CN109776974A - 一种耐热长时间低压变epdm橡胶密封圈及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈及其制备方法，密封圈的原料按重量份包括：三元乙丙橡胶100份、碳黑30‑51份、橡胶填充油10‑16份、间接法氧化锌3‑8份、润滑剂1.5‑3份、助交联剂1.5‑2.5份、双2.5硫化剂2.5‑3.5份。本发明提出的耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈及其制备方法，所述制备方法工艺简单，便于控制，适合工业化生产，得到的密封圈耐热性好，压变值低，耐久性好，密封性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及密封圈技术领域，尤其涉及一种耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈及其制备方法。
背景技术
随着汽车制造业的发展，发动机的温度越来越高，所以对发动机周边的制品温度要求也越来越高，很多地方的温度都达到了150℃，此温度下的工作时间也增长了。而耐高温长时间压变较好的AEM、VMQ价格相对较高，不具备竞争优势。此时，一种耐热长时间低压变的EPDM就应运而生。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈及其制备方法，所述制备方法工艺简单，便于控制，适合工业化生产，得到的密封圈耐热性好，压变值低，耐久性好，密封性能优异。
本发明提出的一种耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶100份、碳黑30-51份、橡胶填充油10-16份、间接法氧化锌3-8份、润滑剂1.5-3份、助交联剂1.5-2.5份、双2.5硫化剂2.5-3.5份。
优选地，其原料中还包括2-4重量份的防老剂。
优选地，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶100份、碳黑35份、橡胶填充油12份、间接法氧化锌5份、防老剂3份、润滑剂2份、助交联剂2份、双2.5硫化剂3.0份。
优选地，所述三元乙丙橡胶的第三单体非共轭二烯烃为5-亚乙基-2-降冰片烯、双环戊二烯、1，4-己二烯中的一种或多种的混合物。
优选地，所述三元乙丙橡胶为未改性的三元乙丙橡胶、改性三元乙丙橡胶中的一种或者两种的混合物；所述改性三元乙丙橡胶为溴化三元乙丙橡胶、氯化三元乙丙橡胶、磺化三元乙丙橡胶、丙烯腈接枝的三元乙丙橡胶、热塑性三元乙丙橡胶、氯磺化乙丙橡胶、丙烯酸酯接枝三元乙丙橡胶中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述碳黑为碳黑N110、碳黑N220、碳黑N330、碳黑N339、碳黑N550、碳黑N660、碳黑N770、碳黑N774、碳黑N990中的一种或多种的混合物。
优选地，所述碳黑为碳黑N550、碳黑N990的混合物。
优选地，所述防老剂包括主防老剂和辅助防老剂，所述主防老剂与辅助防老剂的重量比为0.5-1.5：1.5-2.5。
优选地，所述主防老剂为咪唑类防老剂，所述辅助防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉聚合物。
优选地，所述咪唑类防老剂为2-巯基甲基苯并咪唑、2-巯基苯并咪唑锌盐、2-巯基苯并咪唑中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述咪唑类防老剂为2-巯基苯并咪唑锌盐。
优选地，所述助交联剂为助交联剂Actigran 70、助交联剂Activator-70P、助交联剂TMPTMA中的一种或多种的混合物。
优选地，所述助交联剂为助交联剂Actigran 70。
优选地，所述橡胶填充油为石蜡油；所述润滑剂为润滑剂WB42。
本发明还提出的一种所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配比将各原料加入密炼机中混炼，过滤后得到合成橡胶；
S2、将合成橡胶通过开炼机热炼均匀后进行挤出成型，得到胶条，将胶条注入硫化设备中的模具内进行硫化处理得到所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈。
优选地，在S2中，硫化处理的压力为140-160Kgf/cm2，硫化处理的温度为175℃-185℃，硫化处理的时间为300-380秒。
优选地，硫化处理的压力为145-155Kgf/cm2，硫化处理的温度为177℃-183℃，硫化处理的时间为330-360秒。
优选地，硫化处理的压力为150Kgf/cm2，硫化处理的温度为180℃，硫化处理的时间为350秒。
