CN106957469B - 限位元件、单向阀、组合物、弹性体材料、接枝石墨及其制备方法 - Google Patents
限位元件、单向阀、组合物、弹性体材料、接枝石墨及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种限位元件、单向阀、组合物、弹性体材料、接枝石墨及其制备方法，属于单向阀减振技术领域。本发明的用于单向阀的限位元件，用于设置在单向阀的运动元件一端上，从而限定所述运动元件的打开位置，所述限位元件在用于与所述运动元件接触的一侧设置弹性体层，所述弹性体层由弹性体材料制成。本发明的单向阀包括上述限位元件，其噪音小，寿命长，流体流速大。本发明的弹性体材料由组合物交联形成，组合物包括：丁腈橡胶；接枝石墨，其包括石墨颗粒和接枝在石墨颗粒上的接枝基团，接枝基团包括丁二烯和丙烯腈的共聚物基团。该弹性体材料对油和冷媒的抗性好，且具有良好的动态抗老化性能和减振性能。
Description
技术领域
本发明属于单向阀减振技术领域，具体涉及一种限位元件、单向阀、组合物、弹性体材料、接枝石墨及其制备方法。
背景技术
压缩机是空调、冰箱等制冷设备的核心部件，用于对冷媒(Refrigerant)气体进行压缩。在压缩机中，单向阀是重要部件之一，单向阀只允许流体单向流动，以实现上述压缩过程。
一种压缩机中使用的单向阀结构如图1、图2所示，其包括阀体1、阀片3、限位元件2(限位器)。
其中，阀体1上设有阀孔11，阀孔11一端开口在阀体1表面。
阀片3可为由高周疲劳钢(如弹簧钢)制成的长条状薄片，其一端的固定部连接在阀体1表面上，另一端的运动部则可在堵住阀孔11开口的位置(关闭位置)和离开阀体1表面的位置(打开位置)间往复运动。当被压缩的流体要从图2中的阀体1的下方向上流动时，流体可将阀片3顶开并流出；而当流体要从阀体1上方向下流动时，流体压力会将阀片3压在阀体1表面的关闭位置，堵住阀孔11，流体无法流过，从而实现“单向流动”的功能。
限位元件2则包括位于阀片3运动部远离阀体1一侧的限位部(限位元件2其余部分可连接在阀片3固定部上)，在从阀片3的固定部指向运动部的方向上，限位部与阀体1表面间的距离逐渐增，即限位元件2的限位部是逐渐“翘起”的。限位元件2的作用是在阀片3打开时将其“挡住”，从而限定阀片3离开阀体1的最大距离，即限定阀片3的打开位置，以避免阀片3因变形过大而损坏，并保证阀片3能迅速回到关闭位置，提高效率。
目前，制冷设备压缩机的工作频率通常在20Hz至100Hz之间，这意味着其中的阀片在一秒钟内至少要开关20次，且每次开关中阀片都要撞击在限位元件上。而撞击一方面会造成较大的噪音(实际上该噪音是压缩机中最大的噪音来源)；另一方面，撞击时阀片上会产生比较大的应力，从而降低其使用寿命；同时，为避免阀片损伤，故限位元件与阀体表面间的最大距离不能太大，也就是阀片的最大打开程度(也称作阀片的“开度”或“升程”)不能过大，从而影响了冷媒的流速，降低了压缩机的能效。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于单向阀的限位元件，该限位元件可有效缓冲运动元件(如阀片)所受的冲击，从而减小噪音，延长运动元件使用寿命，提高运动元件的开度，加大单向阀的流体流速，改善压缩机能效。
该用于单向阀的限位元件用于设置在单向阀的运动元件一端上，从而限定所述运动元件的打开位置，其中，
所述限位元件在用于与所述运动元件接触的一侧设置弹性体层，所述弹性体层由弹性体材料制成。
其中，优选的是，上述的弹性体材料优选由组合物交联形成，所述组合物包括：丁腈橡胶(优选氢化丁腈橡胶)；接枝石墨，其包括石墨颗粒和接枝在所述石墨颗粒上的接枝基团，所述接枝基团包括丁二烯和丙烯腈的共聚物基团。
其中，优选的是，单向阀优选为用于压缩机中的单向阀。
本发明的另一个目是提供用于压缩机单向阀的限位元件，其用于设置在压缩机单向阀的阀片一端上，从而限定所述阀片的打开位置，其中，
所述限位元件在用于与所述阀片接触的一侧设置弹性体层，所述弹性体层由弹性体材料制成，所述弹性体材料由组合物交联形成，所述组合物包括：
丁腈橡胶；
接枝石墨，其包括石墨颗粒和接枝在所述石墨颗粒上的接枝基团，所述接枝基团包括丁二烯和丙烯腈的共聚物基团；
且
所述组合物中丁腈橡胶的重量百分含量在28％至60％；
所述组合物中接枝石墨的重量百分含量在2％至12％；
在所述接枝石墨中，相对所述石墨颗粒的重量，所述接枝基团的重量比例在6％至20％。
其中，优选的是，所述弹性体层的厚度在0.1毫米至5毫米；
所述阀片包括用于连接在单向阀的阀体上的固定部，以及用于相对阀体进行运动的运动部；
所述限位元件包括用于限定所述阀片的打开位置的限位部，所述限位部用于朝向所述阀片一侧的表面为凸弧面；当所述限位元件设于所述单向阀中时，在从所述阀片的固定部指向运动部的方向上，所述凸弧面的曲率在1/72毫米分之一至1/172毫米分之一。
本发明的另一个目的是提供一种使用上述限位元件的单向阀。该单向阀包括：
具有阀孔的阀体；
设置在阀体一端上的运动元件，用于在封闭所述阀孔的关闭位置与离开所述阀孔的打开位置间运动；
设置在运动元件一端上的上述的限位元件，用于限定所述运动元件的打开位置，且所述限位元件在用于与所述运动元件接触的一侧设置弹性体层，所述弹性体层由弹性体材料制成。
其中，该单向阀优选为用于压缩机中的单向阀。
其中，上述的弹性体材料优选由组合物交联形成，所述组合物包括：丁腈橡胶(优选氢化丁腈橡胶)；接枝石墨，其包括石墨颗粒和接枝在所述石墨颗粒上的接枝基团，所述接枝基团包括丁二烯和丙烯腈的共聚物基团。
本发明的另一个目的是提供一种接枝石墨，其是用于制备上述的弹性体材料的原料之一。
该接枝石墨包括石墨颗粒和接枝在所述石墨颗粒上的接枝基团，所述接枝基团包括丁二烯和丙烯腈的共聚物基团。
本发明的另一个目的是提供一种上述接枝石墨的制备方法，其包括：
对石墨颗粒进行官能化；
将接枝基团接枝到所述石墨颗粒上，得到接枝石墨，其中，所述接枝基团包括丁二烯和丙烯腈的共聚物基团。
本发明的另一个目的是提供一种组合物，其可用于形成上述的弹性体材料，包括：
丁腈橡胶(优选氢化丁腈橡胶)；
上述的接枝石墨，其包括石墨颗粒和接枝在所述石墨颗粒上的接枝基团，所述接枝基团包括丁二烯和丙烯腈的共聚物基团。
