CN110724322A - 冷媒空调系统用密封件材料及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种冷媒空调系统用密封件材料及其制作方法，材料组成包括：基体橡胶100份，补强性无机填料60～90份，增塑剂1～10份，活性剂5.5～12份，防老剂2～5份，功能及加工助剂2～5份，硫化助剂8～15份，助交联剂2～5份，制作方法包含：步骤一：塑炼，步骤二：混炼，步骤三：二段热炼，步骤四：二段加料；由此，本发明解决了现有的高硬度橡胶复合材料耐高温压缩变形大的问题，同时材料也兼备了较好的耐新型冷媒性能，低温性能，耐老化性能以及较好的加工性，还实现了性能平衡，满足了耐新冷媒密封件材料的各项要求，带来很好的经济效益，同时也有助于新冷媒在空调行业的推广。

Description

冷媒空调系统用密封件材料及其制作方法

技术领域

本发明涉及冷媒空调系统用密封件的技术领域，尤其涉及一种应 用于汽车空调、家用制冷电器、小型固定制冷设备、超级市场的中温 制冷、工商业的制冷机等制冷体统密封件的冷媒空调系统用密封件材 料及其制作方法。

背景技术

随着国家对于环保问题的重视程度的不断增强，以R410A，R134A 为代表的新型环保冷媒替代传统的氟利昂类冷媒是大势所趋。

随着新型冷媒的逐步推广和应用，使得空调系统用密封件的工况 条件发生了质的变化，主要表现在以下三个方面：

1.系统温度：密封件所处的环境的温度范围由原来的-30℃ ～120℃，拓宽至-40℃～150℃。

2.系统压力：密封件所处的环境最高压力由原来的3.0Mpa，增加 至4.5Mpa。

3.密封介质：密封件接触的介质环境由原来的传统冷媒变成了新 型冷媒(含添加剂)

因此，由于传统的橡胶材料不能满足新型冷媒密封系统的应用要 求，新冷媒的使用使得原有空调制冷循环密封系统的环境产生大的改 进，温度的升高，压力的增大，腐蚀能力的增强使得传统的耐冷媒材 料，例如氯丁橡胶，已经无法满足要求。尽管现在国外普通认可的氢 化丁腈橡胶，可以解决材料的耐高温问题，但是，如何在实现高硬度 的条件下，保持材料的优秀的耐高温压缩永久变形、低温性能以及相 对优秀的加工工艺性能是目前困扰该行业技术人员的一个难题。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计， 综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种冷媒空调 系统用密封件材料及其制作方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷媒空调系统用密封件材料及其制 作方法，实现了性能平衡，满足了耐新冷媒密封件材料的各项要求， 带来很好的经济效益，同时也有助于新冷媒在空调行业的推广。

为解决上述问题，本发明公开了一种冷媒空调系统用密封件材 料，其特征在于所述冷媒空调系统用密封件材料的组成包括：

基体橡胶100份，补强性无机填料60～90份，增塑剂1～10份， 活性剂5.5～12份，防老剂2～5份，功能及加工助剂2～5份，硫化助 剂8～15份，助交联剂2～5份。

其中：所述基体橡胶的优选实施例为高饱和度的氢化丁腈橡胶， 所述氢化丁腈橡胶是由丁腈橡胶进行加氢处理而得到的高度饱和的 弹性体。

其中：所述补强性无机填料为炭黑N330、炭黑N550、炭黑N774 和硅酸盐中的两种或多种。

其中：所述增塑剂为双酯类、聚醚聚酯类和偏苯三酸三辛酯增塑 剂中的一种或多种。

其中：所述防老剂为445、MBZ和MMBI的一种或多种。

其中：所述功能及加工助剂为偶联剂、高分子量脂肪酸脂、芳香 烃树脂和微晶蜡的一种或多种。

其中：所述硫化助剂是过氧化二异丙苯。

其中：所述活性剂是氧化锌和硬脂酸，具体为氧化锌5～10份， 硬脂酸0.5～2份。

其中：助交联剂是三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙 烯酸酯、间亚苯基双马来酰亚胺及硫磺的一种或多种。

