CN107955103A - 一种洗衣机进水阀密封件用丁腈橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于洗衣机进水阀密封件的丁腈橡胶及其制备方法。丁腈橡胶包括混炼的以下组分：丁腈橡胶100重量份；炭黑20～60重量份；反应型防老剂1～3重量份；DCP 1.5～3.5重量份；甲基丙烯酸镁2～8重量份。本发明可以通过不同的配比调整胶料耐水老化后的硬度变化值和降低压缩永久变形，从而精确控制进水阀寿命试验后流量的变化，最后保证洗衣机进水阀进水流量的稳定。

Description

一种洗衣机进水阀密封件用丁腈橡胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及丁腈橡胶领域，进一步地说，是涉及一种用于洗衣机进水阀密封件的丁腈橡胶及其制备方法。

背景技术

洗衣机进水阀是用来控制洗衣时进水量的，在一定水压下阀芯和橡胶密封件之间形成水流通道，通道的大小直接影响流量大小，流量大小最终决定进水量。

目前，进水阀阀芯是塑料成型的，橡胶密封件采用丁腈橡胶硫化成型。进水阀性能测试是根据流量测试来完成，试验条件是水压1MPa，加压5秒泄压5秒为一周期，温度80度，疲劳寿命共50000次，检测流量变化，流量变化符合标准要求，则进水阀合格。现有橡胶材料生产的密封件主要存在以下两个问题：

一是产品硬度变化大，造成流量变化大，浪费自来水；

二是疲劳寿命以后，产品变形严重。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供了一种丁腈橡胶的配方，用于洗衣机进水阀密封件，特别是提供一种耐热水老化性好、老化后硬度增加的少甚至降低、压缩永久变形小、密封性能良好的橡胶配方。

本发明的目的之一是提供一种用于洗衣机进水阀密封件的丁腈橡胶，包括混炼的以下组分，以重量份计：

以上所述丁腈橡胶采用现有技术中本领域通常的丁腈橡胶，如Nantex、Lanxess或JSR等品牌，丙烯腈含量28～29％。

以上配方中还可以包含有丁腈橡胶加工中的通用助剂，以促进橡胶硫化。比如通常的硫化活性剂，以通常量加入即可。优选的硫化活性剂可以为氧化锌、氧化镁和硬脂酸；优选用量：以丁腈橡胶为100重量份，其中氧化锌3～8份、氧化镁5～10份、硬脂酸0.5～1份。更优选，以丁腈橡胶为100重量份，其中氧化镁5～8份。

以上配方中还可以包含有通常的物理防老剂，防止橡胶龟裂，用量以丁腈橡胶为100重量份，物理防老剂1～3份。本发明中物理防老剂选自微晶蜡、防护蜡或石蜡，优选微晶蜡。

以上配方中还可以包含有增塑剂，以丁腈橡胶为100重量份，其中增塑剂5～20份，优选5～10份。增塑剂选自增塑剂TP-95、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、癸二酸二辛酯(DOS)或偏苯三酸三辛酯(TOTM)，优选增塑剂TP-95。所述增塑剂TP-95(罗门哈斯生产)，属于环保大分子增塑剂，具有耐高低温双重的耐温性能。

以上所述炭黑是橡胶行业常用的一种补强剂，本发明中可以采用快压出炭黑、热裂法炭黑、高耐磨炭黑、通用炭黑，优选快压出炭黑。

以上所述的反应型防老剂的分子链一端含有防老基团，另一端含有能和生胶中不饱和键交联的反应基团，如亚硝基类、烯丙基类、马来酰亚胺基类和甲基丙烯酰胺基类等，硫化过程中在自由基和其它基团的引发下，与橡胶聚合反应，从而将防老基团保留在橡胶链段上以起到防护作用。本发明中的反应型防老剂可选自现有技术中已有的反应型防老剂，优选防老剂NAPM或防老剂M，在硫化过程中可以接枝到丁腈橡胶分子链上，防止橡胶老化，同时防止被抽出。

所述反应型防老剂接枝到橡胶分子链上后，均匀分布在橡胶中。当胶料遇到水或者产品在水中工作时，防老剂的亲水基团会吸收水分，从而橡胶的体积膨胀，硬度降低。通过控制防老剂的用量，控制橡胶吸水量，从而控制硬度的变化。

以上所述过氧化二异丙苯(DCP)是橡胶硫化剂，使线性高分子变成网状高分子，使橡胶具有弹性等各项物理机械性能，同时过氧化二异丙苯受热产生自由基，DCP自由基引发甲基丙烯酸镁，部分被引发的甲基丙烯酸镁通过离子交联键接枝到橡胶分子链上。