本发明的另一个目的是提供一种弹性体材料，其除具有良好的力学性能外，对油和冷媒还具有很好的抗性(抗老化性)，且具有良好的动态抗老化性能，故特别适于用作压缩机单向阀中的弹性体层。
该弹性体材料由上述组合物交联形成，所述组合物包括：
丁腈橡胶(优选氢化丁腈橡胶)；
接枝石墨，其包括石墨颗粒和接枝在所述石墨颗粒上的接枝基团，所述接枝基团包括丁二烯和丙烯腈的共聚物基团。
附图说明
图1为现有的一种压缩机单向阀的结构示意图；
图2为现有的一种压缩机单向阀的剖面结构示意图；
图3为本发明的实施例的一种压缩机单向阀的结构示意图；
图4为本发明的实施例的一种压缩机单向阀的剖面结构示意图；
图5为本发明的实施例一种压缩机单向阀中的弹性体层的照片；
图6为本发明的实施例的另一种压缩机单向阀的剖面结构示意图；
图7为本发明的实施例的另一种压缩机单向阀的剖面结构示意图；
图8为本发明的实施例的组合物中的石墨颗粒的透射电镜(TEM)照片；
图9为一个运动周期中现有的一种单向阀的阀片各部位所受的最大应力的模拟分布图；
图10为一个运动周期中本发明的实施例的一种单向阀的阀片各部位所受的最大应力的模拟分布图；
图11为一个运动周期中现有的一种单向阀的阀片的振动情况的模拟图；
图12为一个运动周期中本发明的实施例的一种单向阀的阀片的振动情况的模拟图；
图13为现有的一种丁腈橡胶在抗老化测试后的表面形貌照片；
图14为现有的一种氢化丁腈橡胶在抗老化测试后的表面形貌照片；
图15为本发明的实施例的一种弹性体材料在抗老化测试后的表面形貌照片；
图16为现有的一种丁腈橡胶在抗老化测试前后的尺寸对比照片；
图17为本发明的实施例的一种的弹性体材料在抗老化测试前后的尺寸对比照片；
其中，附图标记为：1、阀体；11、阀孔；2、限位元件；21、基体；22、弹性体层；23、刚性层；3、阀片；91、第一阶梯；92、第二阶梯；H、最大距离；α、夹角。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
用语解释
在本发明中，下列术语或描述方式的意义如下：
“A和/或B”的描述表示其中任意一种或两种同时的情况都可能发生，即包括“A和B”、“A”、“B”三种情况。
“A至B”的描述包括A的值、B的值，以及任何大于A并小于B的值；例如，1至10包括1、10，以及任何大于1并小于10的值，例如2、3、4、5、6、7、8、9、2.358、3.5、5.26、7.18、9.999等。
“约为A”或“基本为A”的描述表示目标为A，但实际与A之间可有在现有技术条件下不可避免的、能够容许的误差。
“分子量”，如无特别说明，则本发明中所称的分子量均为重均分子量，且均是通过凝胶气相色谱方法(GPC)得到的。
“物质用量”，如无特别说明，则本发明中物质的用量或用量比均指重量或重量比。
“在B中A的重量百分含量”是指A是属于B的一部分，当以B的重量(包括A)为100％时，A的重量所占的百分比。
“相对B的重量，A的重量比例”是指A不是B的一部分，当以B的重量为100％时，A的重量的相对于B的重量的百分比。
“压缩机”是指用于在制冷设备(如冰箱、空调等)中对冷媒进行压缩的机械。
“单向阀”是指一种阀门，其允许流体从其一侧流入另一侧，而不允许流体反向的流动。
“弹性体材料(Elastomer)”是指能发生较大弹性形变的材料(通常为聚合物)，而“弹性形变”是指在引起应变的应力撤销后能够完全消失或几乎消失的形变。
“刚性材料”是指具有较大硬度和刚度的材料，从而其不能发生弹性形变或只能发生很小弹性形变。
“沿180度方向的剥离应力”是指对于两个相互粘结的结构，当沿与二者的粘结面成180度角的方向将二者剥离开来时所需的应力，其以“牛顿/毫米”为单位。
限位元件和单向阀
本发明的实施例提供一种用于单向阀中的限位元件，以及使用该限位元件的单向阀。
由于单向阀中包括限位元件，故此处直接介绍单向阀，同时也就说明了其中的限位元件。
具体的，该单向阀包括：
具有阀孔的阀体；
设置在阀体一端上的运动元件，用于在封闭阀孔的关闭位置与离开阀孔的打开位置间运动；
设置在运动元件一端上的限位元件，用于限定运动元件的打开位置，且限位元件在用于与运动元件接触的一侧设置弹性体层，弹性体层由弹性体材料制成。
本发明的实施例的单向阀中，在运动元件(如阀片)与限位元件接触的位置具有弹性体层，从而在运动元件撞击限位元件时，弹性体层可变形并产生缓冲作用，延长运动元件的受力时间，降低其所受的冲击强度，避免应力集中和振动，由此降低噪音，延长运动元件的使用寿命，并允许运动元件具有更大的开度，以提高单向阀的流体流速。
当然，应当理解，可将以上的单向阀(包括限位元件)作为产品而进行生产和销售。但是，该限位元件也可作为独立的产品生产和销售，之后只要将其安装在单向阀(如压缩机的单向阀)中即可。
优选的，弹性体材料的断裂延伸率至少为10％；更优选在拉伸应变为10％时，应力至少为0.5MPa。
显然，弹性体材料的弹性性能对其缓冲作用有很大的影响，经研究发现，符合以上条件的弹性体材料可较好的满足缓冲需要。
优选的，弹性体材料在23摄氏度时的邵氏A硬度在30至80，进一步优选在30至70。
由于弹性体层经常受到运动元件的撞击，故其硬度也有一定的要求，过软则本身容易磨损，过硬则不能起到良好的缓冲作用，经研究发现，以上的硬度范围是比较合适的。
优选的，弹性体材料为阻尼橡胶。
也就是说，以上的弹性体材料也可为阻尼材料(如阻尼橡胶)，从而更好的起到缓冲、减振效果。具体的，可用的阻尼橡胶优选为3M公司的阻尼橡胶，例如3M公司的VC308、VC310等型号的阻尼橡胶。
优选的，弹性体材料也可为其它常规的聚合物材料，其具体可包括以下类型中的任意一种或多种：聚酰胺，如尼龙66、半芳香族尼龙等；聚氨酯，如聚酯型聚氨酯、热熔型聚氨酯、聚氨酯复合材料等；聚烯烃和聚烯烃衍生物，如聚丙烯、聚乙烯、天然橡胶、丁二烯橡胶、丁腈橡胶(优选氢化丁腈橡胶)等；热塑性硫化橡胶；氟橡胶，如全氟醚橡胶、氟硅橡胶、偏氟醚橡胶等；丙烯酸酯橡胶，如乙烯丙烯酸酯橡胶、环氧型丙烯酸酯橡胶等；环氧树脂，如固体环氧树脂、液体可固化环氧树脂等；酚醛树脂。
当然，可用的弹性体材料并不限于以上的举例，本领域技术人员也可选用其它已知的弹性体材料用作弹性体层。
作为本发明的实施例的一种优选方式，上述弹性体层的弹性体材料可由一种组合物交联形成，该组合物包括：
丁腈橡胶(优选氢化丁腈橡胶)；
接枝石墨，其包括石墨颗粒和接枝在石墨颗粒上的接枝基团，接枝基团包括丁二烯和丙烯腈的共聚物基团。
