的制备工艺，胶条的制作工艺与之相同，本实施例中不在赘述。
实施例2，
本实施例的旋转轴密封圈包括如下重量份的原料：
100份A500氟橡胶，5份CF2000氢氧化钙，7份协和150氧化镁，5份硫化剂CP50，4份AO石墨粉，3.5份F-5A PTFE微粉，1份棕榈蜡，1.2份油胺/芥胺，5份N990炭黑，8份硅酸钙，9份超细硫酸钡，9份氧化铁红，0.6份增强结合剂CP40。
上述原料的生产企业与实施例1一致。
实施例2密封圈的制备方法，
(一)、称取原料：按上述重量份比例的150倍称取原料，如100份A500氟橡胶即100*150g＝15000g，其他组分一样。
(二)胶料制备工艺，
①密炼：将氟橡胶投入20立升的密炼机中，密炼起始温度为70℃以上，加压密炼2-3分钟后加入除CP50外的其他原料，加压密炼，温度控制在90-100℃，密炼8-10分钟后待温度上升至120℃时排出混炼胶冷却至室温；
②开炼：将得到的混炼胶在XK400开炼机上下片，下片辊距为4-5mm，胶片厚度6mm以下，将胶片冷却至50℃以下，再投入开炼机上加入硫化剂CP50，待硫化剂CP50混入后，打三角包3-5次后将辊距调到0.5mm，辊温65℃以下，薄通5-6遍后快速将辊距调到4-5mm下片，并用冷风快吹冷却到室温后存放于清洁干净、温度不超过25℃的场地，时间为24小时以上待用。
(三)胶坯操作工艺，
①将上述混炼好的胶料在XK400开炼机上经预热至65℃后，将辊距调到3-4mm，下片并打成直径200-230mm长度为600mm的胶卷，胶卷存放时间不得大于10min。
②将胶卷投放于精密预成型机中的机身部位，机身温度控制在70-75℃，机头温度控制在75-80℃，边挤出边切割成条状胶条或胶环，其中胶条用于外径为130mm以上的油封，胶环用于外径小于130mm的油封。
(四)金属骨架的表面处理和浸涂粘合剂工艺，
①金属骨架经碱去油，经酸除锈后进行磷化处理。具体步骤为：骨架经碱液(脱脂剂与水的比例10:90),80-90℃处理2-3分钟→冷水冲洗1分钟→酸液除锈2分钟→冷水冲洗1分钟→磷化处理温度65-70℃，时间5-6分钟→热水85℃以上处理1分钟后经90℃以上的热风吹干。
②磷化后骨架浸涂粘合剂3290，进行预固化，再浸涂粘合剂512后进行预固化处理，取出待用。具体步骤为：经磷化吹干的骨架放置在3290粘合剂中(3290与甲醇的配比1:5-1:6)，浸没2遍，经150-160℃的恒温箱中预固化10-15分钟，再浸没512粘合剂，(配比为512：甲醇为1:5)，经150-160℃预固化10-15分钟取出待用。
(五)油封的硫化工艺和切唇口修胶边工艺，
将挤出切割的胶环和经涂粘合剂的金属骨架放置于165-170℃的模具中，推入165-170℃的真空硫化机中加压硫化5-6分钟，自动卸压自动退出模具，自动开模取件；将一次硫化的油封放入恒温箱中进行二次硫化，打开恒温箱电源，待温度升至200℃计时，硫化22-24h取出，将二次硫化后的硫化半成品冷却停放8小时后，在自动切唇口机上切唇口修胶边后经检验合格后装弹簧，涂润滑脂包装入库。
按照实施例1一种氟橡胶旋转轴唇形密封圈的重量份组分和一种氟橡胶旋转轴唇形密封圈的制备方法，制作混炼胶的性能试验结果和油封可靠性、耐久性试验结果。
一、本发明氟橡胶旋转轴唇形密封圈胶料的性能测验结果
表1氟橡胶旋转轴唇形密封圈胶料性能试验结果
以上所测结果达到美国ASTMD2000HK7434的指标要求，(ASTM.D2000为《机动车用橡胶材料分类系统》)和日本本田汽车橡胶材料标准，HESC17010的指标要求。
二、干磨可靠性试验
