CN107200935A - 密封圈及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种密封圈及其制备方法。该密封圈包括骨架和胶条，所述胶条包括如下重量份数的组分：三元乙丙橡胶80‑120份N‑苯基‑α‑萘胺1‑5份硫磺1‑3份N‑环已基‑2‑苯并噻唑次磺酰胺2‑5份硬脂酸锌1‑3份软化剂5‑8份补强剂20‑25份填充剂15‑20份。本发明的有益效果为：在应用于轮毂时，该密封圈处于与空气和阳光的接触状态下具有耐老化性能，具有较长的使用寿命。

Description

密封圈及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车零部件，特别涉及一种密封圈及其制备方法。
背景技术
现代汽车工业对密封件提出了越来越高的要求，密封性能是评价汽车质量的一个重要指标。而密封圈密封是汽车静密封的一种重要形式。
公开号为CN101914245A的中国专利公开了一种轿车制动主缸用中心阀密封圈材料及其制造密封圈的工艺。该密封圈材料具有高强度、低压缩变形，能够抗撕裂、耐制动液腐蚀，并且耐高低温性能卓越，出模不易裂口，性能稳定。
在汽车工业中，密封圈除了应用于制动主缸，还有应用于轮毂。其中，制动主缸时常处于车身的遮盖状态下。而应用于轮毂的密封圈则直接暴露在外界，时常与空气和阳光接触。因此相比于应用于制动主缸的密封圈，应用在轮毂上的密封圈容易发生老化，有待改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种密封圈。在应用于轮毂时，该密封圈处于与空气和阳光的接触状态下具有耐老化性能，具有较长的使用寿命。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种密封圈，包括骨架和胶条，所述胶条包括如下重量份数的组分：
三元乙丙橡胶80-120份
N-苯基-α-萘胺1-5份
硫磺1-3份
N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺2-5份
硬脂酸锌1-3份
软化剂5-8份
补强剂20-25份
填充剂15-20份。
通过采用上述技术方案，骨架的材料为钢铁。N-苯基-α-萘胺对热、氧、屈扰及天候等老化作用均有良好的防护效果，对变化金属离子的老化作用及再生胶亦有一定的抑制效果。N-苯基-α-萘胺在橡胶中的溶解度高达5%，不易发生喷霜。硫磺作为常用的硫化剂，能够和三元乙丙橡胶发生交联反应，使三元乙丙橡胶能够获得优异的高弹性和高强度。N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺作为橡胶促进剂，能够促进硫磺的活化，加快硫磺和三元乙丙橡胶的交联反应，达到缩短硫化时间和降低硫化温度的效果。硬脂酸锌能够促进N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺发挥最大作用，减少促进剂的用量，缩短硫化时间。软化剂起到能够增加橡胶的塑性，降低橡胶胶料的粘度和橡胶胶料混炼时的温度，改善分散性和混合性，提高拉伸强度、伸长率和耐磨性。补强剂能够使橡胶的耐磨性、抗撕裂强度、拉伸强度、模量、抗溶胀性等性能获得较大程度的提高。填充剂增加橡胶胶料的体积和重量，从而降低橡胶胶料的单位成本，改善加工工艺。
本发明进一步设置为：所述软化剂选用白油。
通过采用上述技术方案，白油为无色透明油状液体，对光、热、酸等稳定，但长时间接触光和热会慢慢氧化，能够增加橡胶产品亮度和光滑性。
本发明进一步设置为：所述补强剂选用炭黑。
通过采用上述技术方案，炭黑是一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从10-3000m2/g，是含碳物质（煤、天然气、重油、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物能够增加橡胶的耐磨性能。
本发明进一步设置为：所述填充剂选用陶土和碳酸钙中的一种。
