CN108504004A - 一种耐高温耐磨氟橡胶密封件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耐高温耐磨氟橡胶密封件及其制备方法，所述耐高温耐磨氟橡胶密封件由以下重量份的原料制成：26型氟橡胶50‑70份、23型氟橡胶20‑45份、中粒子热裂解法炭黑12‑20份、有机改性凹凸捧土5‑8.5份、硅酸钙1‑1.8份、滑石粉0.5‑1份、羟基氟硅油1.5‑2.5份、氧化镁1.5‑2.5份、硅烷偶联剂0.3‑0.5份、全氟甲基苯基羟基过氧化物2‑3份、三烯丙基异氰脲酸酯0.4‑0.7份、加工助剂0.5‑1份；本发明所制备得到的密封件具有优异的耐高温性和耐磨性，且强度高，可有效延长密封件的使用寿命。

Description

一种耐高温耐磨氟橡胶密封件及其制备方法
技术领域
本发明涉及密封件技术领域，具体涉及一种耐高温耐磨氟橡胶密封件及其制备方法。
背景技术
氟橡胶作为一种特殊的合成高分子弹性体，具有耐高低温、耐油、耐溶剂、耐强氧化性及密封稳定性良好的物理机械性能，在所有合成橡胶中综合性能最佳，俗称“橡胶王”。它主要用于制作耐高温、耐油和耐介质的橡胶制品，如各种密封件、隔膜、胶管和胶布等，也可用作电线外皮、防腐衬里等。在航空、汽车和石油化工等领域得到了广泛的应用。
目前，汽车、工程机械所用的密封件多用氟橡胶、丁腈橡胶或氯丁橡胶等制成，其中，耐高温性能最好的是氟橡胶。然后由于汽车。工程机械等的发动机输出功率增大、效率提高以及环保要求越来越严格和无维修化的趋势，对制造密封件用材料的耐高温性能、耐磨性、强度提出了越来越高的要求，而现有的氟橡胶材料的耐温性能、耐磨性、强度仍然有待提高，已不能满足实际需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温耐磨氟橡胶密封件及其制备方法，所制备得到的密封件具有优异的耐高温性和耐磨性，且强度高，可有效延长密封件的使用寿命。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种耐高温耐磨氟橡胶密封件，由以下重量份的原料制成：26型氟橡胶50-70份、23型氟橡胶20-45份、中粒子热裂解法炭黑12-20份、有机改性凹凸捧土5-8.5份、硅酸钙1-1.8份、滑石粉0.5-1份、羟基氟硅油1.5-2.5份、氧化镁1.5-2.5份、硅烷偶联剂0.3-0.5份、全氟甲基苯基羟基过氧化物2-3份、三烯丙基异氰脲酸酯0.4-0.7份、加工助剂0.5-1份。
优选地，所述26型氟橡胶、23型氟橡胶的总份数为80-100份。
优选地，所述有机改性凹凸捧土的制备方法为：将有机改性剂加入至水中搅拌，完全溶解后，加入凹凸捧土，搅拌反应3-5h；之后抽滤得滤饼，真空干燥后进行粉碎，即得所述有机改性凹凸捧土。
优选地，所述有机改性剂为十八烷基三甲基溴化铵或者十二烷基二甲基氯化铵；所述凹凸捧土、有机改性剂、水的质量比为1：0.01-0.05：40-80。
优选地，所述硅烷偶联剂为KH-460、KH-550、KH-560中的一种或多种。
优选地，所述加工助剂为硬脂酸锌与棕榈蜡的混合物。
本发明上述耐高温耐磨氟橡胶密封件的制备方法，包括以下步骤：
(1)按所述各组分原料质量百分配比称取各组分原料；
(2)将中粒子热裂解法炭黑、硅酸钙、滑石粉、氧化镁、硅烷偶联剂置于高速混合机中混合均匀，得预混料；
(3)将26型氟橡胶、23型氟橡胶、有机改性凹凸捧土置于开炼机中混合均匀并薄通；之后依次将预混料、羟基氟硅油、加工助剂、全氟甲基苯基羟基过氧化物、三烯丙基异氰脲酸酯加入开炼机并混合均匀，出片得混炼胶；
