CN108517111A - 一种用于阀门密封的复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于阀门密封的复合材料及其制备方法，涉及密封技术领域，由以下重量份数的原料制备而成：有机硅改性聚氨酯弹性体50‑70份、溴化丁基橡胶20‑30份、三元乙丙橡胶15‑25份、聚烯烃弹性体6‑12份、聚四氟乙烯6‑10份、聚偏二氯乙烯4‑8份、氧化镁3‑5份、氮化硅10‑20份、炭黑30‑50份、二丁基二硫代氨基甲酸镍0‑1.5份、二硫化钼3‑5份、硫磺3‑5份、促进剂0.8‑1.4份、偶联剂0.4‑1.2份、防老剂0.5‑1.5份，本发明制备的用于阀门密封的复合材料具有优异的密封性、抗老化性、耐磨性和耐腐蚀性。

Description

一种用于阀门密封的复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及密封技术领域，具体涉及一种用于阀门密封的复合材料及其制备方法。

背景技术

密封材料就是指能承受接缝位移以达到气密、水密目的材料称为密封材料，早期的密封材料，主要是织物、矿物纤维或毛毡等。随着工业技术的发展，为了满足液压、气动密封日益复杂、多样的要求，密封材料也有了迅速的发展，其种类越来越多，物理和化学性能不断提高。

目前普遍在阀门上使用的非金属密封材料大多为纯聚四氟乙烯、增强聚四氟乙烯等氟塑料或者柔性石墨。普通氟塑料可塑性好，可加工成各种形状，且摩擦系数低，但是有不耐高温的缺点；而柔性石墨虽然可耐高温，但可塑性差，只能加工成片状或者矩形环状等结构，且摩擦系数相对较高。

近年来，利用复合橡胶材料制作密封件的研究越来越多，但应用于阀门方面的报道较少，对此本发明提供了一种用于阀门密封的复合材料及其制备方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于阀门密封的复合材料及其制备方法，具有优异的密封性、抗老化性、耐磨性和耐腐蚀性。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种用于阀门密封的复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：有机硅改性聚氨酯弹性体50-70份、溴化丁基橡胶20-30份、三元乙丙橡胶15-25份、聚烯烃弹性体6-12份、聚四氟乙烯6-10份、聚偏二氯乙烯4-8份、氧化镁3-5份、氮化硅10-20份、炭黑30-50份、二丁基二硫代氨基甲酸镍0-1.5份、二硫化钼3-5份、硫磺3-5份、促进剂0.8-1.4份、偶联剂0.4-1.2份、防老剂0.5-1.5份。

优选地，由以下重量份数的原料制备而成：有机硅改性聚氨酯弹性体55-65份、溴化丁基橡胶22-28份、三元乙丙橡胶18-23份、聚烯烃弹性体8-10份、聚四氟乙烯7-9份、聚偏二氯乙烯5-7份、氧化镁3.5-4.5份、氮化硅12-18份、炭黑35-45份、二丁基二硫代氨基甲酸镍0.4-1.2份、二硫化钼3.5-4.5份、硫磺3.5-4.5份、促进剂1-1.2份、偶联剂0.6-1份、防老剂0.7-1.3份。

优选地，由以下重量份数的原料制备而成：有机硅改性聚氨酯弹性体60份、溴化丁基橡胶25份、三元乙丙橡胶20份、聚烯烃弹性体9份、聚四氟乙烯8份、聚偏二氯乙烯6份、氧化镁4份、氮化硅16份、炭黑40份、二丁基二硫代氨基甲酸镍0.8份、二硫化钼4份、硫磺4份、促进剂1.1份、偶联剂0.8份、防老剂1份。

优选地，所述促进剂为促进剂DM、促进剂TMTD或促进剂TMTM。

优选地，所述偶联剂为橡胶偶联剂B22。

优选地，防老剂为防老剂MB或防老剂DNP。

优选地，所述氮化硅的粒径为20-50nm。

上述用于阀门密封的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按重量份称取原料，将有机硅改性聚氨酯弹性体、溴化丁基橡胶、三元乙丙橡胶加入开炼机中，在40-50℃开炼20-40min，然后向其中加入聚烯烃弹性体，升温至至60℃开炼5-10min，得混料；

