CN109400986A - 一种耐石油耐压密封圈及其制备方法 - Google Patents

一种耐石油耐压密封圈及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐石油耐压密封圈及其制备方法。该密封圈包括以下按重量份数计的组分：丁腈橡胶60‑80份、半补强炉黑10‑25份、通用炉黑20‑30份、改性丙烯酸丁酯15‑20份、酚醛树脂硫磺1‑3份、促进剂3‑8份、活性氧化锌1‑3份、碳酸钙2‑10份、乙二醇25‑37份、羟化硅油5‑10份、防老化剂1‑3份、促进剂M0.5‑1份；所述改性丙烯酸丁酯由丙烯酸丁酯、钢纤维、发泡剂AC和马来酸接枝剂混合而成。与现有技术相比，本发明耐石油耐压密封圈通过对氧化锌进行活性处理后，对丙烯酸丁酯进行发泡处理后，提高了改性后丙烯酸丁酯的耐酸、耐油和耐压效果，且质地轻，成本低，适合用于航空材料使用。

Description

一种耐石油耐压密封圈及其制备方法
技术领域
本发明涉及密封圈制备技术领域，具体涉及一种耐石油耐压密封圈及其制备方法。
背景技术
密封圈的作用防止气体、液体的泄露，尤其是对于易爆的汽油或其它油品，不仅对于耐候性要求也非常高，而且需要密封圈具有严格地密闭要求；现有的O形橡胶圈在使用中，受到螺栓与螺母的制造质量、法兰刚度以及法兰对接面的光滑情况影响，受力拉长后失去应有的密闭效果。
申请号201710688393.3公开了一种阀门耐压密封圈材质，涉及密封圈制备技术领域，有如下重量份数的原料组分制成：基础油、马来酸二甲酯、烷基聚葡萄糖苷、夏威夷核果油、甲酸钠、羧甲基壳聚糖、聚乙烯基吡啶、纳米四氧化三铁微球、聚醋酸乙烯、二氧化硅粉末、蜜蜡基质、植物提取油、丁基橡胶、改性丙烯酸丁酯、改性有机硅酚醛环氧树脂、高压低密度PE、石墨烯、聚酰胺纤维、聚四氟乙烯；本发明所制备阀门耐压密封圈材，耐高压、耐高温、耐低温、耐腐蚀、不易断裂，使用持久，适合密封圈制备，材质选用耐高压PE和石墨，增加材质韧性和拉伸度。但是该阀门耐压密封圈应用在石油含量高的领域，使用寿命短。
申请号201810095143.3公开了一种大型液压设备用长寿命密封圈，由下列重量份的原料制成：丁腈橡胶80-120、高耐磨炉黑100-120、多壁碳纳米管3-5份、不溶性硫磺0.5-1、二硫化四苄基秋兰姆1-3份、N-环己烷基-2-苯并噻唑基次磺酰胺1-3、间接法氧化锌5-8份、硬脂酸1-2、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉的聚合物1.5-3、硫脲类抗臭氧剂1.5-3、偏苯三酸三辛酯5-15、饱和异构烷烃1-2、饱和脂肪酸酯1.5-3。本发明具有耐液压油、耐高温、耐低温、耐高压、耐磨、耐臭氧等特点相对于普通的密封圈，具有密封可靠，高低温范围广泛，适用性强，寿命长，环保等优点。此密封圈的性能优良，但成本高，不适合普及性应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐石油耐压密封圈及其制备方法，该密封圈成本低廉，耐压性能高，耐腐蚀性强，尤其适合用于航天领域使用。