优选的，组合物中丁腈橡胶的重量百分含量在28％至60％；组合物中接枝石墨的重量百分含量在2％至12％。
优选的，在接枝石墨中，相对石墨颗粒的重量，接枝基团的重量比例在6％至20％之间。
本发明的单向阀优选为制冷设备的压缩机中的单向阀，这种单向阀的工作环境中充满了油(如润滑油)和冷媒，且工作温度和压力较高。因此，弹性体层的材料优选应对油和冷媒有较好的抗性(抗老化性)，以保证在弹性体层在使用过程中的物理性能(如硬度、力学性能)和尺寸不变。同时，弹性体层在使用中会反复受到阀片的冲击并细微变形，故其动态老化性能、耐磨性能等也是重要的。
上述的弹性体材料中，在丁腈橡胶(优选氢化丁腈橡胶)为主的基材中分布有接枝石墨，接枝石墨的石墨颗粒上有类似丁腈橡胶分子的接枝基团，故其可与丁腈橡胶基材共交联，消除石墨颗粒与丁腈橡胶间的界面，从而很好的融入基材中，因此接枝石墨的存在不会对丁腈橡胶的强度等力学性能造成不良影响。同时，由于石墨本身的特性，其颗粒必然为片层状，由此，片层状的石墨颗粒可阻挡冷媒、油等侵入，从而提高弹性体材料的抗老化性；且片层状的石墨还可起到改善弹性体材料耐磨性能和动态抗老化性能的作用，提高其抗阀片冲击的能力。也就是说，上述组合物除具有良好的力学性能外，抗老化性能、动态抗老化性能、耐磨性等也十分出色，故特别适于用作压缩机的单向阀的弹性体层。该弹性体材料的具体情况还将在本专利的之后部分中详细介绍，此处就不在赘述。
优选的，如图3、图4、图6、图7所示，限位元件2包括基体21；且弹性体层22至少设于基体21用于与运动元件(如阀片3)接触的一侧。
也就是说，限位元件2可包括常规的、由硬质材料(如钢)制成的基体21，该基体21限定出限位元件2的基本形状和主要部分。而在基体21用于与运动元件接触的一侧上设有弹性体层22。当然，在基体21的其它部分也可设有弹性体层22。
具体的，作为本发明的实施例的一种优选方式，如图3、图4、图6所示，弹性体层22位于限位元件2的最外侧。
也就是说，在基体21用于与运动元件接触的一侧表面上可直接设有并仅设有一个弹性体层22。
优选的，作为本发明的实施例的一种方式，弹性体层22卡套在基体21上，且将弹性体层22从基体21上脱出所需的力至少为30牛顿。
也就是说，弹性体层22可如图5所示，形成一个单独的“套状”器件，其具有能与基体21连接的结构，从而如图3、图4所示，弹性体层22可通过机械方式卡接、套接在基体21上；当采用这种方式时，若要将弹性体层22从基体21上拉下，则至少需要30牛顿的力。这样的方式比较便于弹性体层22的更换。
优选的，作为本发明的实施例的另一种方式，如图6所示，弹性体层22粘结在基体21上，且弹性体层22与基体21间沿180度方向的剥离应力至少为0.6牛顿/毫米。
也就是说，弹性体层22也可通过粘结方式连在基体21上。例如，可在基体21上涂布环氧类，丙烯酸类、聚氨酯类等粘结剂，再将弹性体层22粘在其上；或者，也可在基体21上涂布橡胶型粘结剂，之后通过加热使弹性体层22与基体21实现共交联(共硫化)而连接在基体21上。且在这种情况下，弹性体层22与基体21间的180度剥离应力至少为0.6牛顿/毫米。
作为本发明的实施例的另一种优选方式，如图7所示，弹性体层22用于与运动元件接触的一侧设置有刚性层23。
也就是说，基体21上也可不只设有弹性体层22，而是在弹性体层22外还设置有由刚性材料制成的刚性层23。
也就是说，限位元件最外侧的一层由刚性材料制成，而弹性体层22被包覆在刚性层23中。具体的，刚性材料可为钢、铸铁、铜合金、铝、铝合金、钛合金、铅、陶瓷材料等。这种设计的优点在于，位于最外侧的层直接受到运动元件(如阀片3)的撞击，并且与外界环境(如冷媒、油)直接接触，故需要较高的耐磨性、耐腐蚀性等，而传统的刚性材料在这方面的性能更佳，将其用于最外侧可充分发挥其优势；同时，刚性层23内还设有弹性体层22，故运动元件的冲击可通过刚性层23传导到弹性体层22上，弹性体层22仍能起到缓冲作用。
优选的，刚性层23粘结在弹性体层22上，弹性体层22与刚性层23之间沿180度方向的剥离应力至少为0.6牛顿/毫米。
显然，刚性层23难以变形，不方便以卡套等机械方式连接在柔性的弹性体层22上，因此其与弹性体层22之间优选采用粘结连接的方式。
当然，在基体21上也可设有由多个不同材料的层组成的“层叠结构(其中必须包括弹性体层22)”。该层叠结构中的总层数优选在2个至20个之间；而且，在层叠结构中的层的具体排列形式是多样的，例如，可包括多组交替排布的刚性层23和弹性体层22，或可包括多个连续的刚性层23或多个连续的弹性体层22等。
优选的，在上述单向阀中，基体21的厚度可在0.5毫米至4毫米之间；弹性体层22的厚度在0.1毫米至5毫米，更优选在0.5毫米至1.5毫米；而刚性层23的厚度优选在0.01毫米至4毫米之间。
显然，对于以上的弹性体层22、刚性层23等，若其厚度太薄则不能起到各自的作用，太厚则可能影响其他性能(例如若刚性层23太厚，则会使弹性体层22起不到缓冲作用)。
优选的，本发明的实施例的单向阀为用于压缩机中的单向阀，而上述限位元件为用于压缩机单向阀中的限位元件。更优选的，如图3、图4、图6、图7所示，在该单向阀(压缩机单向阀)中：
阀体1包括第一表面，阀孔11开口在第一表面上；
运动元件为包括固定部和运动部的阀片3，其固定部连接在第一表面上，运动部用于在盖住阀孔11的关闭位置与离开阀孔11的打开位置间运动(即相对阀体1进行运动)；
限位元件2包括位于阀片3远离第一表面一侧的限位部，在从阀片3的固定部指向运动部的方向上，限位部与第一表面间的距离逐渐增加。
也就是说，对于压缩机中的单向阀，其运动元件优选为阀片3的形式，阀片3为长条形薄片，可由高周疲劳钢(如弹簧钢)制成，其一端(固定部)连接在阀体1上，另一端(运动部)可弯曲变形，从而可在贴附于阀体1表面的关闭位置和离开阀体1表面的打开位置间往复运动。
而限位元件2的一端也可固定连接在阀体1表面，且其包括位于阀片3运动部上方的限位部，从而限制阀片3离开阀体1表面的距离(即打开位置)。同时，限位元件2的限位部是倾斜设置的，其“根部”处与阀体1表面最接近，而“端部”则与阀体1表面最远，从而限位部为由根部向端部“翘起”的结构，这样就能限制阀片3为打开程度逐渐增加的形式。
优选的，对于上述用于压缩机中的单向阀，限位部2朝向阀片3一侧的表面为凸弧面。
