CN107266915A - 一种抗老化密封圈用硅橡胶复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗老化密封圈用硅橡胶复合材料及其制备方法，以重量份数计，包括以下成分：硅橡胶100份，EPDM 38‑50份，硼化植物油20‑30份，氮化铝/TiO2复合材料15‑23份，蛇纹石11‑15份，聚乙二醇酯3‑4份，脱模剂5‑6份，催化剂2‑3份，填料9‑13份，硫化剂11‑17份。本申请制备的硅橡胶复合材料具有优异的抗老化性能，再长时间、高温度条件下仍能保持良好的稳定性。

Description

一种抗老化密封圈用硅橡胶复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及硅橡胶领域，特别是涉及一种抗老化密封圈用硅橡胶复合材料及其制备方法。
背景技术
密封圈对其制备材料一般有以下要求：(1)适当的机械强度，如扩张强度和抗撕裂强度等；(2)富有弹性以及回弹性；(3)易于加工成型，并且能够保持精密的尺寸；(4)不腐蚀接触面，不污染介质；(5)性能稳定，在介质中不易溶胀。目前制备密封圈最为常用的材料为硅橡胶材料。硅橡胶一般是由Si原子和O原子交替形成基本的主链骨架，侧链为一些具有不同功能的线性有机基团，是一种将耐高低温性、耐老化性、耐候性、耐臭氧性、电气绝缘性以及生理惰性等众多优良特性集中于一体的橡胶品种。根据硅橡胶的硫化温度划分，可以把硅橡胶分为高温硫化硅橡胶、室温硫化硅橡胶；按照硫化前的形态，可以分为固体硅橡胶和液体硅橡胶。
经过长时间的使用后，密封圈会出现老化现象，老化的基本原理是受热、应力、氧等老化因子的作用使得橡胶材料产生交联或降解等化学变化，宏观上的表现为力学性能的改变，如拉伸强度、弹性等变弱。老化后的密封圈其密封性能将大打折扣，一定程度后将失去密封性能，无法继续使用。因此，研发一种抗老化材料可以有效的延长密封圈的使用寿命，提高资源的利用率。
中国专利CN201410300538.4公开了一种密封圈用混炼硅橡胶及制备方法，涉及橡胶制品技术领域，首先在甲基乙烯基硅橡胶生胶中加入二苯基硅二醇、二羟基聚二甲基硅氧烷及白炭黑，在捏合机中混炼均匀，热处理2小时，配成胶料，然后将胶料放入双辊炼胶机中，加入硫化剂、内脱模剂、硬脂酸锌及锐钛型钛白粉，混合均匀；热硫化后测性能，再添加氨基硅烷即可，加入氨基硅可显著改善混炼硅橡胶的压缩永久变形，胶料中添加氨基硅烷后，应在常压或减压下加热以出去反应生成的副产物及未反应的氨基硅烷。该材料的抗老化性能仍有待改良。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗老化密封圈用硅橡胶复合材料及其制备方法，该硅橡胶复合材料具有优异的抗老化性能，再长时间、高温度条件下仍能保持良好的稳定性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种抗老化密封圈用硅橡胶复合材料，以重量份数计，包括以下成分：
硅橡胶100份，EPDM 38-50份，硼化植物油20-30份，氮化铝/TiO2复合材料15-23份，蛇纹石11-15份，聚乙二醇酯3-4份，脱模剂5-6份，催化剂2-3份，填料9-13份，硫化剂11-17份；
所述氮化铝/TiO2复合材料的制备方法为：
将氮化铝分散于表面活性剂的乙醇溶液中，在高速剪切机中分散3-4h，制得悬浮液，之后依次滴加十四醇、钛酸四丁酯，搅拌均匀后，滴加氢氧化钠溶液，持续搅拌4-5h，过滤后将滤得物烘干，制得氮化铝/TiO2复合材料。
优选的，所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶的混合物。
优选的，所述氮化铝/TiO2复合材料中氮化铝所占的质量份数为4.2％，TiO2所占质量分数为45％。
优选的，所述脱模剂为有机硅油。
优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和铂的混合物。
优选的，所述填料为蒙脱土。
优选的，所述硫化剂为DCP。
一种抗老化密封圈用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氮化铝/TiO2复合材料和蛇纹石放入高速搅拌机中，在1100℃条件下，以300-400rpm速度搅拌，之后向其中滴加聚乙二醇酯的乙醇溶液，滴加完成后，继续搅拌1-2h，取出烘干，制得改性固体粉末；
