CN110016221A - 一种耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料，该材料由下列原料制成：聚芳醚腈、陶石粉、氟醚橡胶、阻燃剂、聚磷腈、表面活性剂、增塑剂、催化剂、硫化促进剂、硫化剂、稳定剂、黑仔树胶、桐油松香钙、透闪石石棉、硫酸钡、蛇纹石粉、纳米氧化锌、魔芋葡甘聚糖、酞菁树脂。本发明所述的了一种耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料，由聚芳醚腈、氟醚橡胶基体为主要原材料，采用橡塑共混，添加透闪石石棉、硫酸钡、蛇纹石粉、交联剂、偶联剂等辅助原料，制得的进气歧管密封圈材料具有阻燃、耐高温、防腐蚀等复合功能，节约了生产成本，能够大规模推广使用。

Description

一种耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料。

背景技术

对化油器式或节气门体喷射式(单点喷射)发动机来说,进气歧管是指化油器或节气门体和气缸盖之间的进气管。对多点喷射式发动机或柴油机来说,进气歧管是指进气总管之后、气缸盖进气道口之前的进气管。进气歧管的作用是将空气或空气燃油混合气均匀地分配到各个气缸中。对化油器式或节气门体喷射式(单点喷射)发动机来说,进气歧管是指化油器或节气门体和气缸盖之间的进气管。对多点喷射式发动机或柴油机来说,进气歧管是指进气总管之后、气缸盖进气道口之前的进气管。进气歧管的作用是将空气或空气燃油混合气均匀地分配到各个气缸中。每个进气歧管通过推按式密封连接方式连接到电子节气门。进气歧管变形导致密封不当将会引起发动机怠速不稳、发动机抖动、发动机加速无力等现象，主要是不该进入的空气或汽油蒸气泄漏，造成混合气过浓或过稀，使发动机燃烧不正常故障现象。所有的进气歧管垫片和安装表面之间都必须密封良好，这样才能防止卒气泄漏到进气歧管中，泄漏将导致卒气燃油的混合气过稀，怠速不稳，降低发动机低速性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料。

本发明通过以下技术方案实现：

一种耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料，由下列重量份数的原料制成：聚芳醚腈树脂46~59份、陶石粉34~39份、氟醚橡胶23~37份、阻燃剂1~2份、聚磷腈7~11份、表面活性剂0.01~0.05份、调节剂0.5~1.4份、催化剂0.01~0.05份、硫化促进剂0.5~1份、交联剂0.5~1份、稳定剂0.5~1份、黑仔树胶1.3~2.1份、桐油松香钙1.3~2.1份、透闪石石棉4.5~6.5份、硫酸钡3.3~4.7份、蛇纹石粉3.3~4.7份、纳米氧化锌0.5~1份、魔芋葡甘聚糖2.5~3份、酞菁树脂3.5~4.1份。

进一步的，所述聚芳醚腈为聚芳醚腈为酚酞啉型聚芳醚腈，所述酞菁树脂为双酚A型酞菁树脂。

进一步的，所述聚磷腈的制备方法为将干燥氮气将反应釜内空气排除后,加入100份的八氯环四膦腈并在真空条件下于300℃下恒温反应2~4h后,液体逐渐黏稠至不再流动时停止反应，迅速取出,用苯充分溶解后倒入正庚烷中沉淀,并迅速将沉淀物真空烘干,再在另一反应釜,加入100份无水乙醇和5份金属钠粉,在干燥氮气保护下剧烈搅拌,使其充分反应制得乙醇钠溶液，然后将沉淀物粉末液缓慢滴加到四口瓶中,并将体系缓慢升温到50℃恒温反应24h,然后在室温下继续反应48h后停止反应,得到乳白色黏稠液体，将适量6mol/L的盐酸溶液加入上述乳白色溶液中并搅拌,静置后分液得到的苯层,经浓缩后倒入正庚烷中沉淀,研磨，即得。

进一步的，所述调节剂为氧化镁、苄基三苯基氯化磷、二月桂酸二丁基锡，异氰尿酸三烯丙脂、棕榈蜡的一种或多种。

进一步的，所述稳定剂为2,5-二（烷基二硫代）噻二唑、N-苯基-α-萘胺、二烷基二硫代磷酸锌中的至少一种；所述阻燃剂为二烷基二硫代磷酸钼与十溴二苯乙烷、间苯二酚螺环磷酸酯按3∶3∶1的重量配比混合搅拌均匀后制得。

