CN107686573A - 一种丁晴橡胶（nbr）低温耐寒密封件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种丁晴橡胶（NBR）低温耐寒密封件及其制备方法，各原料组分的质量份数如下：丁腈胶70‑90份；顺丁胶10‑30份；氧化锌3‑7份；硬脂酸（SA）0.5‑1.5份；防老剂（MB）0.5‑1.5份；防老剂（RD）0.5‑1.5份；N‑550炭黑10‑30份；N‑774炭黑30‑50份；软化剂（TP‑95）15‑30份；促进剂3.5‑7.5份。本发明通过优化各原料组分的配比，使得该材料具备抗低温耐寒的优点，解决了现有丁晴橡胶密封件抗低温耐寒效果差的问题。

Description

一种丁晴橡胶（NBR）低温耐寒密封件及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种密封件及其制备方法，特别涉及一种丁晴橡胶（NBR）低温耐寒密封件及其制备方法。
背景技术
丁腈橡胶是一种通用型耐油橡胶，广泛用于石油机械、车辆、工程机械等液压汽动系统。作为密封件制品，其优良的弹性特征适宜应用于各种油压管道，它既具有良好的耐油、耐臭、耐磨和耐化学品腐蚀性，又具有良好的压缩永久变形及耐热性能，但NBR低温耐寒性能较差，其脆性温度仅在-40℃左右。若在-40℃以下地面使用，由于弹性丧失极易导致密封功能失效，直接影响使用，且其安全稳定性能受到较大影响，有待改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种丁晴橡胶（NBR）低温耐寒密封件及其制备方法，具备抗低温耐寒的优点，解决了现有丁晴橡胶密封件抗低温耐寒效果差的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种丁晴橡胶（NBR）低温耐寒密封件及其制备方法，各原料组分的质量份数如下：丁腈胶70-90份；顺丁胶10-30份；氧化锌3-7份；硬脂酸（SA）0.5-1.5份；防老剂（MB）0.5-1.5份；防老剂（RD）0.5-1.5份；N-550炭黑10-30份；N-774炭黑30-50份；软化剂（TP-95）15-30份；促进剂3.5-7.5份。
本发明进一步设置为：各原料组分的质量份数如下：丁腈胶75-85份；顺丁胶15-25份；氧化锌4-6份；硬脂酸（SA）0.8-1.2份；防老剂（MB）0.8-1.2份；防老剂（RD）0.8-1.2份；N-550炭黑15-25份；N-774炭黑35-45份；软化剂（TP-95）18-27份；促进剂4.5-6.5份。
本发明进一步设置为：各原料组分的质量份数如下：丁腈胶80份；顺丁胶20份；氧化锌5份；硬脂酸（SA）1份；防老剂（MB）1份；防老剂（RD）1份；N-550炭黑20份；N-774炭黑40份；软化剂（TP-95）20-25份；促进剂5-6份。
本发明进一步设置为：各原料组分的质量份数如下：丁腈胶80份；顺丁胶20份；氧化锌5份；硬脂酸（SA）1份；防老剂（MB）1份；防老剂（RD）1份；N-550炭黑20份；N-774炭黑40份；软化剂（TP-95）22份；促进剂5.5份。
本发明进一步设置为：所述促进剂各组分的质量份数为：DM0.5份；S0.5份；40%的BIPB3.5份；40%的助交联剂（TAIC）1份。
通过采用上述技术方案后，各组分功效如下：
丁晴胶：作为低温耐寒密封件的主体成分，其由丁二烯和丙烯腈经共聚而制得的一种合成橡胶。耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘结力强。其缺点是耐低温型差，丁晴胶中丙烯腈含量越多，耐油性约好，但耐寒性则相应下降。
