CN107446197A - 一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件 - Google Patents

一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件，由下列物质制成：丁腈橡胶、改性芳纶浆粕、硬脂酸、氧化锌、硫磺、防老剂、促进剂、气相二氧化硅、增塑剂。本发明对丁腈橡胶密封件的原料成分进行了合理的改善搭配，增强了芳纶浆粕的使用效果，从而有效改善了丁腈橡胶的耐油、耐磨、强度等性能，具有很好的使用价值。

Description

一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件
技术领域
本发明属于橡胶加工制造技术领域，具体涉及一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件。
背景技术
丁腈橡胶又称丁二烯一丙烯腈橡胶，简称 NBR，平均分子量 70 万左右。丁腈橡胶具有良好的耐油性、耐磨性和气密性。丁腈橡胶主要用于制作耐油制品，如耐油管、胶带、橡胶隔膜和大型油囊等，常用于制作各类耐油模压制品，如 O 形圈、油封、皮碗、膜片、活门、波纹管、胶管、密封件、发泡等，也用于制作胶板和耐磨零件。随着科研生产的不断发展，对丁腈橡胶材料提出了更高的性能使用要求，需要对其耐油、耐磨、硬度等特性进行进一步的改进处理。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件，由如下重量份的物质制成：
100~110份丁腈橡胶、5~7份改性芳纶浆粕、1~2份硬脂酸、3~5份氧化锌、1~3份硫磺、1~2份防老剂、1~2份促进剂、30~35份气相二氧化硅、4~7份增塑剂；所述改性芳纶浆粕的制备方法包括如下步骤：
（1）先将芳纶浆粕放入到植酸溶液中浸泡处理40~45min，取出后用去离子水冲洗一遍后备用；
（2）将步骤（1）处理后的芳纶浆粕放入到硅烷偶联剂溶液中浸泡处理1~1.5h，完成后取出再对其干燥处理后备用；
（3）将步骤（2）处理后的芳纶浆粕放入到等离子体处理仪中进行等离子体处理，完成后取出即可。
进一步的，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（1）中，植酸溶液中植酸的质量分数为5~8%。
进一步的，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（2）中，硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为13~16%，硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的任意一种。
进一步的，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（2）中，干燥处理后芳纶浆粕的整体水含量保持为33~36%。在等离子体处理前，干燥控制了芳纶浆粕的整体水含量为33~36%，此举是利用水分来降低等离子体处理时对芳纶浆粕的表面副作用程度，在实际检测中发现，直接进行等离子体处理时，会对芳纶浆粕表面的酰胺基、磺酸基等的活性、含量产生影响，从而会影响改性处理的效果。
进一步的，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（3）中，等离子体处理仪中气体环境为氨气和氧气按照体积比3：1组成，等离子体处理仪的输出功率控制为700~800W，处理的时长控制为6~8min。
一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件的制备方法，包括如下步骤：
（1）将丁腈橡胶和增塑剂共同混合放入到双辊炼胶机中进行塑炼，炼制50~60min后取出，自然放置3~5天后得塑炼胶备用；
（2）将改性芳纶浆粕、硬脂酸、氧化锌、硫磺、防老剂、促进剂、气相二氧化硅共同混合放入到100℃条件下干燥处理1h，然后与步骤（1）所得的塑炼胶共同混合炼制，然后薄通8~10次，薄通的厚度为1~1.5mm，最后压制出2mm厚的胶片备用；
（3）将步骤（2）所得的胶片投放到模具中，保温保压成型后脱模即得成品密封件。
进一步的，步骤（3）中所述的保温的温度为155~160℃、保压的压力为2.2~2.4MPa，处理的时长为35~40min。
为了改善丁腈橡胶的使用特性，现有方法中会在其成分中添加无机填料、纤维等，并取得了不错的进步，其中芳纶浆粕即是常用的纤维中的一类，其具有非常独特的超细短纤维结构，主干纤维表面附有大量的介于纳米尺度和微米尺度之间的超细微原纤维，具有很大的比表面积，达7~10m2/g，超过了长纤维的十倍以上，填充于橡胶中能有效的改善整体的耐油、强度等特性。但芳纶浆粕与橡胶基体的相容性不佳，也就导致了其填充使用特性无法完全发挥，对此人们对芳纶浆粕进行表面改性处理，有化学改性方法、物理改性方法等，而现有方法改性后会对芳纶浆粕的特性产生此长彼消的作用，同样也无法很好的发挥其使用品质。对此本发明在大量实践的基础上，对丁腈橡胶的制备工艺进行了特殊的改进处理，尤其是对芳纶浆粕进行了改性处理，其中先将芳纶浆粕浸入到植酸溶液中浸泡处理，对其表面进行了活化处理，为后续的处理奠定了基础，接着又将其放入到硅烷偶联剂溶液中进行浸泡处理，活化后的芳纶浆粕能很好的吸附固定硅烷偶联剂成分，处理完成后在其表面上形成了一层硅烷膜，干燥完成后又对其进行了等离子体处理，等离子体处理能引发芳纶浆粕产生自由基进行反应，促使聚合物表面出现活性原子、自由基和不饱和键，与等离子体中的活性粒子发生反应生成活性基团，从而提升表面能，增强其与橡胶基体的相容结合能力，同时事先又在芳纶浆粕表面附着了硅烷膜层，在等离子体处理的能量作用下，芳纶浆粕还与硅烷膜的硅烷主链发生化合反应，增强了硅烷偶联剂对表面的修饰处理效果，进一步提升了芳纶浆粕的改性效果，最终改性完成的芳纶浆粕能充分的分散于橡胶基体内，同其余成分一起增强了丁腈橡胶的使用品质。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明对丁腈橡胶密封件的原料成分进行了合理的改善搭配，增强了芳纶浆粕的使用效果，从而有效改善了丁腈橡胶的耐油、耐磨、强度等性能，具有很好的使用价值。
具体实施方式
实施例1
一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件，由如下重量份的物质制成：
100份丁腈橡胶、5份改性芳纶浆粕、1份硬脂酸、3份氧化锌、1份硫磺、1份防老剂、1份促进剂、30份气相二氧化硅、4份增塑剂；所述改性芳纶浆粕的制备方法包括如下步骤：
（1）先将芳纶浆粕放入到植酸溶液中浸泡处理40min，取出后用去离子水冲洗一遍后备用；
（2）将步骤（1）处理后的芳纶浆粕放入到硅烷偶联剂溶液中浸泡处理1h，完成后取出再对其干燥处理后备用；
（3）将步骤（2）处理后的芳纶浆粕放入到等离子体处理仪中进行等离子体处理，完成后取出即可。
进一步的，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（1）中，植酸溶液中植酸的质量分数为5%。
进一步的，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（2）中，硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为13%，硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550。