也就是说，如图4、图6、图7所示，限位元件2的限位部用于与阀片3接触的面优选是弧面而非平面，且该弧面是向阀片3凸出的凸弧面，也就是说，在从阀片3的固定部指向运动部的方向上，该凸弧面相对第一表面的翘起程度越来越大。这种凸弧面的设计可使阀片3在打开时的应力分散。同时，如图4所示，在符合以上条件的情况下，阀片3打开时与限位元件2的接触过程可分为两个阶段进行：阀片3撞击限位元件2时先弯曲并贴附在限位元件2的表面(即第一阶梯91)上，之后凸出部分的弹性体层22因为受力而被压缩变形，限位元件2的表面形状产生变化，阀片3也继续向上运动到图中虚线的第二阶梯92的位置。也就是说，阀片3的撞击过程变成了“阶梯式”的，从而使阀片上的应力均匀分散，消除了应力集中区域。
如图6所示，更优选的，在从阀片3的固定部指向运动部的方向上，该限位元件2的表面的凸弧面的曲率优选在1/72毫米分之一至1/172毫米分之一；和/或，上述凸弧面在最靠近第一表面的位置的切面与第一表面间的夹角α在9度至40度(图中阀片3平行于第一表面，故α角的一端画在了阀片3表面)。优选的，限位元件2的限位部靠近第一表面的一侧与第一表面间的最大距离H在3毫米至32毫米。
也就是说，上述的凸弧面的曲率优选在1/72(mm-1)至1/172(mm-1)之间，这样可更好的保证以上“阶梯式”撞击过程。同时，限位元件2限位部的根部与阀体1表面间的夹角α优选在9度至40度。而且，限位元件2限位部的端部与阀体1表面间的距离H优选在3毫米至32毫米之间；具体的，对于冰箱压缩机中的单向阀，该距离H可在3毫米至18毫米，而对于空调压缩机中的单向阀，该距离H可在5毫米至32毫米。
显然，以上的最大距离H、曲率、夹角α共同限定出了阀片3的最大打开程度(开度)，它们的值越大则阀片3的最大打开程度越大，单向阀的流体流速也就越大，压缩机能效越高；但相应的，阀片3变形也就越大，越容易损坏。由于本发明的实施例的单向阀的限位元件2中包括弹性体层22，可有效降低阀片3上的应力集中，故上述各参数的取值范围都比现有技术更大，即本发明的实施例可在保证阀片3不被损坏的情况下增加其最大打开程度，从而提高单向阀的流体流速和压缩机的能效。
以上介绍的是压缩机中单向阀的结构。但显然，本发明的实施例的单向阀不限用在压缩机中，其也可为汽车气门等用的单向阀。而且，本发明的实施例的单向阀的结构也不限于以上的具体形式，例如，其运动部也可为能在堵住阀孔的位置(关闭位置)和离开阀孔的位置(打开位置)间移动的“活塞”。总之，只要单向阀中具有阀体、运动元件、限位元件，且限位元件包括上述弹性体层，即属于本发明的保护范围。
接枝石墨
1、接枝石墨
本发明的实施例还提供一种接枝石墨，该接枝石墨可用于上述的组合物中，而该组合物可用于形成以上压缩机单向阀的弹性体层的弹性体材料。
具体的，该接枝石墨包括石墨颗粒和接枝在石墨颗粒上的接枝基团，接枝基团包括丁二烯和丙烯腈的共聚物基团。
其中，“丁二烯和丙烯腈的共聚物”即为丁腈橡胶，也就是说，在本发明的实施例的接枝石墨中，石墨颗粒上接枝了丁腈橡胶分子的基本基团。
其中，上述石墨颗粒的粒径优选在200纳米至5000纳米之间。
该粒径范围内的石墨颗粒可均匀分散在基材(丁腈橡胶)中，并起到改善弹性体层性能(如抗老化性能)的作用。
优选的，在接枝石墨中，相对石墨颗粒的重量，接枝基团的重量比例在6％至20％之间；更优选在6％至17％之间。
也就是说，在接枝石墨中，单纯的接枝基团与单纯的石墨颗粒的重量比优选在(0.06～0.2)∶1，或者说石墨颗粒上的“接枝量”优选在0.06～0.2之间。显然，在石墨颗粒上接枝基团的量对弹性体材料的性能有着重要的影响，经研究发现，以上比例范围内的接枝量可最有效的改善弹性体材料的抗老化性，过小则作用不明显，过大则接枝过程难以实现。
优选的，上述接枝基团为氢化的丁二烯和丙烯腈的共聚物基团，并优选为封端的(如氨基封端的)丁二烯和丙烯腈的共聚物基团。
也就是说，用于对石墨颗粒进行接枝的丁腈橡胶(丁二烯和丙烯腈的共聚物)优选是氢化丁腈橡胶和封端的丁腈橡胶，这样可以更好的改善弹性体材料的抗老化性。
2、接枝石墨的制备方法
本发明的实施例还提供一种上述接枝石墨的制备方法，其包括：
对石墨颗粒进行官能化；
将接枝基团接枝到石墨颗粒上，得到接枝石墨，其中，接枝基团包括丁二烯和丙烯腈的共聚物基团。
也就是说，可先对片层状的石墨颗粒进行官能化，使其连接所需的官能团，之后通过这些官能团将上述的接枝基团接枝到石墨颗粒上。
具体的，接枝石墨的制备方法可包括以下的步骤：
S101、将石墨颗粒与强氧化剂混合。
其中，强氧化剂选用过氧化苯甲酰(BPO)，故本步骤具体为：将原料石墨与过氧化苯甲酰按照100∶6的重量比混合，并在球料比为3至4的条件下通过球磨方法研磨混合2个小时，使原料石墨的粒径缩小到上述石墨颗粒的粒径范围，并与过氧化苯甲酰充分混合在一起。
图8为石墨颗粒的扫描电镜照片，可见，石墨颗粒为明显的片层状结构，其粒径处于以上200纳米至5000纳米的范围内。
S102、进行加热，以使石墨颗粒官能化。
本步骤具体为将石墨颗粒与强氧化剂的混合物加热到110℃并保持10分钟。
为了结果的可比性，本发明的实施例中，均采用上述氧化苯甲酰作为强氧化剂，并统一采用以上的加热参数。但显然，强氧化剂也可使用其它的物质。
例如，也可用过氧化二丙苯为强氧化剂，此时原料石墨与过氧化二丙苯的重量比最大不超过3∶1，而加热可为在150℃的温度保持1小时。
再如，也可用高锰酸钾为强氧化剂，此时原料石墨与高锰酸钾的重量比最大不超过3∶1，而加热可为在160℃的温度保持2小时。
S103、将石墨颗粒冷却到室温后充分淘洗至中性，之后烘干，得到棕黄色的粉末，即为官能化的石墨颗粒。
此时，在片层状的石墨颗粒上接枝了大量的官能团，其中，片层状的石墨颗粒边缘部分连接的官能团以羧基和羟基为主，而中间部分连接的官能团以环氧基团为主。
S104、将石墨颗粒加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，并超声处理15分钟，得到均匀的悬浮液。
其中，相对石墨颗粒的重量，N,N-二甲基甲酰胺的重量比例优选在350％至450％，即石墨颗粒与N,N-二甲基甲酰胺的重量比在1∶(3.5～4.5)。
S105、将丁二烯和丙烯腈的共聚物(也就是丁腈橡胶，但该丁腈橡胶是制备接枝石墨的原料，与组合物产品中的丁腈橡胶不同)、二环己基碳二亚胺(DCC)加入上述悬浮液中，并搅拌30分钟使其分布均匀。