顺丁胶：是由丁二烯聚合而成的结构规整的合成橡胶，其硫化后耐寒性，耐磨性和弹性特别优异，动负荷下发热少。与丁晴胶合用时，由于顺丁胶的质量份数较丁晴胶较少，加入顺丁胶能提高以丁晴胶为主的复合橡胶耐磨性能，耐油性能会相应降低。其硫化后的顺丁胶能提高以以丁晴胶为主的复合橡胶耐寒性，同时，由于顺丁胶主要由丁二烯聚合而成，丁晴胶主要由丁二烯与丙烯腈共聚而成，加入顺丁胶能有效降低丙烯腈的含量，进而提高复合橡胶的耐寒性。
氧化锌：作为硫化活性剂使用。除了硫化作用，氧化锌能大大提高橡胶的热传导性能，从而有助于密封件的散热，保证复合橡胶的耐寒性。
硬脂酸（SA）：在橡胶的加工过程中，有以下四个方面的作用：软化和增塑作用；作为外部润滑剂；有利炭黑、白炭黑和氧化锌的充分扩散；和氧化锌或碱性促进剂反应可促进其活性，还是主要的硫化促进助剂，可起到第二促进剂的作用，可使硬化加速。
防老剂（MB）、防老剂（RD）：防老剂可以延长橡胶制品的使用寿命，是一类能抑制橡胶老化过程的物质，从而延长橡胶及其制品的贮存期和使用寿命。采用上述两种防老剂并用，使其产生协调作用，确保防老化效果。
N-550炭黑、N-774炭黑：作为补强填充剂，可提高材料的力学性能并降低成本。
软化剂（TP-95）：TP-95是一种高相容性软化增塑剂，由于丁晴橡胶与顺丁橡胶共混将起到优势互补的作用，但是顺丁橡胶是非极性的、丁晴橡胶中的丙烯腈是极性较大。故两者直接混合，相容性不是很好。通过采用TP-95，在提高上述丁晴橡胶与顺丁橡胶的相容性的基础上能对复合橡胶提供优良的低温曲挠性以及回弹性。特别适合于具有高丙烯腈含量的丁晴橡胶，从而赋予上述复合橡胶低温柔软性。
DM：橡胶硫化促进剂。与氧化锌和硬脂酸配合使用时，可提高其活性。
BIPB：BIPB中文名为1,4-双叔丁基过氧异丙基苯，为一种过氧化物类交联剂。交联剂是在橡胶硫化过程中实现线性高分子链的交联以成网状的高分子链，又被称为硫化剂。其主要在对顺丁胶进行硫化，以提高上述复合橡胶的耐寒性。
TAIC：由于丁晴橡胶以及顺丁橡胶皆属于不饱和橡胶，分子结构中含有双键，属于通常用硫磺进行硫化。当用过氧化物（BIBP）硫化时，需与TAIC进行配合使用。与硫磺相比，TAIC可提高丁晴橡胶的耐寒性，且压缩永久变形较小。由此可知，丁晴橡胶以及顺丁橡胶共用一个硫化体系BIBP/TAIC，这为丁晴橡胶以及顺丁橡胶共混物界面结合创造了有利条件。
本发明进一步设置为：所述丁晴胶中丙烯腈含量为15%-20%（质量分数）。
通过采用上述技术方案后，丁晴胶采用低丙烯腈含量且在15%-20%（质量分数），由于高丙烯腈含量极性更高，低丙烯腈的丁晴胶能尽可能降低其极性，使得顺丁胶与丁晴胶能更好的相容。
本发明另一方面提供一种丁晴橡胶（NBR）低温耐寒密封件及其制备方法，包括以下步骤：
（1） 将丁晴胶与顺丁胶各自独立置于开炼机塑练45分钟；
（2）按照所述质量份数将各原料组分以及塑练完毕后的丁晴胶、顺丁胶进行混炼，过滤并成型得到成型件；
（3）将所述成型件置于模具中在压力为175-185kgf/cm2、温度为160-180℃的条件下进行第一次硫化，其第一次硫化的时间为250-290s；
（4）将第一次硫化后的成型件置于烘箱中在150-160℃温度下进行第二次硫化，其第二次硫化时间为1-2h；
（5）将完成步骤（3）后的成型件进行冲切去边。
其中，所述步骤（1）中的丁晴胶可添加N-774炭黑共同放置于开炼机中塑炼45分钟。
