CN108504003A - 一种合成橡胶密封圈材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种合成橡胶密封圈材料及其制备方法，主要包括以下组分及其重量份：氟胶10‑100，3F氟胶10‑100，双酚AF 0.1‑100，硫化剂0.1‑5，促进剂BPP 0.1‑5，无机填料3‑130，煅烧型硅藻土1‑100，四氟微粉1‑30，聚合物加工助剂0.1‑5，美棕蜡0.1‑5，橡胶颜料着色剂1.1‑50，氟橡胶类聚合物0.1‑10。制备方法为：按比例称取各组分；再将氟胶、3F氟胶、氟橡胶类聚合物进行预混炼；然后与剩余组分一起加入密炼机炼胶，静止数小时，打开密炼机出片；加热硫化成型，成型后静置数小时得到产品。本发明的合成橡胶密封圈材料具有化学惰性强、稳定性好，具有超强的耐磨性能、耐酸碱性，耐腐蚀性，并具有抗撕裂性等；耐温达到220℃，远高于普通橡胶密封圈；平均使用寿命达到普通橡胶密封圈的4倍以上。

Description

一种合成橡胶密封圈材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种合成橡胶密封圈材料及其制备与应用。
背景技术
橡胶材料是一种在大变形下能迅速恢复形变的高分子材料，它是国民经济的重要基础产业之一，为人们日常生活中不可或缺的日用、医用提供轻工橡胶产品；为采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种橡胶制生产设备或橡胶部件，应用十分广泛。近年来，橡胶工业的迅速发展，对橡胶制品提出了更高的要求。但是目前普通的橡胶密封圈制品，在印染行业使用时寿命较短。在商业角度来说，没有长期可靠的产品，将大大降低客户的忠诚度。这对一个企业来说是必须解决的问题。因此目前急需生产出一种特殊橡胶密封圈，使其在耐磨性、耐高温性以及耐酸碱性及其使用寿命得到大大的提升。
目前橡胶密封圈都采用传统的硫化工艺，一般都是在硫化压力成型机控制温度及时间，硫化温度上模是160-170℃，下模165-175℃，硫化时间一般是8-20分钟。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种合成橡胶密封圈材料及其制备方法。
一种合成橡胶密封圈材料，主要包括以下组分及其重量份：氟胶10-100，3F氟胶10-100，双酚AF 0.1-100，硫化剂0.1-5，促进剂BPP 0.1-5，无机填料3-130，煅烧型硅藻土1-100，四氟微粉1-30，聚合物加工助剂0.1-5，美棕蜡0.1-5，橡胶颜料着色剂1.1-50，氟橡胶类聚合物0.1-10。
双酚AF的分子式为C15H10F6O2；促进剂BPP的中文名称为苄基三苯基氯化膦。美棕蜡作为氟胶加工助剂，能改善原料的分散性和胶料的流动性。
煅烧型硅藻土呈淡红色，用于橡胶制品中具有以下特征，(1)高强度，高回弹，高定伸；(2)低门尼，低压变，低挤出膨胀；(3)良好的耐油，耐热老化；(4)缩短正硫化时间，延长焦烧时间；(5)易脱模，易撕边；(6)没有经过助融煅烧，具有低含水量同时具有较高比表面积。
优选的，所述无机填料包括氧化镁1-50，氢氧化钙1-50，硫酸钡1-30。
优选的，所述橡胶颜料着色剂包括洛绿粉1-30，铁绿粉0.1-20。络绿粉、铁绿粉为橡胶的颜料着色剂(调色剂)具有良好的耐腐蚀性和耐高低温性。
优选的，所述硫化剂为N,N＇-双肉桂醛缩-1，6-己二胺。