其中，相对石墨颗粒的重量，二环己基碳二亚胺的重量比例优选在1％至5％，即石墨颗粒与二环己基碳二亚胺的重量比在1∶(0.01～0.05)。
其中，相对石墨颗粒的重量，丁二烯和丙烯腈的共聚物的重量比例在18％至40％，即石墨颗粒与丁二烯和丙烯腈的共聚物的重量比在1∶(0.18～0.4)。
通常而言，在反应过程中，丁二烯和丙烯腈的共聚物不可能全部接枝在石墨颗粒上，故反应物中的丁二烯和丙烯腈的共聚物的用量必须大于接枝石墨产品中所需的接枝基团的量。经研究发现，按照以上的用量，可保证接枝石墨产品中的接枝量符合以上0.06～0.2的范围。
其中，丁二烯和丙烯腈的共聚物优选为封端的(如氨基封端的)液态丁二烯和丙烯腈的共聚物，且丁二烯和丙烯腈的共聚物优选是经过氢化处理的氢化丁二烯和丙烯腈的共聚物。为了结果的可比性，本发明的实施例中，均采用氨基封端的液态丁腈橡胶为原料。
S106、加热悬浮液，使接枝基团接枝到石墨颗粒上。
其中，加热优选为在80℃至100℃的温度下保温20小时至28小时。为了结果的可比性，本发明的实施例中，统一在90℃的温度下加热24小时。
在加热过程中，接枝反应的过程如下：
其中，Graphite platelet表示片状的石墨颗粒，NBR表示丁二烯和丙烯腈的共聚物基团，NH2-NBR表示氨基封端的丁腈橡胶原料。
S107、对悬浮液进行过滤，过滤产物烘干得到粉末，即为上述的接枝石墨。
组合物
本发明的实施例还提供一种组合物，其包括：
丁腈橡胶；
接枝石墨，其包括石墨颗粒和接枝在石墨颗粒上的接枝基团，接枝基团包括丁二烯和丙烯腈的共聚物基团。
本发明的实施例的组合物包括丁腈橡胶(指单独的丁腈橡胶，而非接枝在石墨颗粒上的基团)和上述的接枝石墨，其经过交联后可得到上述的弹性体层的弹性体材料。
优选的，在该组合物中，丁腈橡胶的重量百分含量在28％至60％；接枝石墨的重量百分含量在2％至12％；进一步优选的，丁腈橡胶的重量百分含量在30％至50％；接枝石墨的重量百分含量在3.5％至7.5％。
丁腈橡胶和上述的接枝石墨是组合物中最重要的组分，它们的含量对于所形成的弹性体材料的性能有着重要的影响，经研究发现，以上的含量范围是优选的。
优选的，此处的丁腈橡胶为氢化丁腈橡胶。
也就是说，作为组合物的主要基材的丁腈橡胶优选也是经过氢化的，以进一步改善产品弹性体材料的抗老化性能。例如，此处可用的丁腈橡胶包括牌号3406(购自朗盛公司)、4307(购自朗盛公司)、4221(购自拜耳公司)等的市售丁腈橡胶产品。
显然，在该组合物中，还可添加有其它常规组分，以改善产品弹性体材料的性能，其中，可以加入的组分包括但不限于以下的一种或多种：
(1)交联剂
交联剂主要用于产生自由基，从而引发交联反应，使组合物中的丁腈橡胶之间，以及丁腈橡胶同接枝石墨之间均可很好的交联在一起。
优选的，本发明的实施例的组合物中可用的交联剂包括过氧化物类交联剂(如过氧化二异丙苯)、酯类交联剂(如三烯丙基异氰脲酸酯)、硫磺类交联剂等。
优选的，在组合物中，交联剂的重量百分含量在2.5％至4％。
(2)增塑剂
增塑剂用于降低产品弹性体材料分子间的作用力，从而降低其硬度，提高其可塑性、流动性等。尤其是，为了降低运动元件的应力集中以及振动传递，故本发明的实施例的弹性体层的硬度不应过大，其中更应当使用增塑剂。
具体的，本发明的实施例的组合物中可用的增塑剂包括聚酯型增塑剂、聚醚型增塑剂等。通常而言，在组合物中，增塑剂的重量百分含量可在4％至10％。
由于本发明的弹性体材料优选用于压缩机的单向阀中，故其会与冷媒、油等接触，而许多现有的增塑剂会溶于冷媒、油等之中并逐渐失效，导致弹性体材料的硬度、尺寸等产生变化，故不适用。经研究发现，TP-759型增塑剂受冷媒、油的影响最小，故特别适用于本发明。TP-759型增塑剂是一种高相容性聚酯、聚醚混合型增塑剂，由美国罗门哈斯公司生产。
(3)防老剂
防老剂主要用于延缓弹性体材料的老化过程，延长其使用寿命。
具体的，本发明的实施例的组合物中可用的防老剂包括2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体等。
(4)促进剂
促进剂主要用于增加反应速率。
具体的，本发明的实施例的组合物中可用的促进剂包括：硫代氨基类，如二丁基二硫代氨基甲酸锌；秋兰姆类，如一硫代四甲基秋兰姆、六硫代(或四硫化)双五甲基秋兰姆；次磺酰胺类，如N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰等。当然，具体应用的促进剂可为以上任意一种或多种的组合。
(5)填料
填料通常为无机物粉末，用于填充在基材中，以改变材料整体的力学性能或降低成本。
具体的，本发明的实施例的组合物中可用的填料包括炭黑、陶土、滑石粉、碳酸钙等。
(6)助剂
助剂包括多种不同的类型，其包括但不限于：用于促进反应进行的反应助剂，如氧化锌、氧化镁等；用于帮助成型的成型助剂，如聚乙二醇等；用于帮助提高加工性能的加工助剂，如硬脂酸等。
其中，该组合物可由以上的各组分按常规方法直接混合得到，在此不再详细描述。
弹性体材料
本发明的实施例还提供一种弹性体材料，其是由上述组合物交联形成的。
具体的，由上述组合物交联形成弹性体材料的基本方法是通过加热使各组分熔融并实现交联反应，其加热温度可在100℃至200℃左右，时间可在几十分钟至数小时；其具体的制成工艺包括混炼、热压、挤出等常规的方法，在此不再详细描述。
为了结果的可比性，在本发明各实施例中，统一按照以下的工艺制备弹性体材料：使组合物在170℃的温度和10MPa的压力下热压交联10分钟；之后在加热炉中于140℃的温度下加热4小时。
实施例
下面根据以上的配方、制备方法制备不同的弹性体材料和单向阀，作为本发明的实施例和对比例，以示例性的说明本发明。
1、物料表
在各实施例中所使用的物质的名称、成分、参数、来源等如下表所示：
表1、本发明实施例中使用的原料参数表
2、测试方法
对各实施例和对比例的弹性体材料和单向阀，要进行一些性能测试，其具体测试方法如下：
(1)剥离应力测试
沿与粘结面成180度的方向将弹性体层从基体上剥离，用拉力机(购自Instron公司)测试其应力作为剥离应力。
(2)撞击模拟
用法国达索系统公司的abaqus有限元软件模拟计算单向阀运行过程中阀片的应力分布、振动情况、最大应力、最大冲击压力、开度、流体流速等。