进一步的，所述交联剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基] 四硫化物、异丙苯基过氧化氢、二甲基丙烯酸乙二醇酯中的至少一种。

进一步的，所述氟醚橡胶为偏氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚的共聚物。

一种耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：

（1）配置原料，按照权利要求1中所述的重量百分比配置原料；（2）取聚芳醚腈、黑仔树胶、桐油松香钙、透闪石石棉、硫酸钡、蛇纹石粉、纳米氧化锌、酞菁树脂放入高速混合机中中,分别加陶石粉、氟醚橡胶,超声震荡5min,搅拌至溶液混合均匀,再加入阻燃剂、聚磷腈、表面活性剂、调节剂、催化剂、硫化促进剂、交联剂、稳定剂，混合均匀后，置于机械冷冻球磨机中,球磨10~20min，过20~50目筛，后加入热压成型机模具中，缓慢施以压力，加压速度5~10mm/min，压力25~45MPa，保压时间3~5min后，缓慢卸压，卸压速度5~10mm/min，再将混合粉料冷压成所需形状的密实预制品,然后将预制品加热至280~310℃保温30~50min,升温速率90~125℃/h，使树脂颗粒相互熔结扩散而形成密实的连续整体后,降温速率160~175℃/h，快速冷却至室温后，再放入80~90℃烘箱中保温10~24h，再冷却至室温后，即得到耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料。

本发明的有益效果：

酞菁树脂预聚物同样是芳杂环结构高分子材料,且具有丰富的腈基,与聚芳醚腈树脂有着很好的相容性,二者的腈基之间也存在着潜在的交联反应；酞菁树脂预聚物良好的流动性促进了聚芳醚腈树脂高分子链段运动,使得聚芳醚腈树脂在同等注塑条件下具有更加密实和规整的结构,从而力学性能保持稳定。聚芳醚腈树脂作为一类新型耐高温高分子材料,具有耐高温高湿、耐化学腐蚀(浓硫酸除外)、机械性能好等特点得以广泛应用,因此加入增塑剂进行增塑改性要以保持耐高温性能作为基本前提。酞菁树脂预聚物主链上含有亚苯基、氧醚键结构,所以具有较高的耐热等级,同时酞菁树脂预聚物具有的高刚性、耐热性的腈基也能使聚芳醚腈分子链间偶极-偶极相互作用加强,因此酞菁树脂预聚物作为增塑剂的加入使得聚芳醚腈树脂的热性能得以较好的保持。酞菁树脂预作为增塑剂成功改善了聚芳醚腈树脂的加工流动性,酞菁树脂与聚芳醚腈树脂具有很好的相容性改性后力学性能和热性能保持稳定。硫化橡胶的脆性温度是试样受冲击后呈现破坏的最高温度，它取决于橡胶的低温柔顺性和低温抗冲击性能。酞菁树脂提高极性基团与氟醚橡胶分子链中极性基团相互作用，降低了极性橡胶分子间的作用力，使分子链段易于运动，从而获得较好的低温性能，在橡胶高分子中起到润滑作用，减少橡胶高分子之间的内摩擦，高分子的粘度是自由体积决定的，增塑剂的加入能够增加氟醚橡胶高分子的自由体积，使得橡胶的表观剪切粘度变小，易于加工。聚芳醚腈和氟醚橡胶协同促进提高密封圈的强度和耐腐蚀性。透闪石石棉、硫酸钡、蛇纹石粉，有很好的耐擦洗性、耐候性、提高密封圈的耐水解性，还能够提高硬度、耐磨性、耐高温、贮存稳定性，进一步提高密封圈的阻燃性。采用类似“冷压成型烧结”的冷压与烧结相结合的加工方法,将密封圈原料在模具中先以20~35MPa的压力冷压成型,再在360-380℃温度下烧结。所谓烧结,就是将预制品加热到混合物熔点之上,并在此温度下保持定时间,使聚合物分子由结晶形逐渐转变为无定形,分散的单个树脂颗粒通过互相扩散熔融粘结成一个连续的整体,然后再经冷却,聚合物分子又从无定形逐渐转为结晶形,预制品也就成为密封圈制品，解决了聚芳醚腈、聚磷腈、氟醚橡胶在共混改性过程中的技工困难问题，直接一步烧结成型，操作简单。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明公开耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料，在耐化学性方面，一般密封圈材料无法适用的醚类、胺基化合物、酮类、氧化剂、有机溶剂、燃料、酸、碱等环境中，具有卓越卓越的稳定性，几乎对所有化学品都具有优异的耐受性，且耐高温，制备方法简单，原料来源广泛，满足进气歧管密封圈更高的使用需求。