优选地，硫化处理后还包括后处理、检验、包装并入库。
优选地，所述间接法氧化锌为氧化锌含量达到99.8％以上的间接法氧化锌。
本发明中的碳黑也可以写作炭黑，两者意思相同。
本发明中的热塑性三元乙丙橡胶可以为EPDM/PP。
本发明中的所有原料均可以通过商购得到。
橡胶耐热压变性能主要决定于其内部结构，如不饱和度、填充剂种类和用量、交联程度、防老剂的种类和用量等。
三元乙丙橡胶(Ethylene-Propylene-Diene Monomer，EPDM)是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物，最主要的特性就是其优越的耐热性、耐寒性、介电性、耐臭氧和耐大气老化；又由于三元乙丙橡胶属于聚烯(PA66)烃家族，它具有极好的硫化特性。二烯烃具有特殊的结构，其中的两个不饱和双键只有一个双键能共聚形成主链，另一个不饱和的双键不会成为聚合物主链，只会成为边侧链；三元乙丙橡胶的主要聚合物链是完全饱和的。这个特性使得三元乙丙橡胶可以抵抗热、光、氧气，尤其是臭氧。三元乙丙橡胶本质上是无极性的，对极性溶液和化学物具有抗性、吸水率低、具有良好的绝缘特性。在三元乙丙橡胶生产过程中，通过改变第三单体的数量、乙烯丙烯比、分子量及其分布以及硫化的方法可以调整其特性；EPDM橡胶是一种不饱和度低的橡胶，耐热性能相对优良，能够短期内耐150℃高温而内部分子链不断裂。而如果要求长时间低压变性能，就需要从防老体系、填充体系和硫化体系方面考虑。
碳黑是橡胶补强剂之一，可以增加橡胶的耐磨性(比如轮胎用的橡胶)。橡胶的补强是指能使橡胶的拉伸强度、撕裂强度及耐磨耗性等获得明显提高的作用。对于非自补强的合成橡胶，如果没有加入补强剂，便没有使用价值。本发明中加入碳黑等补强剂，可以使橡胶的强度提高数倍至十倍。
本发明中的橡胶填充油为石蜡油，其为碳原子数约为10-40的链烷烃类混合物，由原油分馏中所得到的无色无味的混合物，其闪点110-300℃。
间接法氧化锌，是以锌锭为原料，锌在石墨坩埚内于1000℃的高温下转换为锌蒸汽，随后被鼓入的空气氧化生成氧化锌，并在冷却管后收集得氧化锌颗粒。不同的锌锭原料，生产出的氧化锌纯度也不一样，此工艺主要生产99.5％-99.7％的氧化锌；本发明选用的间接法氧化锌，可以是执行标准GB/T3185-92的间接法氧化锌，优选氧化锌含量达到99.8％以上的间接法氧化锌作为本发明的原料。
防老剂用于提高橡胶对热、氧、臭氧、变价金属离子、机械应力、光、高能射线的作用，以及其它化学物质和霉菌等的侵蚀的抵抗作用，延缓或抑制老化过程，从而延长橡胶及其制品的贮存期和使用寿命；本发明中选用了喹啉类防老剂最为重要的一类2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体，又称2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉聚合物、1，2-二氢-2，2，4-三甲基喹啉的均聚物、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉、防老剂TMQ、防老剂RD。
本发明中，采用100份的高门尼三元乙丙橡胶，以满足整个配方的强度和高填充，同时加入咪唑类防老剂和2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉聚合物，使喹啉类防老剂和咪唑类防老剂并用，使其可以抵抗长时间耐高温要求，快压出碳黑N550和大粒径的中粒子热裂法碳黑N990并用，保证强度的同时，使得整个配方的高填充得到保证，优选双2.5为硫化剂、Actigran 70作为助交联剂，加大交联程度，增加耐热性，获取低压变值。
与现有技术相比，本发明的优点在于：在长时间耐热老化使用环境下，此密封圈拥有更低的压缩永久变形值，即拥有更好的耐热耐久密封性能。另外，本制备方法工艺简单，便于控制，适合工业化生产。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其原料中，碳黑的重量份数可以为30、32.6、35、37.8、40、42、43.1、44、48.3、50、51；橡胶填充油的重量份数可以是10、10.3、11.7、12、13.3、14、15.2、16；间接法氧化锌的重量份数可以是3、3.2、4、5、5.2、6、6.5、7、7.2、8；润滑剂的重量份数可以是1.5、2、2.3、2.5、3；助交联剂的重量份数可以是1.5、1.8、2、2.2、2.5；双2.5硫化剂的重量份数可以是2.5、2.8、3、3.2、3.5。
实施例1
