CN109971099A - 用于钒液流电池密封的橡胶及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种密封橡胶，尤其是用于钒液流电池密封的橡胶，由以下重量份数的原料制成：氟橡胶100份，活性氧化镁3～10份，氢氧化钙1～8份，中粒子热裂炭黑10～50份，硫化剂0.5～5份，助交联剂1～8份。本发明提供的用于钒液流电池密封的橡胶硬度、拉伸强度、拉断伸长率、撕裂强度能满足使用要求，并且永久压缩变形量从51％下降到38％，耐酸碱及耐氧化性能好。本发明提供的用于钒液流电池密封的橡胶的制造方法能够有效保证橡胶的性能，产品的合格率高。

Description

用于钒液流电池密封的橡胶及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种密封橡胶，尤其是用于钒液流电池密封的橡胶及其制造方法。
背景技术
钒电池是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池，其以五价钒和四价钒离子的硫酸溶液为正极电解液，以三价钒和二价钒的硫酸溶液为负极电解液，由离子交换膜隔开，因此不会产生交叉污染。
钒电池的电解液决定了钒电池储存能量的多少，电极反应速度快且电池的功率、容量可调，有着广泛的用途。
钒电池电解液为酸和钒水溶液，对用于钒液流电池密封的橡胶要求：在硬度、拉伸强度、拉断伸长率、撕裂强度保证的前提下，永久压缩变形量要小、耐酸碱及耐氧化性能要好。但是目前的橡胶的永久压缩变形量为51％，该橡胶不能满足使用要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种硬度、拉伸强度、拉断伸长率、撕裂强度能满足使用要求，并且永久压缩变形量小、耐酸碱及耐氧化性能好的用于钒液流电池密封的橡胶，具体技术方案为：
用于钒液流电池密封的橡胶，由以下重量份数的原料制成：
氟橡胶100份，活性氧化镁3～10份，氢氧化钙1～8份，中粒子热裂炭黑10～50份，硫化剂0.5～5份，助交联剂1～8份。
通过采用上述技术方案，吸酸剂活性氧化镁MgO与氢氧化钙Ca(OH)2配合使用可降低压缩变形量，得到低压缩变形有氟橡胶。
填充剂MT的目的不是为了补强，而是为了调节硬度、降低成本。
硫化剂DCP与助交联剂TAIC并用为过氧化物硫化体系，解决橡胶的耐酸性、耐水性。橡胶的压缩永久变形小，能够提高强度、耐磨性、耐溶剂、耐腐蚀性。
优选的，氟橡胶100份，活性氧化镁5～8份，氢氧化钙3～5份，中粒子热裂炭黑15～20份，硫化剂2～4份，助交联剂3～6份。
优选的，氟橡胶100份，活性氧化镁7份，氢氧化钙4份，中粒子热裂炭黑18份，硫化剂3份，助交联剂5份。
优选的，所述氟橡胶为2463。
通过采用上述技术方案，2463氟橡胶的邵氏硬度为70，采用2463氟橡胶能够保证钒液流电池密封的橡胶的硬度，使成品后的硬度在65～70之间。
用于钒液流电池密封的橡胶的制造方法，包括以下步骤：
配料，根据配方称量氟橡胶、活性氧化镁、氢氧化钙、中粒子热裂炭黑、硫化剂和助交联剂；
塑炼，通过开放式炼胶机对生胶进行塑炼；
混炼，先增大辊距使生胶包辊，然后加入活性氧化镁和氢氧化钙，再加入中粒子热裂炭黑，最后加入硫化剂和助交联剂；
薄通，调整辊距后加入胶料薄通；
停放，混合均匀后停放10～14h；
返炼，停放结束后再次混炼胶片；
下片，调整辊距，将返炼后的橡胶下片；
裁料，根据产品称取所需重量，并裁成条状；
一次硫化，将条状的胶片放置到模具上，所述模具放置在平板硫化机上，所述平板硫化机加压、加热，所述压力为18～22Mpa，所述加热温度为155～180℃，并保压8～12分钟；
二次硫化，将一次硫化后的橡胶产品放入烘箱中加热到200～220℃，保温12～18小时。
优选的，所述塑炼时，辊筒温度为45～60℃，变辊距薄通4～6遍，初步薄通的辊距为4～7mm，最后薄通的辊距在0.5～1mm。
优选的，所述混炼时增大辊距至5～8mm。
优选的，所述薄通时的辊距为0.5～0.8mm，薄通5～8遍。