一种耐石油耐压密封圈，包括以下按重量份数计的组分：丁腈橡胶60-80份、半补强炉黑10-25份、通用炉黑20-30份、改性丙烯酸丁酯15-20份、酚醛树脂硫磺1-3份、促进剂3-8份、活性氧化锌1-3份、碳酸钙2-10份、乙二醇25-37份、羟化硅油5-10份、防老化剂1-3份、促进剂M0.5-1份；所述改性丙烯酸丁酯由丙烯酸丁酯、钢纤维、发泡剂AC和马来酸接枝剂混合而成。
作为改进的是，上述耐石油耐压密封圈，包括以下按重量份数计的组分：丁腈橡胶75份、半补强炉黑18份、通用炉黑28份、改性丙烯酸丁酯18份、酚醛树脂硫磺2份、促进剂6份、活性氧化锌1份、碳酸钙8份、乙二醇28份、羟化硅油8份、防老化剂2份、促进剂M0.5份。
作为改进的是，所述改性丙烯酸丁酯由丙烯酸丁酯、钢纤维、发泡剂AC和马来酸接枝剂按照摩尔比为20-26:12-18：1-3:1。
进一步改进的是，上述钢纤维的粒径为5-10μm。
作为改进的是，所述活性氧化锌的制备方法：在浸出槽中加入碳铵、氨水配成溶液，在搅拌下加入粗氧化锌，真空环境下加热到32-38℃反应约30-40分钟,反应完全后将料浆输送到压滤机过滤，即得到浸出液和滤渣，再将滤渣烘干，即得活性氧化锌；所得活性氧化锌的比表面积为45-50m2/g。
进一步改进的是，真空环境的真空度为0.90-0.12MPa。
进一步改进的是，搅拌速度为120-150rpm；烘干温度为100-120℃。
上述耐石油耐压密封圈的制备方法，将丁腈橡胶、半补强炉黑、通用炉黑、改性丙烯酸丁酯、酚醛树脂硫磺、促进剂、活性氧化锌、碳酸钙、乙二醇、羟化硅油、防老化剂、促进剂M混合，投入密炼炉中45-50℃下密炼20-30分钟，薄通6次下片，投入模具中定型后，脱模即得密封圈。
有益效果：
与现有技术相比，本发明耐石油耐压密封圈通过对氧化锌进行活性处理后，减少了氧化锌的添加，提高了促进效果，间接了降低了生产成本；另外对丙烯酸丁酯进行发泡处理后，负载钢纤维，提高了改性后丙烯酸丁酯的耐酸、耐油和耐压效果，且质地轻，成本低，适合用于航空材料使用。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍。
实施例1
一种耐石油耐压密封圈，包括以下按重量份数计的组分：丁腈橡胶60份、半补强炉黑10份、通用炉黑20份、改性丙烯酸丁酯15份、酚醛树脂硫磺1份、促进剂3份、活性氧化锌1份、碳酸钙2份、乙二醇25份、羟化硅油5份、防老化剂1份、促进剂M0.5份；所述改性丙烯酸丁酯由丙烯酸丁酯、钢纤维、发泡剂AC和马来酸接枝剂混合而成。
其中，所述改性丙烯酸丁酯由丙烯酸丁酯、钢纤维、发泡剂AC和马来酸接枝剂按照摩尔比为20:12：1:1；所述钢纤维的粒径为5μm。
所述活性氧化锌的制备方法：在浸出槽中加入碳铵、氨水配成溶液，在搅拌下加入粗氧化锌，真空环境下加热到32℃反应约30分钟,反应完全后将料浆输送到压滤机过滤，即得到浸出液和滤渣，再将滤渣烘干，即得活性氧化锌；所得活性氧化锌的比表面积为45m2/g。
其中，真空环境的真空度为0.90MPa。
搅拌速度为120rpm；烘干温度为100℃。
上述耐石油耐压密封圈的制备方法，将丁腈橡胶、半补强炉黑、通用炉黑、改性丙烯酸丁酯、酚醛树脂硫磺、促进剂、活性氧化锌、碳酸钙、乙二醇、羟化硅油、防老化剂、促进剂M混合，投入密炼炉中45℃下密炼20分钟，薄通6次下片，投入模具中定型后，脱模即得密封圈。