还公开了一种冷媒空调系统用密封件材料的制作方法，其特征在 于包含如下步骤：

步骤一：塑炼，将一定质量分数的氢化丁腈橡胶在开炼机上塑炼， 小辊距薄通5-10次；

步骤二：混炼，将塑炼好的胶料投入密炼剂中，炼制1-2min，首 先投入活性剂、防老剂、功能及加工助剂等小料，密炼2-3min，随后 加入2/3补强性无机填料混炼3-5min，最后加入剩余的1/3补强性无 机填料和增塑剂，混炼2-3min，排胶控制在120-130℃，通升栓排胶， 然后将混炼好的A段胶出片冷却，停放4～8h，通过停放时间的控制， 既释放了胶料在机械加工过程中产生的内应力，保证了后续硫化胶的 收缩稳定性，又能让配合剂和橡胶大分子之间充分浸润融合，进一步 提升了橡胶的强度等物理机械性能；

步骤三：二段热炼，取炼制好A段料，在开炼机上进行热炼，滚 筒温度控制在40～55度，使得胶料具备一定的加工温度，通过调整辊 距1～2mm，使得胶料获得较好包辊性，便于吃粉；

步骤四：二段加料，依次加入对应质量分数的硫化助剂和助交联 剂，吃粉完成后，进行左右翻炼2～3次，打包2～3次，使得粉料进一 步分散均匀，小辊距薄通5～8次后，出片冷却停放，B段胶完成，获 得材料。

通过上述内容可知，本发明的冷媒空调系统用密封件材料及其制 作方法具有如下效果：

1、解决了现有的高硬度橡胶复合材料耐高温压缩变形大的问题， 同时材料也兼备了较好的耐新型冷媒性能，低温性能，耐老化性能以 及较好的加工性。

2、实现了性能平衡，满足了耐新冷媒密封件材料的各项要求， 带来很好的经济效益，同时也有助于新冷媒在空调行业的推广。

本发明的详细内容可通过后述的说明而得到。

具体实施方式

本发明涉及了一种冷媒空调系统用密封件材料及其制作方法。

所述冷媒空调系统用密封件材料的组成包括(以质量分数计)： 基体橡胶100份，补强性无机填料60～90份，增塑剂1～10份，活性 剂5.5～12份，防老剂2～5份，功能及加工助剂2～5份，硫化助剂8～15 份，助交联剂2～5份。

其中，本发明采用的基体橡胶的优选实施例为高饱和度的氢化丁 腈橡胶(HNBR)，所述氢化丁腈橡胶是由丁腈橡胶进行加氢处理而得 到的一种高度饱和的弹性体，该氢化丁腈橡胶的材料具有以下特性： 耐高温:130～180℃，耐寒性:-55～-38℃，玻璃化温度Tg随氢化程度 在-15--40℃之间，脆性温度-50℃，具有耐温范围广的特点，同 时其具有拉伸结晶性，综合物性优异，另外，它属于饱和性橡胶，具 有良好的耐技术液体(包括含腐蚀添加物的油类)的溶胀性能。

其中，本发明所使用的补强性无机填料优选为炭黑N330、炭黑 N550、炭黑N774和硅酸盐中的两种或多种，通过该些补强性无机填 料的使用，可以使得所得橡胶材料获得较高的硬度，强度等力学性能， 而且还能使得该材料获得较低的压变，并兼顾好的耐新型冷媒性。

其中，本发明使用的增塑剂优选为双酯类、聚醚聚酯类和偏苯三 酸三辛酯增塑剂中的一种或多种，该些增塑剂耐高温的性能优秀，使 得所得橡胶材料在高填充，高硬度的条件下，仍保持必要的加工性， 而且对材料的力学性能无不良影响，同时对于材料的低温性能也有一 定的改善。

其中，本发明使用的防老剂优选为445、MBZ和MMBI的一种或 多种，通过优化防老剂的配比，使得所得橡胶材料获得优秀的耐高温 老化性能。

其中，本发明使用的功能及加工助剂优选为偶联剂、高分子量脂 肪酸脂、芳香烃树脂和微晶蜡的一种或多种，使得所得橡胶材料在高 填充的条件，对补强填充材料界面进行了很好的处理，让其可以获得 很好的分散，在保持材料良好物性的同时，也改善了材料的加工性。

其中，本发明使用的硫化助剂是过氧化二异丙苯，本发明使用的 活性剂是氧化锌和硬脂酸，在优选实施例中，活性剂中具体的配比为 氧化锌5～10份，硬脂酸0.5～2份，助交联剂是三烯丙基异氰脲酸酯、 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、间亚苯基双马来酰亚胺及硫磺的一种 或多种，通过合理的搭配，即可以获得综合物性优异的橡胶材料。

其中，本发明还涉及一种冷媒空调系统用密封件材料的制作方 法，其可通过如下步骤制备而成：

步骤一：塑炼，将一定质量分数的氢化丁腈橡胶在开炼机上塑炼， 小辊距(0.5mm以下)薄通5-10次，使得生胶获得更高的可塑度， 提升混炼吃粉的速度，缩短混炼时间，保证混炼后的胶料具有优异的 加工性能。

