CN108623863B

CN108623863B - 一种硅橡胶止水胶垫及其制备方法

Info

Publication number: CN108623863B
Application number: CN201810429676.0A
Authority: CN
Inventors: 张元�
Original assignee: Changtai Xinrun Rubber Plastic Co ltd
Current assignee: CHANGTAI XINRUN RUBBER PLASTIC Co.,Ltd.
Priority date: 2018-05-08
Filing date: 2018-05-08
Publication date: 2021-01-26
Anticipated expiration: 2038-05-08
Also published as: CN108623863A

Abstract

本发明提供了一种硅橡胶止水胶垫及其制备方法，其是以硅橡胶和丁腈橡胶作为基料，并添加了改性二硫化钼、改性碳纳米管、硬脂酸、改性剂及抗老化剂等填料，制备时采用两次密炼、一次混炼和一次硫化的工艺方式，严格控制各工艺加工参数，以此确保各组分能够充分混合反应，达到协同增效的作用，大幅度提高各组分的表现能力，提高产品的综合性能，尤其是耐热老化性能、耐磨性能及物理性能。

Description

一种硅橡胶止水胶垫及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶制品领域，尤其涉及一种硅橡胶止水胶垫及其制备方法。

背景技术

密封圈或橡胶垫是生活生产中十分常见十分必要的零件，除应具备密封材料的一般要求外，密封产品还要注意如下的要求：富有弹性和回弹性；适当的机械强度，包括扩张强度、伸长率和抗撕裂强度等；性能稳定，在介质中不易溶胀，热收缩效应(焦耳效应)；易加工成型，并能保持精密的尺寸；不腐蚀接触面，不污染介质等。满足上述要求的最适合而且最常用的材料是橡胶，所以密封产品大多用橡胶材料制成。橡胶的品种很多，密封产品材料的选择对其密封性能和使用寿命有着重要意义。材料的性能直接影响密封圈的使用性能。而硅橡胶具有良好的表现性能，可在150°下几乎永远使用而无性能变化，可在200°下连续使用10000小时，在350°下亦可使用一段时间。广泛应用于要求耐热的场合，热水瓶密封圈，压力锅圈耐热手柄，止水胶垫等。本领域的人员不断致力于完善改进硅橡胶止水胶垫。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种具有优异抗撕裂性、耐磨性、抗挤压性的硅橡胶止水胶垫及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种硅橡胶止水胶垫，按百分比计由以下成分组成：硅橡胶30-40%、丁腈橡胶25-40%、炭黑6-10%、改性碳纳米管2-5%、硬脂酸3-7%、抗老化剂0.5-0.8%、硫化助剂1.2-2.3、改性二硫化钼5-12%、改性剂0.1-0.5%、氧化锌0.1-0.5%、促进剂DM 1.2-1.5%，其余为硫磺粉。

优选地，所述的硅橡胶止水胶垫按百分比计由以下成分组成：硅橡胶33%、丁腈橡胶35%、炭黑7%、改性碳纳米管4%、硬脂酸4%、抗老化剂0.5%、硫化助剂1.8、改性二硫化钼8%、改性剂0.3%、氧化锌0.4%、促进剂DM 1.2%，其余为硫磺粉。

优选地，所述的炭黑是由炭黑N375和炭黑N550组成，炭黑N375和炭黑N550的重量比为1：2-6。

优选地，所述硫化助剂是由氧化锌和2-巯基咪唑啉组成，氧化锌和2-巯基咪唑啉的重量配比为1:0.5-1.8。

优选地，所述的改性剂为聚乙二醇。

一种硅橡胶止水胶垫的制备方法，包括以下步骤：

1）、将丁腈橡胶、硅橡胶投入密炼机中在100-110℃下密炼20-28min后，再依次加入改性碳纳米管、炭黑、硬酸脂、硫磺粉，在90-117℃下密炼15-21min，混炼均匀后排料，冷却得到母炼胶；

