CN107501722A - 一种耐高温的密封圈材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种耐高温的密封圈材料，由高RTI聚丙烯树脂、硫化三元乙丙橡胶、丙烯酸树脂、抗氧剂组成。本发明所得的密封圈材料，具有特殊三维网状结构，其具有耐高温，韧性强的特点，经过注塑，可以与电子元件结合，起到绝缘和密封作用，可以用于耐温的电子元器件场合。

Description

一种耐高温的密封圈材料
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及密封材料领域，进一步涉及一种耐高温的密封圈材料。
背景技术
随着生活水平提高，小型化和智能化的电子电器产品越来越受人们青睐。这些电子电器中通常使用纽扣电池作为独立的电源，而很多电子电器工作环境温度高，如电饭锅，轮胎胎压传感器，高温温度计等，需要能在较高温度下连续工作，这类电子电器产品使用环境较苛刻，对密封材料的要求也比较高，传统的材料已难以满足应用需求。
目前，纽扣电池一般使用尼龙圈或者橡胶圈进行密封，使用时间长了后，电池中的电解液会从密封圈处渗漏，导致电池性能下降。中国专利CN202917574U公开了一种纽扣电池防短路保护结构，其中使用橡胶圈做正极和负极之间的密封，但普通橡胶在高温时变形性较大，容易导致电解液泄露，对电池的寿命有很大的影响。因此，迫切需要开发出耐高温的密封材料。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中密封材料高温变形大、密封效果不佳、寿命较短等问题，提供一种耐高温的密封圈材料，其具有三维网状结构，可以在高温环境中连续使用，可注塑加工，可以用于电器元件的密封。
本发明所采用的技术方案是：一种耐高温的密封圈材料，含有以下质量份数的组分，30～50份的聚丙烯树脂、40～60份的硫化三元乙丙橡胶、9.5～20份的丙烯酸树脂、0.5～1.2份的抗氧剂。优选，所述的硫化三元乙丙橡胶由如下质量份数的组分制备：100份的三元乙丙橡胶，4.5份的石蜡油，2份的液体聚丁二烯，2.5份的三烯丙基异氰脲酸酯，0.4份的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，2份的过氧化二异丙苯。
其中，所述的硫化三元乙丙橡胶的制备工艺如下：1)将三元乙丙橡胶、石蜡油、液体聚丁二烯、三烯丙基异氰脲酸酯和四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯混合，熔融共混，造粒；造粒后的颗粒烘干；2)再将上述颗粒与过氧化二异丙苯混合，熔融共混，造粒；造粒后的颗粒烘干，即得到硫化三元乙丙橡胶。
优选，所述步骤1)和步骤2)中的混合在高速混合机中进行，所述熔融共混、造粒在双螺杆挤出机中进行；优选，所述烘干是在70～90℃烘干20～60min，更优选，在75～85℃烘干25～45min；最优选，在80℃烘干30min。
优选，所述的三元乙丙橡胶是乙烯-丙烯-丁烯的三元共聚物，其中乙烯含量55～70％，丁烯含量8～10％。
优选，所述的聚丙烯树脂是高相对温度指数(RTI)聚丙烯树脂，其具有高RTI指数；进一步优选其RTI≥125℃，熔融指数2～15g/10min。
优选的，所述的丙烯酸树脂选自乙烯与丙烯酸共聚物、乙烯与丙烯酸甲酯共聚物、乙烯与丙烯酸乙酯共聚物或乙烯与丙烯酸丁酯共聚物中的一种或几种的组合。
优选的，所述抗氧剂选自N,N’-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种或多种的组合。
进一步优选，所述密封圈材料中还可根据需求任选添加色母，用于得到不同颜色的密封材料。例如，炭黑色母、绿色色母、黑色色母等，优选色母加入量为0.1～1份，更优选为0.3～0.6份，更进一步优选为0.4～0.5份。
进一步地，所述的耐高温的密封圈材料其加工成型方法可以是双螺杆挤出、注塑或模压成型中的一种。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明通过将高RTI聚丙烯树脂与硫化三元乙丙橡胶、丙烯酸树脂和抗氧剂熔融混合，形成共混物，大大提高了材料的使用温度和材料的耐化学性能，能更好满足材料在不同环境下的使用；