以上所述甲基丙烯酸镁是共硫化剂，和DCP共硫化。

本发明采用反应型防老剂、甲基丙烯酸镁和DCP协同配合来调节胶料耐热水老化后硬度变化，其主要功能如下：

一是DCP硫化时在橡胶分子链之间形成碳碳交联键，键能高，耐热性好，硫化后硬度变化小，保证橡胶在受热作用下橡胶性能基本稳定。

二是反应型防老剂在橡胶硫化时接枝到橡胶分子链上，在热水老化期间不会被热水析出，从而表现出稳定的防老化作用。

三是甲基丙烯酸镁除促进橡胶硫化外，在DCP引发下和橡胶分子链形成离子键，这一离子键在热水中镁离子可以和水形成氢键作用，表现出一定的吸水性。

参加反应的反应型防老剂和甲基丙烯酸镁分子链上都含有羧基，和水分子可以形成氢键作用，表现出一定的吸水性。

橡胶吸水以后体积增加，硬度降低，可以通过调整甲基丙烯酸镁和反应型防老剂的用量调整橡胶吸水的多少，从而调整老化后硬度的变化量。

此外，通过加入DCP来降低胶料压缩永久变形，DCP形成碳碳共价键，键长短，键能高，压缩永久变形小。

本发明目的之二是提供一种用于洗衣机进水阀密封件的丁腈橡胶的制备方法，包括按所述用量将以上所述组分混合均匀后，混炼，硫化。

该方法具体包括：

配料：丁腈橡胶生胶单独称量，氧化锌、硬脂酸、反应型防老剂、物理防老剂和甲基丙烯酸镁称量在一起，氧化镁和一半炭黑称量一起，另一半炭黑和增塑剂称量一起，剩余其它原料称量一起。

炼胶：向捏炼机中先加生胶塑炼，然后再加氧化锌等粉料混炼，再加氧化镁和一半炭黑，最后加另一半炭黑和增塑剂，混炼后放在开炼机上包辊，加DCP等其它小料，混合均匀后出片。

硫化：硫化工艺中，优选硫化温度为175～185℃，硫化时间为5’～8’。

本发明丁腈橡胶制备过程中，原料组分的混合、混炼、开炼、硫化工艺可采用现有技术中通常的丁腈橡胶加工工艺。所用设备也均是现有技术中橡胶加工中的设备，比如高速搅拌混合机、捏合机、捏炼机、密炼机、开炼机、硫化机等。

发明效果：

1通过并用DCP、甲基丙烯酸镁和反应型防老剂，既可利用DCP硫化形成的碳碳共价键减小热水老化引起的硬度增加，又可以通过甲基丙烯酸镁和反应型防老剂的吸水作用，增加体积，调节硬度的变化值。

2通过添加DCP减小压缩永久变形，防止疲劳使用后产品的变形。

从而保证洗衣机进水阀进水流量的稳定。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例及对比例中原料来源如下：

实施例1：

按照上述配方，按以下程序制备橡胶测试试样：

配料：丁腈橡胶生胶单独称量，氧化锌、硬脂酸、防老剂NAPM、微晶蜡和甲基丙烯酸镁称量在一起，氧化镁和一半快压出炭黑称量在一起，另一半快压出炭黑和增塑剂称量一起，剩余其它原料称量一起。

炼胶：在1L捏炼机中先加生胶塑炼，然后再加氧化锌等粉料混炼，再加氧化镁和一半快压出炭黑，最后加另一半快压出炭黑和增塑剂，混炼后以后放在6吋开炼机上包辊，加DCP等其它小料，混合均匀后出片。

硫化：橡胶试片硫化采用100吨平板硫化机硫化，硫化条件如下：

试片硫化条件：180℃x6’

压缩永久变形试样硫化条件：180℃x8’

测试的性能结果如表1：

表1实施例1性能测试结果

从表1中数据可以看出，胶料的耐热空气老化性能变化很小，耐热水老化试验硬度降低4度，体积增加7.6％。

本实施例还进行了进水阀减压圈耐久性能测试：进水阀在额定电压额定频率下，通电断电分别各5秒为一周期，水压1MPA，总共50000次循环。测定试验前后减压阀流量，标准要求6.8～9.2L/min。

采用此配方材料生产的减压圈疲劳试验前减压阀流量为8.6L/min，试验后流量为8.4L/min，达到了流量要求。

实施例2：

按照上述实例，按以下程序制备橡胶测试试样：

配料：丁腈橡胶生胶单独称量，氧化锌、硬脂酸、防老剂NAPM、微晶蜡和甲基丙烯酸镁称量在一起，氧化镁和一半快压出炭黑称量一起，另一半快压出炭黑和增塑剂称量一起，剩余其它原料称量一起。

炼胶：在1L捏炼机中先加生胶塑炼，然后再加氧化锌等粉料混炼，再加氧化镁和一半快压出炭黑，最后加另一半快压出炭黑和增塑剂，混炼后以后放在6吋开炼机上包辊，加DCP等其它小料，混合均匀后出片。

硫化：橡胶试片硫化采用100吨平板硫化机硫化，硫化条件如下：

试片硫化条件：180℃x5’

压缩永久变形试样硫化条件：180℃x8’

测试的性能结果如表2：

表2实施例2性能测试结果

从表2的试验结果看，和实施例1相比，防老剂NAPM和甲基丙烯酸镁的用量均降低，胶料的耐热空气老化性能基本不变，但耐热水老化试验硬度降低2度，体积增加5.8％，说明随着防老剂NAPM和甲基丙烯酸镁的用量降低，胶料吸水量减少，胶料硬度变化小。