(2)将硅橡胶100份，EPDM和硼化植物油加入双辊炼胶机中混炼30-45min，之后向混炼机中加入改性固体粉末，脱模剂，催化剂，填料，硫化剂，持续切片混炼1-2h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，制得抗老化密封圈用硅橡胶复合材料。
优选的，所述硫化条件为190℃，12Mpa，硫化时间为15-30min。
本发明具有以下有益效果，
利用氮化铝、十四醇以及钛酸四丁酯制备出复合相变材料，该材料会随着温度变化发生物相状态转变，并伴有热量稀释或吸收的效果，因此可以在硅橡胶处于高温状态时将热量吸收，快速降低温度，减少热量在硅橡胶内部停留的时间，从而减少高温损伤。
硼化植物油是将硼取代植物油分子双键上的氢制备而出，其具有良好的润滑性能，将其加入硅橡胶中可以减少材料内部摩擦，提高硅橡胶材料的拉伸性能和柔韧性。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种抗老化密封圈用硅橡胶复合材料，以重量份数计，包括以下成分：
硅橡胶100份，EPDM 38份，硼化植物油20份，氮化铝/TiO2复合材料15份，蛇纹石11份，聚乙二醇酯3份，有机硅油5份，二月桂酸二丁基锡和铂2份，蒙脱土9份，DCP11份；硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶的混合物。
所述氮化铝/TiO2复合材料的制备方法为：
将氮化铝分散于表面活性剂的乙醇溶液中，在高速剪切机中分散3h，制得悬浮液，之后依次滴加十四醇、钛酸四丁酯，搅拌均匀后，滴加氢氧化钠溶液，持续搅拌4h，过滤后将滤得物烘干，制得氮化铝/TiO2复合材料，其中氮化铝所占的质量份数为4.2％，TiO2所占质量分数为45％。
该抗老化密封圈用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氮化铝/TiO2复合材料和蛇纹石放入高速搅拌机中，在1100℃条件下，以300rpm速度搅拌，之后向其中滴加聚乙二醇酯的乙醇溶液，滴加完成后，继续搅拌1h，取出烘干，制得改性固体粉末；
(2)将硅橡胶100份，EPDM和硼化植物油加入双辊炼胶机中混炼30min，之后向混炼机中加入改性固体粉末，有机硅油，二月桂酸二丁基锡和铂，蒙脱土，DCP，持续切片混炼1h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为190℃，12Mpa，硫化时间为15min，制得抗老化密封圈用硅橡胶复合材料。
该抗老化密封圈用硅橡胶复合材料在高温环境下，长时间使用仍能保持良好的稳定性。
实施例2
一种抗老化密封圈用硅橡胶复合材料，以重量份数计，包括以下成分：
硅橡胶100份，EPDM 50份，硼化植物油30份，氮化铝/TiO2复合材料23份，蛇纹石15份，聚乙二醇酯4份，有机硅油6份，二月桂酸二丁基锡和铂3份，蒙脱土13份，DCP17份；硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶的混合物。
所述氮化铝/TiO2复合材料的制备方法为：
将氮化铝分散于表面活性剂的乙醇溶液中，在高速剪切机中分散4h，制得悬浮液，之后依次滴加十四醇、钛酸四丁酯，搅拌均匀后，滴加氢氧化钠溶液，持续搅拌5h，过滤后将滤得物烘干，制得氮化铝/TiO2复合材料，其中氮化铝所占的质量份数为4.2％，TiO2所占质量分数为45％。
该抗老化密封圈用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氮化铝/TiO2复合材料和蛇纹石放入高速搅拌机中，在1100℃条件下，以400rpm速度搅拌，之后向其中滴加聚乙二醇酯的乙醇溶液，滴加完成后，继续搅拌2h，取出烘干，制得改性固体粉末；
(2)将硅橡胶100份，EPDM和硼化植物油加入双辊炼胶机中混炼45min，之后向混炼机中加入改性固体粉末，有机硅油，二月桂酸二丁基锡和铂，蒙脱土，DCP，持续切片混炼2h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为190℃，12Mpa，硫化时间为30min，制得抗老化密封圈用硅橡胶复合材料。
该抗老化密封圈用硅橡胶复合材料在高温环境下，长时间使用仍能保持良好的稳定性。
实施例3
一种抗老化密封圈用硅橡胶复合材料，以重量份数计，包括以下成分：
硅橡胶100份，EPDM 38份，硼化植物油30份，氮化铝/TiO2复合材料15份，蛇纹石15份，聚乙二醇酯3份，有机硅油6份，二月桂酸二丁基锡和铂2份，蒙脱土13份，DCP11份；硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶的混合物。