2）、将S1得到的母炼胶投入到开炼机中，加入改性二硫化钼、抗老化剂、硫化助剂、改性剂、氧化锌、促进剂DM，在62-78℃下混炼8-17min，出片，冷却，得到终炼胶；

3）、将S2得到的终炼胶放入硫化机的模具内，在202-234℃下硫化 10-20min，硫化结束后冷却至室温，脱模得到所述耐热耐磨密封圈橡胶材料。

优选地，在步骤1）中，所述第一密炼温度为103℃，第一次密炼时间为26min；所述第二次密炼温度为110℃，第二次密炼时间为18min。

优选地，在步骤2）中，所述混炼温度为73℃，混炼时间为10min。

优选地，在步骤3）中，所述硫化温度为224℃，硫化时间为15min。

上述技术方案的有益之处在于：

下面将结合具体实施方式对本发明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做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。

具体实施方式

实施例1

一种硅橡胶止水胶垫，按百分比计由以下成分组成：硅橡胶33%、丁腈橡胶35%、炭黑7%、改性碳纳米管4%、硬脂酸4%、抗老化剂0.5%、硫化助剂1.8、改性二硫化钼8%、改性剂0.3%、氧化锌0.4%、促进剂DM 1.2%，其余为硫磺粉。

优选地，所述的改性剂为聚乙二醇。

一种硅橡胶止水胶垫的制备方法，包括以下步骤：

1）、将丁腈橡胶、硅橡胶投入密炼机中在103℃下密炼26min后，再依次加入改性碳纳米管、炭黑、硬酸脂、硫磺粉，在110℃下密炼18min，混炼均匀后排料，冷却得到母炼胶；

2）、将S1得到的母炼胶投入到开炼机中，加入改性二硫化钼、抗老化剂、硫化助剂、改性剂、氧化锌、促进剂DM，在73℃下混炼10min，出片，冷却，得到终炼胶；

3）、将S2得到的终炼胶放入硫化机的模具内，在224℃下硫化 15min，硫化结束后冷却至室温，脱模得到所述耐热耐磨密封圈橡胶材料。

所述改性二硫化钼的制备方法包括以下步骤：

A.将MoS2研磨至粒径为20-40目，研磨时温度控制在40-50℃；

B.加入乙醇，搅拌速度为20-80r/min，搅拌温度为65℃，搅拌均匀后待用；

C．依次加入CTAB和PEG，升温至76-92℃，搅拌速度为20-50r/min，搅拌20-24h，静置10-12h 后待用；

D．依次进行抽滤，洗涤，真空干燥，得到所述改性二硫化钼。

实施例2

如实施例1所述的一种硅橡胶止水胶垫及其制备方法，其中部分工艺还可采用以下方案：

所述的硅橡胶止水胶垫按百分比计由以下成分组成：硅橡胶36%、丁腈橡胶32%、炭黑8%、改性碳纳米管3%、硬脂酸5%、抗老化剂0.6%、硫化助剂2.1、改性二硫化钼10%、改性剂0.4%、氧化锌0.2%、促进剂DM 1.3%，其余为硫磺粉。

在步骤1）中，所述第一密炼温度为107℃，第一次密炼时间为22min。

在步骤1）中，所述第二次密炼温度为95℃，第二次密炼时间为20min。

在步骤2）中，所述混炼温度为68℃，混炼时间为10min。

在步骤3）中，所述硫化温度为217℃，硫化时间为17min。

实施例3

所述的硅橡胶止水胶垫按百分比计由以下成分组成：硅橡胶30%、丁腈橡胶40%、炭黑6%、改性碳纳米管2%、硬脂酸3%、抗老化剂0.8%、硫化助剂1.2、改性二硫化钼12%、改性剂0.1%、氧化锌0.5%、促进剂DM 1.2%，其余为硫磺粉。

