CN108641146A - 一种耐油橡胶密封件材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐油橡胶密封件材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐油橡胶密封件材料及其制备方法，属于橡胶材料领域。所述的耐油橡胶密封件材料，包括以下原料：橡胶原料、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老化剂、促进剂、十二烷基酚聚氧乙烯醚、三烯丙基异氰脲酸酯、改性超细精矿粉、氧化植物纤维；所述的耐油橡胶密封件材料是经过母炼胶混炼、硫化等步骤制得。本发明通过加入氧化植物纤维、改性超细精矿粉，并通过三种橡胶组分的配合，制备得到的橡胶密封件，具有更加优选的耐油效果和密封效果。

Description

一种耐油橡胶密封件材料及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶材料领域，具体涉及一种耐油橡胶密封件材料及其制备方法。
背景技术
胶密封件是密封装置中的一类通用基础元件橡胶密封件是密封技术中广泛应用的一类橡胶制品。由于其具有弹性模量非常小，伸长率高，耐透气性的优点而被广泛适用于安装在各种机械设备上。由于机械设备的润滑系统中含有酸碱成分，容易渗透到密封件中，从而起密封件的膨胀，影响了密封件的使用寿命；另外，由于使用环境的恶劣，如有高温等影响，从而，使密封件损坏。
耐油密封件对橡胶材料的配方有特别的要求，要求其所制得的产品具有耐油、耐热性能高，同时具有很高的气密性。通常的41丁腈胶配方耐油、耐热、气密性都不如氢化丁腈胶和氯醇胶，但是氢化丁腈胶和氯醇胶价格昂贵，成本高；因此耐油密封件(油缸密封垫)耐油、耐热、气密性性能的提高、成本节约有必要研究和实践出来，为此对橡胶配方进行了研究发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐油橡胶密封件材料及其制备方法，通过优化组分、用量、方法等，解决耐油橡胶密封件材料的的耐油性不够、耐撕裂性能不足的问题。
为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种耐油橡胶密封件材料，其特征在于，包括以下原料：橡胶原料、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老化剂、促进剂、十二烷基酚聚氧乙烯醚、三烯丙基异氰脲酸酯、改性超细精矿粉、氧化植物纤维；所述改性超细精矿粉为加入三氧化硫后，在80℃共热混合改性得到；橡胶原料为4-6：2-4:1的质量比的氯丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶。
进一步地，所述氯丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶的重量比为5:3:1。
进一步地，所述改性超细精矿粉的粒径为0.01-0.2mm，硫含量≥6.0％，表观密度≥500m2/kg。
进一步地，所述氧化植物纤维将粉碎的植物纤维经中性亚硫酸氢盐溶液预处理后，固液分离保留植物纤维，水洗去除预处理过程中植物纤维的降解产物；将植物纤维经TEMPO氧化体系氧化处理后，反复离心，清洗得到氧化植物纤维。
进一步地，所述氧化植物纤维的平均长度为0.1-0.5mm。
进一步地，所述改性超细精矿粉的加入量为橡胶原料的4-8质量%，所述氧化植物纤维的加入量为橡胶原料的2-4质量%。
进一步地，所述防老化剂为防老化剂264、防老化剂1010-A、防老化剂800-A和防老化剂MBZ中的至少一种。
进一步地，所述耐油橡胶密封件材料以重量份为单位，包括以下原料：100份的橡胶原料、20-25份的炭黑、3-5份的氧化锌、0.5-1.0份的硬脂酸、1.0-1.5份的防老化剂、0.5-1.0份的促进剂、2.0-2.5份的十二烷基酚聚氧乙烯醚、1.5-2.0份的三烯丙基异氰脲酸酯、4-8份的改性超细精矿粉、2-4份的氧化纤维素纤维。
进一步地，所述促进剂为促进剂DM、促进剂TMTD、促进剂TETD中的至少一种。
