CN107674263A - 一种耐压橡胶密封圈合成材料及其生产工艺 - Google Patents

一种耐压橡胶密封圈合成材料及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐压橡胶密封圈合成材料及其生产工艺，其中耐压密封圈合成材料由以下重量份的原料配方制成：丁腈橡胶50～90份、氯丁橡胶10～50份、补强剂50～90份、硫化剂1.0～1.9份、增塑剂20～30份、活性剂1～5份、防老剂0.8～1.6份、促进剂0.5～1.8份、填充料80～120份、氧化锌2～9份。其显著效果是：制成的橡胶密封圈在胶料混合过程能耗低，产品压缩物抗压强度高、尺寸稳定性好、密封性好、产品耐油性、弹性、耐寒性、耐老化性能等均得到极大提高、延长了橡胶密封圈的使用寿命。

Description

一种耐压橡胶密封圈合成材料及其生产工艺
技术领域
本发明涉及到管道用密封圈生产技术领域，具体地说，是一种耐压橡胶密封圈合成材料及其生产工艺。
背景技术
在燃气输送管路中，管道接头最容易受外部复杂环境的影响而产生漏气。目前，市场上多采用丁腈橡胶制成的橡胶密封圈。
然而，传统的橡胶密封圈存在的问题是：耐压性能差、受热变形大、产品表面光洁度不好，压出物尺寸不稳定，并受热后极易老化，龟裂等质量问题，因而使用寿命短，需经常更换密封圈，不仅费时费力，还会造成资源的浪费。
另外，由于丁腈橡胶与氯丁橡胶均为极性橡胶，相容性好，并用后能改善丁腈橡胶的耐臭氧性及耐天候老化性能。同时，可改善氯丁橡胶的粘辊现象，便于压延和压出操作。因此，设计一种基于丁腈橡胶与氯丁橡胶并用的改性配方，能够有效克服上述问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种耐压橡胶密封圈合成材料及其生产工艺，能够极大改善橡胶密封圈的综合性能，延长橡胶密封圈的使用寿命，降低生产成本。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种耐压橡胶密封圈合成材料生产工艺，其关键在于由以下重量份的原料配方制成：丁腈橡胶50～90份、氯丁橡胶10～50份、补强剂50～90份、硫化剂1.0～1.9份、增塑剂20～30份、活性剂1～5份、防老剂0.8～1.6份、促进剂0.5～1.8份、填充料80～120份、氧化锌2～9份。
进一步的，所述补强剂采用半补强炭黑，所述硫化剂为硫磺，所述活性剂采用氧化镁，所述促进剂采用TMTD，所述填充料采用轻质碳酸钙。
进一步的，所述增塑剂为邻苯二甲酸酐与癸二丁酯的混合物。
进一步的，所述防老剂采用防老剂D或石蜡。
进一步的，所述原料配方中还包含1～5重量份的硬脂酸。
根据上述的耐压橡胶密封圈合成材料的原料配方，本发明还提出了基于该生产工艺，按照以下步骤进行：
步骤1：塑炼工序，采用低温小辊距、低容量薄通法先将丁腈橡胶塑炼1段后，再逐渐加入氯丁橡胶进行第2段塑炼，然后对合成橡胶进行1～3段塑炼，每段塑炼之间充分冷却停放；
步骤2：混炼工序，即采用冷辊小辊距、低容量薄通法对原料进行混炼，混炼中先加入增塑剂、活性剂、氧化锌、防老剂、促进剂，然后添加补强剂与填充料，如此交替进行，每段混炼后折叠成三角包充分冷却置放；
步骤3：热炼出片工序，即对混炼后的胶料加入硫化剂进行薄通5次后，将热炼后的胶料压延出片；
步骤4：半成品预成型工序，即将压延出的胶片通过切条机剪切成型；
步骤5：硫化工序，即将剪切后的半成品注入硫化模型，在平板硫化机上加压加热计时硫化；
步骤6：修边工序，即去除胶边，获得密封圈制品；
步骤7：检测工序，对密封圈制品进行检验，获得合格的密封圈制品。
进一步的，步骤1中所述塑炼工序的辊距为0.5～1.5mm，每段塑炼时间为13～25min，冷却停放时间为16～30h。