本发明提出的一种耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其原料按重量份包括：第三单体为1，4-己二烯的三元乙丙橡胶100份、碳黑N550 25份、碳黑N990 10份、石蜡油12份、间接法氧化锌5份、防老剂RD 2份、防老剂ZMB2/C51份、润滑剂2份、硫化剂双2.5 3份、助交联剂Actigran 70 2份。
本发明还提出的一种所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈的制备方法，包括以下步骤：
S1、合成橡胶的制备：将上述原料按配比加入密炼机中混炼，并过滤，得到合成橡胶；
S2、橡胶的成型及硫化：将S1制备的合成橡胶通过开炼机在60℃下热炼均匀，进行挤出成型得到胶条，再将挤出成型后的胶条注入硫化设备中的模具内，在压力为160kgf/cm2、温度为175℃的条件下，进行硫化处理380秒，得到半成品，对半成品进行修边，并对尺寸、外观进行检验，包装并入库。
实施例2
本实施例的耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其原料按重量份包括：第三单体为1，4-己二烯的三元乙丙橡胶100份、碳黑N550 25份、碳黑N990 12份、石蜡油14份、间接法氧化锌4份、防老剂RD 2份、防老剂ZMB2/C5 1.5份、润滑剂1.5份、硫化剂双2.5 3份、助交联剂Actigran 70 2.2份。
本实施例耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈的制备方法如同实施例1，不同之处仅在于：S2中，在压力为150kgf/cm2、温度为180℃的条件下，进行硫化处理360秒。
实施例3
本实施例的耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其原料按重量份包括：第三单体为1，4-己二烯的三元乙丙橡胶100份、碳黑N550 20份、碳黑N990 14份、橡胶填充油10份、间接法氧化锌3份、防老剂RD 2.5份、防老剂ZMB2/C50.5份、润滑剂2.5份、硫化剂双2.5 2.5份、助交联剂Actigran 70 2.5份。
本实施例耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈的制备方法如同实施例1，不同之处仅在于：S2中，在压力为140kgf/cm2、温度为185℃的条件下，进行硫化处理330秒。
实施例4
本发明提出的一种耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶100份、碳黑51份、橡胶填充油10份、间接法氧化锌8份、润滑剂1.5份、助交联剂2.5份、双2.5硫化剂2.5份。
本发明还提出的一种所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配比将各原料加入密炼机中混炼，过滤后得到合成橡胶；
S2、将合成橡胶通过开炼机热炼均匀后进行挤出成型，得到胶条，将胶条注入硫化设备中的模具内进行硫化处理得到所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈。
实施例5
本发明提出的一种耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶100份、碳黑30份、橡胶填充油16份、间接法氧化锌3份、润滑剂3份、助交联剂1.5份、双2.5硫化剂3.5份。
本发明还提出的一种所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配比将各原料加入密炼机中混炼，过滤后得到合成橡胶；
S2、将合成橡胶通过开炼机热炼均匀后进行挤出成型，得到胶条，将胶条注入硫化设备中的模具内进行硫化处理得到所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈。
实施例6
本发明提出的一种耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶100份、碳黑49份、橡胶填充油11份、间接法氧化锌7份、润滑剂1.8份、助交联剂2.1份、双2.5硫化剂2.7份；
其中，其原料中还包括2重量份的防老剂；
所述三元乙丙橡胶的第三单体非共轭二烯烃为5-亚乙基-2-降冰片烯；
所述三元乙丙橡胶为未改性的三元乙丙橡胶；
所述碳黑为碳黑N110；
所述防老剂包括主防老剂和辅助防老剂，所述主防老剂与辅助防老剂的重量比为0.5：2.5；
所述主防老剂为咪唑类防老剂，所述辅助防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉聚合物；
所述咪唑类防老剂为2-巯基甲基苯并咪唑；
所述助交联剂为助交联剂Activator-70P；
所述橡胶填充油为石蜡油；所述润滑剂为润滑剂WB42。