一种上述的耐油橡胶密封件材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）母炼胶混炼：将橡胶原料置于密炼机中塑炼60-80秒，然后加入硬脂酸、防老化剂、促进剂、十二烷基酚聚氧乙烯醚、三烯丙基异氰脲酸酯、改性超细精矿粉30-40秒，加入炭黑、氧化锌、氧化植物纤维密炼80-100秒后升温100-120秒，混炼温度达到130-140℃时排胶，母炼胶的停放时间大于16小时；
（2）硫化：将母炼胶成型后填入模具，在硫化机上170-178℃处理8-10min得到一段硫化产品，再经过145-155℃处理115-125min二段硫化，最终得到橡胶密封件成品。
超细精矿粉有增加橡胶抗拉、抗弯、抗剪强度，能以微集料的形式存在于橡胶中，改善其中孔结构，使孔径得以细化和均化从而提高耐油性。通过三氧化二硫对超细精矿粉进行改性，三氧化硫常温为液体，升温后与矿粉中碱性物质结合，提高硫含量，使矿粉表面富含硫，可以提高硫化过程对微结构的改善，提高物理性能并同步改善耐油效果。优选加入的硫含量≥6%，为了不改善破坏矿粉的改善力学性能的效果，优选为6%。
氧化植物纤维具有丰富的极性基团，从而能够增强橡胶的耐油效果，同时添加到橡胶组分中，能够进一步增加密封效果。氧化植物纤维在硫化过程中能够结合硫，从而更好的分散中橡胶中时，能够增强密封效果和耐油效果。
橡胶原料为4-6：2-4:1的质量比的氯丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶，优选为5:3:1，由于不同的橡胶组分的性能具有互补的效果，三种橡胶组合比单一的橡胶能够协同增加耐油效果和密封效果。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过加入氧化植物纤维、改性超细精矿粉，并通过三种橡胶组分的配合，制备得到的橡胶密封件，具有更加优选的耐油效果和密封效果。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，耐油橡胶密封件材料以重量份为单位，包括以下原料：100份的橡胶原料、20-25份的炭黑、3-5份的氧化锌、0.5-1.0份的硬脂酸、1.0-1.5份的防老化剂、0.5-1.0份的促进剂、2.0-2.5份的十二烷基酚聚氧乙烯醚、1.5-2.0份的三烯丙基异氰脲酸酯、4-8份的改性超细精矿粉、2-4份的氧化纤维素纤维。
橡胶原料为4-6：2-4:1的质量比的氯丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶。
所述改性超细精矿粉为加入三氧化硫后，在80℃共热混合改性得到；所述改性超细精矿粉的粒径为0.01-0.2mm，硫含量为6.0％，表观密度≥500m2/kg。
所述氧化植物纤维将粉碎的梧桐树植物纤维经中性亚硫酸氢盐溶液预处理后，固液分离保留植物纤维，水洗去除预处理过程中植物纤维的降解产物；将植物纤维经TEMPO氧化体系氧化处理后，反复离心，清洗得到氧化植物纤维。所述氧化植物纤维的平均长度为0.1-0.5mm。
所述防老化剂为防老化剂264、防老化剂1010-A、防老化剂800-A和防老化剂MBZ中的至少一种。
所述促进剂为促进剂DM、促进剂TMTD、促进剂TETD中的至少一种。
所述耐油橡胶密封件材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）母炼胶混炼：将橡胶原料置于密炼机中塑炼60-80秒，然后加入硬脂酸、防老化剂、促进剂、十二烷基酚聚氧乙烯醚、三烯丙基异氰脲酸酯、改性超细精矿粉30-40秒，加入炭黑、氧化锌、氧化植物纤维密炼80-100秒后升温100-120秒，混炼温度达到130-140℃时排胶，母炼胶的停放时间大于16小时；
（2）硫化：将母炼胶成型后填入模具，在硫化机上170-178℃处理8-10min得到一段硫化产品，再经过145-155℃处理115-125min二段硫化，最终得到橡胶密封件成品。
实施例1
一种耐油橡胶密封件材料以重量份为单位，包括以下原料：100份的橡胶原料、22.5份的炭黑、4份的氧化锌、0.75份的硬脂酸、1.25份的防老化剂264、0.75份的促进剂DM、2.25份的十二烷基酚聚氧乙烯醚、1.75份的三烯丙基异氰脲酸酯、6份的改性超细精矿粉、3份的氧化纤维素纤维。橡胶原料为5：3:1的质量比的氯丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶。
