CN107033410A - 变压器密封圈用橡胶材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于密封材料技术领域,具体涉及一种变压器密封圈用橡胶材料及其制备方法,所述变压器密封圈用橡胶材料由如下重量份数的原料制成:丁腈橡胶40‑60份,聚氨酯橡胶15‑20份,氯醚橡胶10‑15份,木质纤维3‑8份,纳米二氧化钛5‑10份,补强剂12‑20份,防老剂0.5‑2份,促进剂1‑3份,氧化镁1‑3份,氧化锌5‑10份,硬脂酸5‑10份,铝矾土粉3‑6份,增塑剂10‑20份和交联剂3‑10份。本发明变压器密封圈用橡胶材料强度高,压缩变形小,抗老化性能优异。
Description
技术领域
本发明属于密封材料技术领域,具体涉及一种变压器密封圈用橡胶材料及其制备方法。
背景技术
变压器密封环对防止油的渗漏具有重要的作用,目前常用的密封垫多为橡胶密封垫,但是现有的橡胶密封垫耐油性能差,老化速度快,特别是在高温下,极易引起密封垫老化龟裂,造成变压器渗漏油。
中国专利申请CN103627048B公开了一种抗压、耐磨、耐腐蚀变压器密封环及其生产方法,采用丁腈橡胶作为主要原料,与高强力再生胶和古马隆树脂形成合成橡胶,具有极好的耐油性、耐磨性和耐热性,并辅以炭黑、陶瓷微粉、硅粉、锰粉、聚四氟乙烯、氧化锌、陶土、硫化活性剂和抗热氧老化防老剂,可有效提高密封环的抗撕裂、自润滑效果、抗压缩变形、耐热、耐腐蚀、耐摩擦等性能,提高密封环的使用寿命。在严寒和酷暑气候环境下均能保护良好的密封效果,并且较传统密封环使用寿命有效延长1 倍以上。但是,该专利密封环专利密封垫强度低,耐磨性差。
中国专利申请CN106496687A公开了一种抗压耐高温变压器密封圈用橡胶材料,其是由下述重量份的原料制得:丁腈橡胶70-90,氟橡胶20-40,白炭黑60-80,氧化锌2-4,三乙撑四胺0 .3-0 .5,硫磺S80 1 .5-2 .5,防老剂MB 1 .5-2 .5,促进剂TMTD 0 .3-0 .5,甲基三甲氧基硅烷2-4,三油酸甘油酯0 .3-0 .5,马来松香0 .5-1,钛酸四丁酯0 .5-1,钛酸酯偶联剂NDZ-401 0 .15-0 .25,纳米石墨粉6-8,蓖麻油4-6。该发明的橡胶材料耐磨效果好、减摩性能持久,同时具有良好的抗压、耐高温性能,使用寿命长、密封性好,适合用于变压器密封圈材料。但是,该专利的氟橡胶耐臭氧、天候老化性能差,所得密封圈容易老化,开裂,而且制备方法复杂。
发明内容
为克服上述缺陷,本发明的目的在于提供一种变压器密封圈用橡胶材料及其制备方法。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种变压器密封圈用橡胶材料,由如下重量份数的原料制成:丁腈橡胶40-60份,聚氨酯橡胶15-20份,氯醚橡胶10-15份,木质纤维3-8份,纳米二氧化钛5-10份,补强剂12-20份,防老剂0.5-2份,促进剂1-3份,氧化镁1-3份,氧化锌5-10份,硬脂酸5-10份,铝矾土粉3-6份,增塑剂10-20份和交联剂3-10份。
优选地,所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
优选地,所述铝矾土粉的粒径为100-500μm。
优选地,所述补强剂为轻质碳酸钙、炭黑N330、炭黑N550、炭黑N660、炭黑N990和白炭黑VN-3中一种或几种。
优选地,所述的防老剂为防老剂RD、4020、MB和NBC中一种或几种。
优选地,所述的促进剂为促进剂M、DM、TBBS、TMTD和NA-22中一种或几种。
优选地,所述的增塑剂为磷酸三甲苯酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或几种。
优选地,所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、1,3-双(2-叔丁基过氧基异丙基)苯和1,4-双叔丁基过氧异丙基苯中一种或几种。
优选地,所述变压器密封圈用橡胶材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将丁腈橡胶、聚氨酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中,加热至80-100℃,混炼5-10min;
(2)将步骤(1)胶料加入开炼机中,加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化镁、氧化锌、硬脂酸、铝矾土粉和增塑剂,130-150℃条件下混炼4-8min,然后加入其余原料,继续混炼3-5min;
(3)将步骤(2)混炼胶在165-175℃条件下硫化8-15min,即得。
本发明的积极有益效果:
1. 本发明丁腈橡胶耐油性极好,耐磨性较高,耐热性较好,粘接力强;氯醚橡胶具有耐油、耐臭氧、耐热性能,透气性小;聚氨酯橡胶具有硬度高、强度好、高弹性、高耐磨性、耐撕裂、耐老化、耐臭氧优点,上述三种橡胶合用,提高了丁腈橡胶的耐油、耐臭氧性能,解决了传统橡胶密封垫老化性能差的技术问题。木质纤维比重小、比表面积大,具有优良的保温、隔热、隔声、绝缘和透气性能,热膨胀均匀不起壳不开裂,具有优良的柔韧性及分散性,防冻和防热能力也非常强,与上述橡胶形成互穿的网络结构,进一步提高了本发明橡胶密封垫的柔韧性,延长了橡胶密封垫的使用寿命。纳米二氧化钛和铝矾土粉分散于原料网络结构中,提高了橡胶垫片的耐磨性。氧化镁、氧化锌和硬脂酸提高了橡胶的活性。因此,各种原料协同作用,所得变压器密封圈用橡胶材料强度高,压缩变形小,抗老化性能优异。
2. 本发明所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm,所述铝矾土粉的粒径为100-500μm,分散性好,降低了橡胶材料的表面粗糙度,抗粘效果大大提高,提高了橡胶材料的耐磨性。所述补强剂为轻质碳酸钙、炭黑N330、炭黑N550、炭黑N660、炭黑N990和白炭黑VN-3中一种或几种,提高了橡胶材料的机械强度。所述的防老剂为防老剂RD、4020、MB和NBC中一种或几种,抗老化性能优异,进一步提高了橡胶材料的抗老化性能。所述的促进剂为促进剂M、DM、TBBS、TMTD和NA-22中一种或几种,促进胶料的硫化。所述的增塑剂为磷酸三甲苯酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或几种,降低橡胶的玻璃化温度,令橡胶可塑性、流动性,便于压延、压出成型操作,同时还能降低橡胶的硬度和定伸应力、提高弹性。所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、1,3-双(2-叔丁基过氧基异丙基)苯和1,4-双叔丁基过氧异丙基苯中一种或几种,利于各原料之间形成稳定的网络结构,提高了橡胶材料的耐热性能。
3. 本发明变压器密封圈用橡胶材料的制备方法简单,各原料混合均匀,交联效果好,所得变压器密封圈用橡胶材料强度高,压缩变形小,抗老化性能优异。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式,对本发明进一步说明。
实施例1
一种变压器密封圈用橡胶材料,由如下重量份数的原料制成:丁腈橡胶40份,聚氨酯橡胶15份,氯醚橡胶10份,木质纤维3份,纳米二氧化钛5份,补强剂12份,防老剂0.5份,促进剂1份,氧化镁1份,氧化锌5份,硬脂酸5份,铝矾土粉3份,增塑剂10份和交联剂3份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述铝矾土粉的粒径为100-500μm。
所述补强剂为炭黑N330。
所述的防老剂为防老剂RD。
所述的促进剂为促进剂M。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
所述交联剂为过氧化二异丙苯。
上述变压器密封圈用橡胶材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将丁腈橡胶、聚氨酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中,加热至80℃,混炼10min;
(2)将步骤(1)胶料加入开炼机中,加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化镁、氧化锌、硬脂酸、铝矾土粉和增塑剂,130℃条件下混炼8min,然后加入其余原料,继续混炼5min;
(3)将步骤(2)混炼胶在165℃条件下硫化10min,即得。
实施例2
一种变压器密封圈用橡胶材料,由如下重量份数的原料制成:丁腈橡胶43份,聚氨酯橡胶16份,氯醚橡胶12份,木质纤维4份,纳米二氧化钛6份,补强剂15份,防老剂0.8份,促进剂1.2份,氧化镁1.5份,氧化锌6份,硬脂酸5.5份,铝矾土粉3.5份,增塑剂11份和交联剂3.2份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述铝矾土粉的粒径为100-500μm。
所述补强剂为炭黑N550。
所述的防老剂为防老剂4020。
所述的促进剂为DM和TBBS,两者重量比为1:1。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二异辛酯。
所述交联剂为1,3-双(2-叔丁基过氧基异丙基)苯。
上述变压器密封圈用橡胶材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将丁腈橡胶、聚氨酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中,加热至90℃,混炼8min;