本发明还提出的一种所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配比将各原料加入密炼机中混炼，过滤后得到合成橡胶；
S2、将合成橡胶通过开炼机热炼均匀后进行挤出成型，得到胶条，将胶条注入硫化设备中的模具内进行硫化处理得到所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈；其中，硫化处理的压力为160Kgf/cm2，硫化处理的温度为175℃，硫化处理的时间为380秒。
实施例7
本发明提出的一种耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶100份、碳黑32份、橡胶填充油15份、间接法氧化锌4份、润滑剂2.7份、助交联剂1.9份、双2.5硫化剂3.2份；
其中，其原料中还包括4重量份的防老剂；
所述三元乙丙橡胶的第三单体非共轭二烯烃为双环戊二烯、1，4-己二烯的混合物；
所述三元乙丙橡胶为改性三元乙丙橡胶；所述改性三元乙丙橡胶为溴化三元乙丙橡胶；
所述碳黑为碳黑N220、碳黑N339、碳黑N550的混合物；
所述防老剂包括主防老剂和辅助防老剂，所述主防老剂与辅助防老剂的重量比为1.5：1.5；
所述主防老剂为咪唑类防老剂，所述辅助防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉聚合物；
所述咪唑类防老剂为2-巯基苯并咪唑锌盐、2-巯基苯并咪唑的混合物；
所述助交联剂为助交联剂Actigran 70、助交联剂TMPTMA的混合物；
所述橡胶填充油为石蜡油；所述润滑剂为润滑剂WB42。
本发明还提出的一种所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配比将各原料加入密炼机中混炼，过滤后得到合成橡胶；
S2、将合成橡胶通过开炼机热炼均匀后进行挤出成型，得到胶条，将胶条注入硫化设备中的模具内进行硫化处理得到所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈；其中，硫化处理的压力为140Kgf/cm2，硫化处理的温度为185℃，硫化处理的时间为300秒。
实施例8
本发明提出的一种耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶100份、碳黑35份、橡胶填充油12份、间接法氧化锌5份、防老剂3份、润滑剂2份、助交联剂2份、双2.5硫化剂3.0份；
其中，所述三元乙丙橡胶的第三单体非共轭二烯烃为5-亚乙基-2-降冰片烯、双环戊二烯、1，4-己二烯的混合物；
所述三元乙丙橡胶为未改性的三元乙丙橡胶、改性三元乙丙橡胶的混合物；所述改性三元乙丙橡胶为磺化三元乙丙橡胶、氯磺化乙丙橡胶的混合物；
所述碳黑为碳黑N550、碳黑N990的混合物；
所述防老剂包括主防老剂和辅助防老剂，所述主防老剂与辅助防老剂的重量比为1：2；
所述主防老剂为咪唑类防老剂，所述辅助防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉聚合物；
所述咪唑类防老剂为2-巯基苯并咪唑锌盐；
所述助交联剂为助交联剂Actigran 70；
所述橡胶填充油为石蜡油；所述润滑剂为润滑剂WB42。
本发明还提出的一种所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配比将各原料加入密炼机中混炼，过滤后得到合成橡胶；
S2、将合成橡胶通过开炼机热炼均匀后进行挤出成型，得到胶条，将胶条注入硫化设备中的模具内进行硫化处理得到所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈；其中，硫化处理的压力为150Kgf/cm2，硫化处理的温度为180℃，硫化处理的时间为350秒。
实施例9
本发明提出的一种耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶80份、氯磺化乙丙橡胶20份、碳黑N220 38份、石蜡油12.6份、间接法氧化锌5份、润滑剂WB42 1.9份、助交联剂Activator-70P 2.1份、双2.5硫化剂3.2份、2-巯基甲基苯并咪唑0.6份、2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉聚合物1.6份；
其中，所述三元乙丙橡胶与氯磺化乙丙橡胶的第三单体非共轭二烯烃为5-亚乙基-2-降冰片烯。
本发明还提出的一种所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配比将各原料加入密炼机中混炼，过滤后得到合成橡胶；
