CN109666225A - 一种耐高温耐磨定制密封圈及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温耐磨定制密封圈及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐高温耐磨定制密封圈及其制备方法，该定制密封圈的组成成分包括如下重量份数原料：三元乙丙橡胶35‑50份、天然橡胶15‑30份、淀粉4‑8份、改性碳纤维2‑7份、硅烷偶联剂1‑5份、纳米氮化硅3‑6份、硬脂酸1‑4份、硅藻土0.5‑2.5份、坡缕石1.5‑3.5份、促进剂0.3‑0.8份、补强剂0.4‑1.0份、滑石粉0.1‑0.5份、硅橡胶3‑8份、硫化剂1‑3份；本发明提供的定制密封圈具有很好的耐磨性能、耐老化性能和耐热性能，综合力学性能强，相比于现有技术中的密封圈，使用寿命更长，承载能力更好，有效的弥补了现有密封圈的缺陷，值得在工业上生产和使用。

Description

一种耐高温耐磨定制密封圈及其制备方法
技术领域
本发明涉及密封圈技术领域，具体涉及一种耐高温耐磨定制密封圈及其制备方法。
背景技术
密封圈又名O型密封圈，是一种用以密封作用的配件，主要有V型密封圈、U型圈、O型密封圈、矩型密封圈、Y型密封圈、孔用YX型密封圈、YX型孔用挡圈、轴用YX型挡圈、轴用YX型密封圈等。
传统的用密封圈以普通的丁晴橡胶(NBR)为主要原材料，其配方设计常以抗撕裂性能、耐磨性能和抗挤压性能作为重点考虑因素，在配方设计过程中未充分考虑到其使用介质和工况的密封圈在自润滑性能、耐热性能、耐老化性能等方面已经远远不能满足使用要求，因此在装配时会因扭力增加而极易发生扭曲破裂，使用寿命短。
橡胶具有良好的综合性能，与金属粘结性、力学性能、疲劳性能、耐老化、生热低等性能都较高，橡胶密封圈被应用于各行各业中。目前，由于橡胶密封圈的抗老化性能较差，因而大大缩短了密封圈的使用寿命，同时其使用性能也难以提高，随着人们对橡胶密封圈的质量要求不断的提高，迫切需要一种防老化橡胶密封圈材料。
在中国公开的专利申请CN104311894A中针对获得一种汽车油封密封圈，是由以下重量份数的组分构成：天然橡胶25-35份、乙丙橡胶10-20份、石蜡油4-6份、棕榈油3-5份、硫磺1.5-3份、陶瓷微粉2-4份、木质素4-6份、纳米二氧化硅3-5份、防老剂1.5-2.5份、聚乙二醇3-5份、二甲基硅油2-3份、聚氨酯1.5-2份、凡士林1-3份、稀土改性剂4-6份、胶黏剂2-3份、线性聚乙烯4-6份、气相法白炭黑4-6份；制备时，将上述各组分在捏合机中混炼均匀，于140-170℃下处理2小时，配成胶料，按常规工艺制备成密封圈；该发明具有高强度、低压缩变形的优点，并且耐高低温，性能卓越，在长时间工作中不会出现断裂、变形现象。
在中国公开的专利申请CN108503908A中针对获得一种密封圈橡胶材料及其制备方法，密封圈橡胶材料由以下重量份数的原料制成：顺丁橡胶35-60份，氯丁胶20-35份，天然橡胶20-40份，偏苯三酸三烯丙酯10-25份，磷酸三辛酯3-8份，聚磷酸铵3-12份，三烯丙基氰脲酸酯5-11份，过氧化二异丙苯2-6份，纳米碳酸钙3-7份，氧化硼2-7份，古马隆1-5份，纳米氧化钙4-9份，硫磺1-5份，氢氧化铝3-8份，硼酸锌3-6份，硅酸三钙5-9份，碳酸锶2-6份，防老剂2-5份。该发明中密封圈橡胶材料防老化性能好，使用寿命长，因而可以达到更高的密封要求。