优选的，所述四氟微粉为四氟微粉TP300。含氟助剂TP300是具有流动性的白色PTFE微粉。TP300作为助剂用于其他材料加工时具有很低的表面能，同时也有氟聚合物的其他性能。添加在热塑性材料中，可以改善耐磨性；在涂料中使用可以提高不粘性、润滑性和摩擦性能；在润滑剂中加入TP300可以有效提高在严苛工作环境下的性能。TP300可以在-190℃～250℃之间使用。TP300通常用做加工助剂，也可以作为润滑剂单独使用。但不能用来替代高分子量的PTFE悬浮或分散树脂进行挤出和模压加工。TP300几乎对所有的化学品和溶剂是惰性的，也不吸收水分。具有很好的电器绝缘性和耐候性。主要应用TP300主要可以改善橡胶的不粘性和耐磨性，使挤出和注塑过程中产品的表面缺陷最小化。
优选的，所述硫酸钡的平均粒径为5.5um；白度为91.5，假比重为0.42。本发明的硫酸钡具有化学惰性强，稳定性好，耐酸碱，硬度适中，高比重，高白度，能吸收有害紫外射线等优点，是一种具有环保功能的材料，能提高氟橡胶的强度，相对于其它填料具有良好的流动性和抗热撕裂性能，良好的分散性能，较低压变。
优选的，所述聚合物加工助剂为有机硅氧烷组分/惰性填料(75％/25％)。有机硅氧烷组分/惰性填料(75％/25％)为STRUKTOL WS280，为特殊脂肪酸衍生物和硅的缩合产物(75％)在无机载体上，在高温下挥发性极低，能提供胶料极优的脱离、防粘于滚轮的效果，尤其能提高模内流动性和减少模具污染，可以大大改善粘性的氟硅胶料的密炼，氟橡胶能收到极好的脱模流动效果。
上述的合成橡胶密封圈材料的制备方法，主要包括以下步骤：
(1)按比例称取各组分；
(2)将氟胶、3F氟胶、氟橡胶类聚合物进行预混炼20-100min；
(3)再将步骤(2)所得预混炼物与剩余组分一起加入密炼机炼胶，静止20-100h，打开密炼机出片；
(4)加热硫化成型，成型后静置20-100h得到产品。
优选的，所述硫化成型主要包括：在硫化仪检测硫化曲线，把检测数据自动传送给硫化压力成型机，硫化仪控制上模温度为135-145℃，下模温度为120-130℃，时间为40-125分钟，硫化准点自动开模。准点指的是成品的内外上下分子结构相同等。
与现有技术相比，本发明通过添加四氟微粉及氟聚合物、硫酸钡、煅烧型硅藻土，组分之间互相协同作用，并且采用低温和长时间、智能硫化工艺，使本发明的合成橡胶密封圈材料具有化学惰性强、稳定性好，具有超强的耐磨性能、耐酸碱性，耐腐蚀性，并具有抗撕裂性等；耐温达到220℃，远高于普通橡胶密封圈；平均使用寿命达到普通橡胶密封圈的4倍以上。为社会提供了便捷，免去频繁更换的麻烦，为客户节约了大量资源。
附图说明
图1是本发明硫化工艺的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例1
一种合成橡胶密封圈材料，主要包括以下组分及其重量份：氟胶10，3F氟胶10，双酚AF 0.1，N,N＇-双肉桂醛缩-1，6-己二胺0.1，促进剂BPP0.1，氧化镁1，氢氧化钙1，硫酸钡1，煅烧型硅藻土1，四氟微粉TP300 1，有机硅氧烷组分/惰性填料(75％/25％)0.1，美棕蜡0.1，洛绿粉1，铁绿粉0.1，氟橡胶类聚合物0.1。其中双酚AF的分子式为C15H10F6O2；促进剂BPP的中文名称为苄基三苯基氯化膦。硫酸钡的性能如表1所示，平均粒径为5.5um；白度为91.5，假比重为0.42。煅烧型硅藻土如表2所示，选择FP3。