2)然后依次将聚四氟乙烯、聚偏二氯乙烯、氧化镁、氮化硅、炭黑、二丁基二硫代氨基甲酸镍、二硫化钼、促进剂、偶联剂、防老剂加入混料中，调节混炼机温度为150-155℃混炼5-10min，然后降温至45-50℃，加入硫磺，混炼至均匀，停放得混胶；

3)将混胶置于硫化机上于175℃硫化处理18-20min，硫化压力为12-12.5MPa，即得阀门密封的复合材料。

优选地，步骤(2)中停放时间为50-70h。

(三)有益效果

本发明提供了一种用于阀门密封的复合材料及其制备方法，具有以下有益效果:

有机硅改性聚氨酯弹性体、溴化丁基橡胶、三元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体四者复合使用可以大大提高复合材料的强度、耐热性和抗老化性能，有机硅改性聚氨酯弹性体中Si-O键热稳定性好，而且柔顺性强，有利于氮化硅、炭黑的分散，溴化丁基橡胶中含有溴离子，其链段具有一定的极性，溴化丁基链段悬挂在有机硅改性聚氨酯主链上，含有溴离子的链端会向有机硅改性聚氨酯弹性体的内部迁移，形成相互交错混杂的空间结构，有利于提高强度、硬度，有机硅改性聚氨酯弹性体、溴化丁基橡胶、三元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体与纳米氮化硅粉体表面的氨基(-NH3)、亚氨基(-NH-)、羟基(-OH)等活性基团化学键合而包覆在纳米氮化硅颗粒的表面，连接在纳米氮化硅粉末表面的分子链产生了互斥作用和空间位阻作用，所以可以降低纳米氮化硅颗粒的表面能，阻隔了纳米氮化硅颗粒之间的团聚，提高了其分散性能，大大提高了复合材料的耐磨性能和强度，本发明制备的用于阀门密封的复合材料具有优异的密封性、强度、抗老化性、耐磨性和耐腐蚀性。

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：

一种用于阀门密封的复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：有机硅改性聚氨酯弹性体60份、溴化丁基橡胶25份、三元乙丙橡胶20份、聚烯烃弹性体9份、聚四氟乙烯8份、聚偏二氯乙烯6份、氧化镁4份、氮化硅16份、炭黑40份、二丁基二硫代氨基甲酸镍0.8份、二硫化钼4份、硫磺4份、促进剂DM 1.1份、橡胶偶联剂B22 0.8份、防老剂MB 1份。

上述用于阀门密封的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按重量份称取原料，将有机硅改性聚氨酯弹性体、溴化丁基橡胶、三元乙丙橡胶加入开炼机中，在45℃开炼30min，然后向其中加入聚烯烃弹性体，升温至至60℃开炼8min，得混料；

2)然后依次将聚四氟乙烯、聚偏二氯乙烯、氧化镁、氮化硅、炭黑、二丁基二硫代氨基甲酸镍、二硫化钼、促进剂DM、橡胶偶联剂B22、防老剂MB加入混料中，调节混炼机温度为152℃混炼8min，然后降温至48℃，加入硫磺，混炼至均匀，停放得混胶；

3)将混胶置于硫化机上于175℃硫化处理19min，硫化压力为12.2MPa，即得阀门密封的复合材料。

实施例2：

一种用于阀门密封的复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：有机硅改性聚氨酯弹性体55份、溴化丁基橡胶22份、三元乙丙橡胶18份、聚烯烃弹性体8份、聚四氟乙烯7份、聚偏二氯乙烯5份、氧化镁3.5份、氮化硅12份、炭黑35份、二丁基二硫代氨基甲酸镍0.4份、二硫化钼3.5份、硫磺3.5份、促进剂TMTD 1份、橡胶偶联剂B22 0.6份、防老剂DNP 0.7份。

