CN107674326A - 一种三元乙丙橡胶基密封件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种三元乙丙橡胶基密封件及其制备方法，所述的三元乙丙橡胶基密封件包括下述重量份数表示的组分：EPDM 100份，硬脂酸0.3‑1份，氧化锌3‑8份，防老剂1‑4份，白炭黑40‑60份，无机填料20‑40份，炭黑0.5‑2份，分散剂1‑3份，聚乙二醇2‑4份，硅烷偶联剂2‑5份，三烯丙基异氰脲酸酯2‑4份，硫化剂2‑5份。本发明通过严格控制各组分质量配比，增大橡胶材料的交联密度，使密封件制品在保持较高物理、机械性能的同时，降低压缩永久变形，并具有优异的绝缘性能、气密性能，且在高温下形变较小，具有制备方法简单、易操作、实施成本低等突出优点。

Description

一种三元乙丙橡胶基密封件及其制备方法
技术领域
本发明涉及三元乙丙橡胶基密封件制造技术领域，尤其是涉及高压电器设备用的一种三元乙丙橡胶基密封件及其制备方法。
背景技术
在电力系统中，存在着大量的高压电器设备，其中一些重要设备一旦出现故障，就会直接威胁到整个电力系统的稳定运行。因此，为保障电力系统和电器设备的安全运行，对用于高压电器设备的橡胶密封件提出了更高要求。而绝缘性能、压缩永久变形性能及气体阻隔性能对橡胶制品的密封性和使用寿命影响较大。
三元乙丙橡胶具有高度的化学稳定性，优异的耐热、耐老化性和较好的耐化学品及电绝缘性，且较其他橡胶比重最小、烧蚀率低、填充性大、综合性能好，在电力系统中获得越来越多的应用。然而，现有的、常用的三元乙丙橡胶制品在实际生产中，常由于助剂原料的选用、配比、工艺等问题，使三元乙丙橡胶制品的性能受到影响，主要是存在压缩形变大、气体阻隔性能差等缺点，导致其绝缘性和气体渗透性等指标不能满足对密封性能、防漏性能以及绝缘性能要求较高场合的使用需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种三元乙丙橡胶基密封件及其制备方法，提高密封件的气体阻隔性能和绝缘性能。
本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种三元乙丙橡胶基密封件，包括下述重量份数表示的组分：EPDM 100份，硬脂酸0.3-1份，氧化锌3-8份，防老剂1-4份，白炭黑40-60份，无机填料20-40份，炭黑0.5-2份，分散剂1-3份，聚乙二醇2-4份，硅烷偶联剂2-5份，三烯丙基异氰脲酸酯2-4份，硫化剂2-5份。
优选地，所述的硬脂酸0.5份，氧化锌6份，白炭黑50份，无机填料30份，炭黑1份，分散剂1.5份，聚乙二醇3份，硅烷偶联剂3份，三烯丙基异氰脲酸酯2.5份，硫化剂3.5份。
优选地，所述的防老剂包括防老剂MB 0.5-2份和防老剂RD 0.5-2份。
优选地，所述的防老剂包括防老剂MB 1份和防老剂RD 1份。
优选地，所述的无机填料采用高岭土。
优选地，所述的硅烷偶联剂为A-189。
优选地，所述的硫化剂为过氧化二异丙苯。
一种三元乙丙橡胶基密封件制备方法，所述的三元乙丙橡胶基密封件是如上所述的三元乙丙橡胶基密封件，包括如下步骤：
S1，将EPDM、硬脂酸、氧化锌、防老剂、分散剂、聚乙二醇放入密炼机中进行混炼，混炼时间为2-3min，温度控制在60-70℃；
S2，将炭黑、无机填料与上述S1中的混合橡胶进行混炼，混炼时间为2-3min，温度控制在60-70℃；
S3，将白炭黑按配方中重量比例的3/4称量，并与上述S2中的混合橡胶进行混炼，混炼时间为3-5min，温度控制在70-80℃；