S2、将合成橡胶通过开炼机热炼均匀后进行挤出成型，得到胶条，将胶条注入硫化设备中的模具内进行硫化处理得到所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈；其中，硫化处理的压力为145Kgf/cm2，硫化处理的温度为183℃，硫化处理的时间为360秒。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其特征在于，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶100份、碳黑30-51份、橡胶填充油10-16份、间接法氧化锌3-8份、润滑剂1.5-3份、助交联剂1.5-2.5份、双2.5硫化剂2.5-3.5份。
2.根据权利要求1所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其特征在于，其原料中还包括2-4重量份的防老剂。
3.根据权利要求1或2所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其特征在于，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶100份、碳黑35份、橡胶填充油12份、间接法氧化锌5份、防老剂3份、润滑剂2份、助交联剂2份、双2.5硫化剂3.0份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其特征在于，所述三元乙丙橡胶的第三单体非共轭二烯烃为5-亚乙基-2-降冰片烯、双环戊二烯、1，4-己二烯中的一种或多种的混合物；优选地，所述三元乙丙橡胶为未改性的三元乙丙橡胶、改性三元乙丙橡胶中的一种或者两种的混合物；所述改性三元乙丙橡胶为溴化三元乙丙橡胶、氯化三元乙丙橡胶、磺化三元乙丙橡胶、丙烯腈接枝的三元乙丙橡胶、热塑性三元乙丙橡胶、氯磺化乙丙橡胶、丙烯酸酯接枝三元乙丙橡胶中的一种或者多种的混合物。
5.根据权利要求1-4中任一项所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其特征在于，所述碳黑为碳黑N110、碳黑N220、碳黑N330、碳黑N339、碳黑N550、碳黑N660、碳黑N770、碳黑N774、碳黑N990中的一种或多种的混合物；优选地，所述碳黑为碳黑N550、碳黑N990的混合物。
6.根据权利要求2-5中任一项所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其特征在于，所述防老剂包括主防老剂和辅助防老剂，所述主防老剂与辅助防老剂的重量比为0.5-1.5：1.5-2.5；优选地，所述主防老剂为咪唑类防老剂，所述辅助防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉聚合物；优选地，所述咪唑类防老剂为2-巯基甲基苯并咪唑、2-巯基苯并咪唑锌盐、2-巯基苯并咪唑中的一种或者多种的混合物；优选地，所述咪唑类防老剂为2-巯基苯并咪唑锌盐。
7.根据权利要求1-6中任一项所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其特征在于，所述助交联剂为助交联剂Actigran 70、助交联剂Activator-70P、助交联剂TMPTMA中的一种或多种的混合物；优选地，所述助交联剂为助交联剂Actigran 70。
8.根据权利要求1-7中任一项所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈，其特征在于，所述橡胶填充油为石蜡油；所述润滑剂为润滑剂WB42。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按配比将各原料加入密炼机中混炼，过滤后得到合成橡胶；
S2、将合成橡胶通过开炼机热炼均匀后进行挤出成型，得到胶条，将胶条注入硫化设备中的模具内进行硫化处理得到所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈。
10.根据权利要求9所述耐热长时间低压变EPDM橡胶密封圈的制备方法，其特征在于，在S2中，硫化处理的压力为140-160Kgf/cm2，硫化处理的温度为175℃-185℃，硫化处理的时间为300-380秒；优选地，硫化处理的压力为145-155Kgf/cm2，硫化处理的温度为177℃-183℃，硫化处理的时间为330-360秒；优选地，硫化处理的压力为150Kgf/cm2，硫化处理的温度为180℃，硫化处理的时间为350秒。
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