通过采用上述技术方案，陶土具有吸水性和吸附性，加水后有可塑性。陶土富含大量均匀细密的开放性气孔，故能够将声波全部或部分折射出去。碳酸钙为无色固体状，无味无臭。
本发明另一发明目的在于提供一种密封圈的制备方法，包括如下制备步骤：
步骤1：按照重量份，称取三元乙丙橡胶80-120份、N-苯基-α-萘胺1-5份、硫磺1-3份、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺2-5份、硬脂酸锌1-3份、软化剂5-8份、补强剂20-25份、填充剂15-20份，放入密炼机，在70-115℃温度下进行捏练，形成胶片；
步骤2：将胶片放在胶条机上切出胶条；
步骤3：将骨架先置于100℃的除油液中进行除油，再置于55℃的磷化液中进行表面磷化处理；
步骤4：将骨架浸入胶黏剂中浸匀后提出，取出烘干后转入网带炉，控制网带炉温度为170-180℃进行固化处理；
步骤5：将骨架和胶条放入模腔，控制温度为180℃，压力10-15MPa，时间为150-180s，进行硫化；
步骤6：将废胶修剪去除，包装入库。
通过采用上述技术方案，将骨架进行除油后，再进行磷化处理，随后再用胶黏剂进行处理，从而能够增强骨架和胶条之间的连接强度。
本发明进一步设置为：所述除油液选用质量分数为10%的氢氧化钠溶液。
通过采用上述技术方案，在100℃的氢氧化钠溶液中，骨架上的油脂会发生水解，进而进入氢氧化钠溶液中，实现骨架的除油。而100℃的环境下，油脂溶解速度会更快，溶解的量会更大。
本发明进一步设置为：按照重量份，所述磷化液包括如下重量份数的组分：
磷酸二氢锌15-20份
硝酸钙0.1-0.8份
亚硝酸钠0.3-1.5份
EDTA 0.05-0.08份
聚丙烯酸0.01-0.05份
水1000份。
通过采用上述技术方案，磷酸二氢锌作为成膜物质。而硝酸钙作为改性剂，增加磷化膜结晶的晶核，提高磷化膜的着陆点，减少磷化膜的孔隙，改变晶粒机构。亚硝酸钠作为促进剂，能够促进磷酸二氢锌成膜。EDTA能够与铁离子形成稳定的络合物，防止沉渣生成。而聚丙烯酸能够促进铁的溶解，吸附在活化的铁表面，使磷化膜致密，减少沉渣。
本发明进一步设置为：所述胶黏剂选用RM-1胶黏剂。
通过采用上述技术方案，RM-1胶黏剂的主要成分为酚醛树脂，酚醛树脂具有耐高温的性能。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、对密封圈的胶条进行组分改进，增强胶条在与空气和阳光的接触状态下的耐老化性能，延长密封圈应用于轮毂时的使用寿命；
2、对磷化液的组分进行优化设计，使骨架具有更好的磷化处理效果，增强骨架和胶条之间的连接强度。
具体实施方式
实施例1
一种密封圈，包括骨架和胶条，胶条包括如下重量份数的组分：
三元乙丙橡胶120份、N-苯基-α-萘胺5份、硫磺1份、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺5份、硬脂酸锌2份、白油5份、炭黑25份、陶土15份。
一种密封圈的制备方法，包括如下制备步骤：
步骤1：按照重量份，称取三元乙丙橡胶120份、N-苯基-α-萘胺5份、硫磺1份、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺5份、硬脂酸锌2份、白油5份、炭黑25份、陶土15份，放入密炼机，在115℃温度下进行捏练，形成胶片；
步骤2：将胶片放在胶条机上切出胶条；
步骤3：将骨架先置于100℃的质量分数为10%的氢氧化钠溶液中进行除油，再置于55℃的磷化液中进行表面磷化处理；
步骤4：将骨架浸入RM-1胶黏剂中浸匀后提出，取出烘干后转入网带炉，控制网带炉温度为172℃进行固化处理；
步骤5：将骨架和胶条放入模腔，控制温度为180℃，压力11MPa，时间为180s，进行硫化；
步骤6：将废胶修剪去除，包装入库。
其中，按照重量份，磷化液包括如下重量份数的组分：
磷酸二氢锌20份、硝酸钙0.6份、亚硝酸钠1.5份、EDTA 0.05份、聚丙烯酸0.05份、水1000份。
实施例2
一种密封圈，包括骨架和胶条，胶条包括如下重量份数的组分：