S4，将白炭黑按配方中重量比例的1/4称量，并与硅烷偶联剂一同加入密炼机内，与上述S3中的混合橡胶进行混炼，混炼时间为3-5min，温度控制在70-80℃；
S5，将上述S4中的混合橡胶在密炼机内翻炼后排胶，翻炼时间为3-5min，温度控制在110-120℃；
S6，将三烯丙基异氰脲酸酯和硫化剂与上述S5中的胶料混匀，放入模具进行硫化成型，得到三元乙丙橡胶基密封件。
优选地，所述S5中，密炼机排胶至开炼机，调整开炼机辊间距，将S5中的混合橡胶通过开炼机均匀出片并降温至40℃以下。
优选地，所述S6中，采用分段硫化方式，一段硫化温度为170-180℃，硫化时间为6-9min；二段硫化温度为165-175℃，硫化时间为90-130min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过采用上述原料、助剂，并严格控制各组分质量配比，以增大橡胶材料的交联密度，使密封件制品在保持较高物理、机械性能的同时，降低压缩永久变形，所制得的三元乙丙橡胶基密封件具有优异的绝缘性能、气密性能，且在高温下形变较小，其制备方法简单，易操作，实施成本低，适于大规模工业化生产。
附图说明
图1为本发明一种三元乙丙橡胶基密封件制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种三元乙丙橡胶基密封件，其主要包括下述重量份数表示的组分：EPDM 100份，硬脂酸0.3-1份，氧化锌3-8份，防老剂1-4份，白炭黑40-60份，无机填料20-40份，炭黑0.5-2份，分散剂1-3份，聚乙二醇2-4份，硅烷偶联剂2-5份，三烯丙基异氰脲酸酯2-4份，硫化剂2-5份。
实施例1
一种三元乙丙橡胶基密封件，包括下述重量份数表示的组分：EPDM 100份，硬脂酸0.5份，氧化锌6份，防老剂MB 1份，防老剂RD 1份，白炭黑50份，无机填料30份，炭黑1份，分散剂1.5份，聚乙二醇3份，硅烷偶联剂3份，三烯丙基异氰脲酸酯2.5份，硫化剂3.5份。
上述的三元乙丙橡胶基密封件的制备方法如图1所示，具体包括如下步骤：
第1步，将EPDM、硬脂酸、氧化锌、防老剂、分散剂、聚乙二醇放入密炼机中进行混炼，混炼时间为2min，温度控制在60℃。
第2步，将炭黑、无机填料与上述第1步中的混合橡胶进行混炼，混炼时间为2min，温度控制在60℃。
第3步，将白炭黑按配方中重量比例的3/4称量，并与上述第2步中的混合橡胶进行混炼，混炼时间为3min，温度控制在70℃。
第4步，将白炭黑按配方中重量比例的1/4称量，并与硅烷偶联剂一同加入密炼机内，与上述第3步中的混合橡胶进行混炼，混炼时间为3min，温度控制在70℃。
第5步，将上述第4步中的混合橡胶在密炼机内翻炼后排胶，翻炼时间为3min，温度控制在110℃。
通常，所述的密炼机排胶至开炼机，调整开炼机辊间距为0.5-1.0mm，将密炼机排出的混合橡胶薄通3-5次，得到开炼胶，再调整开炼机辊间距为3.0-5.0mm，均匀出胶片，并使胶片降温至40℃以下。
第6步，将三烯丙基异氰脲酸酯和硫化剂与上述开炼机排出的胶片混匀，放入模具进行硫化成型，得到三元乙丙橡胶基密封件。通常，采用分段硫化方式，一段硫化温度为170℃，硫化时间为6min；二段硫化温度为165℃，硫化时间为90min。
实施例2
一种三元乙丙橡胶基密封件，包括下述重量份数表示的组分：EPDM 100份，硬脂酸0.3份，氧化锌3份，防老剂MB 0.5份，防老剂RD 0.5份，白炭黑40份，无机填料20份，炭黑0.5份，分散剂1份，聚乙二醇2份，硅烷偶联剂2份，三烯丙基异氰脲酸酯2份，硫化剂2份。
上述的三元乙丙橡胶基密封件的制备方法如图1所示，具体包括如下步骤：