本实施例也进行了进水阀减压圈耐久性能测试，采用此配方材料生产的减压圈疲劳试验前减压阀流量为8.3L/min，试验后流量为8.2L/min，达到了流量要求。

实施例3：

按照上述实例，按以下程序制备橡胶测试试样：

配料：丁腈橡胶生胶单独称量，氧化锌、硬脂酸、防老剂NAPM、微晶蜡和甲基丙烯酸镁称量在一起，氧化镁和一半快压出炭黑称量一起，另一半快压出炭黑和增塑剂称量一起，剩余其它原料称量一起。

炼胶：在1L捏炼机中先加生胶塑炼，然后再加氧化锌等粉料混炼，再加氧化镁和一半快压出炭黑，最后加另一半快压出炭黑和增塑剂，混炼后以后放在6吋开炼机上包辊，加DCP等其它小料，混合均匀后出片。

硫化：橡胶试片硫化采用100吨平板硫化机硫化，硫化条件如下：

试片硫化条件：180℃x5’

压缩永久变形试样硫化条件：180℃x8’

测试的性能结果如表3：

表3实施例3性能测试结果

从表3的试验结果看，和实施例2相比，防老剂NAPM和甲基丙烯酸镁的用量进一步降低，胶料的耐热空气老化性能基本不变，但耐热水老化试验硬度降低1度，体积增加4.5％，说明随着防老剂NAPM和甲基丙烯酸镁的用量降低，胶料吸水量减少，胶料硬度变化小。

本实施例进行了进水阀减压圈耐久性能测试，采用此配方材料生产的减压圈疲劳试验前减压阀流量为8.5L/min，试验后流量为8.5L/min，达到了流量要求。

对比例1

按照上述实施例，制备橡胶测试试样，测试试样工艺要求：

试片硫化条件：180℃x5’

压缩永久变形试样硫化条件：180℃x8’

测试的性能结果如表4：

表4对比例性能测试结果

对比例1和实施例1进行对比，取消了防老剂NAPM和甲基丙烯酸镁，采用防老剂4010NA，胶料的耐热空气老化性能降低，耐热水老化试验硬度增加4度，体积增加1.6％，而且压缩永久变形达到18.2％。说明防老剂NAPM和甲基丙烯酸镁取消后，胶料热老化性能降低。

采用对比例1的配方材料生产的减压圈疲劳试验前减压阀流量为8.3L/min，试验后流量为9.5L/min。对比例1和实施例1的差别就是在对比例中去掉了甲基丙烯酸镁，防老剂NAPM被防老剂4010NA取代。从减压圈流量变化看，随着胶料耐水试验后硬度的增加，流量变化很大，超过了流量标准的要求。

从表1～表4的试验数据来看，实施例1至实施例3中防老剂NAPM和甲基丙烯酸镁用量逐步降低，其耐水老化性能中，硬度降低的程度减小，体积变化的程度也减小，减压阀寿命试验前后流量均在标准值之内，而对比例1中耐水试验后的硬度增加较大，造成寿命试验后流量超标，都比实施例性能差。

Claims (10)

1.一种用于洗衣机进水阀密封件的丁腈橡胶，其特征在于包括混炼的以下组分，以重量份计：

2.如权利要求1所述的丁腈橡胶，其特征在于包括混炼的以下组分，以重量份计：

3.如权利要求1所述的丁腈橡胶，其特征在于：

所述组分中包括物理防老剂，以丁腈橡胶为100重量份，其中物理防老剂1～3份；所述物理防老剂选自微晶蜡、防护蜡或石蜡，优选微晶蜡。

4.如权利要求1所述的丁腈橡胶，其特征在于：

所述组分中包括硫化活化剂：氧化锌、氧化镁和硬脂酸，以丁腈橡胶为100重量份，其中氧化锌3～8份、氧化镁5～10份、硬脂酸0.5～1份。

5.如权利要求4所述的丁腈橡胶，其特征在于：

所述氧化镁，以丁腈橡胶为100重量份为5～8份。

6.如权利要求1所述的丁腈橡胶，其特征在于：

所述组分中包括增塑剂，以丁腈橡胶为100重量份，其中增塑剂5～20份，所述增塑剂选自增塑剂TP-95、邻苯二甲酸二辛酯、癸二酸二辛酯或偏苯三酸三辛酯，优选增塑剂TP-95。

7.如权利要求6所述的丁腈橡胶，其特征在于：

以丁腈橡胶为100重量份，其中增塑剂5～10份。

8.如权利要求1～7之一所述的丁腈橡胶，其特征在于：

所述的反应型防老剂选自防老剂NAPM或防老剂M。

9.如权利要求1～7之一所述的丁腈橡胶，其特征在于：

所述的炭黑选自快压出炭黑、热裂法炭黑、高耐磨炭黑或通用炭黑，优选快压出炭黑。

10.如权利要求1～9之一所述的丁腈橡胶的制备方法，其特征在于包括：

按所述用量将所述组分称量后，混炼，硫化。