优选的，所述返炼时，先将橡胶混炼成胶片，在大辊距间通过1～2次，然后在辊距1～2mm时薄通三次，再放大辊距3～4mm，左右分别割刀4次返炼。
优选的，所述下片时，辊距为2mm，且下片时直接用聚丙烯膜隔离卷料。
通过采用上述技术方案，直接用聚丙烯薄膜隔离卷取备用，不用水冷，避免橡胶吸潮，并出现气泡、脱层、开裂、缺胶等质量问题。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
本发明提供的用于钒液流电池密封的橡胶硬度、拉伸强度、拉断伸长率、撕裂强度能满足使用要求，并且永久压缩变形量从51％下降到38％，耐酸碱及耐氧化性能好。本发明提供的用于钒液流电池密封的橡胶的制造方法能够有效保证橡胶的性能，产品的合格率高。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
用于钒液流电池密封的橡胶，由以下重量份数的原料制成：
氟橡胶100份，活性氧化镁3份，氢氧化钙1份，中粒子热裂炭黑10份，硫化剂0.5份，助交联剂1份。氟橡胶为F2463。
实施例二
用于钒液流电池密封的橡胶，由以下重量份数的原料制成：
氟橡胶100份，活性氧化镁10份，氢氧化钙8份，中粒子热裂炭黑50份，硫化剂5份，助交联剂8份。氟橡胶为F2463。
实施例三
用于钒液流电池密封的橡胶，由以下重量份数的原料制成：
氟橡胶100份，活性氧化镁5份，氢氧化钙3份，中粒子热裂炭黑15份，硫化剂2份，助交联剂3份。氟橡胶为F2463。
实施例四
用于钒液流电池密封的橡胶，由以下重量份数的原料制成：
氟橡胶100份，活性氧化镁8份，氢氧化钙5份，中粒子热裂炭黑20份，硫化剂4份，助交联剂6份。氟橡胶为F2463。
实施例五
用于钒液流电池密封的橡胶，由以下重量份数的原料制成：
氟橡胶100份，活性氧化镁7份，氢氧化钙4份，中粒子热裂炭黑18份，硫化剂3份，助交联剂5份。氟橡胶为F2463。
吸酸剂活性氧化镁MgO与氢氧化钙Ca(OH)2配合使用可降低压缩变形量，得到低压缩变形有氟橡胶。
填充剂MT的目的不是为了补强，而是为了调节硬度、降低成本。
硫化剂DCP与助交联剂TAIC并用为过氧化物硫化体系，解决橡胶的耐酸性、耐水性。橡胶的压缩永久变形小，能够提高强度、耐磨性、耐溶剂、耐腐蚀性。
实施例五中的配方为最优配方，此时压缩永久性变形率从51％降至38％。邵氏硬度为67，扯断伸长率为330％，拉伸强度为158kgf/cm2。
中粒子热裂炭黑MT用量变化对橡胶物性的影响
用于钒液流电池密封的橡胶的制造方法，包括以下步骤：
配料，根据配方称量氟橡胶、活性氧化镁、氢氧化钙、中粒子热裂炭黑、硫化剂和助交联剂，同时观察生胶和各种配合剂的颜色与形态是否正常；
塑炼，通过开放式炼胶机对生胶进行塑炼，塑炼时辊筒温度为45～60℃，变辊距薄通4～6遍，其中，初步薄通的辊距为4～7mm，最后薄通的辊距在0.5～1mm；塑料使生胶的长链分子降解变短，由高弹性状态转变为可塑状态；
混炼，先增大辊距至5～8mm使生胶包辊，然后加入活性氧化镁和氢氧化钙，再加入中粒子热裂炭黑，最后加入硫化剂和助交联剂，待其全部吃进去后，左右3/4割刀各两次，两次割刀间隔20秒；
薄通，调整辊距至0.5～0.8mm，然后加入割断的胶料薄通5～8遍，薄通时打三角包；
停放，混合均匀后停放10～14h，最佳的停放时间为12小时；
返炼，停放结束后再次混炼胶片，先将橡胶混炼成胶片，在大辊距间通过1～2次，然后在辊距1～2mm时薄通三次，再放大辊距3～4mm，左右分别割刀4次返炼；其中，时间不能过长，以防止时间长导致辊温升高，发生粘辊现象；
下片，调整辊距至2mm，将返炼后的橡胶下片，且下片时直接用聚丙烯膜隔离卷料；直接用聚丙烯薄膜隔离卷取备用，不用水冷，避免橡胶吸潮，并出现气泡、脱层、开裂、缺胶等质量问题；
裁料，根据产品称取所需重量，并裁成条状；
一次硫化，将条状的胶片放置到模具上，所述模具放置在平板硫化机上，所述平板硫化机加压、加热，所述压力为18～22Mpa，所述加热温度为155～180℃，并保压8～12分钟，最佳温度为165℃，最佳保温时间为10分钟；
二次硫化，将一次硫化后的橡胶产品放入烘箱中加热到200～220℃，保温12～18小时，最佳温度为210℃，最佳保温时间为15小时。