所述氮化铝/TiO2复合材料的制备方法为：
将氮化铝分散于表面活性剂的乙醇溶液中，在高速剪切机中分散3h，制得悬浮液，之后依次滴加十四醇、钛酸四丁酯，搅拌均匀后，滴加氢氧化钠溶液，持续搅拌5h，过滤后将滤得物烘干，制得氮化铝/TiO2复合材料，其中氮化铝所占的质量份数为4.2％，TiO2所占质量分数为45％。
该抗老化密封圈用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氮化铝/TiO2复合材料和蛇纹石放入高速搅拌机中，在1100℃条件下，以300rpm速度搅拌，之后向其中滴加聚乙二醇酯的乙醇溶液，滴加完成后，继续搅拌2h，取出烘干，制得改性固体粉末；
(2)将硅橡胶100份，EPDM和硼化植物油加入双辊炼胶机中混炼30min，之后向混炼机中加入改性固体粉末，有机硅油，二月桂酸二丁基锡和铂，蒙脱土，DCP，持续切片混炼2h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为190℃，12Mpa，硫化时间为15min，制得抗老化密封圈用硅橡胶复合材料。
该抗老化密封圈用硅橡胶复合材料在高温环境下，长时间使用仍能保持良好的稳定性。
实施例4
一种抗老化密封圈用硅橡胶复合材料，以重量份数计，包括以下成分：
硅橡胶100份，EPDM 50份，硼化植物油20份，氮化铝/TiO2复合材料23份，蛇纹石11份，聚乙二醇酯4份，有机硅油5份，二月桂酸二丁基锡和铂3份，蒙脱土9份，DCP17份；硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶的混合物。
所述氮化铝/TiO2复合材料的制备方法为：
将氮化铝分散于表面活性剂的乙醇溶液中，在高速剪切机中分散3h，制得悬浮液，之后依次滴加十四醇、钛酸四丁酯，搅拌均匀后，滴加氢氧化钠溶液，持续搅拌5h，过滤后将滤得物烘干，制得氮化铝/TiO2复合材料，其中氮化铝所占的质量份数为4.2％，TiO2所占质量分数为45％。
该抗老化密封圈用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氮化铝/TiO2复合材料和蛇纹石放入高速搅拌机中，在1100℃条件下，以400rpm速度搅拌，之后向其中滴加聚乙二醇酯的乙醇溶液，滴加完成后，继续搅拌1h，取出烘干，制得改性固体粉末；
(2)将硅橡胶100份，EPDM和硼化植物油加入双辊炼胶机中混炼45min，之后向混炼机中加入改性固体粉末，有机硅油，二月桂酸二丁基锡和铂，蒙脱土，DCP，持续切片混炼1h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为190℃，12Mpa，硫化时间为30min，制得抗老化密封圈用硅橡胶复合材料。
该抗老化密封圈用硅橡胶复合材料在高温环境下，长时间使用仍能保持良好的稳定性。
实施例5
一种抗老化密封圈用硅橡胶复合材料，以重量份数计，包括以下成分：
硅橡胶100份，EPDM 40份，硼化植物油22份，氮化铝/TiO2复合材料17份，蛇纹石13份，聚乙二醇酯3份，有机硅油6份，二月桂酸二丁基锡和铂3份，蒙脱土10份，DCP15份；硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶的混合物。
所述氮化铝/TiO2复合材料的制备方法为：
将氮化铝分散于表面活性剂的乙醇溶液中，在高速剪切机中分散3h，制得悬浮液，之后依次滴加十四醇、钛酸四丁酯，搅拌均匀后，滴加氢氧化钠溶液，持续搅拌5h，过滤后将滤得物烘干，制得氮化铝/TiO2复合材料，其中氮化铝所占的质量份数为4.2％，TiO2所占质量分数为45％。
该抗老化密封圈用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氮化铝/TiO2复合材料和蛇纹石放入高速搅拌机中，在1100℃条件下，以400rpm速度搅拌，之后向其中滴加聚乙二醇酯的乙醇溶液，滴加完成后，继续搅拌1h，取出烘干，制得改性固体粉末；
(2)将硅橡胶100份，EPDM和硼化植物油加入双辊炼胶机中混炼45min，之后向混炼机中加入改性固体粉末，有机硅油，二月桂酸二丁基锡和铂，蒙脱土，DCP，持续切片混炼1h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为190℃，12Mpa，硫化时间为30min，制得抗老化密封圈用硅橡胶复合材料。
