CN107629439A

CN107629439A - 一种耐热耐磨复合橡胶密封圈的制备方法

Info

Publication number: CN107629439A
Application number: CN201710847434.9A
Authority: CN
Inventors: 杨立军; 陈莉莉; 林大伟
Original assignee: Changzhou Connaught Composite Material Co Ltd
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2018-01-26

Abstract

本发明公开了一种耐热耐磨复合橡胶密封圈的制备方法，属于橡胶制品行业制备技术领域。本发明用氟橡胶26、甲基乙烯基硅橡胶和氨基甲酸乙酯熔融共混，得到共混胶，向共混胶中加入聚氨酯橡胶和自制改性玻璃纤维，硅藻土粉末含有丰富的二氧化硅，用铝酸酯偶联剂对硅藻土粉末改性，在微生物的自交联作用下酯基接枝到硅藻土表面，加入炭黑和二硫化钼，在混炼硫化过程中易和橡胶分子反应形成网状结构，随着二硫化钼用量的增加，这样对磨面间起减磨作用的二硫化钼粒子越多，二硫化钼可在橡胶表面形成润滑层，降低了表面摩擦力和滞后效应，最后加入一定量的硫磺，密封圈的耐热性进一步提高，可有广泛的使用前景。

Description

一种耐热耐磨复合橡胶密封圈的制备方法

技术领域

本发明公开了一种耐热耐磨复合橡胶密封圈的制备方法，属于橡胶制品行业制备技术领域。

背景技术

密封圈，是由一个或几个零件组成的环形罩，固定在轴承的一个套圈或垫圈上并与另一套圈或垫圈接触或形成窄的迷宫间隙，防止润滑油漏出及外物侵入。密封圈是一种截面为圆形的橡胶圈，因其截面为O型，故称其为O型密封圈。是液压与气压传动系统中使用最广泛的一种。通常在台企、日企叫做ORing。O型密封圈，一般采用丁腈橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶以及共混胶制造。除了O型外还有三角型、矩型、D型、T型、方型、心型、X型、五棱型、橄榄型等。

密封圈的材料可以经受高或低的温度下，化学腐蚀，振动，磨损和运动。弹性体可根据情况选择的。

有密封圈材料可耐受温度低至-200℃或高达250℃在低端市场，几乎所有的工程材料变得僵硬，无法密封；在高端市场，该材料通常燃烧或分解。化学侵蚀可降解材料，开始脆性裂纹或导致其膨胀。例如，丁腈橡胶密封件可以破解当暴露于臭氧浓度非常低的气体，除非保护。通过用低粘性流体接触溶胀导致的增加的尺寸，并且还降低了抗张强度的橡胶。其他故障可通过使用环的尺寸错误的特定凹槽中，这可能会导致橡胶的挤压而引起。

弹性体是对电离辐射敏感。在典型的应用中，密封圈被很好的保护较少穿透辐射如紫外线和软X射线，但更穿透辐射如中子可能导致迅速恶化。在这样的环境中，软金属密封件的使用。

密封圈根据材质可分为：NBR丁腈橡胶密封圈、HNBR氢化丁腈橡胶密封圈、SIL硅橡胶密封圈、VITON氟素橡胶密封圈、FLS氟硅橡胶密封圈、EPDM三元乙丙橡胶密封圈、CR氯丁橡胶密封圈、IIR丁基橡胶密封圈、ACM丙烯酸脂橡胶密封圈、NR天然橡胶密封圈、PU聚氨脂橡胶密封圈。其中NBR丁腈橡胶密封圈适合于石油系液压油、甘醇系液压油、二酯系润滑油、汽油、水、硅润滑脂、硅油等介质中使用吗，是目前用途最广、成本最低的橡胶密封件。

因此，发明一种既具有耐热性，又具有耐磨性的复合橡胶密封圈对橡胶制品行业制备技术领域具有积极意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前密封圈存在耐热性较差和耐磨性较差的缺陷，提供了一种耐热耐磨复合橡胶密封圈的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种耐热耐磨复合橡胶密封圈的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）将玻璃纤维和天然树脂混合并研磨，得到自制改性玻璃纤维；