步骤二：混炼，将塑炼好的胶料投入密炼剂中，炼制1-2min，使 得胶料获得一定的加工温度，便于后续的的混炼吃粉操作，首先投入 活性剂(氧化锌和硬脂酸)、防老剂、功能及加工助剂等小料，密炼 2-3min，使得该部分难于分散的小料得到较好的预分散，随后加入2/3 补强性无机填料混炼3-5min，使得该部分补强性无机填料的大料与前 面预分散的小料混合均匀，最后加入剩余的1/3补强性无机填料和增 塑剂，混炼2-3min，伴有少量增塑剂的补强填充剂的加入，可以有效 抑制密炼室温度的升高速度，同时还可以降低整个混炼胶体系的门 尼，不但有效缩短了混炼的时间，而且还促进了补强填充剂的分散， 排胶控制在120-130℃，通升栓排胶，通过排胶温度的控制，既保证 了胶料获得足够的混炼时间，同时又避免了胶料过炼带来的性能损失 的风险，然后将混炼好的A段胶出片冷却，停放4～8h，通过停放时 间的控制，既释放了胶料在机械加工过程中产生的内应力，保证了后 续硫化胶的收缩稳定性，又能让配合剂和橡胶大分子之间充分浸润融 合，进一步提升了橡胶的强度等物理机械性能。

步骤三：二段热炼，取炼制好A段料，在开炼机上进行热炼，滚 筒温度控制在40～55度，使得胶料具备一定的加工温度，通过调整辊 距1～2mm，使得胶料获得较好包辊性，便于吃粉。

步骤四：二段加料，依次加入对应质量分数的硫化助剂和助交联 剂，吃粉完成后，进行左右翻炼2～3次，使得粉料得到较好的预分散， 打包2～3次，使得粉料进一步分散均匀，小辊距薄通5～8次后，使得 粉料得到充分的分散融合，出片冷却停放，既保证了粉料的充分浸润 融合，同时又避免了温度过高引发焦烧的风险，B段胶完成，即获得 橡胶材料。

下面将根据本发明的耐新型冷媒密封件橡胶材料的多个实施例 进行比对：

实例1：

氢化丁腈橡胶(A)100份、氧化锌8份、硬脂酸1份、防老剂3 份、功能及加工助剂3份、炭黑及补强性无机填料80份、酯类增塑 剂8份、硫化及助剂12.5份。

实例2：

氢化丁腈橡胶(A)100份、氧化锌6份、硬脂酸1份、防老剂3 份、功能及加工助剂4.5份、炭黑及补强性无机填料90份、酯类增 塑剂7份、硫化及助剂14.5份。

实例3：

氢化丁腈橡胶(B)100份、氧化锌7份、硬脂酸1.2份、防老剂 3份、功能及加工助剂4份、炭黑及补强性无机填料75份、酯类增 塑剂5份、硫化及助剂12份。

实例4：

氢化丁腈橡胶(B)100份、氧化锌7份、硬脂酸1份、防老剂3 份、功能及加工助剂4份、炭黑及补强性无机填料80份、酯类增塑 剂7份、硫化及助剂13.5份。

实例5：

氢化丁腈橡胶(B)100份、氧化锌7份、硬脂酸1份、防老剂3 份、功能及加工助剂4份、炭黑及补强性无机填料85份、酯类增塑 剂6份、硫化及助剂14.5份。

实例6：

氢化丁腈橡胶(B)100份、氧化锌5份、硬脂酸0.6份、防老剂 3份、功能及加工助剂3.5份、炭黑及补强性无机填料80份、酯类增 塑剂7份、硫化及助剂14份。

将上述六个实例中的材料通过本发明的四个步骤进行制作完成 后，进行具体的测试分析，结果见表1：

表1

由此，通过上述六个实例可知：

实例1：该材料的特点：在工艺性能方面，具有优异的加工性能， 具备一定的焦烧安全性，硫化速度较快，生产效率较高；在物理机械 性能方面，具有较高伸长率，较好的撕裂强度，老化性能优异的特点， 其他物性指标也均满足相应标准的要求，详见表1。

实例2：该材料的特点：在工艺性能方面，具有优异的加工性能， 具备一定的焦烧安全性，硫化速度较快，生产效率较高；在物理机械 性能方面，具有高硬度，高定伸强度，老化性能较好的特点，其他物 性指标也均满足相应标准的要求，详见表1。