三元乙丙橡胶110份、N-苯基-α-萘胺4份、硫磺2份、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺4份、硬脂酸锌2份、白油7份、炭黑20份、碳酸钙17份。
一种密封圈的制备方法，包括如下制备步骤：
步骤1：按照重量份，称取三元乙丙橡胶110份、N-苯基-α-萘胺4份、硫磺2份、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺4份、硬脂酸锌2份、白油7份、炭黑20份、碳酸钙17份，放入密炼机，在70℃温度下进行捏练，形成胶片；
步骤2：将胶片放在胶条机上切出胶条；
步骤3：将骨架先置于100℃的质量分数为10%的氢氧化钠溶液中进行除油，再置于55℃的磷化液中进行表面磷化处理；
步骤4：将骨架浸入RM-1胶黏剂中浸匀后提出，取出烘干后转入网带炉，控制网带炉温度为180℃进行固化处理；
步骤5：将骨架和胶条放入模腔，控制温度为180℃，压力12MPa，时间为150s，进行硫化；
步骤6：将废胶修剪去除，包装入库。
其中，按照重量份，磷化液包括如下重量份数的组分：
磷酸二氢锌15份、硝酸钙0.3份、亚硝酸钠1.2份、EDTA 0.06份、聚丙烯酸0.04份、水1000份。
实施例3
一种密封圈，包括骨架和胶条，胶条包括如下重量份数的组分：
三元乙丙橡胶100份、N-苯基-α-萘胺3份、硫磺3份、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺2份、硬脂酸锌3份、白油8份、炭黑24份、陶土18份。
一种密封圈的制备方法，包括如下制备步骤：
步骤1：按照重量份，称取三元乙丙橡胶100份、N-苯基-α-萘胺3份、硫磺3份、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺2份、硬脂酸锌3份、白油8份、炭黑24份、陶土18份，放入密炼机，在80℃温度下进行捏练，形成胶片；
步骤2：将胶片放在胶条机上切出胶条；
步骤3：将骨架先置于100℃的质量分数为10%的氢氧化钠溶液中进行除油，再置于55℃的磷化液中进行表面磷化处理；
步骤4：将骨架浸入RM-1胶黏剂中浸匀后提出，取出烘干后转入网带炉，控制网带炉温度为175℃进行固化处理；
步骤5：将骨架和胶条放入模腔，控制温度为180℃，压力13MPa，时间为160s，进行硫化；
步骤6：将废胶修剪去除，包装入库。
其中，按照重量份，磷化液包括如下重量份数的组分：
磷酸二氢锌16份、硝酸钙0.1份、亚硝酸钠0.9份、EDTA 0.07份、聚丙烯酸0.01份、水1000份。
实施例4
一种密封圈，包括骨架和胶条，胶条包括如下重量份数的组分：
三元乙丙橡胶90份、N-苯基-α-萘胺2份、硫磺2份、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺3份、硬脂酸锌1份、白油6份、炭黑22份、碳酸钙19份。
一种密封圈的制备方法，包括如下制备步骤：
步骤1：按照重量份，称取三元乙丙橡胶90份、N-苯基-α-萘胺2份、硫磺2份、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺3份、硬脂酸锌1份、白油6份、炭黑22份、碳酸钙19份，放入密炼机，在90℃温度下进行捏练，形成胶片；
步骤2：将胶片放在胶条机上切出胶条；
步骤3：将骨架先置于100℃的质量分数为10%的氢氧化钠溶液中进行除油，再置于55℃的磷化液中进行表面磷化处理；
步骤4：将骨架浸入RM-1胶黏剂中浸匀后提出，取出烘干后转入网带炉，控制网带炉温度为177℃进行固化处理；
步骤5：将骨架和胶条放入模腔，控制温度为180℃，压力14MPa，时间为170s，进行硫化；
步骤6：将废胶修剪去除，包装入库。
其中，按照重量份，磷化液包括如下重量份数的组分：
磷酸二氢锌18份、硝酸钙0.5份、亚硝酸钠0.7份、EDTA 0.08份、聚丙烯酸0.02份、水1000份。
实施例5
一种密封圈，包括骨架和胶条，胶条包括如下重量份数的组分：
三元乙丙橡胶80份、N-苯基-α-萘胺1份、硫磺1份、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺4份、硬脂酸锌3份、白油7份、炭黑23份、陶土20份。
