CN109306186A - 一种环保密封圈材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种环保密封圈材料及其制备方法。该环保密封圈材料包括以下质量份组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶70‑88份，改性天然橡胶30‑40份，珠光砂10‑15份，紫外线吸收剂5‑8份，抗氧剂10‑16份，阻燃剂6‑9份，纳米二氧化硅‑银复合材料7‑10份，纳米二氧化钛2‑6份，饱和十八碳酰胺2‑4份，聚乙烯蜡4‑6份，月桂醇硫酸钠1‑3份，硼酸锌1‑3份，聚磷酸铵1‑3份。本发明制备方法所得的环保密封圈材料不仅无有毒有害物质挥发，环保性好，且兼具耐高温和耐低温的性能，适合航天材料密封圈的制备。

Description

一种环保密封圈材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种环保密封圈材料及其制备方法。
背景技术
硅橡胶显著的特征是高温稳定性，虽然常温下硅橡胶的强度仅是天然橡胶或某些合成橡胶的一半，但在200℃以上的高温环境下，硅橡胶仍能保持一定的柔韧性、回弹性和表面硬度，且力学性能无明显变化。低温性能硅橡胶的玻璃化温度一般为-70～-50℃，特殊配方可达-100℃，表明其低温性能优异。这对航空、宇航工业的意义重大。耐候性硅橡胶中Si-O-Si键对氧、臭氧及紫外线等十分稳定，在不加任何添加剂的情况下，就具有优良的耐候性。电气性能。硅橡胶具有优异的绝缘性能，耐电晕性和耐电弧性也非常好。物理机械性能。硅橡胶常温下的物理机械性能比通用橡胶差，但在150℃的高温和-50℃的低温下，其物理机械性能优于通用橡胶。耐油及化学试剂性。普通硅橡胶具有中等的耐油、耐溶剂性能。气体透过性能。室温下硅橡胶对空气、氮、氧、二氧化碳等气体的透气性比天然橡胶高出30-50倍。其中甲基乙烯基硅橡胶简称乙烯基硅橡胶，此种橡胶由于含有少量的乙烯基侧链，故比甲基硅橡胶容易硫化，使之有更多种类的过氧化物可供硫化使用，并可大大减少过氧化物的用量。采用含少量乙烯基的硅橡胶与二甲基硅橡胶相较，可使抗压缩永久变形性能获得显著的改进，低的压缩变形反映了它作为密封件在高温下具有较佳的支撑性，这乃是O型圈和垫圈等所必须具备的要求之一。甲基乙烯基硅橡胶工艺性能较好，操作方便，可制成厚制品且压出、压延半成品表面光滑，是较常用的一种硅橡胶。但是传统硅橡胶多含有有毒性的增塑剂，环保性差，且易老化，使用寿命短。
申请号为201710742369.3 的发明专利公开了一种环保密封圈，它是由下述重量份的原料组成的：甲基乙烯基苯基硅橡胶120-140、防老剂MB1-2、氧化镁1-2、硫磺0.9-1、十二烷基硫醇4-5、羟基锡酸锌1-2、马来酸二丁酯10-14、二甲基二烯丙基氯化铵0.8-1、羧甲基纤维素0.5-1、树皮粉6-7、三乙醇胺1-2、棕榈酸钙3-4、饱和十八碳酰胺2-4、聚乙烯蜡4-5、月桂醇硫酸钠1-2、碳纤维3-4、三羟甲基丙烷0.4-1、马来酸酐5-7、防老剂AW1-2、过硫酸钾0.1-0.2、硅藻土16-20。该发明的橡胶材料无有毒有害物质挥发，环保性好，但是该发明的材料耐高温和耐低温的性能都较差。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种环保密封圈材料及其制备方法，本发明制备方法所得的环保密封圈材料不仅无有毒有害物质挥发，环保性好，且兼具耐高温和耐低温的性能，适合航天材料密封圈的制备。
为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：
一种环保密封圈材料，包括以下质量份组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶70-88份，改性天然橡胶30-40份，珠光砂10-15份，紫外线吸收剂5-8份，抗氧剂10-16份，阻燃剂6-9份，纳米二氧化硅-银复合材料7-10份，纳米二氧化钛2-6份，饱和十八碳酰胺2-4份，聚乙烯蜡4-6份，月桂醇硫酸钠1-3份，硼酸锌1-3份，聚磷酸铵1-3份。