(3)力学性能测试
对弹性体材料的各项力学性能进行测试，其包括：
拉伸强度：将弹性体材料制成中国国家标准GB/T528中的第1型试样，其中，试样为哑铃型，厚度为2±0.2毫米，总长度为115毫米，中间的窄部长度为33±2毫米，窄部宽度为6+0.4毫米，窄部与端部间通过两个相接且方向相反的圆弧连接，靠近窄部的圆弧过渡半径为14±1毫米，靠近端部的圆弧过渡半径为25±2毫米；用3365型的拉力机(购自instron公司)在500mm/min的速率下对其进行拉伸，并测试拉伸过程中的最大应力，作为拉伸强度。
断裂延伸率：将弹性体材料制成上述的第1型试样，用3365型的拉力机(购自instron公司)在500mm/min的速率下对其进行拉伸，以其断裂时的应变为断裂延伸率。
硬度：将弹性体材料制成上述的第1型试样，用XL-A型的邵氏A硬度计(购自上海六菱仪器厂)测试其表面硬度，每个试样在不同位置测试3次取平均值为结果。
(4)抗老化测试
在20巴(Bar)的压力和140℃的温度下，将上述的第1型试样在模拟液中浸泡40天，之后对其进行观察和测试，判断其抗老化性能。
其中，模拟液用于模拟压缩机内的环境，其由溶在一起的油和冷媒组成；油的型号为4GSI和410W(均购自日本太阳公司)，二者重量比为100∶15；冷媒的型号为R22(购自杜邦公司)，冷媒与油(总量)的重量比为100∶13。
浸泡完成后，根据以下指标判断样品弹性体材料的抗老化性能：
表面是否有开裂、起泡，没有为好；
尺寸变化率，以增长幅度在5％以内为好；
邵氏硬度变化率，以减小幅度在15％以内为好；
拉伸强度变化率，以减小幅度在20％以内为好。
其中，各“变化率”是指以进行浸泡前材料的性能为100％时，浸泡后材料相应性能的变化量的相对比例。
(5)动态抗老化测试
弹性体层在使用过程中会反复受到阀片的撞击而变形，故其抵抗反复变形的能力(即动态抗老化性能)是十分重要的，而动态抗老化测试包括：
将弹性体材料制成25毫米宽，140毫米至155毫米长，6.3毫米厚的条状试样，在沿条状试样长度方向的中心的一侧，加工出贯穿其宽度方向的、半径2.38毫米的半圆形凹槽。
将条状试样两端夹在GT7011型德墨西亚挠曲试验机(购自台湾高铁公司)的两个夹头上，使上述凹槽处于正中，开启试验机，其中一个夹头作相对另一夹头作“远离-靠近”的往复运动，该往复运动的行程为57毫米，频率5Hz，两夹头间的最大距离为75毫米。随着夹头的运动，条状试样也被反复的“弯折-拉直”，循环一定次数后，观察条状试样上的裂痕情况，判断其动态抗老化性能等级，具体如下：
1级，只有肉眼看上去类似“针刺点”的裂痕，且数量不超过10个；
2级，只有肉眼看上去类似“针刺点”的裂痕，且数量大于10个；
3级，有“裂纹状”的裂痕，且最大裂纹长度大于0.5毫米不超过1毫米；
4级，有“裂纹状”的裂痕，且最大裂纹长度大于1毫米不超过1.5毫米；
5级，有“裂纹状”的裂痕，且最大裂纹长度大于1.5毫米不超过3毫米；
6级，有“裂纹状”的裂痕，且最大裂纹长度大于3毫米。
3、实施例和对比例
按照以上的制备方法，选用不同的原料、配方制备不同的弹性体材料和单向阀，作为本发明的具体实施例和对比例，并进行相应的性能测试。
实施例1：
将限位元件的基体(由冷轧钢制成)用丁酮和异丙醇洗净后涂覆厚度约30um的粘结剂，并在60℃的环境下干燥30分钟；而后将氢化丁腈橡胶与带有粘结剂的基体在160℃或170℃的温度下交联(硫化)10分钟，在基体表面形成弹性体层；之后测试这些弹性体层的剥离应力，其结果如下表所示：
表2、使用不同粘结剂时弹性体层的剥离应力(N/mm)
可见，通过常规的粘结剂将弹性体层粘结在基体上时，其剥离应力都可满足以上大于等于0.6牛顿/毫米的要求。
实施例2：
按照上述的撞击模拟测试方法，建立本发明的实施例的单向阀(具有弹性体层)和现有单向阀(没有弹性体层的)的模型，分别模拟它们在使用过程中的应力、振动情况等。
其中，现有单向阀模型的结构如图1、图2所示，其具体尺寸参数如下：
限位部厚度：2.5mm；
限位部下表面曲率：1/150(mm-1)；
限位部根部与阀体夹角：3.257度；
阀片厚度：0.152毫米；
阀片运动部长度：14毫米；
阀片运动部宽度：7.6毫米；
工作频率：50Hz。
模拟中，限位部由冷轧钢材料制成，阀片由弹簧钢材料制成，二者在模拟中用的力学参数分别为：
冷轧钢：杨氏模量193GPa，拉伸强度505MPa，断裂延伸率70％；
弹簧钢：杨氏模量210GPa，拉伸强度1500MPa，断裂延伸率8％。
本发明实施例的单向阀模型的结构如图6、图7所示，其与现有单向阀类似，区别在于其限位部包括上述的弹性体层。具体的，限位部的基体上可直接设有单层的弹性体层，此时弹性体层厚度为0.6毫米，并采用氢化丁腈橡胶或硅胶材料；或者，基体上也可具有层叠结构，该层叠结构包括位于内侧(靠近基体)的弹性体层和位于外侧(远离基体)的刚性层，其中弹性体层采用氢化丁腈橡胶材料，厚度为0.5毫米，刚性层采样上述冷轧钢材料，厚度为0.8毫米。
模拟中，弹性体层材料的力学参数为：
氢化丁腈橡胶：杨氏模量6MPa，拉伸强度18.3MPa，断裂延伸率250％；
硅胶：杨氏模量3MPa，拉伸强度6.5MPa，断裂延伸率500％。
图9和图10分别为一个运动周期中现有单向阀和本发明的实施例的具有单层氢化丁腈橡胶弹性体层的单向阀的阀片各部位所受的最大应力的模拟分布图。可见，在增加弹性体层后，阀片中部原有的应力集中区消失了，这表示阀片在运动过程中所受的应力大幅减小，从而可延长阀片的使用寿命，并为增加阀片的开度提供了可能。
图11和图12分别为一个运动周期中现有单向阀和本发明的实施例的具有单层氢化丁腈橡胶弹性体层的单向阀的阀片的振动情况的模拟图。可见，在增加弹性体层后，阀片自身的振动大幅减小，从而可以延长阀片使用寿命，并可减小流体的扰动，提高流体流速。
下表是阀片运动过程中部分性能的模拟结果。可见，与没有弹性体层的单向阀相比，在增加弹性体层后，阀片所受的最大冲击力和最大应力分别减小了-55.8％和-34.5％，相应的，其开度和单向阀的流体(冷媒)流速分别增大了7.37％和5.9％。由此可见，弹性体层的存在可大幅降低阀片所受的冲击，从而减小振动和噪音，并延长阀片的使用寿命，同时增大单向阀的流体流速，进而提高压缩机的能效。