(2)将步骤(1)胶料加入开炼机中,加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化镁、氧化锌、硬脂酸、铝矾土粉和增塑剂,140℃条件下混炼5min,然后加入其余原料,继续混炼4min;
(3)将步骤(2)混炼胶在175℃条件下硫化8min,即得。
实施例3
一种变压器密封圈用橡胶材料,由如下重量份数的原料制成:丁腈橡胶48份,聚氨酯橡胶16.5份,氯醚橡胶13份,木质纤维4.5份,纳米二氧化钛7份,补强剂16份,防老剂1份,促进剂2份,氧化镁1.8份,氧化锌6.5份,硬脂酸6份,铝矾土粉4份,增塑剂12份和交联剂4份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述铝矾土粉的粒径为100-500μm。
所述补强剂为白炭黑VN-3。
所述的防老剂为防老剂RD和4020,两者重量比为1:1。
所述的促进剂为促进剂TBBS。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。
所述交联剂为1,4-双叔丁基过氧异丙基苯。
上述变压器密封圈用橡胶材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将丁腈橡胶、聚氨酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中,加热至95℃,混炼6min;
(2)将步骤(1)胶料加入开炼机中,加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化镁、氧化锌、硬脂酸、铝矾土粉和增塑剂,150℃条件下混炼4min,然后加入其余原料,继续混炼3min;
(3)将步骤(2)混炼胶在170℃条件下硫化12min,即得。
实施例4
一种变压器密封圈用橡胶材料,由如下重量份数的原料制成:丁腈橡胶50份,聚氨酯橡胶17份,氯醚橡胶13份,木质纤维5份,纳米二氧化钛7.5份,补强剂16份,防老剂1.2份,促进剂2份,氧化镁2份,氧化锌7份,硬脂酸6.5份,铝矾土粉4份,增塑剂15份和交联剂4份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述铝矾土粉的粒径为100-500μm。
所述补强剂为炭黑N660。
所述的防老剂为防老剂NBC。
所述的促进剂为促进剂NA-22。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯,两者重量比为1:1。
所述交联剂为1,4-双叔丁基过氧异丙基苯。
上述变压器密封圈用橡胶材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将丁腈橡胶、聚氨酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中,加热至90℃,混炼7min;
(2)将步骤(1)胶料加入开炼机中,加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化镁、氧化锌、硬脂酸、铝矾土粉和增塑剂,140℃条件下混炼6min,然后加入其余原料,继续混炼5min;
(3)将步骤(2)混炼胶在170℃条件下硫化10min,即得。
实施例5
一种变压器密封圈用橡胶材料,由如下重量份数的原料制成:丁腈橡胶51份,聚氨酯橡胶17份,氯醚橡胶13份,木质纤维5.2份,纳米二氧化钛7.5份,补强剂17份,防老剂1.5份,促进剂2份,氧化镁2.2份,氧化锌7.5份,硬脂酸7份,铝矾土粉4.5份,增塑剂16份和交联剂5份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述铝矾土粉的粒径为100-500μm。
所述补强剂为炭黑N990。
所述的防老剂为防老剂RD。
所述的促进剂为TMTD。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。
所述交联剂为过氧化二异丙苯和1,3-双(2-叔丁基过氧基异丙基)苯,两者重量比为1:1。
上述变压器密封圈用橡胶材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将丁腈橡胶、聚氨酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中,加热至85℃,混炼8min;
(2)将步骤(1)胶料加入开炼机中,加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化镁、氧化锌、硬脂酸、铝矾土粉和增塑剂,130℃条件下混炼8min,然后加入其余原料,继续混炼5min;
(3)将步骤(2)混炼胶在170℃条件下硫化8min,即得。
实施例6