(4)将所述混炼胶置于平板硫化机模具中进行硫化，待硫化完成后取出成品置于烘箱中进行二次硫化，即可制得所述密封件。
优选地，所述硫化条件为170-185℃、9-12min、9-10Mpa，二次硫化条件为220-235℃、14-20h。
本发明的有益效果是：
本发明使用中粒子热裂解法炭黑与有机改性凹凸捧土配合应用于氟橡胶中，两者协同作用可明显降低氟橡胶复合材料的摩擦因素和磨损率。所得密封件在滑动摩擦过程中，氟橡胶表面剥离的中粒子热裂解法炭黑和有机改性凹凸捧土与氟橡胶形成耐磨减摩的转移膜，有效改善了密封件的耐磨性。同时两者配合，使密封件的拉伸强度也有较大提升。使用全氟甲基苯基羟基过氧化物(С6F5С(OН)(СF3)OOС(СН3)3)作为硫化剂，由于含有含氟烷基和芳基，当过氧化物分解时，这些基团能获得更耐热的含氟自由基，含氟基团硫化活性的提高使硫化密度提高，使密封件的强度、耐高温性得到较大提升。在添加少量助硫化剂三烯丙基异氰脲酸酯，可进一步提高硫化胶的综合性能。加入的少量的硅酸钙、滑石粉配合加入至氟橡胶中，对氟橡胶具有很好的补强效果，可较大提升密封件的拉升强度，并改善低温脆性。加入适量的羟基氟氟硅油，其氟橡胶有增塑作用，又不会引起硫化胶性能的明显下降。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种耐高温耐磨氟橡胶密封件，由以下重量份的原料制成：26型氟橡胶55份、23型氟橡胶35份、中粒子热裂解法炭黑18份、有机改性凹凸捧土8份、硅酸钙1份、滑石粉1份、羟基氟硅油2份、氧化镁2.5份、硅烷偶联剂KH-460 0.45份、全氟甲基苯基羟基过氧化物3份、三烯丙基异氰脲酸酯0.4份、硬脂酸锌0.5份、棕榈蜡0.3份。
有机改性凹凸捧土的制备方法为：将0.05份十八烷基三甲基溴化铵加入至60份水中搅拌，完全溶解后，加入1份凹凸捧土，搅拌反应5h；之后抽滤得滤饼，真空干燥后进行粉碎，即得所述有机改性凹凸捧土。
上述耐高温耐磨氟橡胶密封件的制备方法，包括以下步骤：
(1)按所述各组分原料质量百分配比称取各组分原料；
(2)将中粒子热裂解法炭黑、硅酸钙、滑石粉、氧化镁、硅烷偶联剂KH-460置于高速混合机中混合均匀，得预混料；
(3)将26型氟橡胶、23型氟橡胶、有机改性凹凸捧土置于开炼机中混合均匀并薄通；之后依次将预混料、羟基氟硅油、硬脂酸锌、棕榈蜡、全氟甲基苯基羟基过氧化物、三烯丙基异氰脲酸酯加入开炼机并混合均匀，出片得混炼胶；
(4)将所述混炼胶置于平板硫化机模具中进行硫化，硫化温度为185℃，时间为11min，机台压力为10Mpa，待硫化完成后取出成品置于烘箱中进行二次硫化，硫化温度为220℃，时间为18h，即可制得所述密封件。
实施例2：
一种耐高温耐磨氟橡胶密封件，由以下重量份的原料制成：26型氟橡胶60份、23型氟橡胶20份、中粒子热裂解法炭黑12份、有机改性凹凸捧土6份、硅酸钙1.8份、滑石粉0.5份、羟基氟硅油2份、氧化镁2份、硅烷偶联剂KH-550 0.4份、全氟甲基苯基羟基过氧化物2.5份、三烯丙基异氰脲酸酯0.7份、硬脂酸锌0.2份、棕榈蜡0.5份。
有机改性凹凸捧土的制备方法为：将0.05份十二烷基二甲基氯化铵加入至60份水中搅拌，完全溶解后，加入1份凹凸捧土，搅拌反应3h；之后抽滤得滤饼，真空干燥后进行粉碎，即得所述有机改性凹凸捧土。
上述耐高温耐磨氟橡胶密封件的制备方法，包括以下步骤：
(1)按所述各组分原料质量百分配比称取各组分原料；
(2)将中粒子热裂解法炭黑、硅酸钙、滑石粉、氧化镁、硅烷偶联剂KH-550置于高速混合机中混合均匀，得预混料；