上述用于阀门密封的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按重量份称取原料，将有机硅改性聚氨酯弹性体、溴化丁基橡胶、三元乙丙橡胶加入开炼机中，在42℃开炼22min，然后向其中加入聚烯烃弹性体，升温至至60℃开炼5min，得混料；

2)然后依次将聚四氟乙烯、聚偏二氯乙烯、氧化镁、氮化硅、炭黑、二丁基二硫代氨基甲酸镍、二硫化钼、促进剂TMTD、橡胶偶联剂B22、防老剂DNP加入混料中，调节混炼机温度为150℃混炼6min，然后降温至43℃，加入硫磺，混炼至均匀，停放得混胶；

3)将混胶置于硫化机上于175℃硫化处理20min，硫化压力为12.1MPa，即得阀门密封的复合材料。

实施例3：

一种用于阀门密封的复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：有机硅改性聚氨酯弹性体65份、溴化丁基橡胶28份、三元乙丙橡胶23份、聚烯烃弹性体10份、聚四氟乙烯9份、聚偏二氯乙烯7份、氧化镁4.5份、氮化硅18份、炭黑45份、二丁基二硫代氨基甲酸镍1.2份、二硫化钼4.5份、硫磺4.5份、促进剂TMTM 1.2份、橡胶偶联剂B22 1份、防老剂MB 1.3份。

上述用于阀门密封的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按重量份称取原料，将有机硅改性聚氨酯弹性体、溴化丁基橡胶、三元乙丙橡胶加入开炼机中，在48℃开炼35min，然后向其中加入聚烯烃弹性体，升温至至60℃开炼8min，得混料；

2)然后依次将聚四氟乙烯、聚偏二氯乙烯、氧化镁、氮化硅、炭黑、二丁基二硫代氨基甲酸镍、二硫化钼、促进剂TMTM、橡胶偶联剂B22、防老剂MB加入混料中，调节混炼机温度为155℃混炼5min，然后降温至50℃，加入硫磺，混炼至均匀，停放得混胶；

3)将混胶置于硫化机上于175℃硫化处理20min，硫化压力为12MPa，即得阀门密封的复合材料。

实施例4：

一种用于阀门密封的复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：有机硅改性聚氨酯弹性体50份、溴化丁基橡胶20份、三元乙丙橡胶15份、聚烯烃弹性体6份、聚四氟乙烯6份、聚偏二氯乙烯4份、氧化镁3份、氮化硅10份、炭黑30份、二硫化钼3份、硫磺3份、促进剂DM 0.8份、橡胶偶联剂B22 0.4份、防老剂DNP 0.5份。

上述用于阀门密封的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按重量份称取原料，将有机硅改性聚氨酯弹性体、溴化丁基橡胶、三元乙丙橡胶加入开炼机中，在40℃开炼20min，然后向其中加入聚烯烃弹性体，升温至至60℃开炼5min，得混料；

2)然后依次将聚四氟乙烯、聚偏二氯乙烯、氧化镁、氮化硅、炭黑、二丁基二硫代氨基甲酸镍、二硫化钼、促进剂DM、橡胶偶联剂B22、防老剂DNP加入混料中，调节混炼机温度为150℃混炼5min，然后降温至45℃，加入硫磺，混炼至均匀，停放得混胶；

3)将混胶置于硫化机上于175℃硫化处理18min，硫化压力为12MPa，即得阀门密封的复合材料。

实施例5：

一种用于阀门密封的复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：有机硅改性聚氨酯弹性体70份、溴化丁基橡胶30份、三元乙丙橡胶25份、聚烯烃弹性体12份、聚四氟乙烯10份、聚偏二氯乙烯8份、氧化镁5份、氮化硅20份、炭黑50份、二丁基二硫代氨基甲酸镍1.5份、二硫化钼5份、硫磺5份、促进剂TMTD 1.4份、橡胶偶联剂B22 1.2份、防老剂DNP 1.5份。

上述用于阀门密封的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按重量份称取原料，将有机硅改性聚氨酯弹性体、溴化丁基橡胶、三元乙丙橡胶加入开炼机中，在50℃开炼40min，然后向其中加入聚烯烃弹性体，升温至至60℃开炼10min，得混料；