一种变压器密封圈用橡胶材料,由如下重量份数的原料制成:丁腈橡胶55份,聚氨酯橡胶18份,氯醚橡胶13.5份,木质纤维6份,纳米二氧化钛8份,补强剂18份,防老剂1.6份,促进剂2.3份,氧化镁2.5份,氧化锌8份,硬脂酸7.5份,铝矾土粉5份,增塑剂17份和交联剂6份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述铝矾土粉的粒径为100-500μm。
所述补强剂为炭黑N 660和N990,两者重量比为1:1。
所述的防老剂为防老剂MB。
所述的促进剂为促进剂TMTD。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二异辛酯。
所述交联剂为过氧化二异丙苯。
上述变压器密封圈用橡胶材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将丁腈橡胶、聚氨酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中,加热至90℃,混炼8min;
(2)将步骤(1)胶料加入开炼机中,加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化镁、氧化锌、硬脂酸、铝矾土粉和增塑剂,150℃条件下混炼4min,然后加入其余原料,继续混炼5min;
(3)将步骤(2)混炼胶在175℃条件下硫化8min,即得。
实施例7
一种变压器密封圈用橡胶材料,由如下重量份数的原料制成:丁腈橡胶56份,聚氨酯橡胶19份,氯醚橡胶14份,木质纤维7份,纳米二氧化钛9份,补强剂20份,防老剂1.8份,促进剂2.5份,氧化镁3份,氧化锌9份,硬脂酸8份,铝矾土粉5.5份,增塑剂18份和交联剂8份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述铝矾土粉的粒径为100-500μm。
所述补强剂为N660。
所述的防老剂为防老剂NBC。
所述的促进剂为促进剂DM。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二异辛酯和邻苯二甲酸二丁酯,两者重量比为1:1。
所述交联剂为过氧化苯甲酰。
上述变压器密封圈用橡胶材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将丁腈橡胶、聚氨酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中,加热至90℃,混炼6min;
(2)将步骤(1)胶料加入开炼机中,加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化镁、氧化锌、硬脂酸、铝矾土粉和增塑剂,140℃条件下混炼4min,然后加入其余原料,继续混炼4min;
(3)将步骤(2)混炼胶在165℃条件下硫化15min,即得。
实施例8
一种变压器密封圈用橡胶材料,由如下重量份数的原料制成:丁腈橡胶60份,聚氨酯橡胶20份,氯醚橡胶15份,木质纤维8份,纳米二氧化钛10份,补强剂20份,防老剂2份,促进剂3份,氧化镁3份,氧化锌10份,硬脂酸10份,铝矾土粉6份,增塑剂20份和交联剂10份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述铝矾土粉的粒径为100-500μm。
所述补强剂为轻质碳酸钙。
所述的防老剂为防老剂4020。
所述的促进剂为促进剂NA-22。
所述的增塑剂为磷酸三甲苯酯。
所述交联剂为过氧化苯甲酰。
上述变压器密封圈用橡胶材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将丁腈橡胶、聚氨酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中,加热至100℃,混炼5min;
(2)将步骤(1)胶料加入开炼机中,加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化镁、氧化锌、硬脂酸、铝矾土粉和增塑剂,140℃条件下混炼6min,然后加入其余原料,继续混炼5min;
(3)将步骤(2)混炼胶在165℃条件下硫化10min,即得。
对比实施例1
一种变压器密封圈用橡胶材料,由如下重量份数的原料制成:丁腈橡胶50份,聚氨酯橡胶17份,氯醚橡胶13份,木质纤维5份,补强剂16份,防老剂1.2份,促进剂2份,氧化镁2份,氧化锌7份,硬脂酸6.5份,增塑剂15份和交联剂4份。
所述补强剂为炭黑N660。
所述的防老剂为防老剂NBC。
所述的促进剂为促进剂NA-22。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯,两者重量比为1:1。
所述交联剂为1,4-双叔丁基过氧异丙基苯。
上述变压器密封圈用橡胶材料的制备方法见实施例4。