表3、无弹性体层和带有单层氢化丁腈橡胶弹性体层的单向阀的模拟结果
| 项目 | 无弹性体层 | 单层氢化丁腈橡胶弹性体层 |
| 阀片所受最大冲击力 | 75.6N | 33.4N |
| 阀片最大应力 | 473.213MPa | 309.761MPa |
| 阀片开度 | 3.133mm | 3.364mm |
| 流体流速 | 2.657kg/h | 2.813kg/h |
下表是对用单层氢化丁腈橡胶和单层硅胶作为弹性体层的单向阀的模拟结果，可见，用硅胶等其它弹性体材料作为弹性体层也可起到缓冲作用，这表明本发明的弹性体层并不限于氢化丁腈橡胶。
表4、带有单层氢化丁腈橡胶弹性体层或单层硅胶弹性体层的单向阀的模拟结果
| 项目 | 单层硅胶弹性体层 | 单层氢化丁腈橡胶弹性体层 |
| 阀片所受最大冲击力 | 31.5N | 33.4N |
| 阀片最大应力 | 327.24MPa | 309.761MPa |
| 阀片开度 | 3.361mm | 3.364mm |
表5、无弹性体层、单层氢化丁腈橡胶弹性体层、层叠结构的单向阀的模拟结果
| 项目 | 无弹性体层 | 单层氢化丁腈橡胶弹性体层 | 层叠结构 |
| 阀片所受最大冲击力 | 75.6N | 33.4N | 36.4N |
| 阀片运动到位的时间 | 0.002052s | 0.002069s | 0.002066s |
从上表可见，使用单层弹性体层和层叠结构时的阀片冲击力均小于无弹性体层的情况，而阀片运动到位的时间均大于无弹性体层的情况(这表示阀片运动过程延长，所受冲击力可减小)；因此，这两种情况都可起到缓冲的作用。相对而言，使用单层弹性体层的单向阀的受力比使用层叠结构的单向阀更低，这表明在增加刚性层后，阀片的缓冲作用有所降低，但仍优于无弹性体层的情况。
实施例3至12，对比例1和2：
如前所述，本发明的单向阀优选为用于压缩机中的单向阀，而这种单向阀处于高温、高压、高腐蚀(冷媒和油)的复杂环境中，故其中弹性体层的材料应当具有抵抗以上环境的能力。
按照上述的制备方法和以下表格中的配方，制备不同的接枝石墨，以用于制备不同的弹性体材料。
表6、接枝石墨的参数(用量均为重量份)
| 编号 | 接枝石墨1 | 接枝石墨2 | 接枝石墨3 | 对比石墨 |
| F09用量 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| DMF用量 | 400 | 400 | 400 | 400 |
| LNBR-NH2用量 | 20 | 40 | 25 | 10 |
| DCC用量 | 1 | 1 | 2 | 1 |
| 接枝量 | 0.09 | 0.17 | 0.12 | 0.02 |
其中，各物质用量是指按照上述方法制备接枝石墨时，各步骤中所采用的物质的量；而接枝量是产品接枝石墨中接枝基团与石墨颗粒的重量比，其根据产品接枝石墨相对于原料石墨的增重量(因为增重量近似可看成接枝基团的重量)计算得到。
其中，对比石墨制备时所用的丁腈橡胶量和最终的接枝量均小于本发明的优选范围，故将其作为对比例。
将接枝石墨按照以下表格中的配方，制备成不同实施例或对比例的组合物，并用这些组合物按照上述方法形成弹性体材料，再按照上述方法测试各弹性体材料的性能。
表7、组合物配方(物质用量均为其在组合物中的重量百分比)
从上表可见，本发明的实施例3至12的含有接枝石墨的弹性体材料的硬度、拉伸强度、断裂延伸率等性能等都符合要求，可以作为上述弹性体层的材料。
从对比例2可见，其中使用的是接枝量较小的对比石墨，其对应的弹性体材料的拉伸强度只有11.6MPa，明显比本发明实施例的弹性体材料的拉伸强度低。这表明，若接枝石墨的接枝量过小(或根本未接枝)，则石墨不能很好的融入弹性体材料中，其反而会对弹性体材料的强度等性能造成不良影响，故并不适用。相对的，本发明的实施例的接枝石墨可与丁腈橡胶实现共交联，消除石墨颗粒与丁腈橡胶的界面，从而很好的融入丁腈橡胶中，故不会对弹性体材料的强度等性能造成不良影响。
下面对以上实施例的弹性体材料的其它性能进行详细说明。
对现有丁腈橡胶(未氢化的丁腈橡胶，型号为230S，购自日本JSR公司)、现有氢化丁腈橡胶(型号为4307，购自朗盛公司)、本发明的实施例3的弹性体材料进行上述抗老化测试。
图13、图14、图15分别为现有丁腈橡胶、现有氢化丁腈橡胶、本发明的实施例3的弹性体材料经过上述的抗老化测试后的表面形貌照片。可见，本发明的实施例3的弹性体材料表面几乎没有产生开裂、起泡等；相对的，现有的丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶表面都有起泡，但普通的未氢化的丁腈橡胶(230S)的起泡比氢化丁腈橡胶(4307)的起泡更严重。
图16、图17分别为现有氢化丁腈橡胶、本发明的实施例3的弹性体材料在抗老化测试之前和之后的尺寸对比照片，在材料一侧对齐的情况下，其另一侧的位置差即代表材料在经过抗老化测试后的尺寸膨胀。可见，本发明的实施例3的弹性体材料经过抗老化测试后尺寸的膨胀很小，而现有的氢化丁腈橡胶的尺寸膨胀明显。
以上的结果表明：
第一、本发明的实施例的弹性体材料具有良好的抗老化性能，现有丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶的抗老化性能均比本发明的弹性体材料差。
第二、现有氢化丁腈橡胶的抗老化性能又比普通的未氢化的丁腈橡胶好。这证明，对丁腈橡胶进行氢化有助于提高其抗老化性能；由此可见，在本发明的弹性体材料中，以及在接枝石墨的制备过程中，使用氢化丁腈橡胶为原料均是更优选的。
表8、弹性体材料的抗老化性能
| 编号 | 对比例1 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 起泡 | 无 | 无 | 无 | 无 |
| 开裂 | 无 | 无 | 无 | 无 |
| 尺寸变化率％ | 12 | 5 | 8 | 7 |
| 邵氏硬度变化率％ | -20 | -11 | -14 | -13 |
| 拉伸强度变化率％ | -25 | -6 | -10 | -9 |