进一步的，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（2）中，干燥处理后芳纶浆粕的整体水含量保持为33%。
进一步的，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（3）中，等离子体处理仪中气体环境为氨气和氧气按照体积比3：1组成，等离子体处理仪的输出功率控制为700W，处理的时长控制为6min。
一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件的制备方法，包括如下步骤：
（1）将丁腈橡胶和增塑剂共同混合放入到双辊炼胶机中进行塑炼，炼制50min后取出，自然放置3天后得塑炼胶备用；
（2）将改性芳纶浆粕、硬脂酸、氧化锌、硫磺、防老剂、促进剂、气相二氧化硅共同混合放入到100℃条件下干燥处理1h，然后与步骤（1）所得的塑炼胶共同混合炼制，然后薄通8次，薄通的厚度为1mm，最后压制出2mm厚的胶片备用；
（3）将步骤（2）所得的胶片投放到模具中，保温保压成型后脱模即得成品密封件。
进一步的，步骤（3）中所述的保温的温度为155℃、保压的压力为2.2MPa，处理的时长为35min。
实施例2
一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件，由如下重量份的物质制成：
106份丁腈橡胶、6份改性芳纶浆粕、1.5份硬脂酸、4份氧化锌、2份硫磺、1.5份防老剂、1.5份促进剂、33份气相二氧化硅、6份增塑剂；所述改性芳纶浆粕的制备方法包括如下步骤：
（1）先将芳纶浆粕放入到植酸溶液中浸泡处理42min，取出后用去离子水冲洗一遍后备用；
（2）将步骤（1）处理后的芳纶浆粕放入到硅烷偶联剂溶液中浸泡处理1.2h，完成后取出再对其干燥处理后备用；
（3）将步骤（2）处理后的芳纶浆粕放入到等离子体处理仪中进行等离子体处理，完成后取出即可。
进一步的，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（1）中，植酸溶液中植酸的质量分数为7%。
进一步的，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（2）中，硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为15%，硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh560。
进一步的，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（2）中，干燥处理后芳纶浆粕的整体水含量保持为35%。
进一步的，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（3）中，等离子体处理仪中气体环境为氨气和氧气按照体积比3：1组成，等离子体处理仪的输出功率控制为750W，处理的时长控制为7min。
一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件的制备方法，包括如下步骤：
（1）将丁腈橡胶和增塑剂共同混合放入到双辊炼胶机中进行塑炼，炼制55min后取出，自然放置4天后得塑炼胶备用；
（2）将改性芳纶浆粕、硬脂酸、氧化锌、硫磺、防老剂、促进剂、气相二氧化硅共同混合放入到100℃条件下干燥处理1h，然后与步骤（1）所得的塑炼胶共同混合炼制，然后薄通9次，薄通的厚度为1.2mm，最后压制出2mm厚的胶片备用；
（3）将步骤（2）所得的胶片投放到模具中，保温保压成型后脱模即得成品密封件。
进一步的，步骤（3）中所述的保温的温度为158℃、保压的压力为2.3MPa，处理的时长为38min。
实施例3
一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件，由如下重量份的物质制成：
110份丁腈橡胶、7份改性芳纶浆粕、2份硬脂酸、5份氧化锌、3份硫磺、2份防老剂、2份促进剂、35份气相二氧化硅、7份增塑剂；所述改性芳纶浆粕的制备方法包括如下步骤：
（1）先将芳纶浆粕放入到植酸溶液中浸泡处理45min，取出后用去离子水冲洗一遍后备用；
（2）将步骤（1）处理后的芳纶浆粕放入到硅烷偶联剂溶液中浸泡处理1.5h，完成后取出再对其干燥处理后备用；
（3）将步骤（2）处理后的芳纶浆粕放入到等离子体处理仪中进行等离子体处理，完成后取出即可。
进一步的，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（1）中，植酸溶液中植酸的质量分数为8%。
进一步的，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（2）中，硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为16%，硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh570。
进一步的，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（2）中，干燥处理后芳纶浆粕的整体水含量保持为36%。
进一步的，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（3）中，等离子体处理仪中气体环境为氨气和氧气按照体积比3：1组成，等离子体处理仪的输出功率控制为800W，处理的时长控制为8min。
一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件的制备方法，包括如下步骤：
（1）将丁腈橡胶和增塑剂共同混合放入到双辊炼胶机中进行塑炼，炼制60min后取出，自然放置5天后得塑炼胶备用；
（2）将改性芳纶浆粕、硬脂酸、氧化锌、硫磺、防老剂、促进剂、气相二氧化硅共同混合放入到100℃条件下干燥处理1h，然后与步骤（1）所得的塑炼胶共同混合炼制，然后薄通10次，薄通的厚度为1.5mm，最后压制出2mm厚的胶片备用；
（3）将步骤（2）所得的胶片投放到模具中，保温保压成型后脱模即得成品密封件。
进一步的，步骤（3）中所述的保温的温度为160℃、保压的压力为2.4MPa，处理的时长为40min。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，在对芳纶浆粕的改性处理过程中，在步骤（2）中将芳纶浆粕干燥至水含量不大于10%，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，在对芳纶浆粕的改性处理过程中，省去步骤（2）的整个处理操作，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，用等质量份的市售芳纶浆粕取代改性芳纶浆粕成分，除此外的方法步骤均相同。
为了对比本发明效果，对上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3所述方法对应制得的丁腈橡胶产品进行性能测试，其中所用的丁腈橡胶成分为德国朗盛公司生产的牌号为3345F的丁腈橡胶，丙烯腈含量为33%；各组对应的对比数据如下表1所示：
表1
注：上表1中所述的耐1#标准油参照GB/T 1690-2006进行测试，期间控制1#标准油的温度为100℃，浸泡时长为140h；所述的硬度参照GB/T 531.1-2008进行测试。
由上表1可以看出，本发明方法对应制得的丁腈橡胶材料的耐油稳定性更好，综合性能稳定，增强了工件的使用安全性，同时丁腈橡胶材料自身的硬度特性有很好的改善，其充当密封件的使用品质好。

