CN111006016A - 一种用于大型空气压缩机缸盖冷却液的复合密封圈 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及密封圈制造技术领域，具体涉及一种用于大型空气压缩机缸盖冷却液的复合密封圈。所述复合密封圈通过在常规金属骨架上设置橡胶包覆层，可以通过橡胶包覆层的弹性显著增强整体密封性能，并且可以通过橡胶包覆层保护内部金属圈，延长使用寿命，所述橡胶包覆层采用三元乙丙橡胶为基体，并针对其进行改性处理使之能满足复合密封圈的使用性能要求。通过上述设置，可以有效的提升密封圈的密封性，并且显著降低密封圈的制造和维护成本。

Description

一种用于大型空气压缩机缸盖冷却液的复合密封圈
技术领域
本申请涉及密封圈制造技术领域，具体涉及一种用于大型空气压缩机缸盖冷却液的复合密封圈。
背景技术
石油作为一种重要的工业原料和能源物质，在过去很长一段时间、当下和未来相当长的时间内都是一种极为重要的战略物资。石油化工行业为我们提供了汽油、塑料、橡胶等丰富的应用广泛的物质，可以说，没有石油化工，现代社会将会崩塌，石油化工可以说是当今社会最重要的基石之一。
大型空气压缩机是石油化工行业中不可缺少的必须设备，现有技术中，由于大型空气压缩机缸盖冷却液的密封圈在安装和使用中需要承受极大的压力，所以密封圈一般采用纯金属制造，不过由于金属的特性，这种密封圈整体密封性能较差，且使用周期一般为半年到一年，维修更换较为频繁，总体成本较高。
发明内容
为针对上述问题，本申请提供了一种用于大型空气压缩机缸盖冷却液的复合密封圈，其特征在于，包括金属骨架和橡胶包覆层，所述金属骨架为纯金属或合金材料，所述橡胶包覆层为单层或多层结构，其总的厚度为0.2～0.3mm，
所述橡胶包覆层的HS硬度在80～90，扯断强度大于15MPa，扯断伸长率大于350％，压缩永久变形小于25％。
可选的，所述金属骨架为镍钼合金、铜镍合金、银、铜的一种或多种。
可选的，所述橡胶包覆层的材料配方按重量份数计，包括：100份三元乙丙橡胶、5份氧化锌、1份硬脂酸、5～7份复合促进剂、2～4份防老剂、1～3份加工助剂、2～5份粘合剂、80～120份补强剂、30～50份石蜡油和1.5～2份硫化剂。
可选的，所述复合促进剂为促进剂TMTD、DM、TMTM的一种或多种。
可选的，所述防老剂为防老剂RD、防老剂MB的一种或多种，所述加工助剂为聚乙二醇，所述粘合剂为聚氨酯，所述补强剂为炭黑，所述硫化剂为过氧化物和硫磺中的一种或组合。
可选的，所述过氧化物为过氧化二异丙苯。
可选的，所述橡胶包覆层的制备方法是：
1)密炼机中加入EPDM、氧化锌、硬脂酸、防老剂、加工助剂、粘合剂、补强剂、石蜡油，在140℃～155℃、70～80r/min的条件下混炼3～5min；
2)室温下放置24小时；
3)密炼机中加入步骤1)得到的初步改性EPDM、硫化剂、复合促进剂，在90℃～110℃、70～80r/min的条件下混炼3～10min；
4)将步骤3)得到的改性EPDM裁切成5～7mm宽的胶条，所述胶条即为橡胶包覆层的基体材料。
可选的，所述复合密封圈的制备方法是：
1)金属圈冲压成型并喷砂打磨，在表面涂刷金属-橡胶粘合剂，在80℃下烘烤30min；
2)用胶条包覆金属圈，放入预热模具型腔，在160℃下硫化15min。
本申请通过在常规金属骨架上设置橡胶包覆层，可以通过橡胶包覆层的弹性显著增强整体密封性能，并且可以通过橡胶包覆层保护内部金属圈，延长使用寿命，所述橡胶包覆层采用三元乙丙橡胶为基体，并针对其进行改性处理使之能满足复合密封圈的使用性能要求。通过上述设置，可以有效的提升密封圈的密封性，并且显著降低密封圈的制造和维护成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本方案进行阐述。