优选地，所述环保密封圈材料，包括以下质量份组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶78份，改性天然橡胶36份，珠光砂13份，紫外线吸收剂6份，抗氧剂14份，阻燃剂8份，纳米二氧化硅-银复合材料9份，纳米二氧化钛5份，饱和十八碳酰胺3份，聚乙烯蜡5份，月桂醇硫酸钠2份，硼酸锌2份，聚磷酸铵1份。
优选地，所述珠光砂的粒径为0.02-0.05mm。
一种环保密封圈材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，称取原料；
第二步，将甲基乙烯基苯基硅橡胶、改性天然橡胶、饱和十八碳酰胺、聚乙烯蜡、月桂醇硫酸钠和硼酸锌和聚磷酸铵经一次混炼30-40分钟，混炼温度450℃-600℃，制得第一混炼物；
第三步，往第一混炼物中依次加入珠光砂、紫外线吸收剂、抗氧剂、阻燃剂、纳米二氧化硅-银复合材料和纳米二氧化钛进行二次混炼60-90分钟，混炼温度400℃-450℃，得到第二混炼物；
第四步，将第二混炼物放入低于10℃的水中降温冷却40-50分钟，以消除应力，消除应力后辊压定型，得到环保密封圈材料。
优选地，所述辊压定型的压力为12MPa-16MPa。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明制备方法所得的环保密封圈材料不仅无有毒有害物质挥发，环保性好，且兼具耐高温和耐低温的性能，适合航天材料密封圈的制备。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件按照说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
一种环保密封圈材料，包括以下质量份组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶70份，改性天然橡胶30份，珠光砂10份，紫外线吸收剂5份，抗氧剂10份，阻燃剂6份，纳米二氧化硅-银复合材料7份，纳米二氧化钛2份，饱和十八碳酰胺2份，聚乙烯蜡4份，月桂醇硫酸钠1份，硼酸锌1份，聚磷酸铵1份。
所述珠光砂的粒径为0.02mm。
一种环保密封圈材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，称取原料；
第二步，将甲基乙烯基苯基硅橡胶、改性天然橡胶、饱和十八碳酰胺、聚乙烯蜡、月桂醇硫酸钠和硼酸锌和聚磷酸铵经一次混炼30分钟，混炼温度600℃，制得第一混炼物；
第三步，往第一混炼物中依次加入珠光砂、紫外线吸收剂、抗氧剂、阻燃剂、纳米二氧化硅-银复合材料和纳米二氧化钛进行二次混炼60分钟，混炼温度400℃，得到第二混炼物；
第四步，将第二混炼物放入低于10℃的水中降温冷却40分钟，以消除应力，消除应力后辊压定型，得到环保密封圈材料。
所述辊压定型的压力为12MPa。
实施例2
一种环保密封圈材料，包括以下质量份组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶70-88份，改性天然橡胶30-40份，珠光砂10-15份，紫外线吸收剂5-8份，抗氧剂10-16份，阻燃剂6-9份，纳米二氧化硅-银复合材料7-10份，纳米二氧化钛2-6份，饱和十八碳酰胺2-4份，聚乙烯蜡4-6份，月桂醇硫酸钠1-3份，硼酸锌1-3份，聚磷酸铵1-3份。
所述珠光砂的粒径为0.05mm。
一种环保密封圈材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，称取原料；
第二步，将甲基乙烯基苯基硅橡胶、改性天然橡胶、饱和十八碳酰胺、聚乙烯蜡、月桂醇硫酸钠和硼酸锌和聚磷酸铵经一次混炼40分钟，混炼温度450℃℃，制得第一混炼物；