Claims (7)

1.一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件，其特征在于，由如下重量份的物质制成：
100~110份丁腈橡胶、5~7份改性芳纶浆粕、1~2份硬脂酸、3~5份氧化锌、1~3份硫磺、1~2份防老剂、1~2份促进剂、30~35份气相二氧化硅、4~7份增塑剂；所述改性芳纶浆粕的制备方法包括如下步骤：
（1）先将芳纶浆粕放入到植酸溶液中浸泡处理40~45min，取出后用去离子水冲洗一遍后备用；
（2）将步骤（1）处理后的芳纶浆粕放入到硅烷偶联剂溶液中浸泡处理1~1.5h，完成后取出再对其干燥处理后备用；
（3）将步骤（2）处理后的芳纶浆粕放入到等离子体处理仪中进行等离子体处理，完成后取出即可。
2.根据权利要求1所述的一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件，其特征在于，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（1）中，植酸溶液中植酸的质量分数为5~8%。
3.根据权利要求1所述的一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件，其特征在于，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（2）中，硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为13~16%，硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件，其特征在于，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（2）中，干燥处理后芳纶浆粕的整体水含量保持为33~36%。
5.根据权利要求1所述的一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件，其特征在于，所述改性芳纶浆粕制备方法的步骤（3）中，等离子体处理仪中气体环境为氨气和氧气按照体积比3：1组成，等离子体处理仪的输出功率控制为700~800W，处理的时长控制为6~8min。
6.一种如权利要求1所述的耐油无骨架丁腈橡胶密封件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将丁腈橡胶和增塑剂共同混合放入到双辊炼胶机中进行塑炼，炼制50~60min后取出，自然放置3~5天后得塑炼胶备用；
（2）将改性芳纶浆粕、硬脂酸、氧化锌、硫磺、防老剂、促进剂、气相二氧化硅共同混合放入到100℃条件下干燥处理1h，然后与步骤（1）所得的塑炼胶共同混合炼制，然后薄通8~10次，薄通的厚度为1~1.5mm，最后压制出2mm厚的胶片备用；
（3）将步骤（2）所得的胶片投放到模具中，保温保压成型后脱模即得成品密封件。
7.根据权利要求6所述的一种耐油无骨架丁腈橡胶密封件的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的保温的温度为155~160℃、保压的压力为2.2~2.4MPa，处理的时长为35~40min。
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