对比实施例2
一种变压器密封圈用橡胶材料,由如下重量份数的原料制成:丁腈橡胶50份,聚氨酯橡胶30份,木质纤维5份,纳米二氧化钛7.5份,补强剂16份,防老剂1.2份,促进剂2份,氧化镁2份,氧化锌7份,硬脂酸6.5份,铝矾土粉4份,增塑剂15份和交联剂4份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述铝矾土粉的粒径为100-500μm。
所述补强剂为炭黑N660。
所述的防老剂为防老剂NBC。
所述的促进剂为促进剂NA-22。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯,两者重量比为1:1。
所述交联剂为1,4-双叔丁基过氧异丙基苯。
上述变压器密封圈用橡胶材料的制备方法见实施例4。
对比实施例3
一种变压器密封圈用橡胶材料,由如下重量份数的原料制成:丁腈橡胶50份,聚氨酯橡胶17份,氯醚橡胶13份,纳米二氧化钛7.5份,补强剂16份,防老剂1.2份,促进剂2份,氧化镁2份,氧化锌7份,硬脂酸6.5份,铝矾土粉4份,增塑剂15份和交联剂4份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述铝矾土粉的粒径为100-500μm。
所述补强剂为炭黑N660。
所述的防老剂为防老剂NBC。
所述的促进剂为促进剂NA-22。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯,两者重量比为1:1。
所述交联剂为1,4-双叔丁基过氧异丙基苯。
上述变压器密封圈用橡胶材料的制备方法见实施例4。
根据国家标准JB/T 8448.1-2004,本发明实施例1-8和对比实施例1-3变压器密封圈用橡胶材料物理性能如下:
表1 本发明实施例1-8变压器密封圈用橡胶材料物理性能
由表1可知,相比较与对比实施例,本发明实施例1-8变压器密封圈用橡胶材料拉伸强度≥25.1MPa,扯断伸长率≥550%,断裂强度≥48.6kN﹒m-1,热空气压缩永久变形≤14.7%,浸25号变压器油压缩永久变形≤24.5%,耐受25号变压器油体积变化率≤5.3%,因此,本发明变压器密封圈用橡胶材料强度高,压缩变形小,抗老化性能优异。
Claims (9)
1.一种变压器密封圈用橡胶材料,其特征在于,由如下重量份数的原料制成:丁腈橡胶40-60份,聚氨酯橡胶15-20份,氯醚橡胶10-15份,木质纤维3-8份,纳米二氧化钛5-10份,补强剂12-20份,防老剂0.5-2份,促进剂1-3份,氧化镁1-3份,氧化锌5-10份,硬脂酸5-10份,铝矾土粉3-6份,增塑剂10-20份和交联剂3-10份。
2.根据权利要求1所述的变压器密封圈用橡胶材料,其特征在于,所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
3.根据权利要求1所述的变压器密封圈用橡胶材料,其特征在于,所述铝矾土粉的粒径为100-500μm。
4.根据权利要求1所述的变压器密封圈用橡胶材料,其特征在于,所述补强剂为轻质碳酸钙、炭黑N330、炭黑N550、炭黑N660、炭黑N990和白炭黑VN-3中一种或几种。
5.根据权利要求1所述的变压器密封圈用橡胶材料,其特征在于,所述的防老剂为防老剂RD、4020、MB和NBC中一种或几种。
6.根据权利要求1所述的变压器密封圈用橡胶材料,其特征在于,所述的促进剂为促进剂M、DM、TBBS、TMTD和NA-22中一种或几种。
7.根据权利要求1所述的变压器密封圈用橡胶材料,其特征在于,所述的增塑剂为磷酸三甲苯酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的变压器密封圈用橡胶材料,其特征在于,所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、1,3-双(2-叔丁基过氧基异丙基)苯和1,4-双叔丁基过氧异丙基苯中一种或几种。
9.一种权利要求1-8任一项所述的变压器密封圈用橡胶材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将丁腈橡胶、聚氨酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中,加热至80-100℃,混炼5-10min;
(2)将步骤(1)胶料加入开炼机中,加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化镁、氧化锌、硬脂酸、铝矾土粉和增塑剂,130-150℃条件下混炼4-8min,然后加入其余原料,继续混炼3-5min;
(3)将步骤(2)混炼胶在165-175℃条件下硫化8-15min,即得。
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