通过采用上述技术方案后，可将丁晴胶、顺丁胶各自分别塑练，把原来线性长分子打成短分子，提高材料的可塑性。而此时，N-774炭黑作为粉状配合剂可促进丁晴橡胶的塑炼，其粒子越大作用越大。通过塑炼的工艺流程可改善丁晴胶与顺丁胶的共混性。而在对上述各组分进行混炼的过程中，可保证TP-95可与塑炼后的丁晴胶、顺丁胶混合均匀。进而改善小分子状的丁晴胶、顺丁胶之间的相容性，以赋予上述复合橡胶低温柔软性。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提供了一种丁晴橡胶（NBR）低温耐寒密封件及其制备方法，进而改善了丁晴橡胶密封制品在耐寒领域的应用，可延伸至耐油制品广泛应用寒冷工况环境，本发明在材料成本不增加的情况下，满足使用要求。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制， 本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出 没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专 利法的保护。
实施例一：
一种丁晴橡胶（NBR）低温耐寒密封件及其制备方法，各原料组分的质量份数如下：丁腈胶70份；顺丁胶10份；氧化锌3份；硬脂酸（SA）0.5份；防老剂（MB）0.5份；防老剂（RD）0.5份；N-550炭黑10份；N-774炭黑30份；软化剂（TP-95）15份；促进剂3.5份。
按照以上配方如以下方法制作橡胶密封件：
（1） 将丁晴胶与顺丁胶各自独立置于开炼机塑练45分钟；
（2）按照所述质量份数将各原料组分以及塑练完毕后的丁晴胶、顺丁胶进行混炼，过滤并成型得到成型件；
（3）将所述成型件置于模具中在压力为175kgf/cm2、温度为160℃的条件下进行第一次硫化，其第一次硫化的时间为250s；
（4）将第一次硫化后的成型件置于烘箱中在150℃温度下进行第二次硫化，其第二次硫化时间为1h；
（5）将完成步骤（3）后的成型件进行冲切去边。
其中，所述步骤（1）中的丁晴胶可添加N-774炭黑共同放置于开炼机中塑炼45分钟。
实施例二：
一种丁晴橡胶（NBR）低温耐寒密封件及其制备方法，各原料组分的质量份数如下：丁腈胶80份；顺丁胶20份；氧化锌5份；硬脂酸（SA）1份；防老剂（MB）1份；防老剂（RD）1份；N-550炭黑20份；N-774炭黑40份；软化剂（TP-95）22份；促进剂5.5份。
上述促进剂各组分质量份数为：DM0.5份；S0.5份；40%的BIPB3.5份；40%的助交联剂（TAIC）1份。
按照以上配方如以下方法制作橡胶密封件：
（1）将丁晴胶与顺丁胶各自独立置于开炼机塑练45分钟；
（2）按照所述质量份数将各原料组分以及塑练完毕后的丁晴胶、顺丁胶进行混炼，过滤并成型得到成型件；
（3）将所述成型件置于模具中在压力为180kgf/cm2、温度为170℃的条件下进行第一次硫化，其第一次硫化的时间为270s；
（4）将第一次硫化后的成型件置于烘箱中在155℃温度下进行第二次硫化，其第二次硫化时间为1.5h；
（5）将完成步骤（3）后的成型件进行冲切去边。
其中，所述步骤（1）中的丁晴胶可添加N-774炭黑共同放置于开炼机中塑炼45分钟。
实施例三：
一种丁晴橡胶（NBR）低温耐寒密封件及其制备方法，各原料组分的质量份数如下：丁腈胶90份；顺丁胶30份；氧化锌7份；硬脂酸（SA）1.5份；防老剂（MB）1.5份；防老剂（RD）1.5份；N-550炭黑30份；N-774炭黑50份；软化剂（TP-95）30份；促进剂7.5份。
按照以上配方如以下方法制作橡胶密封件：
（1） 将丁晴胶与顺丁胶各自独立置于开炼机塑练45分钟；
（2）按照所述质量份数将各原料组分以及塑练完毕后的丁晴胶、顺丁胶进行混炼，过滤并成型得到成型件；
（3）将所述成型件置于模具中在压力为185kgf/cm2、温度为180℃的条件下进行第一次硫化，其第一次硫化的时间为290s；
（4）将第一次硫化后的成型件置于烘箱中在160℃温度下进行第二次硫化，其第二次硫化时间为2h；
（5）将完成步骤（3）后的成型件进行冲切去边。
其中，所述步骤（1）中的丁晴胶可添加N-774炭黑共同放置于开炼机中塑炼45分钟。