第1步，将EPDM、硬脂酸、氧化锌、防老剂、分散剂、聚乙二醇放入密炼机中进行混炼，混炼时间为2.5min，温度控制在65℃。
第2步，将炭黑、无机填料与上述第1步中的混合橡胶进行混炼，混炼时间为2.5min，温度控制在65℃。
第3步，将白炭黑按配方中重量比例的3/4称量，并与上述第2步中的混合橡胶进行混炼，混炼时间为4min，温度控制在75℃。
第4步，将白炭黑按配方中重量比例的1/4称量，并与硅烷偶联剂一同加入密炼机内，与上述第3步中的混合橡胶进行混炼，混炼时间为4min，温度控制在75℃。
第5步，将上述第4步中的混合橡胶在密炼机内翻炼后排胶，翻炼时间为4min，温度控制在115℃。
通常，所述的密炼机排胶至开炼机，调整开炼机辊间距为0.5-1.0mm，将密炼机排出的混合橡胶薄通3-5次，得到开炼胶，再调整开炼机辊间距为3.0-5.0mm，均匀出胶片，并使胶片降温至40℃以下。
第6步，将三烯丙基异氰脲酸酯和硫化剂与上述开炼机排出的胶片混匀，放入模具进行硫化成型，得到三元乙丙橡胶基密封件。通常，采用分段硫化方式，一段硫化温度为175℃，硫化时间为8min；二段硫化温度为170℃，硫化时间为110min。
实施例3
一种三元乙丙橡胶基密封件，包括下述重量份数表示的组分：EPDM 100份，硬脂酸1份，氧化锌8份，防老剂MB 2份，防老剂RD 2份，白炭黑60份，无机填料40份，炭黑2份，分散剂3份，聚乙二醇4份，硅烷偶联剂5份，三烯丙基异氰脲酸酯4份，硫化剂5份。
上述的三元乙丙橡胶基密封件的制备方法如图1所示，具体包括如下步骤：
第1步，将EPDM、硬脂酸、氧化锌、防老剂、分散剂、聚乙二醇放入密炼机中进行混炼，混炼时间为3min，温度控制在70℃。
第2步，将炭黑、无机填料与上述第1步中的混合橡胶进行混炼，混炼时间为3min，温度控制在70℃。
第3步，将白炭黑按配方中重量比例的3/4称量，并与上述第2步中的混合橡胶进行混炼，混炼时间为5min，温度控制在80℃。
第4步，将白炭黑按配方中重量比例的1/4称量，并与硅烷偶联剂一同加入密炼机内，与上述第3步中的混合橡胶进行混炼，混炼时间为5min，温度控制在80℃。
第5步，将上述第4步中的混合橡胶在密炼机内翻炼后排胶，翻炼时间为5min，温度控制在120℃。
通常，所述的密炼机排胶至开炼机，调整开炼机辊间距为0.5-1.0mm，将密炼机排出的混合橡胶薄通3-5次，得到开炼胶，再调整开炼机辊间距为3.0-5.0mm，均匀出胶片，并使胶片降温至40℃以下。
第6步，将三烯丙基异氰脲酸酯和硫化剂与上述开炼机排出的胶片混匀，放入模具进行硫化成型，得到三元乙丙橡胶基密封件。通常，采用分段硫化方式，一段硫化温度为180℃，硫化时间为9min；二段硫化温度为175℃，硫化时间为130min。
在上述的三元乙丙橡胶基密封件中，其中的硫化剂通常是采用过氧化二异丙苯，所述的无机填料可以采用高岭土，所述的硅烷偶联剂可以采用A-189。通过选用高岭土作为无机填料与白炭黑配合填充，由于高岭土的粒度大，具有层片状结构，形状系数高，利于阻隔，但具有阻隔作用的颗粒数目较少；白炭黑的粒度小，呈球状，形状系数低，但具有阻隔作用的颗粒数目较多。因此，分散性好的白炭黑与高岭土配合填充时，聚集体分布宽而产生较低的滞后作用，在显著降低橡胶材料压缩永久变形的同时，改善了材料的气密性能，从而可以提高橡胶材料的力学性能、绝缘性能和气体阻隔性能。通过选用A-189，其结构中的烷氧基水解与白炭黑表面的羟基发生反应，使白炭黑表面亲水性减弱，分散性提高，另一端的巯基官能团与橡胶基体中的碳碳双键发生快速、有效、稳定性好的反应，使橡胶的交联密度增大，压缩永久变形降低。此外，使用过氧化二异丙苯，一方面可作为硫化剂与三烯丙基异氰脲酸酯协同促进橡胶硫化，另一方面也作为橡胶结构中的碳碳双键与硅烷偶联剂巯基发生反应的引发剂。