在步骤1）中，所述第一密炼温度为110℃，第一次密炼时间为28min。

在步骤1）中，所述第二次密炼温度为90℃，第二次密炼时间为15min。

在步骤2）中，所述混炼温度为78℃，混炼时间为17min。

在步骤3）中，所述硫化温度为202℃，硫化时间为10min。

实施例4

所述的硅橡胶止水胶垫按百分比计由以下成分组成：硅橡胶40%、丁腈橡胶25%、炭黑10%、改性碳纳米管5%、硬脂酸7%、抗老化剂0.5%、硫化助剂2.3、改性二硫化钼5%、改性剂0.5%、氧化锌0.1%、促进剂DM 1.5%，其余为硫磺粉。

在步骤1）中，所述第一密炼温度为100℃，第一次密炼时间为20min。

在步骤1）中，所述第二次密炼温度为117℃，第二次密炼时间为21min。

在步骤2）中，所述混炼温度为62℃，混炼时间为8min。

在步骤3）中，所述硫化温度为234℃，硫化时间为20min。

通过以上各实施例，均可制得硅橡胶止水胶垫，需要说明的是，本发明的技术要点在于是以硅橡胶和丁腈橡胶作为基料，并添加了改性二硫化钼、改性碳纳米管、硬脂酸、改性剂及抗老化剂等填料，制备时采用两次密炼、一次混炼和一次硫化的工艺方式，严格控制各工艺加工参数，如密炼温度、硫化温度等，特别是对硫化温度的控制尤为重要，会直接影响到最终产品的品质；本申请经过大量试验得到能够适用于本发明工艺的加工参数，再经过试验从中得到一个最优的加工参数（即实施例1记载方案），以此确保各组分能够充分混合反应，达到协同增效的作用，大幅度提高各组分的表现能力，确保产品具有优异的性能，具体如下述试验结果所示。

另外，由于是通过CTAB和PEG改性得到的二硫化钼，由于MoS2微粒表面有富硫吸附层存在，表面呈现负电荷，带有阳离子基团的CTAB加入体系后，必然改变MoS2微粒表面的带电性，这种两亲分子以其极性基朝向固体，带有吸附层的固体表面裸露出的是碳氢等亲油性基团，与丁腈橡胶等基料形成良好的相容性；与此同时改性剂还采用了聚乙二醇(PEG)，其分子式中只含有羟基和醚基两种亲水基而无疏水基，可被吸附在被分散的MoS2颗粒表面，形成了一层具有较强的“空间位阻”效应大分子亲水膜，可以进一步增大MoS2颗粒间的排斥能，增强体系的分散性和稳定性，并切借助于高浓度的有机大分子链对MoS2颗粒进行包覆改性，使MoS2的每个颗粒处于一个相对隔绝的状态，可以抑制MoS2颗粒的团聚现象；通过上述两种改性剂复配改性得到的二硫化钼，可以以微米尺度分散在橡胶的基料中，保持着其特有的片层结构，进而可以显著增强密封圈的耐磨性能和其他力学性能；此外，本发明中还加入了一定比例的炭黑N375和炭黑N550混合使用并控制两者的添加量，可保证密封圈材料的弹性，保证材料的拉伸、压缩应力松弛性能在一合理的范围内，使产品的密封性能随时间变化无明显变化，延长使用寿命。

经过试验证明，经过本发明制得的硅橡胶止水胶垫，即在配方中添加：硅橡胶30-40%、丁腈橡胶25-40%、炭黑6-10%、改性碳纳米管2-5%、硬脂酸3-7%、抗老化剂0.5-0.8%、硫化助剂1.2-2.3、改性二硫化钼5-12%、改性剂0.1-0.5%、氧化锌0.1-0.5%、促进剂DM 1.2-1.5%，其余为硫磺粉；在制备工艺中，第一密炼温度采用100-110℃，第一次密炼时间采用20-28min，第二次密炼温度采用90-117℃，第二次密炼时间采用15-21 min，混炼温度采用62-78℃，混炼时间采用8-17 min，硫化温度采用202-234℃，硫化时间采用10-20min；所制得的硅橡胶止水胶垫，能够具有优异的耐热老化性能、耐磨性能及物理性能。