（2）再将氟橡胶26、甲基乙烯基硅橡胶和氨基甲酸乙酯加入到混炼机中混炼搅拌，混炼后得到共混胶；

（3）称取15～20g凹凸棒土研磨过100目筛，得到过筛粉末，将过筛粉末倒入70～90mL盐酸中混合搅拌，搅拌后再过滤去除滤液，得到滤渣，干燥出料，即得自制改性凹凸棒土；

（4）继续称取20～40g硅藻土研磨粉碎，研磨后得硅藻土粉末，将硅藻土粉末和铝酸酯ASA混合搅拌，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量6%的葵花油和混合物质量0.6%的沼液，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性硅藻土粉末；

（5）按重量份数计，分别称取共混胶、聚氨酯橡胶、自制改性玻璃纤维和水混合搅拌，再加入炭黑、石蜡、改性硅藻土粉末、自制改性凹凸棒土、二硫化钼、氧化镁、氧化铝、氧化锌和硫磺混合后置于混炼机中继续混合搅拌，干燥出料，即可制得耐热耐磨复合橡胶密封圈。

步骤（1）所述的玻璃纤维和天然树脂的质量比为1:1，研磨时间为8～12min。

步骤（2）所述的氟橡胶26、甲基乙烯基硅橡胶和氨基甲酸乙酯的质量比为4:2:1，搅拌温度为100～120℃，搅拌时间为30～50min。

步骤（3）所述的盐酸的质量分数为6％，搅拌温度为30～60℃，搅拌时间为12～16min。

步骤（4）所述的研磨时间为7～9min，硅藻土粉末和铝酸酯ASA的质量比为6：1，搅拌时间为10～12min，发酵温度为35～45℃，发酵时间6～8天。

步骤（5）所述的按重量份数计，分别称取20～50份共混胶、15～45份聚氨酯橡胶、8～10份自制改性玻璃纤维、10～12份水、3～5份炭黑、2～4份石蜡、3～5份改性硅藻土粉末、2～4份自制改性凹凸棒土、2～4份二硫化钼、1～3份氧化镁、1～3份氧化铝、1～3份氧化锌和2～4份硫磺，搅拌温度为120～150℃，搅拌时间为10～20min，继续搅拌温度为200～240℃，搅拌时间为1～3h。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

本发明用氟橡胶26、甲基乙烯基硅橡胶和氨基甲酸乙酯熔融共混，得到共混胶，其中氟橡胶26和甲基乙烯基硅橡胶本身都是耐热性的高分子物质，从而提高密封圈的耐热性，再向共混胶中加入聚氨酯橡胶和自制改性玻璃纤维，从而提高密封圈的耐磨性和耐热性，硅藻土粉末含有丰富的二氧化硅，使用铝酸酯偶联剂对硅藻土粉末改性，将其和植物油以及沼液微生物共混发酵，利用微生物将植物油分解产生亲油性酯基，并在微生物的自交联作用下使得酯基接枝到硅藻土表面，增强了硅藻土与高聚物的相容性，再次提高密封圈的耐磨性能，接着加入炭黑和二硫化钼，其中炭黑具有一定的化学活性，其表面活性点多，在混炼硫化过程中容易和橡胶分子反应形成网状结构，硫化胶强度增大，从而提高密封圈的耐磨性，以及在炭黑补强体系中，随着二硫化钼用量的增加，这样对磨面间起减磨作用的二硫化钼粒子越多，硫化胶与对磨件之间的界面剪切强度越小，磨耗体积越小，二硫化钼可在橡胶表面形成润滑层，降低了表面摩擦力和滞后效应，从而使摩擦系数显著降低，密封圈的耐磨性进一步提高，最后加入一定量的硫磺，密封圈的耐热性进一步提高，可有广泛的使用前景。