在中国公开的专利申请CN107033402A中针对获得一种橡胶O型密封圈及其制备方法，其中，O型密封圈按重量份比由以下原料制成：天然橡胶35-40份、硅橡胶10-15份、三乙胺1.5-3份、8-羟基喹啉2-3份、松焦油1.5-3份、橄榄油1.5-3份、碳纤维0.8-2份、石英粉1.2-2.5份、高岭土1-2份、硬脂酸镁1-2份、N-N`-二苯基-对苯二胺0.8-1.2份、氟化钠0.1-0.5份及苯二异辛酯0.1-0.3份。所得橡胶O型密封圈具备较高的防老化、耐高温性能，满足特殊领域的要求。
在中国公开的专利申请CN106380641A中针对获得一种耐磨密封圈及其制备方法，由以下重量份的原料组成：天然橡胶55-70份、氟橡胶25-30份、硅橡胶30-38份、高耐磨炭黑22-35份、氧化锌8-15份、硅灰石粉12-17份、蒙脱石粉9-13份、硼酸锌4-7份、氢氧化铝3-7份、空心微珠3-5份、促进剂1.5-4份、防老剂2-6份、石蜡油5-8份、硫磺4-7份；该发明通过添加硅灰石粉、蒙脱石粉、硼酸锌、氢氧化铝和空心微珠为填料，提高了密封圈的阻燃性和耐磨性；硅灰石粉特殊的针状结构，提高了密封圈的力学性能，如拉伸强度；添加的炭黑通过与其它填料协同作用，进一步提高了密封圈的耐磨性和强度，使用寿命长。
但现有技术中提供的定制密封圈往往存在耐磨性能差、综合力学性能差的缺陷。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提出了一种耐高温耐磨定制密封圈及其制备方法。本发明提供的产品有效的克服了现有技术中的产品存在的缺陷。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种耐高温耐磨定制密封圈，该定制密封圈的组成成分包括如下重量份数原料：三元乙丙橡胶35-50份、天然橡胶15-30份、淀粉4-8份、改性碳纤维2-7份、硅烷偶联剂1-5份、纳米氮化硅3-6份、硬脂酸1-4份、硅藻土0.5-2.5份、坡缕石1.5-3.5份、促进剂0.3-0.8份、补强剂0.4-1.0份、滑石粉0.1-0.5份、硅橡胶3-8份、硫化剂1-3份；
其中，改性碳纤维的制备方法包括如下步骤：
(1)取20-30份0.5-0.8mol/L的丙酮溶液，加入碳纤维，超声振荡1-2h，用去离子水洗涤抽滤，在90-95℃的条件下干燥1-2h，得脱浆后的碳纤维；
(2)取5-8份浓硝酸置于三口烧瓶中，升温至100-105℃，加入脱浆后的碳纤维，回流反应1-2h，随后用去离子水洗涤抽滤，在90-95℃的条件下干燥1-2h，得氧化碳纤维；
(3)取硅烷偶联剂，按照料液质量比1:1加入无水乙醇，随后加入适量去离子水，用稀硫酸调节pH为2-3，超声振荡15-20min，随后加入氧化碳纤维，加热至75℃进行回流1-2h，烘干即得改性碳纤维。
优选的，该定制密封圈的组成成分包括如下重量份数原料：三元乙丙橡胶40-45份、天然橡胶20-25份、淀粉5-6份、改性碳纤维3-5份、硅烷偶联剂2-4份、纳米氮化硅2-5份、硬脂酸2-3份、硅藻土1-2份、坡缕石2-2.5份、促进剂0.4-0.7份、补强剂0.5-0.8份、滑石粉0.2-0.3份、硅橡胶4-7份、硫化剂1-2份。
优选的，该定制密封圈的组成成分包括如下重量份数原料：三元乙丙橡胶44份、天然橡胶22份、淀粉6份、改性碳纤维4份、硅烷偶联剂3份、纳米氮化硅4份、硬脂酸3份、硅藻土1份、坡缕石2份、促进剂0.5份、补强剂0.6份、滑石粉0.2份、硅橡胶5份、硫化剂2份。
优选的，步骤(3)中去离子水与无水乙醇的加入体积比为7-8:1。
优选的，促进剂为DM、DT、BG、NS中的一种或两种组合。