进一步的，步骤2中所述混炼工序辊距为3～4mm，辊温为40～60℃，每段混炼时间为15～25min，冷却停放时间为16～80h。
进一步的，步骤5中所述硫化工序采用注压工艺进行硫化，硫化条件为175℃X20min。
进一步的，步骤6中所述修边工序采用冷冻修边法，冷冻温度为-70℃，冷冻时间为20～100s，喷球时间为1～3min，转速为2000～4000r/min，全加工周期为3～6min。
本发明的显著效果是：克服了传统橡胶密封圈不能满足耐压的缺点，提高了橡胶密封圈的综合技术性能问题。丁腈橡胶由于结构上含有比氯原子极性更强的的氰基，因而具有特别耐油、耐溶剂等特殊性能和其他许多优异性能。但在弹性、耐低温、耐臭氧，耐龟裂和电绝缘性能方面则不很好，同时加入氯丁橡胶，因氯丁橡胶为饱和高分子材料，与丁腈橡胶具有较好的相容性，有很好的耐热、耐臭氧、抗老化、耐酸碱以及化学耐酸碱性能，显著提高了橡胶密封圈的使用寿命，与丁腈橡胶并用后还能有效改善胶料的加工性能及成品的外观性能。
具体实施方式
实施例参见下表：下面通过通用橡胶密封圈配方和实施例配方对本发明进行详细说明：
橡胶密封圈通用配方与本发明实施例配方
组分 通用密封圈 实施例
丁腈橡胶 100 50
氯丁橡胶 — 50
半补强炭黑 77 75
癸二丁酯 25 20
硬脂酸 2.5 1.2
石蜡 1.5 2.2
TMTD 1.5 0.7
防老剂D 1.0 1.6
氧化锌 7.0 5.0
硫磺 1.6 1.5
轻质碳酸钙 100 120
氧化镁 — 5.0
邻苯二甲酸酐 — 0.6
其中，半补强炭黑为补强剂，癸二丁酯与邻苯二甲酸酐为增塑剂，石蜡和防老剂D为防老剂，TMTD为促进剂，硫磺为硫化剂，轻质碳酸钙为填充料，氧化镁为活性剂。
上述配方的具体生产工艺如下：
步骤1：塑炼工序
丁腈橡胶属于极性橡胶，难以塑炼，也难以获得可塑性。因此，采用低温小辊距、低容量薄通法对丁腈橡胶进行3段塑炼，辊距为0.5～1.5mm，每段塑炼时间为13～25min，每段塑炼之间充分冷却停放，冷却停放时间为24h，以提高生胶的可塑度，避免假可塑度。
在塑炼过程中，由于氯丁橡胶容易粘辊，因此先将丁腈橡胶塑炼1段后，在第2段塑炼才逐渐加入氯丁橡胶进行后续塑炼。
步骤2：混炼工序
混炼时采用冷辊，并且要前辊温度低于后辊。采用冷辊小辊距、低容量薄通法对原料进行混炼，辊距为3mm。
另外，混炼时填料的加入可提高胶料可塑性，因此应先加入增塑剂、活性剂、氧化锌、防老剂、促进剂，然后添加补强剂、填充料，如此交替进行；每段混炼后将胶料折叠成三角包充分冷却置放1～3天，使分子分散并充分混合。
步骤3：热炼出片工序
对混炼后的胶料加入硫化剂进行薄通5次后，再将热炼后的胶料压延出片；
步骤4：半成品预成型工序
将压延出的胶片通过切条机剪切成型；
步骤5：硫化工序
将剪切成型后的半成品填入硫化模型，采用注压工艺在平板硫化机上加压加热计时硫化，硫化条件为175℃X20min。注压工艺是将模型固定在硫化机上，硫化后不需移出模型，成品质量最密实、均匀，生产效率高，自动化程度高。
当然，在具体生产时，也可根据实际采用模压法或移模法。
步骤6：修边工序
将硫化后的产品采用冷冻修边法去除胶边，获得密封圈制品；冷冻温度为-70℃，冷冻时间为20～100s，喷球时间为1～3min，转速为2000～4000r/min，全加工周期为3～6min。
步骤7：检测工序，对密封圈制品进行检验，获得合格的橡胶密封圈制品。
从各实施例得到橡胶密封圈产品的测试数据如下表：
检测项目 标准 通用密封圈 实施例
扯断强度(kg/cm2) ≥90 70 124
扯断伸长率(％) ≥300 220 412
永久变形(％) ≤10 35 6
硬度(邵氏) 62±5 65 64
老化系数(90℃*24h) ≥0.7 0.71 0.78