上表为按照上述方法对本发明各实施例和对比例的弹性体材料进行的抗老化测试的结果。可见，相对于含有接枝石墨的本发明各实施例的弹性体材料，不含接枝石墨的对比例1的弹性体材料在经过抗老化测试后，尺寸、硬度、拉伸强度的变化率都明显更大，这表明若不含接枝石墨，则在冷媒和油的环境中，材料的性能会迅速恶化。也就是说，本发明的实施例的含有接枝石墨的弹性体材料，确实对冷媒和油有更强的抗性(即有更好的抗老化性能)，故其优选用作压缩机的单向阀中的弹性体层。
按照上述方法，对本发明各实施例和对比例的弹性体材料的动态抗老化性能进行测试，其结果如下表所示。
表9、弹性体材料的动态抗老化性能
其中，对比例1表示上述不含接枝石墨的弹性体材料，而之后的几个例子表示在比例1的弹性体材料的基础上，分别外加3％、6％、12％的重量百分的接枝石墨3之后所得的弹性体材料(相当于本发明的实施例的弹性体材料)。可见，随着接枝石墨含量的提高，弹性体材料的动态抗老化性能也在明显提高，这表明本发明的实施例的弹性体材料具有良好的动态抗老化性能。
综上所述，本发明的实施例的单向阀的限位部上设置有弹性体层，其可起到缓冲和减振的作用，从而降低阀片所受的应力和振动，延长阀片使用寿命，减小噪音，使阀片的开度增加，进而提高单向阀的流体流速，并改善压缩机的能效。
同时，本发明的实施例的弹性体材料的各项力学性能均符合作为弹性体层的要求，且其抗老化性能和动态抗老化性能也很好，故优选可作为压缩机中的单向阀的弹性体层的材料。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (20)
1.一种接枝石墨，其中，包括石墨颗粒和接枝在所述石墨颗粒上的接枝基团，所述接枝基团包括丁二烯和丙烯腈的共聚物基团；
相对所述石墨颗粒的重量，所述接枝基团的重量比例在6％至20％；
所述接枝基团为封端的丁二烯和丙烯腈的共聚物基团。
2.根据权利要求1所述的接枝石墨，其中，
相对所述石墨颗粒的重量，所述接枝基团的重量比例在6％至17％。
3.根据权利要求1所述的接枝石墨，其中，
所述石墨颗粒的粒径在200纳米至5000纳米。
4.一种接枝石墨的制备方法，其中，包括：
对石墨颗粒进行官能化；
将接枝基团接枝到所述石墨颗粒上，得到接枝石墨，其中，所述接枝基团包括丁二烯和丙烯腈的共聚物基团；
相对所述石墨颗粒的重量，所述接枝基团的重量比例在6％至20％；
所述接枝基团为封端的丁二烯和丙烯腈的共聚物基团。
5.根据权利要求4所述的接枝石墨的制备方法，其中，所述对石墨颗粒进行官能化包括：
将石墨颗粒与强氧化剂混合后加热，使所述石墨颗粒官能化，其中，所述强氧化剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二丙苯、高锰酸钾中的任意一种。
6.根据权利要求4所述的接枝石墨的制备方法，其中，所述将接枝基团接枝到所述石墨颗粒上包括：
将所述石墨颗粒分散在N,N-二甲基甲酰胺中，得到悬浮液；
将丁二烯和丙烯腈的共聚物、二环己基碳二亚胺加入所述悬浮液中；
加热所述悬浮液，使接枝基团接枝到所述石墨颗粒上。
7.根据权利要求6所述的接枝石墨的制备方法，其中，
在所述悬浮液中，相对所述石墨颗粒的重量，所述丁二烯和丙烯腈的共聚物的重量比例在18％至40％。
8.根据权利要求6所述的接枝石墨的制备方法，其中，
在所述悬浮液中，相对所述石墨颗粒的重量，所述N,N-二甲基甲酰胺的重量比例在350％至450％，所述二环己基碳二亚胺的重量比例在1％至5％。
9.根据权利要求6所述的接枝石墨的制备方法，其中，所述加热所述悬浮液包括：
在80摄氏度至100摄氏度的温度下，加热所述悬浮液20小时至28小时。
10.一种组合物，其中，包括：
丁腈橡胶；
接枝石墨，其包括石墨颗粒和接枝在所述石墨颗粒上的接枝基团，所述接枝基团包括丁二烯和丙烯腈的共聚物基团；
相对所述石墨颗粒的重量，所述接枝基团的重量比例在6％至20％；
所述接枝基团为封端的丁二烯和丙烯腈的共聚物基团。
11.根据权利要求10所述的组合物，其中，
所述组合物中丁腈橡胶的重量百分含量在28％至60％；
所述组合物中接枝石墨的重量百分含量在2％至12％。
12.根据权利要求11所述的组合物，其中，
所述组合物中丁腈橡胶的重量百分含量在30％至50％；
所述组合物中接枝石墨的重量百分含量在3.5％至7.5％。
13.根据权利要求10所述的组合物，其中，还包括：
交联剂。
14.根据权利要求13所述的组合物，其中，
所述交联剂包括过氧化物类交联剂、酯类交联剂、硫磺类交联剂中的任意一种或多种。
15.根据权利要求13所述的组合物，其中，
所述组合物中交联剂的重量百分含量在2.5％至4％。
16.根据权利要求10所述的组合物，其中，还包括：
增塑剂、防老剂、促进剂、填料中的任意一种或多种的组合。
17.根据权利要求10所述的组合物，其中，
所述丁腈橡胶为氢化丁腈橡胶。
18.一种弹性体材料，其由组合物交联形成，其中，所述组合物包括：
丁腈橡胶；
接枝石墨，其包括石墨颗粒和接枝在所述石墨颗粒上的接枝基团，所述接枝基团包括丁二烯和丙烯腈的共聚物基团；
相对所述石墨颗粒的重量，所述接枝基团的重量比例在6％至20％；
所述接枝基团为封端的丁二烯和丙烯腈的共聚物基团。
19.一种用于单向阀的限位元件，其用于设置在单向阀的运动元件一端上，从而限定所述运动元件的打开位置，其中，
所述限位元件在用于与所述运动元件接触的一侧设置弹性体层，所述弹性体层由弹性体材料制成；所述弹性体材料由组合物交联形成，所述组合物包括：
丁腈橡胶；
接枝石墨，其包括石墨颗粒和接枝在所述石墨颗粒上的接枝基团，所述接枝基团包括丁二烯和丙烯腈的共聚物基团；
相对所述石墨颗粒的重量，所述接枝基团的重量比例在6％至20％；
所述接枝基团为封端的丁二烯和丙烯腈的共聚物基团。
20.一种单向阀，其中，包括：
具有阀孔的阀体；
设置在阀体一端上的运动元件，用于在封闭所述阀孔的关闭位置与离开所述阀孔的打开位置间运动；
设置在运动元件一端上的限位元件，用于限定所述运动元件的打开位置，且所述限位元件在用于与所述运动元件接触的一侧设置弹性体层，所述弹性体层由弹性体材料制成；
所述弹性体材料由组合物交联形成，所述组合物包括：
丁腈橡胶；
接枝石墨，其包括石墨颗粒和接枝在所述石墨颗粒上的接枝基团，所述接枝基团包括丁二烯和丙烯腈的共聚物基团；
相对所述石墨颗粒的重量，所述接枝基团的重量比例在6％至20％；
所述接枝基团为封端的丁二烯和丙烯腈的共聚物基团。
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