所述耐油橡胶密封件材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）母炼胶混炼：将橡胶原料置于密炼机中塑炼70秒，然后加入硬脂酸、防老化剂、促进剂、十二烷基酚聚氧乙烯醚、三烯丙基异氰脲酸酯、改性超细精矿粉40秒，加入炭黑、氧化锌、氧化植物纤维密炼90秒后升温110秒，混炼温度达到135℃时排胶，母炼胶的停放时间大于16小时；
（2）硫化：将母炼胶成型后填入模具，在硫化机上170-178℃处理9min得到一段硫化产品，再经过150℃处理120min二段硫化，最终得到橡胶密封件成品。
实施例2
一种耐油橡胶密封件材料以重量份为单位，包括以下原料：100份的橡胶原料、20份的炭黑、5份的氧化锌、0.5-份的硬脂酸、1.5份的防老化剂264、0.5份的促进剂DM、2.5份的十二烷基酚聚氧乙烯醚、1.5份的三烯丙基异氰脲酸酯、8份的改性超细精矿粉、2份的氧化纤维素纤维。橡胶原料为6：2:1的质量比的氯丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶。
所述耐油橡胶密封件材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）母炼胶混炼：将橡胶原料置于密炼机中塑炼80秒，然后加入硬脂酸、防老化剂、促进剂、十二烷基酚聚氧乙烯醚、三烯丙基异氰脲酸酯、改性超细精矿粉30秒，加入炭黑、氧化锌、氧化植物纤维密炼100秒后升温100秒，混炼温度达到140℃时排胶，母炼胶的停放时间大于16小时；
（2）硫化：将母炼胶成型后填入模具，在硫化机上170℃处理8min得到一段硫化产品，再经过155℃处理115min二段硫化，最终得到橡胶密封件成品。
实施例3
一种耐油橡胶密封件材料以重量份为单位，包括以下原料：100份的橡胶原料、25份的炭黑、3份的氧化锌、1.0份的硬脂酸、1.0份的防老化剂264、1.0份的促进剂DM、2.0份的十二烷基酚聚氧乙烯醚、2.0份的三烯丙基异氰脲酸酯、4份的改性超细精矿粉、4份的氧化纤维素纤维。橡胶原料为4：4:1的质量比的氯丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶。
所述耐油橡胶密封件材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）母炼胶混炼：将橡胶原料置于密炼机中塑炼60秒，然后加入硬脂酸、防老化剂、促进剂、十二烷基酚聚氧乙烯醚、三烯丙基异氰脲酸酯、改性超细精矿粉40秒，加入炭黑、氧化锌、氧化植物纤维密炼100秒后升温100秒，混炼温度达到130℃时排胶，母炼胶的停放时间大于16小时；
（2）硫化：将母炼胶成型后填入模具，在硫化机上178℃处理8min得到一段硫化产品，再经过155℃处理115min二段硫化，最终得到橡胶密封件成品。
对比例1
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备耐油橡胶密封件材料的原料中缺少改性超细精矿粉。
对比例2
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备耐油橡胶密封件材料的原料中使用普通的改性超细精矿粉。
对比例3
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备耐油橡胶密封件材料的原料中没有氧化纤维素纤维。
对比例4
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备耐油橡胶密封件材料的原料中使用普通的纤维素纤维
对比例5
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备耐油橡胶密封件材料的原料中橡胶原料为氯丁橡胶。
对比例6
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备耐油橡胶密封件材料的原料中橡胶原料为丁腈橡胶。
对比例7
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备耐油橡胶密封件材料的原料中橡胶原料为硅橡胶。
对实施例1-3和对比例1-7制得的产品按照ASTM D 471标准进行耐油性能检测，单位为％。
耐撕裂性能按照国标GB/T529-1999进行检测，单位为KN/m。
实验项目 耐油性（%） 耐撕裂性能（KN/m）