对密封圈的性能检测，邵尔A型硬度为62度，拉伸强度23.6MPa，300%定伸应力为7.8MPa，防失压爆破功能通过NORSOK M-701的方法检测，无爆裂，脆性温度为-56℃，耐10号机油70℃、72小时的抗老化实验，质量变化率为1.35%，体积变化率为3.67%。
实施例2
一种耐石油耐压密封圈，包括以下按重量份数计的组分：丁腈橡胶75份、半补强炉黑18份、通用炉黑28份、改性丙烯酸丁酯18份、酚醛树脂硫磺2份、促进剂6份、活性氧化锌1份、碳酸钙8份、乙二醇28份、羟化硅油8份、防老化剂2份、促进剂M0.5份。
其中，所述改性丙烯酸丁酯由丙烯酸丁酯、钢纤维、发泡剂AC和马来酸接枝剂按照摩尔比为24:15：2:1；所述钢纤维的粒径为8μm。
所述活性氧化锌的制备方法：在浸出槽中加入碳铵、氨水配成溶液，在搅拌下加入粗氧化锌，真空环境下加热到35℃反应约35分钟,反应完全后将料浆输送到压滤机过滤，即得到浸出液和滤渣，再将滤渣烘干，即得活性氧化锌；所得活性氧化锌的比表面积为48m2/g。
其中，真空环境的真空度为0.10Pa。
进一步改进的是，搅拌速度为130rpm；烘干温度为108℃。
上述耐石油耐压密封圈的制备方法，将丁腈橡胶、半补强炉黑、通用炉黑、改性丙烯酸丁酯、酚醛树脂硫磺、促进剂、活性氧化锌、碳酸钙、乙二醇、羟化硅油、防老化剂、促进剂M混合，投入密炼炉中48℃下密炼25分钟，薄通6次下片，投入模具中定型后，脱模即得密封圈。
对密封圈的性能检测，邵尔A型硬度为68度，拉伸强度25.6MPa，300%定伸应力为8.8MPa，防失压爆破功能通过NORSOK M-701的方法检测，无爆裂，脆性温度为-62℃，耐10号机油70℃、72小时的抗老化实验，质量变化率为1.25%，体积变化率为3.07%。
实施例3
一种耐石油耐压密封圈，包括以下按重量份数计的组分：丁腈橡胶80份、半补强炉黑25份、通用炉黑30份、改性丙烯酸丁酯20份、酚醛树脂硫磺3份、促进剂8份、活性氧化锌3份、碳酸钙10份、乙二醇37份、羟化硅油10份、防老化剂3份、促进剂M1份；所述改性丙烯酸丁酯由丙烯酸丁酯、钢纤维、发泡剂AC和马来酸接枝剂混合而成。
其中，所述改性丙烯酸丁酯由丙烯酸丁酯、钢纤维、发泡剂AC和马来酸接枝剂按照摩尔比为26: 18：3:1；所述钢纤维的粒径为10μm。
所述活性氧化锌的制备方法：在浸出槽中加入碳铵、氨水配成溶液，在搅拌下加入粗氧化锌，真空环境下加热到38℃反应约40分钟,反应完全后将料浆输送到压滤机过滤，即得到浸出液和滤渣，再将滤渣烘干，即得活性氧化锌；所得活性氧化锌的比表面积为50m2/g。
其中，真空环境的真空度为0.12MPa。
搅拌速度为150rpm；烘干温度为120℃。
上述耐石油耐压密封圈的制备方法，将丁腈橡胶、半补强炉黑、通用炉黑、改性丙烯酸丁酯、酚醛树脂硫磺、促进剂、活性氧化锌、碳酸钙、乙二醇、羟化硅油、防老化剂、促进剂M混合，投入密炼炉中50℃下密炼30分钟，薄通6次下片，投入模具中定型后，脱模即得密封圈。
对密封圈的性能检测，邵尔A型硬度为65度，拉伸强度23.5MPa，300%定伸应力为7.5MPa，防失压爆破功能通过NORSOK M-701的方法检测，无爆裂，脆性温度为-50℃，耐10号机油70℃、72小时的抗老化实验，质量变化率为1.45%，体积变化率为3.68%。