制备方法主要包括：
(1)按比例称取各组分；
(2)将氟胶、3F氟胶、氟橡胶类聚合物进行预混炼20min；
(3)再将步骤(2)所得预混炼物与剩余组分一起加入密炼机炼胶，静止100h，打开密炼机出片；
(4)加热硫化成型，成型后静置100h得到产品。
其中硫化成型方法如图1所示，主要包括：在硫化仪检测硫化曲线，把检测数据自动传送给硫化压力成型机，硫化仪控制上模温度为140℃，下模温度为125℃，时间为100分钟，硫化准点自动开模。
实施例2
一种合成橡胶密封圈材料，主要包括以下组分及其重量份：氟胶100，3F氟胶100，双酚AF 100，N,N＇-双肉桂醛缩-1，6-己二胺5，促进剂BPP5，氧化镁50，氢氧化钙50，硫酸钡30，煅烧型硅藻土100，四氟微粉TP30030，有机硅氧烷组分/惰性填料(75％/25％)5，美棕蜡5，洛绿粉30，铁绿粉20，氟橡胶类聚合物10。
其中双酚AF的分子式为C15H10F6O2；促进剂BPP的中文名称为苄基三苯基氯化膦。硫酸钡的性能如表1所示，平均粒径为5.5um；白度为91.5，假比重为0.42。煅烧型硅藻土如表2所示，选择FP22。
制备方法主要包括：
1)按比例称取各组分；
(2)将氟胶、3F氟胶、氟橡胶类聚合物进行预混炼100min；
(3)再将步骤(2)所得预混炼物与剩余组分一起加入密炼机炼胶，静止20，打开密炼机出片；
(4)加热硫化成型，成型后静置20h得到产品。
其中硫化成型方法如图1所示，主要包括：所述硫化成型主要包括：在硫化仪检测硫化曲线，把检测数据自动传送给硫化压力成型机，硫化仪控制上模温度为135℃，下模温度为120℃，时间为125分钟，硫化准点自动开模。
实施例3
一种合成橡胶密封圈材料，主要包括以下组分及其重量份：氟胶100，3F氟胶10，双酚AF 100，N,N＇-双肉桂醛缩-1，6-己二胺0.1，促进剂BPP5，氧化镁1，氢氧化钙50，硫酸钡30，煅烧型硅藻土100，四氟微粉TP3001，有机硅氧烷组分/惰性填料(75％/25％)0.1，美棕蜡5，洛绿粉30，铁绿粉0.1，氟橡胶类聚合物10。
其中双酚AF的分子式为C15H10F6O2；促进剂BPP的中文名称为苄基三苯基氯化膦。硫酸钡的性能如表1所示，平均粒径为5.5um；白度为91.5，假比重为0.42。煅烧型硅藻土如表2所示，选择FP4。
制备方法主要包括：
1)按比例称取各组分；
(2)将氟胶、3F氟胶、氟橡胶类聚合物进行预混炼50min；
(3)再将步骤(2)所得预混炼物与剩余组分一起加入密炼机炼胶，静止80h，打开密炼机出片；
(4)加热硫化成型，成型后静置60h得到产品。
其中硫化成型方法如图1所示，主要主要包括：所述硫化成型主要包括：在硫化仪检测硫化曲线，把检测数据自动传送给硫化压力成型机，硫化仪控制上模温度为145℃，下模温度为130℃，时间为40分钟，硫化准点自动开模。
将实施例1-3得到的合成橡胶密封圈材料，与市场购买的橡胶密封圈在不同行业使用寿命对比，如表3所示，实施例1-3得到的合成橡胶密封圈材料平均使用寿命达到普通橡胶密封圈的3到4倍以上，为社会提供了便捷，免去频繁更换的麻烦，为客户节约了大量资源。
将实施例1-3得到的合成橡胶密封圈材料对各种酸的腐蚀测试数据如表4所示，从表4可以看出，具有较强带的耐腐蚀性。
将实施例1-3得到的合成橡胶密封圈材料进行耐高温测试，发现耐温达到220℃。另外还具有化学惰性强、稳定性好、耐磨性能好、耐酸碱性、抗撕裂性等优良性能。