(3)将26型氟橡胶、23型氟橡胶、有机改性凹凸捧土置于开炼机中混合均匀并薄通；之后依次将预混料、羟基氟硅油、硬脂酸锌、棕榈蜡、全氟甲基苯基羟基过氧化物、三烯丙基异氰脲酸酯加入开炼机并混合均匀，出片得混炼胶；
(4)将所述混炼胶置于平板硫化机模具中进行硫化，硫化温度为185℃，时间为9min，机台压力为10Mpa，待硫化完成后取出成品置于烘箱中进行二次硫化，硫化温度为235℃，时间为14h，即可制得所述密封件。
实施例3：
一种耐高温耐磨氟橡胶密封件，由以下重量份的原料制成：26型氟橡胶70份、23型氟橡胶25份、中粒子热裂解法炭黑20份、有机改性凹凸捧土8.5份、硅酸钙1份、滑石粉0.8份、羟基氟硅油2.5份、氧化镁2.5份、硅烷偶联剂KH-560 0.5份、全氟甲基苯基羟基过氧化物3份、三烯丙基异氰脲酸酯0.5份、硬脂酸锌0.3份、棕榈蜡0.2份。
有机改性凹凸捧土的制备方法为：将0.01份十八烷基三甲基溴化铵加入至40份水中搅拌，完全溶解后，加入1份凹凸捧土，搅拌反应4h；之后抽滤得滤饼，真空干燥后进行粉碎，即得所述有机改性凹凸捧土。
上述耐高温耐磨氟橡胶密封件的制备方法，包括以下步骤：
(1)按所述各组分原料质量百分配比称取各组分原料；
(2)将中粒子热裂解法炭黑、硅酸钙、滑石粉、氧化镁、硅烷偶联剂KH-560置于高速混合机中混合均匀，得预混料；
(3)将26型氟橡胶、23型氟橡胶、有机改性凹凸捧土置于开炼机中混合均匀并薄通；之后依次将预混料、羟基氟硅油、硬脂酸锌、棕榈蜡、全氟甲基苯基羟基过氧化物、三烯丙基异氰脲酸酯加入开炼机并混合均匀，出片得混炼胶；
(4)将所述混炼胶置于平板硫化机模具中进行硫化，硫化温度为170℃，时间为12min，机台压力为10Mpa，待硫化完成后取出成品置于烘箱中进行二次硫化，硫化温度为230℃，时间为28h，即可制得所述密封件。
实施例4：
一种耐高温耐磨氟橡胶密封件，由以下重量份的原料制成：26型氟橡胶55份、23型氟橡胶45份、中粒子热裂解法炭黑15份、有机改性凹凸捧土5份、硅酸钙1.5份、滑石粉1份、羟基氟硅油1.5份、氧化镁1.5份、硅烷偶联剂KH-550 0.3份、全氟甲基苯基羟基过氧化物2份、三烯丙基异氰脲酸酯0.4份、硬脂酸锌0.4份、棕榈蜡0.3份。
有机改性凹凸捧土的制备方法为：将0.03份十二烷基二甲基氯化铵加入至80份水中搅拌，完全溶解后，加入1份凹凸捧土，搅拌反应5h；之后抽滤得滤饼，真空干燥后进行粉碎，即得所述有机改性凹凸捧土。
上述耐高温耐磨氟橡胶密封件的制备方法，包括以下步骤：
(1)按所述各组分原料质量百分配比称取各组分原料；
(2)将中粒子热裂解法炭黑、硅酸钙、滑石粉、氧化镁、硅烷偶联剂KH-550置于高速混合机中混合均匀，得预混料；
(3)将26型氟橡胶、23型氟橡胶、有机改性凹凸捧土置于开炼机中混合均匀并薄通；之后依次将预混料、羟基氟硅油、硬脂酸锌、棕榈蜡、全氟甲基苯基羟基过氧化物、三烯丙基异氰脲酸酯加入开炼机并混合均匀，出片得混炼胶；
(4)将所述混炼胶置于平板硫化机模具中进行硫化，硫化温度为180℃，时间为10min，机台压力为9Mpa，待硫化完成后取出成品置于烘箱中进行二次硫化，硫化温度为220℃，时间为20h，即可制得所述密封件。
实施例5：
一种耐高温耐磨氟橡胶密封件，由以下重量份的原料制成：26型氟橡胶50份、23型氟橡胶40份、中粒子热裂解法炭黑20份、有机改性凹凸捧土5份、硅酸钙1.5份、滑石粉1份、羟基氟硅油2.5份、氧化镁2份、硅烷偶联剂KH-460 0.5份、全氟甲基苯基羟基过氧化物3份、三烯丙基异氰脲酸酯0.5份、硬脂酸锌0.4份、棕榈蜡0.3份。
有机改性凹凸捧土的制备方法、耐高温耐磨氟橡胶密封件的制备方法同实施例1。