对上述的三元乙丙橡胶基密封件进行性能测试，其测试结果列表如下：
由此可见，本发明制得的三元乙丙橡胶基密封件的六氟化硫气体透过量低于100cm3/m2/d/bar，水蒸气透过量低于0.09g/m2/d，体积电阻率超过1013Ω·cm，压缩形变控制在13％-17％内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三元乙丙橡胶基密封件，其特征在于：包括下述重量份数表示的组分：EPDM100份，硬脂酸0.3-1份，氧化锌3-8份，防老剂1-4份，白炭黑40-60份，无机填料20-40份，炭黑0.5-2份，分散剂1-3份，聚乙二醇2-4份，硅烷偶联剂2-5份，三烯丙基异氰脲酸酯2-4份，硫化剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的三元乙丙橡胶基密封件，其特征在于：所述的硬脂酸0.5份，氧化锌6份，白炭黑50份，无机填料30份，炭黑1份，分散剂1.5份，聚乙二醇3份，硅烷偶联剂3份，三烯丙基异氰脲酸酯2.5份，硫化剂3.5份。
3.根据权利要求1或者2所述的三元乙丙橡胶基密封件，其特征在于：所述的防老剂包括防老剂MB 0.5-2份和防老剂RD 0.5-2份。
4.根据权利要求3所述的三元乙丙橡胶基密封件，其特征在于：所述的防老剂包括防老剂MB 1份和防老剂RD 1份。
5.根据权利要求1或者2所述的三元乙丙橡胶基密封件，其特征在于：所述的无机填料采用高岭土。
6.根据权利要求1或者2所述的三元乙丙橡胶基密封件，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为A-189。
7.根据权利要求1或者2所述的三元乙丙橡胶基密封件，其特征在于：所述的硫化剂为过氧化二异丙苯。
8.一种三元乙丙橡胶基密封件制备方法，其特征在于：所述的三元乙丙橡胶基密封件是如权利要求1-7任一项所述的三元乙丙橡胶基密封件，包括如下步骤：
S1，将EPDM、硬脂酸、氧化锌、防老剂、分散剂、聚乙二醇放入密炼机中进行混炼，混炼时间为2-3min，温度控制在60-70℃；
S2，将炭黑、无机填料与上述S1中的混合橡胶进行混炼，混炼时间为2-3min，温度控制在60-70℃；
S3，将白炭黑按配方中重量比例的3/4称量，并与上述S2中的混合橡胶进行混炼，混炼时间为3-5min，温度控制在70-80℃；
S4，将白炭黑按配方中重量比例的1/4称量，并与硅烷偶联剂一同加入密炼机内，与上述S3中的混合橡胶进行混炼，混炼时间为3-5min，温度控制在70-80℃；
S5，将上述S4中的混合橡胶在密炼机内翻炼后排胶，翻炼时间为3-5min，温度控制在110-120℃；
S6，将三烯丙基异氰脲酸酯和硫化剂与上述S5中的胶料混匀，放入模具进行硫化成型，得到三元乙丙橡胶基密封件。
9.根据权利要求8所述的三元乙丙橡胶基密封件制备方法，其特征在于：所述S5中，密炼机排胶至开炼机，调整开炼机辊间距，将S5中的混合橡胶通过开炼机均匀出片并降温至40℃以下。
10.根据权利要求8所述的三元乙丙橡胶基密封件制备方法，其特征在于：所述S6中，采用分段硫化方式，一段硫化温度为170-180℃，硫化时间为6-9min；二段硫化温度为165-175℃，硫化时间为90-130min。
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