用于钒液流电池密封的橡胶垫厚度为1.9mm。
在橡胶的混炼结束后，混炼胶都会被送入料库存放一段时间，这被称为“停放”。停放并不是单纯的静态过程，在停放的过程中，混炼胶的微观结构会发生很大的变化，直接影响到产品的进一步加工性能及成品的使用性能，停放12小时保证微观结构变化完成。
胶料混炼结束后，需要经过一段时间的停放，使各种配合剂与橡胶充分作用。但是混炼胶经过停放，胶料变硬，可塑性降低，使用前必须进行返炼，返炼采用开炼机，开始由于胶料较硬，辊距要调大，一般包前辊。随着返炼时间的延长，胶料逐渐变软，慢慢缩小辊距，胶料逐渐包覆在后辊上。待胶料充分柔软，表面光滑平整后，即可下片。
经过停放，混炼胶中的粒子又会重新聚集，如果不经过返炼直接投入使用，会使制品物理性能和使用性能变差，使用寿命降低。而返炼则可以打破纳米粒子的聚集体，促进更多结构向着桥联结构转化。具体来说返炼的目的有：
1、使各种配合剂在胶料中进一步分散。
2、破坏停放过程中形成的具有能变性的凝胶，使胶料变得柔软，便于进一步成型操作。
3、提高胶料的流动性及操作性。
4、可提高成品的外观质量及合格率，延长使用寿命。
本发明提供的用于钒液流电池密封的橡胶的制造方法能够有效保证橡胶的性能，产品的合格率高。

Claims (10)

1.用于钒液流电池密封的橡胶，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：
氟橡胶100份，活性氧化镁3～10份，氢氧化钙1～8份，中粒子热裂炭黑10～50份，硫化剂0.5～5份，助交联剂1～8份。
2.根据权利要求1所述的用于钒液流电池密封的橡胶，其特征在于，
氟橡胶100份，活性氧化镁5～8份，氢氧化钙3～5份，中粒子热裂炭黑15～20份，硫化剂2～4份，助交联剂3～6份。
3.根据权利要求2所述的用于钒液流电池密封的橡胶，其特征在于，
氟橡胶100份，活性氧化镁7份，氢氧化钙4份，中粒子热裂炭黑18份，硫化剂3份，助交联剂5份。
4.根据权利要求1所述的用于钒液流电池密封的橡胶，其特征在于，所述氟橡胶为2463。
5.根据权利要求1所述的用于钒液流电池密封的橡胶的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
配料，根据配方称量氟橡胶、活性氧化镁、氢氧化钙、中粒子热裂炭黑、硫化剂和助交联剂；
塑炼，通过开放式炼胶机对生胶进行塑炼；
混炼，先增大辊距使生胶包辊，然后加入活性氧化镁和氢氧化钙，再加入中粒子热裂炭黑，最后加入硫化剂和助交联剂；
薄通，调整辊距后加入胶料薄通；
停放，混合均匀后停放10～14h；
返炼，停放结束后再次混炼胶片；
下片，调整辊距，将返炼后的橡胶下片；
裁料，根据产品称取所需重量，并裁成条状；
一次硫化，将条状的胶片放置到模具上，所述模具放置在平板硫化机上，所述平板硫化机加压、加热，所述压力为18～22Mpa，所述加热温度为155～180℃，并保压8～12分钟；
二次硫化，将一次硫化后的橡胶产品放入烘箱中加热到200～220℃，保温12～18小时。
6.根据权利要求5所述的用于钒液流电池密封的橡胶的制作方法，其特征在于，所述塑炼时，辊筒温度为45～60℃，变辊距薄通4～6遍，初步薄通的辊距为4～7mm，最后薄通的辊距在0.5～1mm。
7.根据权利要求5所述的用于钒液流电池密封的橡胶的制作方法，其特征在于，所述混炼时增大辊距至5～8mm。
8.根据权利要求5所述的用于钒液流电池密封的橡胶的制作方法，其特征在于，所述薄通时的辊距为0.5～0.8mm，薄通5～8遍。
9.根据权利要求5所述的用于钒液流电池密封的橡胶的制作方法，其特征在于，所述返炼时，先将橡胶混炼成胶片，在大辊距间通过1～2次，然后在辊距1～2mm时薄通三次，再放大辊距3～4mm，左右分别割刀4次返炼。
10.根据权利要求5所述的用于钒液流电池密封的橡胶的制作方法，其特征在于，所述下片时辊距为2mm，且下片时直接用聚丙烯膜隔离卷料。
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