第三步，往第一混炼物中依次加入珠光砂、紫外线吸收剂、抗氧剂、阻燃剂、纳米二氧化硅-银复合材料和纳米二氧化钛进行二次混炼90分钟，混炼温度400℃，得到第二混炼物；
第四步，将第二混炼物放入低于10℃的水中降温冷却50分钟，以消除应力，消除应力后辊压定型，得到环保密封圈材料。
所述辊压定型的压力为16MPa。
实施例3
一种环保密封圈材料，包括以下质量份组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶78份，改性天然橡胶36份，珠光砂13份，紫外线吸收剂6份，抗氧剂14份，阻燃剂8份，纳米二氧化硅-银复合材料9份，纳米二氧化钛5份，饱和十八碳酰胺3份，聚乙烯蜡5份，月桂醇硫酸钠2份，硼酸锌2份，聚磷酸铵1份。
所述珠光砂的粒径为0.02mm。
一种环保密封圈材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，称取原料；
第二步，将甲基乙烯基苯基硅橡胶、改性天然橡胶、饱和十八碳酰胺、聚乙烯蜡、月桂醇硫酸钠和硼酸锌和聚磷酸铵经一次混炼40分钟，混炼温度600℃，制得第一混炼物；
第三步，往第一混炼物中依次加入珠光砂、紫外线吸收剂、抗氧剂、阻燃剂、纳米二氧化硅-银复合材料和纳米二氧化钛进行二次混炼80分钟，混炼温度430℃，得到第二混炼物；
第四步，将第二混炼物放入低于10℃的水中降温冷却45分钟，以消除应力，消除应力后辊压定型，得到环保密封圈材料。
所述辊压定型的压力为14MPa。
对比例1
步骤同实施例1，不同之处在于未添加珠光砂。
一种环保密封圈材料，包括以下质量份组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶70份，改性天然橡胶30份，紫外线吸收剂5份，抗氧剂10份，阻燃剂6份，纳米二氧化硅-银复合材料7份，纳米二氧化钛2份，饱和十八碳酰胺2份，聚乙烯蜡4份，月桂醇硫酸钠1份，硼酸锌1份，聚磷酸铵1份。
一种环保密封圈材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，称取原料；
第二步，将甲基乙烯基苯基硅橡胶、改性天然橡胶、饱和十八碳酰胺、聚乙烯蜡、月桂醇硫酸钠和硼酸锌和聚磷酸铵经一次混炼30分钟，混炼温度600℃，制得第一混炼物；
第三步，往第一混炼物中依次加入紫外线吸收剂、抗氧剂、阻燃剂、纳米二氧化硅-银复合材料和纳米二氧化钛进行二次混炼60分钟，混炼温度400℃，得到第二混炼物；
第四步，将第二混炼物放入低于10℃的水中降温冷却40分钟，以消除应力，消除应力后辊压定型，得到环保密封圈材料。
所述辊压定型的压力为12MPa。
对比例2
步骤同实施例2，不同之处在于未添加改性天然橡胶。
一种环保密封圈材料，包括以下质量份组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶70-88份，珠光砂10-15份，紫外线吸收剂5-8份，抗氧剂10-16份，阻燃剂6-9份，纳米二氧化硅-银复合材料7-10份，纳米二氧化钛2-6份，饱和十八碳酰胺2-4份，聚乙烯蜡4-6份，月桂醇硫酸钠1-3份，硼酸锌1-3份，聚磷酸铵1-3份。
所述珠光砂的粒径为0.05mm。
一种环保密封圈材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，称取原料；
第二步，将甲基乙烯基苯基硅橡胶、饱和十八碳酰胺、聚乙烯蜡、月桂醇硫酸钠和硼酸锌和聚磷酸铵经一次混炼40分钟，混炼温度450℃℃，制得第一混炼物；
第三步，往第一混炼物中依次加入珠光砂、紫外线吸收剂、抗氧剂、阻燃剂、纳米二氧化硅-银复合材料和纳米二氧化钛进行二次混炼90分钟，混炼温度400℃，得到第二混炼物；
第四步，将第二混炼物放入低于10℃的水中降温冷却50分钟，以消除应力，消除应力后辊压定型，得到环保密封圈材料。