一种密封圈的制备方法，包括如下制备步骤：
步骤1：按照重量份，称取三元乙丙橡胶80份、N-苯基-α-萘胺1份、硫磺1份、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺4份、硬脂酸锌3份、白油7份、炭黑23份、陶土20份，放入密炼机，在105℃温度下进行捏练，形成胶片；
步骤2：将胶片放在胶条机上切出胶条；
步骤3：将骨架先置于100℃的质量分数为10%的氢氧化钠溶液中进行除油，再置于55℃的磷化液中进行表面磷化处理；
步骤4：将骨架浸入RM-1胶黏剂中浸匀后提出，取出烘干后转入网带炉，控制网带炉温度为170℃进行固化处理；
步骤5：将骨架和胶条放入模腔，控制温度为180℃，压力15MPa，时间为165s，进行硫化；
步骤6：将废胶修剪去除，包装入库。
其中，按照重量份，磷化液包括如下重量份数的组分：
磷酸二氢锌17份、硝酸钙0.8份、亚硝酸钠0.3份、EDTA 0.07份、聚丙烯酸0.03份、水1000份。
实施例1-5中的磷化液的制备方法为：
按照所需重量份，称取磷酸二氢锌、硝酸钙、亚硝酸钠、EDTA、聚丙烯酸和水后，进行混合均匀即可。
对比例1
选用公开号为CN101914245A的中国专利的实施例作为对比例1。
耐老化性能试验
参照GB/T3512-2001硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验对实施例1-5在空气中老化性能进行测试。
参照GB/T16585-1996硫化橡胶人工气候老化(荧光紫外灯)试验方法对实施例1-5在荧光紫外灯下老化性能进行测试。
表1耐老化性能试验记录表
从表1可知，相比于对比例1，本发明具有优异的防老化性能。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种密封圈，包括骨架和胶条，其特征是：所述胶条包括如下重量份数的组分：
三元乙丙橡胶80-120份
N-苯基-α-萘胺1-5份
硫磺1-3份
N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺2-5份
硬脂酸锌1-3份
软化剂5-8份
补强剂20-25份
填充剂15-20份。
2.根据权利要求1所述的密封圈，其特征是：所述软化剂选用白油。
3.根据权利要求1所述的密封圈，其特征是：所述补强剂选用炭黑。
4.根据权利要求1所述的密封圈，其特征是：所述填充剂选用陶土和碳酸钙中的一种。
5.一种密封圈的制备方法，其特征是：包括如下制备步骤：
步骤1：按照重量份，称取三元乙丙橡胶80-120份、N-苯基-α-萘胺1-5份、硫磺1-3份、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺2-5份、硬脂酸锌1-3份、软化剂5-8份、补强剂20-25份、填充剂15-20份，放入密炼机，在70-115℃温度下进行捏练，形成胶片；
步骤2：将胶片放在胶条机上切出胶条；
步骤3：将骨架先置于100℃的除油液中进行除油，再置于55℃的磷化液中进行表面磷化处理；
步骤4：将骨架浸入胶黏剂中浸匀后提出，取出烘干后转入网带炉，控制网带炉温度为170-180℃进行固化处理；
步骤5：将骨架和胶条放入模腔，控制温度为180℃，压力10-15MPa，时间为150-180s，进行硫化；
步骤6：将废胶修剪去除，包装入库。
6.根据权利要求5所述的密封圈的制备方法，其特征是：所述除油液选用质量分数为10%的氢氧化钠溶液。
7.根据权利要求5所述的密封圈的制备方法，其特征是：按照重量份，所述磷化液包括如下重量份数的组分：
磷酸二氢锌15-20份
硝酸钙0.1-0.8份
亚硝酸钠0.3-1.5份
EDTA 0.05-0.08份
聚丙烯酸0.01-0.05份
水1000份。
8.根据权利要求5所述的密封圈的制备方法，其特征是：所述胶黏剂选用RM-1胶黏剂。
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