一种耐高温耐磨定制密封圈的制备方法，包括如下几个步骤：
(1)按照重量份数称取淀粉，加入高速剪切机中，按照一定质量配比加入水和氢氧化钠，调节转速为2800-2900r/min，反应50-60min，随后加入1-4份二硫化碳和1-3份过氧化氢，静置冷却，得改性淀粉；
(2)按照重量份数称取氮化硅，加入2-5份聚乙二醇，随后加入3-6份丙酮，在1900-2000r/min的高速剪切分散乳化机上高速剪切6-8min，随后在室温条件下以350-400r/min的速度磁力搅拌一定时间，静置1-2h，得改性氮化硅；
(3)将硅藻土、坡缕石、滑石粉加入容器内，以280-300r/min的速度搅拌均匀，加入研磨机中，调节温度为45-50℃，研磨过420-450目筛，得混合粉料；
(4)称取三元乙丙橡胶、天然橡胶和硅橡胶，在精密开炼机上混炼，调节开炼机内温度，轴距为5-6mm，转速为30-35r/min，混炼均匀后加入硫化剂、促进剂、补强剂、硬脂酸、改性碳纤维、改性淀粉、改性氮化硅和混合粉料，调节压力为3-4MPa，温度为75-85℃，进行一段混炼，随后调节压力为2-3MPa，温度为120-150℃，进行二段混炼，随后经挤出机挤出成型，即得耐高温耐磨定制密封圈。
优选的，步骤(1)中淀粉、水、氢氧化钠的加入质量比为2:5:1。
优选的，步骤(2)中磁力搅拌时间为5-6h。
优选的，步骤(4)中开炼机内温度为35-40℃。
采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：
碳纤维是由有机纤维经固相反应转变而成的纤维状聚合物碳，本发明液相氧化法对碳纤维表面刻蚀，并采用硅烷偶联剂在硝酸改性基础上对碳纤维表面进行有机改性，提高了碳纤维表面粗糙度，有效的改善了聚合物复合材料与纤维之间润湿性和机械嵌合作用，与天然橡胶共同用于制备密封圈，加强了复合材料的质地硬度，在摩擦过程中，起到了骨架支撑作用，增强了基体的承受能力，使得耐磨性能大幅度提高。
淀粉是可再生和无污染的天然新型的橡胶补强剂，但颗粒大，易团聚，与橡胶的相容性差，淀粉经过改性后，极性降低，粒子内部的内聚强度变低；改性淀粉与天然橡胶共聚，不仅改善了淀粉与橡胶间的界面相容性和交联网络结构的完整性，提高了复合材料的交联密度以及综合力学性能，而且增强了复合材料的耐磨耐老化性能，用于制备密封圈，延长了使用寿命。
纳米氮化硅粒径小，表面能大，容易发生团聚，经过聚乙二醇和丙酮改性后，增强了纳米粒子与聚合物之间的界面结合力，提高了粒子分散能力，降低了粒子的表面能态，能很好地分散在橡胶基体中，不仅对橡胶具有明显的补强效果，而且能将橡胶动态内耗生热有效的导出，从而提高了橡胶的耐老化耐磨损性能，增强了定制密封圈的使用寿命。
本发明提供的定制密封圈具有很好的耐磨性能、耐老化性能和耐热性能，综合力学性能强，相比于现有技术中的密封圈，使用寿命更长，承载能力更好，有效的弥补了现有密封圈的缺陷，值得在工业上生产和使用。
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。基于本发明的实施例，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：
一种耐高温耐磨定制密封圈，该定制密封圈的组成成分包括如下重量份数原料：三元乙丙橡胶35份、天然橡胶30份、淀粉4份、改性碳纤维7份、硅烷偶联剂1份、纳米氮化硅6份、硬脂酸1份、硅藻土2.5份、坡缕石1.5份、促进剂0.8份、补强剂0.4份、滑石粉0.5份、硅橡胶3份、硫化剂3份。