所述辊压定型的压力为16MPa。
对比例3
组分同实施例3，不同之处在于制备方法未进行水中降温处理。
一种环保密封圈材料，包括以下质量份组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶78份，改性天然橡胶36份，珠光砂13份，紫外线吸收剂6份，抗氧剂14份，阻燃剂8份，纳米二氧化硅-银复合材料9份，纳米二氧化钛5份，饱和十八碳酰胺3份，聚乙烯蜡5份，月桂醇硫酸钠2份，硼酸锌2份，聚磷酸铵1份。
所述珠光砂的粒径为0.02mm。
一种环保密封圈材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，称取原料；
第二步，将甲基乙烯基苯基硅橡胶、改性天然橡胶、饱和十八碳酰胺、聚乙烯蜡、月桂醇硫酸钠和硼酸锌和聚磷酸铵经一次混炼40分钟，混炼温度600℃，制得第一混炼物；
第三步，往第一混炼物中依次加入珠光砂、紫外线吸收剂、抗氧剂、阻燃剂、纳米二氧化硅-银复合材料和纳米二氧化钛进行二次混炼80分钟，混炼温度430℃，得到第二混炼物；辊压定型，得到环保密封圈材料。
所述辊压定型的压力为14MPa。
将实施例1-3和对比例1-2所得的环保密封圈材料制备成密封圈进行性能测试，所得结果如下表所示：
其中，所述耐高温测试的温度为200摄氏度，所述耐低温测试的温度为-150摄氏度。
如上表可见：本发明制备方法所得的环保密封圈材料不仅无有毒有害物质挥发，环保性好，且兼具耐高温和耐低温的性能。
以上所述，仅是本发明较佳的实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同变化和修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种环保密封圈材料，其特征在于，包括以下质量份组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶70-88份，改性天然橡胶30-40份，珠光砂10-15份，紫外线吸收剂5-8份，抗氧剂10-16份，阻燃剂6-9份，纳米二氧化硅-银复合材料7-10份，纳米二氧化钛2-6份，饱和十八碳酰胺2-4份，聚乙烯蜡4-6份，月桂醇硫酸钠1-3份，硼酸锌1-3份，聚磷酸铵1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种环保密封圈材料，其特征在于，包括以下质量份组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶78份，改性天然橡胶36份，珠光砂13份，紫外线吸收剂6份，抗氧剂14份，阻燃剂8份，纳米二氧化硅-银复合材料9份，纳米二氧化钛5份，饱和十八碳酰胺3份，聚乙烯蜡5份，月桂醇硫酸钠2份，硼酸锌2份，聚磷酸铵1份。
3.根据权利要求1所述的一种环保密封圈材料，其特征在于，所述珠光砂的粒径为0.02-0.05mm。
4.权利要求1-3任一项所述的一种环保密封圈材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，称取原料；
第二步，将甲基乙烯基苯基硅橡胶、改性天然橡胶、饱和十八碳酰胺、聚乙烯蜡、月桂醇硫酸钠和硼酸锌和聚磷酸铵经一次混炼30-40分钟，混炼温度450℃-600℃，制得第一混炼物；
第三步，往第一混炼物中依次加入珠光砂、紫外线吸收剂、抗氧剂、阻燃剂、纳米二氧化硅-银复合材料和纳米二氧化钛进行二次混炼60-90分钟，混炼温度400℃-450℃，得到第二混炼物；
第四步，将第二混炼物放入低于10℃的水中降温冷却40-50分钟，以消除应力，消除应力后辊压定型，得到环保密封圈材料。
5.根据权利要求4所述的一种环保密封圈材料的制备方法，其特征在于，所述辊压定型的压力为12MPa-16MPa。
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