该抗老化密封圈用硅橡胶复合材料在高温环境下，长时间使用仍能保持良好的稳定性。
实施例6
一种抗老化密封圈用硅橡胶复合材料，以重量份数计，包括以下成分：
硅橡胶100份，EPDM 47份，硼化植物油27份，氮化铝/TiO2复合材料20份，蛇纹石13份，聚乙二醇酯4份，有机硅油6份，二月桂酸二丁基锡和铂2份，蒙脱土12份，DCP13份；硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶的混合物。
所述氮化铝/TiO2复合材料的制备方法为：
将氮化铝分散于表面活性剂的乙醇溶液中，在高速剪切机中分散4h，制得悬浮液，之后依次滴加十四醇、钛酸四丁酯，搅拌均匀后，滴加氢氧化钠溶液，持续搅拌4h，过滤后将滤得物烘干，制得氮化铝/TiO2复合材料，其中氮化铝所占的质量份数为4.2％，TiO2所占质量分数为45％。
该抗老化密封圈用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氮化铝/TiO2复合材料和蛇纹石放入高速搅拌机中，在1100℃条件下，以350rpm速度搅拌，之后向其中滴加聚乙二醇酯的乙醇溶液，滴加完成后，继续搅拌2h，取出烘干，制得改性固体粉末；
(2)将硅橡胶100份，EPDM和硼化植物油加入双辊炼胶机中混炼45min，之后向混炼机中加入改性固体粉末，有机硅油，二月桂酸二丁基锡和铂，蒙脱土，DCP，持续切片混炼1h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为190℃，12Mpa，硫化时间为15-30min，制得抗老化密封圈用硅橡胶复合材料。
该抗老化密封圈用硅橡胶复合材料在高温环境下，长时间使用仍能保持良好的稳定性。

Claims (9)

1.一种抗老化密封圈用硅橡胶复合材料，其特征在于，以重量份数计，包括以下成分：
硅橡胶100份，EPDM 38-50份，硼化植物油20-30份，氮化铝/TiO2复合材料15-23份，蛇纹石11-15份，聚乙二醇酯3-4份，脱模剂5-6份，催化剂2-3份，填料9-13份，硫化剂11-17份；
所述氮化铝/TiO2复合材料的制备方法为：
将氮化铝分散于表面活性剂的乙醇溶液中，在高速剪切机中分散3-4h，制得悬浮液，之后依次滴加十四醇、钛酸四丁酯，搅拌均匀后，滴加氢氧化钠溶液，持续搅拌4-5h，过滤后将滤得物烘干，制得氮化铝/TiO2复合材料。
2.根据权利要求1所述的抗老化密封圈用硅橡胶复合材料，其特征在于：所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶的混合物。
3.根据权利要求1所述的抗老化密封圈用硅橡胶复合材料，其特征在于：所述氮化铝/TiO2复合材料中氮化铝所占的质量份数为4.2％，TiO2所占质量分数为45％。
4.根据权利要求1所述的抗老化密封圈用硅橡胶复合材料，其特征在于：所述脱模剂为有机硅油。
5.根据权利要求1所述的抗老化密封圈用硅橡胶复合材料，其特征在于：所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和铂的混合物。
6.根据权利要求1所述的抗老化密封圈用硅橡胶复合材料，其特征在于：所述填料为蒙脱土。
7.根据权利要求1所述的抗老化密封圈用硅橡胶复合材料，其特征在于：所述硫化剂为DCP。
8.根据权利要求1-7任一项所述的抗老化密封圈用硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将氮化铝/TiO2复合材料和蛇纹石放入高速搅拌机中，在1100℃条件下，以300-400rpm速度搅拌，之后向其中滴加聚乙二醇酯的乙醇溶液，滴加完成后，继续搅拌1-2h，取出烘干，制得改性固体粉末；
(2)将硅橡胶100份，EPDM和硼化植物油加入双辊炼胶机中混炼30-45min，之后向混炼机中加入改性固体粉末，脱模剂，催化剂，填料，硫化剂，持续切片混炼1-2h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，制得抗老化密封圈用硅橡胶复合材料。
9.根据权利要求8所述的抗老化密封圈用硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述硫化条件为190℃，12Mpa，硫化时间为15-30min。
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