表1碳酸钡的性能
平均粒径D50(um) 5.5
2um累积含量(％) 70±2
手束点D100(um) 17
325目筛通过量，％ 100
吸油量，g/100g 21
白度 91.5
假比重 0.42
水分，％ ＜0.4
表2煅烧型硅藻土的特性
特性 FP22 FP3 FP4
150目筛余物 0 1.5％ 2.5％
300目筛余物 0.5％ 8.7％ 11.4％
中值粒径(um) 8.5 14 15
pH值 6 6.5 6.5
比表面积(m2/g) 25 23 23
颜色 粉红 粉红 粉红
吸油值 150 140 140
水分 0.5％ 0.5％ 0.5％
SiO2 92.8％ 92.6％ 92.6％
表3实施例1-3与市场购买的橡胶密封圈在不同行业使用寿命对比
应用行业 使用寿命
市场购买 染布行业 0.5到1.5年
实施例1-3 染布行业 5年以上
市场购买 化工生产行业 0.5到1年
实施例1-3 化工生产行业 3年以上
市场购买 自来水工厂 1到2年
实施例1-3 自来水工厂 7年以上
表4实施例1-3得到的合成橡胶密封圈材料的腐蚀测试数据
注：其中V表示良好，腐蚀轻或者无；O表示可用，但有明显腐蚀；X表示不适用，腐蚀严重；？表示同类材料由于配方等的不同，腐蚀性有差异，选用时要慎重。

Claims (9)

1.一种合成橡胶密封圈材料，其特征在于，主要包括以下组分及其重量份：氟胶10-100，3F氟胶10-100，双酚AF 0.1-100，硫化剂0.1-5，促进剂BPP 0.1-5，无机填料3-130，煅烧型硅藻土1-100，四氟微粉1-30，聚合物加工助剂0.1-5，美棕蜡0.1-5，橡胶颜料着色剂1.1-50，氟橡胶类聚合物0.1-10。
2.根据权利要求1所述的合成橡胶密封圈材料，其特征在于，所述无机填料包括氧化镁1-50，氢氧化钙1-50，硫酸钡1-30。
3.根据权利要求1所述的合成橡胶密封圈材料，其特征在于，所述橡胶颜料着色剂包括洛绿粉1-30，铁绿粉0.1-20。
4.根据权利要求1所述的合成橡胶密封圈材料，其特征在于，所述硫化剂为N,N＇-双肉桂醛缩-1，6-己二胺。
5.根据权利要求1所述的合成橡胶密封圈材料，其特征在于，所述四氟微粉为四氟微粉TP300。
6.根据权利要求1所述的合成橡胶密封圈材料，其特征在于，所述硫酸钡的平均粒径为5.5um；白度为91.5，假比重为0.42。
7.根据权利要求1所述的合成橡胶密封圈材料，其特征在于，所述聚合物加工助剂为有机硅氧烷组分/惰性填料(75％/25％)。
8.根据权利要求1-7任一项所述的合成橡胶密封圈材料的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
(1)按比例称取各组分；
(2)将氟胶、3F氟胶、氟橡胶类聚合物进行预混炼20-100min；
(3)再将步骤(2)所得预混炼物与剩余组分一起加入密炼机炼胶，静止20-100h，打开密炼机出片；
(4)加热硫化成型，成型后静置20-100h得到产品。
9.根据权利要求8所述的合成橡胶密封圈材料，其特征在于，所述硫化成型主要包括：在硫化仪检测硫化曲线，把检测数据自动传送给硫化压力成型机，硫化仪控制上模温度为135-145℃，下模温度为120-130℃，时间为40-125分钟，硫化准点自动开模。
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