其中，改性碳纤维的制备方法包括如下步骤：
(1)取20份0.8mol/L的丙酮溶液，加入碳纤维，超声振荡1h，用去离子水洗涤抽滤，在95℃的条件下干燥1h，得脱浆后的碳纤维；
(2)取8份浓硝酸置于三口烧瓶中，升温至100℃，加入脱浆后的碳纤维，回流反应2h，随后用去离子水洗涤抽滤，在90℃的条件下干燥2h，得氧化碳纤维；
(3)取硅烷偶联剂，按照料液质量比1:1加入无水乙醇，随后加入适量去离子水，用稀硫酸调节pH为2，超声振荡20min，随后加入氧化碳纤维，加热至75℃进行回流1h，烘干即得改性碳纤维；
其中，去离子水与无水乙醇的加入体积比为8:1。
一种耐高温耐磨定制密封圈的制备方法包括如下几个步骤：
(1)按照重量份数称取淀粉，加入高速剪切机中，按照一定质量配比加入水和氢氧化钠，调节转速为2800r/min，反应60min，随后加入1份二硫化碳和3份过氧化氢，静置冷却，得改性淀粉；
其中，淀粉、水、氢氧化钠的加入质量比为2:5:1；
(2)按照重量份数称取氮化硅，加入2份聚乙二醇，随后加入6份丙酮，在1900r/min的高速剪切分散乳化机上高速剪切8min，随后在室温条件下以350r/min的速度磁力搅拌6h，静置1h，得改性氮化硅；
(3)将硅藻土、坡缕石、滑石粉加入容器内，以280r/min的速度搅拌均匀，加入研磨机中，调节温度为45℃，研磨过450目筛，得混合粉料；
(4)称取三元乙丙橡胶、天然橡胶和硅橡胶，在精密开炼机上混炼，调节开炼机内温度为35℃，轴距为6mm，转速为30r/min，混炼均匀后加入硫化剂、促进剂、补强剂、硬脂酸、改性碳纤维、改性淀粉、改性氮化硅和混合粉料，调节压力为4MPa，温度为75℃，进行一段混炼，随后调节压力为3MPa，温度为120℃，进行二段混炼，随后经挤出机挤出成型，即得耐高温耐磨定制密封圈。
实施例2：
一种耐高温耐磨定制密封圈，该定制密封圈的组成成分包括如下重量份数原料：三元乙丙橡胶50份、天然橡胶15份、淀粉8份、改性碳纤维2份、硅烷偶联剂5份、纳米氮化硅3份、硬脂酸4份、硅藻土0.5份、坡缕石3.5份、促进剂0.3份、补强剂1.0份、滑石粉0.1份、硅橡胶8份、硫化剂1份。
其中，改性碳纤维的制备方法包括如下步骤：
(1)取30份0.5mol/L的丙酮溶液，加入碳纤维，超声振荡2h，用去离子水洗涤抽滤，在90℃的条件下干燥2h，得脱浆后的碳纤维；
(2)取5份浓硝酸置于三口烧瓶中，升温至105℃，加入脱浆后的碳纤维，回流反应1h，随后用去离子水洗涤抽滤，在95℃的条件下干燥1h，得氧化碳纤维；
(3)取硅烷偶联剂，按照料液质量比1:1加入无水乙醇，随后加入适量去离子水，用稀硫酸调节pH为3，超声振荡15min，随后加入氧化碳纤维，加热至75℃进行回流1h，烘干即得改性碳纤维；
其中，去离子水与无水乙醇的加入体积比为8:1。
一种耐高温耐磨定制密封圈的制备方法包括如下几个步骤：
(1)按照重量份数称取淀粉，加入高速剪切机中，按照一定质量配比加入水和氢氧化钠，调节转速为2800r/min，反应60min，随后加入1份二硫化碳和3份过氧化氢，静置冷却，得改性淀粉；
其中，淀粉、水、氢氧化钠的加入质量比为2:5:1；
(2)按照重量份数称取氮化硅，加入2份聚乙二醇，随后加入6份丙酮，在1900r/min的高速剪切分散乳化机上高速剪切8min，随后在室温条件下以350r/min的速度磁力搅拌6h，静置1h，得改性氮化硅；
(3)将硅藻土、坡缕石、滑石粉加入容器内，以300r/min的速度搅拌均匀，加入研磨机中，调节温度为45℃，研磨过450目筛，得混合粉料；