脆性温度(℃) -55 -48 -55
耐寒系数(-45℃) ≥0.20 0.25 0.36
汽油+苯(常温*24h，△g％) 15～30 29.8 21.2
20#滑油(100℃*24h，△g％) 0～-8 -8.5 -4.3
2#煤油(常温*24h，△g％) 0～10 10.2 6.7
压缩变形(70℃*22h％) ≤40 20 26
从以上实施例和对比例可以看出，本发明的耐压橡胶密封圈制品的物理机械性能中均较优，说明有较好物理机械性能；耐压性、耐油性、耐热性、气密性、耐撕裂性及耐老化性都比常规耐油材料好。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的原理和框架作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种耐压橡胶密封圈合成材料，其特征在于：由以下重量份的原料配方制成：丁腈橡胶50～90份、氯丁橡胶10～50份、补强剂50～90份、硫化剂1.0～1.9份、增塑剂20～30份、活性剂1～5份、防老剂0.8～1.6份、促进剂0.5～1.8份、填充料80～120份、氧化锌2～9份。
2.根据权利要求1所述的耐压橡胶密封圈合成材料，其特征在于：所述补强剂采用半补强炭黑，所述硫化剂为硫磺，所述活性剂采用氧化镁，所述促进剂采用TMTD，所述填充料采用轻质碳酸钙。
3.根据权利要求1所述的耐压橡胶密封圈合成材料，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸酐与癸二丁酯的混合物。
4.根据权利要求1所述的耐压橡胶密封圈合成材料，其特征在于：所述防老剂采用防老剂D或石蜡。
5.根据权利要求1所述的耐压橡胶密封圈合成材料，其特征在于：所述原料配方中还包含1～5重量份的硬脂酸。
6.一种如权利要求1所述的耐压橡胶密封圈合成材料的生产工艺，其特征在于按照以下步骤进行：
步骤1：塑炼工序，采用低温小辊距、低容量薄通法先将丁腈橡胶塑炼1段后，再逐渐加入氯丁橡胶进行第2段塑炼，然后对合成橡胶进行1～3段塑炼，每段塑炼之间充分冷却停放；
步骤2：混炼工序，即采用冷辊小辊距、低容量薄通法对原料进行混炼，混炼中先加入增塑剂、活性剂、氧化锌、防老剂、促进剂，然后添加补强剂与填充料，如此交替进行，每段混炼后折叠成三角包充分冷却置放；
步骤3：热炼出片工序，即对混炼后的胶料加入硫化剂进行薄通5次后，将热炼后的胶料压延出片；
步骤4：半成品预成型工序，即将压延出的胶片通过切条机剪切成型；
步骤5：硫化工序，即将剪切后的半成品注入硫化模型，在硫化机上加压加热计时硫化；
步骤6：修边工序，即去除胶边，获得密封圈制品；
步骤7：检测工序，对密封圈制品进行检验，获得合格的密封圈制品。
7.根据权利要求6所述的耐压橡胶密封圈合成材料的生产工艺，其特征在于：步骤1中所述塑炼工序的辊距为0.5～1.5mm，每段塑炼时间为13～25min，冷却停放时间为16～30h。
8.根据权利要求6所述的耐压橡胶密封圈合成材料的生产工艺，其特征在于：步骤2中所述混炼工序辊距为3～4mm，辊温为40～60℃，每段混炼时间为15～25min，冷却停放时间为16～80h。
9.根据权利要求6所述的耐压橡胶密封圈合成材料的生产工艺，其特征在于：步骤5中所述硫化工序采用注压工艺进行硫化，硫化条件为175℃X20min。
10.根据权利要求6所述的耐压橡胶密封圈合成材料的生产工艺，其特征在于：步骤6中所述修边工序采用冷冻修边法，冷冻温度为-70℃，冷冻时间为20～100s，喷球时间为1～3min，转速为2000～4000r/min，全加工周期为3～6min。
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