具体实施方式

按质量比为1:1将玻璃纤维和天然树脂混合并研磨8～12min，得到自制改性玻璃纤维，再按质量比为4:2:1将氟橡胶26、甲基乙烯基硅橡胶和氨基甲酸乙酯加入到混炼机中，在100～120℃下混炼搅拌30～50min，混炼后得到共混胶，称取15～20g凹凸棒土研磨过100目筛，得到过筛粉末，将过筛粉末倒入70～90mL质量分数为6％的盐酸中，在30～60℃下混合搅拌12～16min，搅拌后再过滤去除滤液，得到滤渣，干燥出料，即得自制改性凹凸棒土，继续称取20～40g硅藻土研磨粉碎7～9min，研磨后得硅藻土粉末，按质量比为6:1将硅藻土粉末和铝酸酯ASA混合搅拌10～12min，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量6%的葵花油和混合物质量0.6%的沼液，装入发酵罐中，在温度为35～45℃条件下密封发酵6～8天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性硅藻土粉末，按重

量份数计，分别称取20～50份共混胶、15～45份聚氨酯橡胶、8～10份自制改性玻璃纤维和10～12份水在120～150℃下混合搅拌10～20min，再加入3～5份炭黑、2～4份石蜡、3～5份改性硅藻土粉末、2～4份自制改性凹凸棒土、2～4份二硫化钼、1～3份氧化镁、1～3份氧化铝、1～3份氧化锌和2～4份硫磺混合后置于混炼机中，在200～240℃下继续混合搅拌1～3h，干燥出料，即可制得耐热耐磨复合橡胶密封圈。实例1

按质量比为1:1将玻璃纤维和天然树脂混合并研磨8min，得到自制改性玻璃纤维，再按质量比为4:2:1将氟橡胶26、甲基乙烯基硅橡胶和氨基甲酸乙酯加入到混炼机中，在100℃下混炼搅拌30min，混炼后得到共混胶，称取15g凹凸棒土研磨过100目筛，得到过筛粉末，将过筛粉末倒入70mL质量分数为6％的盐酸中，在30℃下混合搅拌12min，搅拌后再过滤去除滤液，得到滤渣，干燥出料，即得自制改性凹凸棒土，继续称取20g硅藻土研磨粉碎7min，研磨后得硅藻土粉末，按质量比为6:1将硅藻土粉末和铝酸酯ASA混合搅拌10min，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量6%的葵花油和混合物质量0.6%的沼液，装入发酵罐中，在温度为35℃条件下密封发酵6天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性硅藻土粉末，按重量份数计，分别称取20份共混胶、15份聚氨酯橡胶、8份自制改性玻璃纤维和10份水在120℃下混合搅拌10min，再加入3份炭黑、2份石蜡、3份改性硅藻土粉末、2份自制改性凹凸棒土、2份二硫化钼、1份氧化镁、1份氧化铝、1份氧化锌和2份硫磺混合后置于混炼机中，在200℃下继续混合搅拌1h，干燥出料，即可制得耐热耐磨复合橡胶密封圈。

实例2

按质量比为1:1将玻璃纤维和天然树脂混合并研磨10min，得到自制改性玻璃纤维，再按质量比为4:2:1将氟橡胶26、甲基乙烯基硅橡胶和氨基甲酸乙酯加入到混炼机中，在110℃下混炼搅拌40min，混炼后得到共混胶，称取17g凹凸棒土研磨过100目筛，得到过筛粉末，将过筛粉末倒入80mL质量分数为6％的盐酸中，在50℃下混合搅拌15min，搅拌后再过滤去除滤液，得到滤渣，干燥出料，即得自制改性凹凸棒土，继续称取30g硅藻土研磨粉碎8min，研磨后得硅藻土粉末，按质量比为6:1将硅藻土粉末和铝酸酯ASA混合搅拌11min，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量6%的葵花油和混合物质量0.6%的沼液，装入发酵罐中，在温度为40℃条件下密封发酵7天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性硅藻土粉末，按重量份数计，分别称取35份共混胶、30份聚氨酯橡胶、9份自制改性玻璃纤维和11份水在140℃下混合搅拌15min，再加入4份炭黑、3份石蜡、4份改性硅藻土粉末、3份自制改性凹凸棒土、3份二硫化钼、2份氧化镁、2份氧化铝、2份氧化锌和3份硫磺混合后置于混炼机中，在220℃下继续混合搅拌2h，干燥出料，即可制得耐热耐磨复合橡胶密封圈。