实例3：该材料的特点：在工艺性能方面，具备一定的焦烧安全 性，硫化速度较快，生产效率较高；在物理机械性能方面，具有高伸 长率，高拉伸强度，高撕裂强度，老化性能较好的特点，其他物性指 标也均满足相应标准的要求，详见表1。

实例4：该材料的特点：在工艺性能方面，具备一定的焦烧安全 性，硫化速度快，生产效率高；在物理机械性能方面，具有低压变， 高拉伸强度，较高的伸长率，较好的撕裂强度，老化性能较好的特点， 其他物性指标也均满足相应标准的要求，详见表1。

实例5：该材料的特点：在工艺性能方面，具备一定的焦烧安全 性，硫化速度较快，生产效率较高；在物理机械性能方面，具有高硬 度，高拉伸强度，较低的压变，较高的伸长率，较高的定伸强度，较 好的撕裂强度，老化性能较好的特点，其他物性指标也均满足相应标 准的要求，详见表1。

实例6：该材料的特点：在工艺性能方面，具备优异的焦烧安全 性；在物理机械性能方面，具有较高的拉伸强度，较高的伸长率，较 高的定伸强度，较好的撕裂强度，其他物性指标也均满足相应标准的 要求，详见表1。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本 发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过，但本发 明不限制在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明 的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的 权利要求的任何实施例。

Claims (10)

1.一种冷媒空调系统用密封件材料，其特征在于所述冷媒空调系统用密封件材料的组成包括：

基体橡胶100份，补强性无机填料60～90份，增塑剂1～10份，活性剂5.5～12份，防老剂2～5份，功能及加工助剂2～5份，硫化助剂8～15份，助交联剂2～5份。

2.如权利要求1所述的冷媒空调系统用密封件材料，其特征在于：所述基体橡胶的优选实施例为高饱和度的氢化丁腈橡胶，所述氢化丁腈橡胶是由丁腈橡胶进行加氢处理而得到的高度饱和的弹性体。

3.如权利要求1所述的冷媒空调系统用密封件材料，其特征在于：所述补强性无机填料为炭黑N330、炭黑N550、炭黑N774和硅酸盐中的两种或多种。

4.如权利要求1所述的冷媒空调系统用密封件材料，其特征在于：所述增塑剂为双酯类、聚醚聚酯类和偏苯三酸三辛酯增塑剂中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的冷媒空调系统用密封件材料，其特征在于：所述防老剂为445、MBZ和MMBI的一种或多种。

6.如权利要求1所述的冷媒空调系统用密封件材料，其特征在于：所述功能及加工助剂为偶联剂、高分子量脂肪酸脂、芳香烃树脂和微晶蜡的一种或多种。

7.如权利要求1所述的冷媒空调系统用密封件材料，其特征在于：所述硫化助剂是过氧化二异丙苯。

8.如权利要求1所述的冷媒空调系统用密封件材料，其特征在于：所述活性剂是氧化锌和硬脂酸，具体为氧化锌5～10份，硬脂酸0.5～2份。

9.如权利要求1所述的冷媒空调系统用密封件材料，其特征在于：助交联剂是三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、间亚苯基双马来酰亚胺及硫磺的一种或多种。

10.一种冷媒空调系统用密封件材料的制作方法，其特征在于包含如下步骤：

步骤一：塑炼，将一定质量分数的氢化丁腈橡胶在开炼机上塑炼，小辊距薄通5-10次；

步骤二：混炼，将塑炼好的胶料投入密炼剂中，炼制1-2min，首先投入活性剂、防老剂、功能及加工助剂等小料，密炼2-3min，随后加入2/3补强性无机填料混炼3-5min，最后加入剩余的1/3补强性无机填料和增塑剂，混炼2-3min，排胶控制在120-130℃，通升栓排胶，然后将混炼好的A段胶出片冷却，停放4～8h，通过停放时间的控制，既释放了胶料在机械加工过程中产生的内应力，保证了后续硫化胶的收缩稳定性，又能让配合剂和橡胶大分子之间充分浸润融合，进一步提升了橡胶的强度等物理机械性能；

步骤三：二段热炼，取炼制好A段料，在开炼机上进行热炼，滚筒温度控制在40～55度，使得胶料具备一定的加工温度，通过调整辊距1～2mm，使得胶料获得较好包辊性，便于吃粉；

步骤四：二段加料，依次加入对应质量分数的硫化助剂和助交联剂，吃粉完成后，进行左右翻炼2～3次，打包2～3次，使得粉料进一步分散均匀，小辊距薄通5～8次后，出片冷却停放，B段胶完成，获得材料。