具体实施方式

下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。

实施例1

一种耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料，由下列重量份数的原料制成：聚芳醚腈树脂46份、陶石粉34份、氟醚橡胶23份、阻燃剂2份、聚磷腈11份、表面活性剂0.05份、调节剂0.5份、催化剂0.05份、硫化促进剂0.5~、交联剂0.5份、稳定剂0.5份、黑仔树胶2.1份、桐油松香钙2.1份、透闪石石棉6.5份、硫酸钡4.7份、蛇纹石粉4.7份、纳米氧化锌1份、魔芋葡甘聚3份、酞菁树脂~4.1份。

进一步的，所述聚芳醚腈为聚芳醚腈为酚酞啉型聚芳醚腈。

进一步的，所述聚磷腈的制备方法为将干燥氮气将反应釜内空气排除后,加入100份的八氯环四膦腈并在真空条件下于300℃下恒温反应4h后,液体逐渐黏稠至不再流动时停止反应，迅速取出,用苯充分溶解后倒入正庚烷中沉淀,并迅速将沉淀物真空烘干,再在另一反应釜,加入100份无水乙醇和5份金属钠粉,在干燥氮气保护下剧烈搅拌,使其充分反应制得乙醇钠溶液，然后将沉淀物粉末液缓慢滴加到四口瓶中,并将体系缓慢升温到50℃恒温反应24h,然后在室温下继续反应48h后停止反应,得到乳白色黏稠液体，将适量6mol/L的盐酸溶液加入上述乳白色溶液中并搅拌,静置后分液得到的苯层,经浓缩后倒入正庚烷中沉淀,研磨，即得。

进一步的，所述调节剂为氧化镁、苄基三苯基氯化磷、二月桂酸二丁基锡，异氰尿酸三烯丙脂、棕榈蜡。

进一步的，所述稳定剂为2,5-二（烷基二硫代）噻二唑、N-苯基-α-萘胺、二烷基二硫代磷酸锌中的至少一种；所述阻燃剂为二烷基二硫代磷酸钼与十溴二苯乙烷、间苯二酚螺环磷酸酯按3∶3∶1的重量配比混合搅拌均匀后制得。

进一步的，所述交联剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基] 四硫化物、异丙苯基过氧化氢、二甲基丙烯酸乙二醇酯中的至少一种。

进一步的，所述氟醚橡胶为偏氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚的共聚物，所述酞菁树脂为双酚A型酞菁树脂。

一种耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：

（1）配置原料，按照权利要求1中所述的重量百分比配置原料；（2）取聚芳醚腈、黑仔树胶、桐油松香钙、透闪石石棉、硫酸钡、蛇纹石粉、纳米氧化锌、酞菁树脂放入高速混合机中中,分别加陶石粉、氟醚橡胶,超声震荡5min,搅拌至溶液混合均匀,再加入阻燃剂、聚磷腈、表面活性剂、调节剂、催化剂、硫化促进剂、交联剂、稳定剂，混合均匀后，置于机械冷冻球磨机中,球磨20min，过20目筛，后加入热压成型机模具中，缓慢施以压力，加压速度10mm/min，压力45MPa，保压时间5min后，缓慢卸压，卸压速度5mm/min，再将混合粉料冷压成所需形状的密实预制品,然后将预制品加热至310℃保温30min,升温速率125℃/h，使树脂颗粒相互熔结扩散而形成密实的连续整体后,降温速率160℃/h，快速冷却至室温后，再放入90℃烘箱中保温10h，再冷却至室温后，即得到耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料。