性能试验：

试验一：针对成品硅橡胶止水胶垫的耐热老化性能作出测试。

试验方法：采用150℃×70h热空气老化测试进行试验。

试验样品：本发明上述四个实施例制得产品各采样一，现有硅橡胶止水胶垫采样一，共计5采样。

指标要求：

微型硬度变化应当在0~+15IRHD内；

扯断强度变化应当大于-40max%；

扯断伸长率变化应当大于-40max%。

试验结果如表1所示。

表1

注：表中采样一至四，分别为本发明上述四个实施例的产品采样，采样五为现有硅橡胶止水胶垫产品。

试验结论：

通过表1可以看出，经本发明制得的硅橡胶止水胶垫，具有优异的抗热老化性能，其中以实施例1记载方案制得的产品性能最佳，即在配方中添加：硅橡胶33%、丁腈橡胶35%、炭黑7%、改性碳纳米管4%、硬脂酸4%、抗老化剂0.5%、硫化助剂1.8、改性二硫化钼8%、改性剂0.3%、氧化锌0.4%、促进剂DM 1.2%，其余为硫磺粉；在制备工艺中，第一密炼温度采用103℃，第一次密炼时间采用26min，第二次密炼温度采用110℃，第二次密炼时间采用18min，混炼温度采用73℃，混炼时间采用10min，硫化温度采用224℃，硫化时间采用15min；所制得的硅橡胶止水胶垫的耐热老化性能最佳，微型硬度变化最高达到+5IRHD，扯断强度变化率达到-3.7%，扯断伸长率达到-2.5%，相比普通硅橡胶止水胶垫的耐热老化性能，提升明显。

试验二：针对成品硅橡胶止水胶垫的物理性能作出测试。

试验方法：按相关标准要求作出测试。

试验结果如表2所示。

表2

试验结论：

通过表2可以看出，经本发明制得的硅橡胶止水胶垫，具有优异的抗热老化性能，其中以实施例1记载方案制得的产品性能最佳，即在配方中添加：硅橡胶33%、丁腈橡胶35%、炭黑7%、改性碳纳米管4%、硬脂酸4%、抗老化剂0.5%、硫化助剂1.8、改性二硫化钼8%、改性剂0.3%、氧化锌0.4%、促进剂DM 1.2%，其余为硫磺粉；在制备工艺中，第一密炼温度采用103℃，第一次密炼时间采用26min，第二次密炼温度采用110℃，第二次密炼时间采用18min，混炼温度采用73℃，混炼时间采用10min，硫化温度采用224℃，硫化时间采用15min；所制得的硅橡胶止水胶垫的物理性能最佳，硬度最高达到88A，拉伸强度最高达到16.7MPa，伸长率最高达到186%，压缩变形率最低只有6%，相比普通硅橡胶止水胶垫的物理性能，提升明显。

Claims

1.一种硅橡胶止水胶垫，其特征在于，按百分比计由以下成分组成：硅橡胶33%、丁腈橡胶35%、炭黑7%、改性碳纳米管4%、硬脂酸4%、抗老化剂0.5%、硫化助剂1.8、改性二硫化钼8%、改性剂0.3%、氧化锌0.4%、促进剂DM1.2%，其余为硫磺粉；所述的炭黑是由炭黑N375和炭黑N550组成，炭黑N375和炭黑N550的重量比为1：2-6；所述改性剂为聚乙二醇；所述硫化助剂是由氧化锌和2-巯基咪唑啉组成，氧化锌和2-巯基咪唑啉的重量配比为1:0.5-1.8；

所述硅橡胶止水胶垫的制备方法包括以下步骤：

3）、将S2得到的终炼胶放入硫化机的模具内，在224℃下硫化15min，硫化结束后冷却至室温，脱模得到耐热耐磨密封圈橡胶材料即硅橡胶止水胶垫。