对实施例1-3进行各性能的测试，结果如下：
物理性能 单位 指标 实施例一 实施例二 实施例三
硬度 邵尔A 65±5 70 68 63
比重 g/cm3 1.17-1.23 1.20 1.18 1.21
拉伸强度 Mpa ≥10MPA 10.6 12 11.2
100%定伸应力 Mpa ≥2MPA 2.1 2.5 2.3
扯断伸长率 % ≥250% 260 275 268
25%压缩永久变形，100℃×20h % ≤30 26.2 22.0 23.5
脆性温度，不高于 ℃ -35 -58 -65 -60
综合考虑上表所反映的各性能参数，本发明选用实施例2为最优配方。

Claims (8)

1.一种丁晴橡胶（NBR）低温耐寒密封件及其制备方法，其特征在于，各原料组分的质量份数如下：丁腈胶70-90份；顺丁胶10-30份；氧化锌3-7份；硬脂酸（SA）0.5-1.5份；防老剂（MB）0.5-1.5份；防老剂（RD）0.5-1.5份；N-550炭黑10-30份；N-774炭黑30-50份；软化剂（TP-95）15-30份；促进剂3.5-7.5份。
2.根据权利要求1所述的一种丁晴橡胶（NBR）低温耐寒密封件及其制备方法，其特征在于，各原料组分的质量份数如下：丁腈胶75-85份；顺丁胶15-25份；氧化锌4-6份；硬脂酸（SA）0.8-1.2份；防老剂（MB）0.8-1.2份；防老剂（RD）0.8-1.2份；N-550炭黑15-25份；N-774炭黑35-45份；软化剂（TP-95）18-27份；促进剂4.5-6.5份。
3.根据权利要求1所述的一种丁晴橡胶（NBR）低温耐寒密封件及其制备方法，其特征在于，各原料组分的质量份数如下：丁腈胶80份；顺丁胶20份；氧化锌5份；硬脂酸（SA）1份；防老剂（MB）1份；防老剂（RD）1份；N-550炭黑20份；N-774炭黑40份；软化剂（TP-95）20-25份；促进剂5-6份。
4.根据权利要求1所述的一种丁晴橡胶（NBR）低温耐寒密封件及其制备方法，其特征在于，各原料组分的质量份数如下：丁腈胶80份；顺丁胶20份；氧化锌5份；硬脂酸（SA）1份；防老剂（MB）1份；防老剂（RD）1份；N-550炭黑20份；N-774炭黑40份；软化剂（TP-95）22份；促进剂5.5份。
5.根据权利要求4所述的一种丁晴橡胶（NBR）低温耐寒密封件及其制备方法，其特征在于：所述促进剂各组分的质量份数为：DM0.5份；S0.5份；40%的BIPB3.5份；40%的助交联剂（TAIC）1份。
6.根据权利要求4所述的一种丁晴橡胶（NBR）低温耐寒密封件及其制备方法，其特征在于：所述丁晴胶中丙烯腈含量为15%-20%（质量分数）。
7.一种丁晴橡胶（NBR）低温耐寒密封件及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将丁晴胶与顺丁胶各自独立置于开炼机塑练45分钟；
（2）按照所述质量份数将各原料组分以及塑练完毕后的丁晴胶、顺丁胶进行混炼，过滤并成型得到成型件；
（3）将所述成型件置于模具中在压力为175-185kgf/cm2、温度为160-180℃的条件下进行第一次硫化，其第一次硫化的时间为250-290s；
（4）将第一次硫化后的成型件置于烘箱中在150-160℃温度下进行第二次硫化，其第二次硫化时间为1-2h；
（5）将完成步骤（3）后的成型件进行冲切去边。
8.根据权利要求7所述的一种丁晴橡胶（NBR）低温耐寒密封件及其制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的丁晴胶可添加N-774炭黑共同放置于开炼机中塑炼45分钟。
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