(4)称取三元乙丙橡胶、天然橡胶和硅橡胶，在精密开炼机上混炼，调节开炼机内温度为35℃，轴距为6mm，转速为30r/min，混炼均匀后加入硫化剂、促进剂、补强剂、硬脂酸、改性碳纤维、改性淀粉、改性氮化硅和混合粉料，调节压力为3MPa，温度为85℃，进行一段混炼，随后调节压力为2MPa，温度为150℃，进行二段混炼，随后经挤出机挤出成型，即得耐高温耐磨定制密封圈。
实施例3：
一种耐高温耐磨定制密封圈，该定制密封圈的组成成分包括如下重量份数原料：三元乙丙橡胶40份、天然橡胶20份、淀粉6份、改性碳纤维5份、硅烷偶联剂2份、纳米氮化硅2份、硬脂酸3份、硅藻土2份、坡缕石2份、促进剂0.4份、补强剂0.8份、滑石粉0.3份、硅橡胶4份、硫化剂1份。
其中，改性碳纤维的制备方法包括如下步骤：
(1)取30份0.8mol/L的丙酮溶液，加入碳纤维，超声振荡1h，用去离子水洗涤抽滤，在90℃的条件下干燥2h，得脱浆后的碳纤维；
(2)取8份浓硝酸置于三口烧瓶中，升温至100℃，加入脱浆后的碳纤维，回流反应1h，随后用去离子水洗涤抽滤，在95℃的条件下干燥2h，得氧化碳纤维；
(3)取硅烷偶联剂，按照料液质量比1:1加入无水乙醇，随后加入适量去离子水，用稀硫酸调节pH为2，超声振荡15min，随后加入氧化碳纤维，加热至75℃进行回流2h，烘干即得改性碳纤维；
其中，去离子水与无水乙醇的加入体积比为8:1。
一种耐高温耐磨定制密封圈的制备方法包括如下几个步骤：
(1)按照重量份数称取淀粉，加入高速剪切机中，按照一定质量配比加入水和氢氧化钠，调节转速为2800r/min，反应50min，随后加入4份二硫化碳和3份过氧化氢，静置冷却，得改性淀粉；
其中，淀粉、水、氢氧化钠的加入质量比为2:5:1；
(2)按照重量份数称取氮化硅，加入2份聚乙二醇，随后加入3份丙酮，在2000r/min的高速剪切分散乳化机上高速剪切6min，随后在室温条件下以350r/min的速度磁力搅拌6h，静置2h，得改性氮化硅；
(3)将硅藻土、坡缕石、滑石粉加入容器内，以280r/min的速度搅拌均匀，加入研磨机中，调节温度为45℃，研磨过450目筛，得混合粉料；
(4)称取三元乙丙橡胶、天然橡胶和硅橡胶，在精密开炼机上混炼，调节开炼机内温度为40℃，轴距为5mm，转速为30r/min，混炼均匀后加入硫化剂、促进剂、补强剂、硬脂酸、改性碳纤维、改性淀粉、改性氮化硅和混合粉料，调节压力为4MPa，温度为85℃，进行一段混炼，随后调节压力为2MPa，温度为120℃，进行二段混炼，随后经挤出机挤出成型，即得耐高温耐磨定制密封圈。
实施例4：
一种耐高温耐磨定制密封圈，该定制密封圈的组成成分包括如下重量份数原料：三元乙丙橡胶45份、天然橡胶25份、淀粉5份、改性碳纤维3份、硅烷偶联剂4份、纳米氮化硅5份、硬脂酸2份、硅藻土1份、坡缕石2.5份、促进剂0.7份、补强剂0.5份、滑石粉0.2份、硅橡胶7份、硫化剂2份。
其中，改性碳纤维的制备方法包括如下步骤：
(1)取20份0.5mol/L的丙酮溶液，加入碳纤维，超声振荡2h，用去离子水洗涤抽滤，在95℃的条件下干燥1h，得脱浆后的碳纤维；
(2)取5份浓硝酸置于三口烧瓶中，升温至105℃，加入脱浆后的碳纤维，回流反应2h，随后用去离子水洗涤抽滤，在90℃的条件下干燥1h，得氧化碳纤维；
(3)取硅烷偶联剂，按照料液质量比1:1加入无水乙醇，随后加入适量去离子水，用稀硫酸调节pH为3，超声振荡20min，随后加入氧化碳纤维，加热至75℃进行回流1h，烘干即得改性碳纤维；
其中，去离子水与无水乙醇的加入体积比为7:1。