密封圈规格为FB55×75×12油封，转速2800r/min，干磨5分钟后，加上发动机油，转速3500r/min，油温110℃，轴跳动0.2mm,装备偏心0.3mm,试验240小时，(实际为200小时，中间停机40小时)，无渗漏现象，停机后，密封圈唇口磨损宽度0.3mm以下,达到长春第一汽车厂，汽车用橡胶油封标准JF61-413的要求，即油封唇口磨损宽度不得大于0.6mm指标。
三、耐久试验
油封规格165×186×14，试验用油为发动机油，转速3500r/min，轴跳动0.2mm,装备偏心0.3mm,试验2400小时(实际试验2000小时，中间停机400小时)，油封未有渗漏现象，停机后卸下检查唇口未见有硬度龟裂现象，磨损宽度为0.4mm之内。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种耐高温、耐油、耐磨氟橡胶旋转唇形密封圈，其特征在于，包括如下重量份的原料，A500氟橡胶100份，硫化助剂11-12份，操作助剂2-2.5份，石墨粉4-5份，PTFE微粉3-4份；硫化剂CP50 4-5份，增强结合剂CP40 0.4-0.6份；N990炭黑5-6份，硅酸钙8-10份，超细硫酸钡10-12份，氧化铁红8-10份；其中，硫化助剂包括氧化镁6-7份，氢氧化钙5份；所述操作助剂包括棕榈蜡1-1.2份，油胺/芥胺1-1.2份。
2.一种氟橡胶旋转唇形密封圈的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（一）、称取原料：A500氟橡胶100份，硫化助剂11-12份，操作助剂2-2.5份，石墨粉4-5份，PTFE微粉3-4份；硫化剂CP50 4-5份，增强结合剂CP40 0.4-0.6份；N990炭黑5-6份，硅酸钙8-10份，超细硫酸钡10-12份，氧化铁红8-10份；其中硫化助剂包括氧化镁6-7份，氢氧化钙5份；所述操作助剂包括棕榈蜡1-1.2份，油胺/芥胺1-1.2份；
（二）胶料制备工艺，
①密炼：将氟橡胶投入20立升的密炼机中，密练起始温度70℃以上，加压密炼2-3分钟后加入除硫化剂CP50外的其他原料，加压密炼，温度控制在90-110℃，密炼8-10分钟后待温度上升至120-130℃时排出混炼胶冷却至室温；
②开炼：将得到的混炼胶在开炼机上下片，下片辊距为4-5mm，下片厚度6mm，将胶片冷却至50℃以下，再投入开炼机上加入硫化剂CP50，待硫化剂CP50混入后，打三角包3-5次后将辊距调到0.5mm，辊温65℃以下，薄通5-6遍后将辊距调到4-5mm下片，并用冷风快吹冷却到室温后存放于干净、温度不超过25℃的场地，时间为24小时以上待用得到胶料；
（三）胶坯操作工艺，
①将上述混炼好的胶料在开炼机上经预热至55-66℃，将辊距调整到3-4mm，下片并打成直径200-280mm的胶卷，胶卷存放时间不大于10min；
②将胶卷投放于精密预成型机中的机身部位，机身温度控制在60-75℃，机头温度控制在70-80℃，边挤出边切割成条状胶条或胶环，其中胶条用于外径为130mm以上的油封，胶环用于外径小于130mm的油封；
（四）金属骨架的表面处理和浸涂粘合剂工艺，
①金属骨架经碱去油，经酸除锈后进行磷化处理；
②磷化后骨架浸涂粘合剂3290，进行预固化，再浸涂粘合剂512后进行预固化处理，取出待用；
（五）油封的硫化工艺和切唇口修胶边工艺，
将切割的胶环或胶条和经涂粘合剂的金属骨架放置于165-180℃的模具中，推入165-180℃的真空硫化机中加压硫化3.5-6分钟，开模取件后放入恒温箱中进行二次硫化，条件为温度200±3℃，时间22-24h，二次硫化后的硫化半成品冷却停放8小时后，在自动切唇口机上切唇口修胶边后经检验合格后装弹簧，涂润滑脂包装入库。
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