(2)本发明通过利用硫化三元乙丙橡胶的分子结构特点，提高了该材料的耐温性、材料的回弹性、密封性和耐磨性等性能，保证材料在使用过程中不会因为轻微震动影响电池的使用寿命，提高了材料的使用稳定性；
(3)本发明通过加入丙烯酸树脂，使材料在稍高温度下具有一定粘接性能，保证材料在加工过程中与制品其他部件粘接，从而保证制品的密封性和牢固性；
(4)本发明所得的密封圈材料，具有特殊三维网状结构，其具有耐高温，韧性强的特点，经过注塑，可以与电子元件结合，起到绝缘和密封作用，可以用于耐温的电子元器件场合。
(5)本发明产品原料易得，制备工艺简单，适于工业化应用。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1：
硫化三元乙丙橡胶树脂，由以下的重量份数的原料和生产工艺加工而来：100份的三元乙丙橡胶，4.5份的石蜡油，2份的的过氧化二异丙苯，2份的液体聚丁二烯，2.5份的三烯丙基异氰脲酸酯，0.4份的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
首先，将除过氧化二异丙苯组分外的其它组分加入高速混合机混合，转移至长径比为36的双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机温度设定如下：1区，150℃，2区155℃，3区160℃，4区165℃，5区165℃，6区170℃，7区175℃，8区180℃，口膜180℃；将造粒的颗粒在80℃烘干30min。将上述颗粒与过氧化二异丙苯混合，再经高速混合机混合，然后转移至长径比44的双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机温度设定如下：1区，145℃，2区150℃，3区155℃，4区160℃，5区170℃，6区175℃，7区175℃，8区180℃,9区180℃，10区180℃，口膜180℃，经过水冷造粒后，在80℃烘箱中烘干30分钟，即获得硫化的三元乙丙橡胶树脂。
实施例2：
将49.8份的高RTI聚丙烯树脂，39.4份的硫化三元乙丙橡胶(实施例1)，10.3份的乙烯与丙烯酸甲酯共聚物，0.5份的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯加入高速混合机中，高速混合机转速300±50rpm，混合时间2分钟；然后转移至长径比40的双螺杆挤出机中，进行熔融挤出造粒，挤出机温度设置如下：1区，145℃，2区150℃，3区155℃，4区160℃，5区165℃，6区170℃，7区175℃，8区175℃，9区175℃，口膜180℃。经过水冷造粒，切成2～3mm的颗粒，然后在80℃烘箱中停留30分钟，即得到本发明的用于耐高温的密封圈材料。
实施例3：
将30.1份的高RTI聚丙烯树脂，58.4份的硫化三元乙丙橡胶(实施例1)，9.8份的乙烯与丙烯酸乙酯共聚物，0.8份的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.4份的三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，0.5份的炭黑色母加入高速混合机中，高速混合机转速350±50rpm，混合时间1.5分钟；然后转移至长径比44的双螺杆挤出机中，进行熔融挤出造粒，挤出机温度设置如下：1区，145℃，2区150℃，3区155℃，4区160℃，5区165℃，6区170℃，7区175℃，8区175℃，9区175℃,10区180℃，口膜180℃。经过水冷造粒，切成2～3mm的颗粒，然后在80℃烘箱中停留30分钟，即得到本发明的用于耐高温的黑色密封圈材料。
实施例4
将38.6份的高RTI聚丙烯树脂，46.1份的硫化三元乙丙橡胶(实施例1)，5.2份的乙烯与丙烯酸甲酯共聚物，8.6份的乙烯与丙烯酸丁酯共聚物，0.5份的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.6份的三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，1.0份的蓝色色母加入高速混合机中，高速混合机转速550±50rpm，混合时间1分钟；然后转移至长径比48的双螺杆挤出机中，进行熔融挤出造粒，挤出机温度设置如下：1区，145℃，2区150℃，3区155℃，4区160℃，5区165℃，6区170℃，7区175℃，8区175℃，9区175℃,10区180℃,11区185℃，口膜185℃。经过水冷造粒，切成2～3mm的颗粒，然后在80℃烘箱中停留30分钟，即得到本发明的用于耐高温的蓝色密封圈材料。