实施例6：
一种耐高温耐磨氟橡胶密封件，由以下重量份的原料制成：26型氟橡胶50份、23型氟橡胶45份、中粒子热裂解法炭黑12份、有机改性凹凸捧土8.5份、硅酸钙1.2份、滑石粉1份、羟基氟硅油2份、氧化镁2份、硅烷偶联剂KH-550 0.5份、全氟甲基苯基羟基过氧化物3份、三烯丙基异氰脲酸酯0.6份、硬脂酸锌0.5份、棕榈蜡0.2份。
有机改性凹凸捧土的制备方法、耐高温耐磨氟橡胶密封件的制备方法同实施2。
性能测试：
对实施例1-6中的氟橡胶密封件进行性能测试，具体测试结果如表1所示。
表1：
同时，本发明氟橡胶密封件均具有优异的耐高温性能，在300℃条件下，在300℃条件下，使用150h，密封性能仍符合使用要求。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种耐高温耐磨氟橡胶密封件，其特征在于，由以下重量份的原料制成：26型氟橡胶50-70份、23型氟橡胶20-45份、中粒子热裂解法炭黑12-20份、有机改性凹凸捧土5-8.5份、硅酸钙1-1.8份、滑石粉0.5-1份、羟基氟硅油1.5-2.5份、氧化镁1.5-2.5份、硅烷偶联剂0.3-0.5份、全氟甲基苯基羟基过氧化物2-3份、三烯丙基异氰脲酸酯0.4-0.7份、加工助剂0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的耐高温耐磨氟橡胶密封件，其特征在于，所述26型氟橡胶、23型氟橡胶的总份数为80-100份。
3.根据权利要求1所述的耐高温耐磨氟橡胶密封件，其特征在于，所述有机改性凹凸捧土的制备方法为：将有机改性剂加入至水中搅拌，完全溶解后，加入凹凸捧土，搅拌反应3-5h；之后抽滤得滤饼，真空干燥后进行粉碎，即得所述有机改性凹凸捧土。
4.根据权利要3所述的耐高温耐磨氟橡胶密封件，其特征在于，所述有机改性剂为十八烷基三甲基溴化铵或者十二烷基二甲基氯化铵；所述凹凸捧土、有机改性剂、水的质量比为1：0.01-0.05：40-80。
5.根据权利要求1所述的耐高温耐磨氟橡胶密封件，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH-460、KH-550、KH-560中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的耐高温耐磨氟橡胶密封件，其特征在于，所述加工助剂为硬脂酸锌与棕榈蜡的混合物。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的耐高温耐磨氟橡胶密封件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按所述各组分原料质量百分配比称取各组分原料；
(2)将中粒子热裂解法炭黑、硅酸钙、滑石粉、氧化镁、硅烷偶联剂置于高速混合机中混合均匀，得预混料；
(3)将26型氟橡胶、23型氟橡胶、有机改性凹凸捧土置于开炼机中混合均匀并薄通；之后依次将预混料、羟基氟硅油、加工助剂、全氟甲基苯基羟基过氧化物、三烯丙基异氰脲酸酯加入开炼机并混合均匀，出片得混炼胶；
(4)将所述混炼胶置于平板硫化机模具中进行硫化，待硫化完成后取出成品置于烘箱中进行二次硫化，即可制得所述密封件。
8.根据权利要求7所述的耐高温耐磨氟橡胶密封件的制备方法，其特征在于，所述硫化条件为170-185℃、9-12min、9-10Mpa，二次硫化条件为220-235℃、14-20h。
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