2)然后依次将聚四氟乙烯、聚偏二氯乙烯、氧化镁、氮化硅、炭黑、二丁基二硫代氨基甲酸镍、二硫化钼、促进剂TMTD、橡胶偶联剂B22、防老剂DNP加入混料中，调节混炼机温度为155℃混炼10min，然后降温至50℃，加入硫磺，混炼至均匀，停放得混胶；

3)将混胶置于硫化机上于175℃硫化处理20min，硫化压力为12.5MPa，即得阀门密封的复合材料。

本发明实施例1-4制备的用于阀门密封的复合材料性能测试如下表1所示：

表1：

综上，本发明实施例具有如下有益效果：强度高、耐高温性、耐磨性好。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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 (9)

1.一种用于阀门密封的复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：有机硅改性聚氨酯弹性体50-70份、溴化丁基橡胶20-30份、三元乙丙橡胶15-25份、聚烯烃弹性体6-12份、聚四氟乙烯6-10份、聚偏二氯乙烯4-8份、氧化镁3-5份、氮化硅10-20份、炭黑30-50份、二丁基二硫代氨基甲酸镍0-1.5份、二硫化钼3-5份、硫磺3-5份、促进剂0.8-1.4份、偶联剂0.4-1.2份、防老剂0.5-1.5份。

2.如权利要求1所述的用于阀门密封的复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：有机硅改性聚氨酯弹性体55-65份、溴化丁基橡胶22-28份、三元乙丙橡胶18-23份、聚烯烃弹性体8-10份、聚四氟乙烯7-9份、聚偏二氯乙烯5-7份、氧化镁3.5-4.5份、氮化硅12-18份、炭黑35-45份、二丁基二硫代氨基甲酸镍0.4-1.2份、二硫化钼3.5-4.5份、硫磺3.5-4.5份、促进剂1-1.2份、偶联剂0.6-1份、防老剂0.7-1.3份。

3.如权利要求1所述的用于阀门密封的复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：有机硅改性聚氨酯弹性体60份、溴化丁基橡胶25份、三元乙丙橡胶20份、聚烯烃弹性体9份、聚四氟乙烯8份、聚偏二氯乙烯6份、氧化镁4份、氮化硅16份、炭黑40份、二丁基二硫代氨基甲酸镍0.8份、二硫化钼4份、硫磺4份、促进剂1.1份、偶联剂0.8份、防老剂1份。

4.如权利要求1-3中任一项所述的用于阀门密封的复合材料，其特征在于，所述促进剂为促进剂DM、促进剂TMTD或促进剂TMTM。

5.如权利要求1-3中任一项所述的用于阀门密封的复合材料，其特征在于，所述偶联剂为橡胶偶联剂B22。

6.如权利要求1-3中任一项所述的用于阀门密封的复合材料，其特征在于，防老剂为防老剂MB或防老剂DNP。

7.如权利要求1-3中任一项所述的用于阀门密封的复合材料，其特征在于，所述氮化硅的粒径为20-50nm。

8.如权利要求1-3中任一项所述的用于阀门密封的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)按重量份称取原料，将有机硅改性聚氨酯弹性体、溴化丁基橡胶、三元乙丙橡胶加入开炼机中，在40-50℃开炼20-40min，然后向其中加入聚烯烃弹性体，升温至至60℃开炼5-10min，得混料；

2)然后依次将聚四氟乙烯、聚偏二氯乙烯、氧化镁、氮化硅、炭黑、二丁基二硫代氨基甲酸镍、二硫化钼、促进剂、偶联剂、防老剂加入混料中，调节混炼机温度为150-155℃混炼5-10min，然后降温至45-50℃，加入硫磺，混炼至均匀，停放得混胶；

3)将混胶置于硫化机上于175℃硫化处理18-20min，硫化压力为12-12.5MPa，即得阀门密封的复合材料。

9.如权利要求7所述的用于阀门密封的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中停放时间为50-70h。