一种耐高温耐磨定制密封圈的制备方法包括如下几个步骤：
(1)按照重量份数称取淀粉，加入高速剪切机中，按照一定质量配比加入水和氢氧化钠，调节转速为2900r/min，反应60min，随后加入1份二硫化碳和1份过氧化氢，静置冷却，得改性淀粉；
其中，淀粉、水、氢氧化钠的加入质量比为2:5:1；
(2)按照重量份数称取氮化硅，加入5份聚乙二醇，随后加入6份丙酮，在1900r/min的高速剪切分散乳化机上高速剪切6min，随后在室温条件下以400r/min的速度磁力搅拌6h，静置1h，得改性氮化硅；
(3)将硅藻土、坡缕石、滑石粉加入容器内，以280r/min的速度搅拌均匀，加入研磨机中，调节温度为50℃，研磨过450目筛，得混合粉料；
(4)称取三元乙丙橡胶、天然橡胶和硅橡胶，在精密开炼机上混炼，调节开炼机内温度为35℃，轴距为5mm，转速为35r/min，混炼均匀后加入硫化剂、促进剂、补强剂、硬脂酸、改性碳纤维、改性淀粉、改性氮化硅和混合粉料，调节压力为4MPa，温度为75℃，进行一段混炼，随后调节压力为2MPa，温度为150℃，进行二段混炼，随后经挤出机挤出成型，即得耐高温耐磨定制密封圈。
实施例5：
一种耐高温耐磨定制密封圈，该定制密封圈的组成成分包括如下重量份数原料：三元乙丙橡胶44份、天然橡胶22份、淀粉6份、改性碳纤维4份、硅烷偶联剂3份、纳米氮化硅4份、硬脂酸3份、硅藻土1份、坡缕石2份、促进剂0.5份、补强剂0.6份、滑石粉0.2份、硅橡胶5份、硫化剂2份。
其中，改性碳纤维的制备方法包括如下步骤：
(1)取25份0.7mol/L的丙酮溶液，加入碳纤维，超声振荡1.5h，用去离子水洗涤抽滤，在90℃的条件下干燥1h，得脱浆后的碳纤维；
(2)取5-8份浓硝酸置于三口烧瓶中，升温至105℃，加入脱浆后的碳纤维，回流反应1h，随后用去离子水洗涤抽滤，在95℃的条件下干燥1h，得氧化碳纤维；
(3)取硅烷偶联剂，按照料液质量比1:1加入无水乙醇，随后加入适量去离子水，用稀硫酸调节pH为2，超声振荡20min，随后加入氧化碳纤维，加热至75℃进行回流1h，烘干即得改性碳纤维；
其中，去离子水与无水乙醇的加入体积比为8:1。
一种耐高温耐磨定制密封圈的制备方法包括如下几个步骤：
(1)按照重量份数称取淀粉，加入高速剪切机中，按照一定质量配比加入水和氢氧化钠，调节转速为2850r/min，反应55min，随后加入1份二硫化碳和3份过氧化氢，静置冷却，得改性淀粉；
其中，淀粉、水、氢氧化钠的加入质量比为2:5:1；
(2)按照重量份数称取氮化硅，加入2份聚乙二醇，随后加入6份丙酮，在1980r/min的高速剪切分散乳化机上高速剪切7min，随后在室温条件下以350r/min的速度磁力搅拌6h，静置2h，得改性氮化硅；
(3)将硅藻土、坡缕石、滑石粉加入容器内，以280r/min的速度搅拌均匀，加入研磨机中，调节温度为45℃，研磨过450目筛，得混合粉料；
(4)称取三元乙丙橡胶、天然橡胶和硅橡胶，在精密开炼机上混炼，调节开炼机内温度为35℃，轴距为6mm，转速为30r/min，混炼均匀后加入硫化剂、促进剂、补强剂、硬脂酸、改性碳纤维、改性淀粉、改性氮化硅和混合粉料，调节压力为3MPa，温度为80℃，进行一段混炼，随后调节压力为2MPa，温度为130℃，进行二段混炼，随后经挤出机挤出成型，即得耐高温耐磨定制密封圈。
实施例6：
一种耐高温耐磨定制密封圈，该定制密封圈的组成成分包括如下重量份数原料：三元乙丙橡胶36份、天然橡胶25份、淀粉5份、改性碳纤维6份、硅烷偶联剂2份、纳米氮化硅4份、硬脂酸2份、硅藻土1份、坡缕石2份、促进剂0.4份、补强剂0.5份、滑石粉0.2份、硅橡胶5份、硫化剂2份。