实施例2

一种耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料，由下列重量份数的原料制成：聚芳醚腈树脂59份、陶石粉39份、氟醚橡胶37份、阻燃剂2份、聚磷腈11份、表面活性剂00.05份、调节剂1.4份、催化剂0.05份、硫化促进剂1份、交联剂1份、稳定剂1份、黑仔树胶2.1份、桐油松香钙2.1份、透闪石石棉6.5份、硫酸钡4.7份、蛇纹石粉4.7份、纳米氧化锌1份、魔芋葡甘聚糖3份、酞菁树脂4.1份。

进一步的，所述聚芳醚腈为聚芳醚腈为酚酞啉型聚芳醚腈，所述酞菁树脂为双酚A型酞菁树脂。

进一步的，所述聚磷腈的制备方法为将干燥氮气将反应釜内空气排除后,加入100份的八氯环四膦腈并在真空条件下于300℃下恒温反应4h后,液体逐渐黏稠至不再流动时停止反应，迅速取出,用苯充分溶解后倒入正庚烷中沉淀,并迅速将沉淀物真空烘干,再在另一反应釜,加入100份无水乙醇和5份金属钠粉,在干燥氮气保护下剧烈搅拌,使其充分反应制得乙醇钠溶液，然后将沉淀物粉末液缓慢滴加到四口瓶中,并将体系缓慢升温到50℃恒温反应24h,然后在室温下继续反应48h后停止反应,得到乳白色黏稠液体，将适量6mol/L的盐酸溶液加入上述乳白色溶液中并搅拌,静置后分液得到的苯层,经浓缩后倒入正庚烷中沉淀,研磨，即得。

进一步的，所述调节剂为氧化镁、苄基三苯基氯化磷、二月桂酸二丁基锡，异氰尿酸三烯丙脂、棕榈蜡。

进一步的，所述稳定剂为2,5-二（烷基二硫代）噻二唑、N-苯基-α-萘胺、二烷基二硫代磷酸锌中的至少一种；所述阻燃剂为二烷基二硫代磷酸钼与十溴二苯乙烷、间苯二酚螺环磷酸酯按3∶3∶1的重量配比混合搅拌均匀后制得。

进一步的，所述交联剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基] 四硫化物、异丙苯基过氧化氢、二甲基丙烯酸乙二醇酯中的至少一种。

进一步的，所述氟醚橡胶为偏氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚的共聚物。

一种耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：

（1）配置原料，按照权利要求1中所述的重量百分比配置原料；（2）取聚芳醚腈、黑仔树胶、桐油松香钙、透闪石石棉、硫酸钡、蛇纹石粉、纳米氧化锌、酞菁树脂放入高速混合机中中,分别加陶石粉、氟醚橡胶,超声震荡5min,搅拌至溶液混合均匀,再加入阻燃剂、聚磷腈、表面活性剂、调节剂、催化剂、硫化促进剂、交联剂、稳定剂，混合均匀后，置于机械冷冻球磨机中,球磨20min，过20目筛，后加入热压成型机模具中，缓慢施以压力，加压速度10mm/min，压力45MPa，保压时间5min后，缓慢卸压，卸压速度10mm/min，再将混合粉料冷压成所需形状的密实预制品,然后将预制品加热至310℃保温50min,升温速率125℃/h，使树脂颗粒相互熔结扩散而形成密实的连续整体后,降温速率175℃/h，快速冷却至室温后，再放入90℃烘箱中保温24h，再冷却至室温后，即得到耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料。

对比例1

本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去氟醚橡胶成分，除此外的方法步骤均相同。

对比例2

本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去透闪石石棉成分，除此外的方法步骤均相同。

对比例3

本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去桐油松香钙成分，除此外的方法步骤均相同。

对比例4

本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去酞菁树脂成分，除此外的方法步骤均相同。

对比例5

本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去聚芳醚腈成分，除此外的方法步骤均相同。

表1各实施例和对比例耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料的性能测试结果

注：以上测试结果参考以下测试标准进行操作：GB/T528-2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定；GB/T531.1-2008硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第l部分:邵氏硬度计法；GB/T1690-2006硫化橡胶或热塑性橡胶耐液体试验方法；GB/T3512-2014硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验；GB/T7758-2002硫化橡胶低温性能的测定温度回缩法(TR试验)；GB/T7759-2015硫化橡胶、热塑性橡胶常温、高温和低温下压缩永久变形测定。