实例3

按质量比为1:1将玻璃纤维和天然树脂混合并研磨12min，得到自制改性玻璃纤维，再按质量比为4:2:1将氟橡胶26、甲基乙烯基硅橡胶和氨基甲酸乙酯加入到混炼机中，在120℃下混炼搅拌50min，混炼后得到共混胶，称取20g凹凸棒土研磨过100目筛，得到过筛粉末，将过筛粉末倒入90mL质量分数为6％的盐酸中，在60℃下混合搅拌16min，搅拌后再过滤去除滤液，得到滤渣，干燥出料，即得自制改性凹凸棒土，继续称取40g硅藻土研磨粉碎9min，研磨后得硅藻土粉末，按质量比为6:1将硅藻土粉末和铝酸酯ASA混合搅拌12min，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量6%的葵花油和混合物质量0.6%的沼液，装入发酵罐中，在温度为45℃条件下密封发酵8天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性硅藻土粉末，按重量份数计，分别称取50份共混胶、45份聚氨酯橡胶、10份自制改性玻璃纤维和12份水在150℃下混合搅拌20min，再加入5份炭黑、4份石蜡、5份改性硅藻土粉末、4份自制改性凹凸棒土、4份二硫化钼、3份氧化镁、3份氧化铝、3份氧化锌和4份硫磺混合后置于混炼机中，在240℃下继续混合搅拌3h，干燥出料，即可制得耐热耐磨复合橡胶密封圈。

对比例以广东省某公司生产的复合橡胶密封圈作为对比例对本发明制得的耐热耐磨复合橡胶密封圈和对比例中的复合橡胶密封圈进行性能检测，检测结果如表1所示：1、测试方法：

硬度测试按机动车用橡胶材料分类系统的规定进行性能检测。

拉伸强度测试按机动车用橡胶材料分类系统的规定进行性能检测。磨损宽度测试按ASTMD2000HK7434的指标要求进行性能检测。

耐温度测试采用耐温试验的方法进行性能检测。

表1

根据表1中数据可知，本发明制得的耐热耐磨复合橡胶密封圈硬度大，磨损宽度小，耐温度高，具有广阔的应用前景。

Claims

1.一种耐热耐磨复合橡胶密封圈的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种耐热耐磨复合橡胶密封圈的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的玻璃纤维和天然树脂的质量比为1:1，研磨时间为8～12min。

3.根据权利要求1所述的一种耐热耐磨复合橡胶密封圈的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的氟橡胶26、甲基乙烯基硅橡胶和氨基甲酸乙酯的质量比为4:2:1，搅拌温度为100～120℃，搅拌时间为30～50min。

4.根据权利要求1所述的一种耐热耐磨复合橡胶密封圈的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的盐酸的质量分数为6％，搅拌温度为30～60℃，搅拌时间为12～16min。

5.根据权利要求1所述的一种耐热耐磨复合橡胶密封圈的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的研磨时间为7～9min，硅藻土粉末和铝酸酯ASA的质量比为6：1，搅拌时间为10～12min，发酵温度为35～45℃，发酵时间6～8天。

6.根据权利要求1所述的一种耐热耐磨复合橡胶密封圈的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的按重量份数计，分别称取20～50份共混胶、15～45份聚氨酯橡胶、8～10份自制改性玻璃纤维、10～12份水、3～5份炭黑、2～4份石蜡、3～5份改性硅藻土粉末、2～4份自制改性凹凸棒土、2～4份二硫化钼、1～3份氧化镁、1～3份氧化铝、1～3份氧化锌和2～4份硫磺，搅拌温度为120～150℃，搅拌时间为10～20min，继续搅拌温度为200～240℃，继续搅拌时间为1～3h。