其中，改性碳纤维的制备方法包括如下步骤：
(1)取22份0.6mol/L的丙酮溶液，加入碳纤维，超声振荡1h，用去离子水洗涤抽滤，在95℃的条件下干燥2h，得脱浆后的碳纤维；
(2)取8份浓硝酸置于三口烧瓶中，升温至100℃，加入脱浆后的碳纤维，回流反应1h，随后用去离子水洗涤抽滤，在95℃的条件下干燥1h，得氧化碳纤维；
(3)取硅烷偶联剂，按照料液质量比1:1加入无水乙醇，随后加入适量去离子水，用稀硫酸调节pH为3，超声振荡15min，随后加入氧化碳纤维，加热至75℃进行回流1h，烘干即得改性碳纤维；
其中，去离子水与无水乙醇的加入体积比为8:1。
一种耐高温耐磨定制密封圈的制备方法包括如下几个步骤：
(1)按照重量份数称取淀粉，加入高速剪切机中，按照一定质量配比加入水和氢氧化钠，调节转速为2900r/min，反应55min，随后加入3份二硫化碳和2份过氧化氢，静置冷却，得改性淀粉；
其中，淀粉、水、氢氧化钠的加入质量比为2:5:1；
(2)按照重量份数称取氮化硅，加入4份聚乙二醇，随后加入5份丙酮，在2000r/min的高速剪切分散乳化机上高速剪切8min，随后在室温条件下以390r/min的速度磁力搅拌5h，静置2h，得改性氮化硅；
(3)将硅藻土、坡缕石、滑石粉加入容器内，以290r/min的速度搅拌均匀，加入研磨机中，调节温度为45℃，研磨过430目筛，得混合粉料；
(4)称取三元乙丙橡胶、天然橡胶和硅橡胶，在精密开炼机上混炼，调节开炼机内温度为35℃，轴距为6mm，转速为30r/min，混炼均匀后加入硫化剂、促进剂、补强剂、硬脂酸、改性碳纤维、改性淀粉、改性氮化硅和混合粉料，调节压力为3MPa，温度为85℃，进行一段混炼，随后调节压力为2MPa，温度为120℃，进行二段混炼，随后经挤出机挤出成型，即得耐高温耐磨定制密封圈。
对照例1
对照例1的原料与制备工艺与实施例1均相同，区别仅在于：未对淀粉进行改性。
对照例2
对照例2的原料与制备工艺与实施例1均相同，区别仅在于：未对碳纤维进行改性。
对照例3
对照例3的原料与制备工艺与实施例2均相同，区别仅在于：未对氮化硅进行改性。
对照例4
对照例4的原料与制备工艺与实施例2均相同，区别仅在于：未添加天然橡胶。
对照例5
对照例5的原料与制备工艺与实施例3均相同，区别仅在于：未添加滑石粉。
对照例6
对照例6的原料与制备工艺与实施例3均相同，区别仅在于：未添加坡缕石。
将本发明实施例1-6所得定制密封圈与对照例1-6所得定制密封圈和市场上的定制密封圈进行对比测试，结果如下表：
以上实施例仅用以说明本发明型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明型进行了详细的说明，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型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种耐高温耐磨定制密封圈，其特征在于，该定制密封圈的组成成分包括如下重量份数原料：三元乙丙橡胶35-50份、天然橡胶15-30份、淀粉4-8份、改性碳纤维2-7份、硅烷偶联剂1-5份、纳米氮化硅3-6份、硬脂酸1-4份、硅藻土0.5-2.5份、坡缕石1.5-3.5份、促进剂0.3-0.8份、补强剂0.4-1.0份、滑石粉0.1-0.5份、硅橡胶3-8份、硫化剂1-3份；