Claims (8)

1.一种耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料，其特征在于，由下列重量份数的原料制成：聚芳醚腈树脂46~59份、陶石粉34~39份、氟醚橡胶23~37份、阻燃剂1~2份、聚磷腈7~11份、表面活性剂0.01~0.05份、调节剂0.5~1.4份、催化剂0.01~0.05份、硫化促进剂0.5~1份、交联剂0.5~1份、稳定剂0.5~1份、黑仔树胶1.3~2.1份、桐油松香钙1.3~2.1份、透闪石石棉4.5~6.5份、硫酸钡3.3~4.7份、蛇纹石粉3.3~4.7份、纳米氧化锌0.5~1份、魔芋葡甘聚糖2.5~3份、酞菁树脂3.5~4.1份。

2.根据权利要求1中所述的耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料，其特征在于，所述聚芳醚腈为聚芳醚腈为酚酞啉型聚芳醚腈。

3.根据权利要求1中所述的耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料，其特征在于，所述聚磷腈的制备方法为将干燥氮气将反应釜内空气排除后,加入100份的八氯环四膦腈并在真空条件下于300℃下恒温反应2~4h后,液体逐渐黏稠至不再流动时停止反应，迅速取出,用苯充分溶解后倒入正庚烷中沉淀,并迅速将沉淀物真空烘干,再在另一反应釜,加入100份无水乙醇和5份金属钠粉,在干燥氮气保护下剧烈搅拌,使其充分反应制得乙醇钠溶液，然后将沉淀物粉末液缓慢滴加到四口瓶中,并将体系缓慢升温到50℃恒温反应24h,然后在室温下继续反应48h后停止反应,得到乳白色黏稠液体，将适量6mol/L的盐酸溶液加入上述乳白色溶液中并搅拌,静置后分液得到的苯层,经浓缩后倒入正庚烷中沉淀,研磨，即得。

4.根据权利要求1中所述的一种耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料，其特征在于，所述调节剂为氧化镁、苄基三苯基氯化磷、二月桂酸二丁基锡，异氰尿酸三烯丙脂、棕榈蜡的一种或多种。

5.根据权利要求1中所述的耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料，其特征在于，所述稳定剂为2,5-二（烷基二硫代）噻二唑、N-苯基-α-萘胺、二烷基二硫代磷酸锌中的至少一种；所述阻燃剂为二烷基二硫代磷酸钼与十溴二苯乙烷、间苯二酚螺环磷酸酯按3∶3∶1的重量配比混合搅拌均匀后制得。

6.根据权利要求1所述的耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料，其特征在于，所述交联剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基] 四硫化物、异丙苯基过氧化氢、二甲基丙烯酸乙二醇酯中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料，其特征在于，所述氟醚橡胶为偏氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚的共聚物，所述酞菁树脂为双酚A型酞菁树脂。

8.根据权利要求1所述的耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：

（1）配置原料，按照权利要求1中所述的重量百分比配置原料；（2）取聚芳醚腈、黑仔树胶、桐油松香钙、透闪石石棉、硫酸钡、蛇纹石粉、纳米氧化锌、酞菁树脂放入高速混合机中中,分别加陶石粉、氟醚橡胶,超声震荡5min,搅拌至溶液混合均匀,再加入阻燃剂、聚磷腈、表面活性剂、调节剂、催化剂、硫化促进剂、交联剂、稳定剂，混合均匀后，置于机械冷冻球磨机中,球磨10~20min，过20~50目筛，后加入热压成型机模具中，缓慢施以压力，加压速度5~10mm/min，压力25~45MPa，保压时间3~5min后，缓慢卸压，卸压速度5~10mm/min，再将混合粉料冷压成所需形状的密实预制品,然后将预制品加热至280~310℃保温30~50min,升温速率90~125℃/h，使树脂颗粒相互熔结扩散而形成密实的连续整体后,降温速率160~175℃/h，快速冷却至室温后，再放入80~90℃烘箱中保温10~24h，再冷却至室温后，即得到耐高温防腐蚀进气歧管密封圈材料。