实施例5：
将45.7份的高RTI聚丙烯树脂，40.6份的硫化三元乙丙橡胶(实施例1)，12份的乙烯与丙烯酸共聚物，0.7份的三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，1份的蓝色色母加入高速混合机中，高速混合机转速250±50rpm，混合时间2.5分钟；然后转移至长径比36的双螺杆挤出机中，进行熔融挤出造粒，挤出机温度设置如下：1区，150℃，2区155℃，3区160℃，4区165℃，5区170℃，6区175℃，7区180℃，8区180℃，口膜180℃。经过水冷造粒，切成2～3mm的颗粒，然后在80℃烘箱中停留30分钟，即得到本发明的用于耐高温的密封圈材料。
实施例6：
将上述实施例2-5所得密封圈材料在注塑机上与纽扣电池负极注塑，再与纽扣电池正极结合，经冲压密封，测试性能，结果如下表。
本发明的密封圈材料，具有特殊三维网状结构，其具有耐温，韧性的特点，经过与负极注塑，可以用于与纽扣电池正极的结合，起到正极和负极之间的绝缘和密封作用。由上表结果可以看出，其与元器件结合牢固，经过长时间耐温的测试，发现其高温下密封效果好、无渗漏、变形小，可以用于耐温的电子元器件场合，如轮胎胎压测试，电饭锅，高温温度计等电器产品。
本发明的上述实施例，仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。应当理解，凡是未脱离本发明技术方案的内容，本领域技术人员依据本发明的技术实质对以上实施例做的任何形式的简单修改，等同变化或改进，均涵盖在本发明旨在保护的范围内。

Claims (10)

1.一种耐高温的密封圈材料，包含以下质量份数的组分：30～50份的聚丙烯树脂、40～60份的硫化三元乙丙橡胶、9.5～20份的丙烯酸树脂、0.5～1.2份的抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的密封圈材料，其特征在于，所述的硫化三元乙丙橡胶由如下质量份数的组分制备：100份的三元乙丙橡胶，4.5份的石蜡油，2份的液体聚丁二烯，2.5份的三烯丙基异氰脲酸酯，0.4份的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，2份的过氧化二异丙苯。
3.根据权利要求2所述的密封圈材料，其特征在于，所述的硫化三元乙丙橡胶制备工艺如下：
1)将三元乙丙橡胶、石蜡油、液体聚丁二烯、三烯丙基异氰脲酸酯和四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯混合，熔融共混，造粒；造粒后的颗粒烘干；
2)再将上述颗粒与过氧化二异丙苯混合，熔融共混，造粒；造粒后的颗粒烘干，即得到硫化三元乙丙橡胶。
4.根据权利要求3所述的密封圈材料，其特征在于，所述烘干是在70～90℃烘干20～60min。
5.根据权利要求2所述的密封圈材料，其特征在于，所述的三元乙丙橡胶是乙烯-丙烯-丁烯的三元共聚物，其中乙烯含量55～70％，丁烯含量8～10％。
6.根据权利要求1所述的密封圈材料，其特征在于，所述的聚丙烯树脂是高相对温度指数(RTI)聚丙烯树脂，其RTI≥125℃，熔融指数2～15g/10min。
7.根据权利要求1所述的密封圈材料，其特征在于，所述的丙烯酸树脂选自乙烯与丙烯酸共聚物、乙烯与丙烯酸甲酯共聚物、乙烯与丙烯酸乙酯共聚物、乙烯与丙烯酸丁酯共聚物中的一种或几种的组合。
8.根据权利要求1所述的密封圈材料，其特征在于，所述抗氧剂选自N,N’-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种或多种的组合。
9.根据权利要求1所述的密封圈材料，其特征在于，所述密封材料中还含有色母，色母加入量为0.1～1份。
10.根据权利要求1所述的密封圈材料，其加工成型方法是双螺杆挤出、注塑或模压成型中的一种。
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