其中，改性碳纤维的制备方法包括如下步骤：
(1)取20-30份0.5-0.8mol/L的丙酮溶液，加入碳纤维，超声振荡1-2h，用去离子水洗涤抽滤，在90-95℃的条件下干燥1-2h，得脱浆后的碳纤维；
(2)取5-8份浓硝酸置于三口烧瓶中，升温至100-105℃，加入脱浆后的碳纤维，回流反应1-2h，随后用去离子水洗涤抽滤，在90-95℃的条件下干燥1-2h，得氧化碳纤维；
(3)取硅烷偶联剂，按照料液质量比1:1加入无水乙醇，随后加入适量去离子水，用稀硫酸调节pH为2-3，超声振荡15-20min，随后加入氧化碳纤维，加热至75℃进行回流1-2h，烘干即得改性碳纤维。
2.根据权利要求1所述的耐高温耐磨定制密封圈，其特征在于，该定制密封圈的组成成分包括如下重量份数原料：三元乙丙橡胶40-45份、天然橡胶20-25份、淀粉5-6份、改性碳纤维3-5份、硅烷偶联剂2-4份、纳米氮化硅2-5份、硬脂酸2-3份、硅藻土1-2份、坡缕石2-2.5份、促进剂0.4-0.7份、补强剂0.5-0.8份、滑石粉0.2-0.3份、硅橡胶4-7份、硫化剂1-2份。
3.根据权利要求2所述的耐高温耐磨定制密封圈，其特征在于，该定制密封圈的组成成分包括如下重量份数原料：三元乙丙橡胶44份、天然橡胶22份、淀粉6份、改性碳纤维4份、硅烷偶联剂3份、纳米氮化硅4份、硬脂酸3份、硅藻土1份、坡缕石2份、促进剂0.5份、补强剂0.6份、滑石粉0.2份、硅橡胶5份、硫化剂2份。
4.根据权利要求1的任一所述的耐高温耐磨定制密封圈，其特征在于，所述步骤(3)中去离子水与无水乙醇的加入体积比为7-8:1。
5.根据权利要求1-3的任一所述的耐高温耐磨定制密封圈，其特征在于，所述促进剂为DM、DT、BG、NS中的一种或两种组合。
6.根据权利要求1-3的任一所述的耐高温耐磨定制密封圈，其特征在于，该定制密封圈的制备方法包括如下几个步骤：
(1)按照重量份数称取淀粉，加入高速剪切机中，按照一定质量配比加入水和氢氧化钠，调节转速为2800-2900r/min，反应50-60min，随后加入1-4份二硫化碳和1-3份过氧化氢，静置冷却，得改性淀粉；
(2)按照重量份数称取氮化硅，加入2-5份聚乙二醇，随后加入3-6份丙酮，在1900-2000r/min的高速剪切分散乳化机上高速剪切6-8min，随后在室温条件下以350-400r/min的速度磁力搅拌一定时间，静置1-2h，得改性氮化硅；
(3)将硅藻土、坡缕石、滑石粉加入容器内，以280-300r/min的速度搅拌均匀，加入研磨机中，调节温度为45-50℃，研磨过420-450目筛，得混合粉料；
(4)称取三元乙丙橡胶、天然橡胶和硅橡胶，在精密开炼机上混炼，调节开炼机内温度，轴距为5-6mm，转速为30-35r/min，混炼均匀后加入硫化剂、促进剂、补强剂、硬脂酸、改性碳纤维、改性淀粉、改性氮化硅和混合粉料，调节压力为3-4MPa，温度为75-85℃，进行一段混炼，随后调节压力为2-3MPa，温度为120-150℃，进行二段混炼，随后经挤出机挤出成型，即得耐高温耐磨定制密封圈。
7.根据权利要求6所述的耐高温耐磨定制密封圈，其特征在于，所述步骤(1)中淀粉、水、氢氧化钠的加入质量比为2:5:1。
8.根据权利要求6所述的耐高温耐磨定制密封圈，其特征在于，所述步骤(2)中磁力搅拌时间为5-6h。
9.根据权利要求6所述的耐高温耐磨定制密封圈，其特征在于，所述步骤(4)中开炼机内温度为35-40℃。
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