对比例1
除活性氧化锌更改为氧化锌外，其余同实施例2。
对密封圈的性能检测，邵尔A型硬度为50度，拉伸强度20.6MPa，300%定伸应力为5.8MPa，防失压爆破功能通过NORSOK M-701的方法检测，无爆裂，脆性温度为-56℃，耐10号机油70℃、72小时的抗老化实验，质量变化率为1.85%，体积变化率为3.80%。
从上述结果可以看出，氧化锌的激活处理后，提高了密封圈的耐磨性能，耐酸碱性能。
对比例2
除将改性丙烯酸丁酯更换为丙烯酸丁酯外，其余同实施例2。
对密封圈的性能检测，邵尔A型硬度为35度，拉伸强度20.6MPa，300%定伸应力为5.2MPa，防失压爆破功能通过NORSOK M-701的方法检测，有裂纹，脆性温度为-42℃，耐10号机油70℃、72小时的抗老化实验，质量变化率为2.35%，体积变化率为4.67%。
从上述结果中可以看出，对丙烯酸丁酯改性处理后，提升了密封圈的力学性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种耐石油耐压密封圈，其特征在于，包括以下按重量份数计的组分：丁腈橡胶60-80份、半补强炉黑10-25份、通用炉黑20-30份、改性丙烯酸丁酯15-20份、酚醛树脂硫磺1-3份、促进剂3-8份、活性氧化锌1-3份、碳酸钙2-10份、乙二醇25-37份、羟化硅油5-10份、防老化剂1-3份、促进剂M0.5-1份；所述改性丙烯酸丁酯由丙烯酸丁酯、钢纤维、发泡剂AC和马来酸接枝剂混合而成。
2.根据权利要求1所述的耐石油耐压密封圈，其特征在于，包括以下按重量份数计的组分：丁腈橡胶75份、半补强炉黑18份、通用炉黑28份、改性丙烯酸丁酯18份、酚醛树脂硫磺2份、促进剂6份、活性氧化锌1份、碳酸钙8份、乙二醇28份、羟化硅油8份、防老化剂2份、促进剂M0.5份。
3.根据权利要求1所述的耐石油耐压密封圈，其特征在于，所述改性丙烯酸丁酯由丙烯酸丁酯、钢纤维、发泡剂AC和马来酸接枝剂按照摩尔比为20-26:12-18：1-3:1。
4.根据权利要求3所述的耐石油耐压密封圈，其特征在于，上述钢纤维的粒径为5-10μm。
5.根据权利要求1所述的耐石油耐压密封圈，其特征在于，所述活性氧化锌的制备方法：在浸出槽中加入碳铵、氨水配成溶液，在搅拌下加入粗氧化锌，真空环境下加热到32-38℃反应约30-40分钟,反应完全后将料浆输送到压滤机过滤，即得到浸出液和滤渣，再将滤渣烘干，即得活性氧化锌；所得活性氧化锌的比表面积为45-50m2/g。
6.根据权利要求5所述的耐石油耐压密封圈，其特征在于，真空环境的真空度为0.90-0.12MPa。
7.根据权利要求5所述的耐石油耐压密封圈，其特征在于，搅拌速度为120-150rpm；烘干温度为100-120℃。
8.基于权利要求1所述的耐石油耐压密封圈的制备方法，其特征在于，将丁腈橡胶、半补强炉黑、通用炉黑、改性丙烯酸丁酯、酚醛树脂硫磺、促进剂、活性氧化锌、碳酸钙、乙二醇、羟化硅油、防老化剂、促进剂M混合，投入密炼炉中45-50℃下密炼20-30分钟，薄通6次下片，投入模具中定型后，脱模即得密封圈。
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