实施例1 5.3 76.5
实施例2 5.4 75.6
实施例3 5.6 74.4
对比例1 7.4 62.8
对比例2 6.3 71.2
对比例3 6.9 54.2
对比例4 6.1 67.1
对比例5 6.3 69.1
对比例6 6.4 71.5
对比例7 5.9 70.3
由上表可知：（1）由实施例1-3和对比例5-6的数据可见，实施例1-3制得的耐油橡胶密封件材料的耐撕裂性能和耐油性高于对比例5-6制得的耐油橡胶密封件材料的耐撕裂性能和耐油性，说明本发明的橡胶原料组合具有协同提高的作用。
（2）由实施例1和对比例1-2的数据可见，改性超细精矿粉在制备耐油橡胶密封件材料中起到了提高了耐油橡胶密封件材料的耐撕裂性能和耐油性；
（3）由实施例1和对比例3-4的数据可见，氧化植物纤维在制备耐油橡胶密封件材料中起到了提高了耐油橡胶密封件材料的耐撕裂性能和耐油性。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种耐油橡胶密封件材料，其特征在于，包括以下原料：橡胶原料、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老化剂、促进剂、十二烷基酚聚氧乙烯醚、三烯丙基异氰脲酸酯、改性超细精矿粉、氧化植物纤维；所述改性超细精矿粉为加入三氧化硫后，在80℃共热混合改性得到；橡胶原料为4-6：2-4:1的质量比的氯丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶。
2.根据权利要求1所述的耐油橡胶密封件材料，其特征在于，所述氯丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶的重量比为5:3:1。
3.根据权利要求1所述的耐油橡胶密封件材料，其特征在于，所述改性超细精矿粉的粒径为0.01-0.2mm，硫含量≥6.0％，表观密度≥500m2/kg。
4.根据权利要求1所述的耐油橡胶密封件材料，其特征在于，所述氧化植物纤维将粉碎的植物纤维经中性亚硫酸氢盐溶液预处理后，固液分离保留植物纤维，水洗去除预处理过程中植物纤维的降解产物；将植物纤维经TEMPO氧化体系氧化处理后，反复离心，清洗得到氧化植物纤维。
5.根据权利要求1所述的耐油橡胶密封件材料，其特征在于，所述氧化植物纤维的平均长度为0.1-0.5mm。
6.根据权利要求1所述的耐油橡胶密封件材料，其特征在于，所述改性超细精矿粉的加入量为橡胶原料的4-8质量%，所述氧化植物纤维的加入量为橡胶原料的2-4质量%。
7.根据权利要求1所述的耐油橡胶密封件材料，其特征在于，所述防老化剂为防老化剂264、防老化剂1010-A、防老化剂800-A和防老化剂MBZ中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的耐油橡胶密封件材料，其特征在于，所述耐油橡胶密封件材料以重量份为单位，包括以下原料：100份的橡胶原料、20-25份的炭黑、3-5份的氧化锌、0.5-1.0份的硬脂酸、1.0-1.5份的防老化剂、0.5-1.0份的促进剂、2.0-2.5份的十二烷基酚聚氧乙烯醚、1.5-2.0份的三烯丙基异氰脲酸酯、4-8份的改性超细精矿粉、2-4份的氧化纤维素纤维。
9.根据权利要求1所述的耐油橡胶密封件材料，其特征在于，所述促进剂为促进剂DM、促进剂TMTD、促进剂TETD中的至少一种。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的耐油橡胶密封件材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）母炼胶混炼：将橡胶原料置于密炼机中塑炼60-80秒，然后加入硬脂酸、防老化剂、促进剂、十二烷基酚聚氧乙烯醚、三烯丙基异氰脲酸酯、改性超细精矿粉30-40秒，加入炭黑、氧化锌、氧化植物纤维密炼80-100秒后升温100-120秒，混炼温度达到130-140℃时排胶，母炼胶的停放时间大于16小时；
（2）硫化：将母炼胶成型后填入模具，在硫化机上170-178℃处理8-10min得到一段硫化产品，再经过145-155℃处理115-125min二段硫化，最终得到橡胶密封件成品。
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