本申请提供了一种用于大型空气压缩机缸盖冷却液的复合密封圈，所述复合密封圈由两部分构成，分别是金属圈和橡胶包覆层，通过在金属圈上包覆橡胶包覆层，可以增强整体弹性以提升密封性能，并且橡胶包覆层可以有效对金属圈进行保护，从而提升整体结构的使用寿命，降低了金属圈的性能要求和维护需求，显著降低大型空气压缩机缸盖冷却液的密封圈的制造和维护成本。
所述金属骨架为纯金属或合金材料，优选采用镍钼合金、铜镍合金、银、铜的一种或多种，所述橡胶包覆层为单层或多层结构，其总的厚度为0.2～0.3mm，优选采用单层结构。为满足实际需要，我们要求所述橡胶包覆层的HS硬度在80～90，扯断强度大于15MPa，扯断伸长率大于350％，压缩永久变形小于25％。
为达到性能设计要求，本申请所述橡胶包覆层采用特制的改性EPDM(三元乙丙橡胶)制备而来，具体的，所述改性EPDM的配方按重量份数计，包括：100份三元乙丙橡胶、5份氧化锌、1份硬脂酸、5～7份复合促进剂、2～4份防老剂、1～3份加工助剂、2～5份粘合剂、80～120份补强剂、30～50份石蜡油和1.5～2份硫化剂。其中所述复合促进剂为促进剂TMTD、DM、TMTM的一种或多种，所述防老剂为防老剂RD、防老剂MB的一种或多种，所述加工助剂为聚乙二醇，所述粘合剂为聚氨酯，所述补强剂为炭黑，所述硫化剂为过氧化物和硫磺中的一种或组合，优选过氧化物为DCP(过氧化二异丙苯)。
所述橡胶包覆层通过以下步骤制得：
1)密炼机中加入EPDM、氧化锌、硬脂酸、防老剂、加工助剂、粘合剂、补强剂、石蜡油，在140℃～155℃、70～80r/min的条件下混炼3～5min；
2)室温下放置24小时；
3)密炼机中加入步骤1)得到的初步改性EPDM、硫化剂、复合促进剂，在90℃～100℃、70～80r/min的条件下混炼3～10min；
4)将步骤3)得到的改性EPDM裁切成5～7mm宽的胶条，所述胶条即为橡胶包覆层的基体材料。
所述复合密封圈的制备方法是：
1)金属圈冲压成型并喷砂打磨，在表面涂刷金属-橡胶粘合剂，在80℃下烘烤30min；
2)用胶条包覆金属圈，放入预热模具型腔，在160℃下硫化15min。
通过以上步骤，即可制得本申请所述用于大型空气压缩机缸盖冷却液的复合密封圈。
下面结合实施例说明所述包覆橡胶层和复合密封圈的性能。
实施例1
本实施例提供了一种用于大型空气压缩机缸盖冷却液的复合密封圈，所述金属骨架为镍钼合金，所述橡胶包覆层为单层，其总的厚度为0.25mm，所述橡胶包覆层采用特制的改性EPDM(三元乙丙橡胶)制备而来。所述改性EPDM的配方按重量份数计，包括：100份三元乙丙橡胶、5份氧化锌、1份硬脂酸、6份复合促进剂、3份防老剂、2份加工助剂、4份粘合剂、100份补强剂、40份石蜡油和2份硫化剂。
其中所述复合促进剂为促进剂TMTD、DM、TMTM按质量比为2:5:6的混合物，所述防老剂为防老剂RD，所述加工助剂为聚乙二醇，所述粘合剂为聚氨酯，所述补强剂为炭黑N330，所述硫化剂为DCP和硫磺按质量比为3:1的混合物。
所述橡胶包覆层通过以下步骤制得：
1)密炼机中加入EPDM、氧化锌、硬脂酸、防老剂、加工助剂、粘合剂、补强剂、石蜡油，在140℃～155℃、70～80r/min的条件下混炼3～5min；
2)室温下放置24小时；
3)密炼机中加入步骤1)得到的初步改性EPDM、硫化剂、复合促进剂，在90℃～110℃、70～80r/min的条件下混炼3～10min；
4)将步骤3)得到的改性EPDM裁切成5～7mm宽的胶条，所述胶条即为橡胶包覆层的基体材料。
所述复合密封圈的制备方法是：
1)金属圈冲压成型并喷砂打磨，在表面涂刷金属-橡胶粘合剂，在80℃下烘烤30min；
2)用胶条包覆金属圈，放入预热模具型腔，在160℃下硫化15min。
通过以上步骤，即可制得本实施例所述用于大型空气压缩机缸盖冷却液的复合密封圈。
实施例2
本实施例提供了一种用于大型空气压缩机缸盖冷却液的复合密封圈，所述金属骨架为镍钼合金，所述橡胶包覆层为单层，其总的厚度为0.2mm，所述橡胶包覆层采用特制的改性EPDM(三元乙丙橡胶)制备而来。所述改性EPDM的配方按重量份数计，包括：100份三元乙丙橡胶、5份氧化锌、1份硬脂酸、5份复合促进剂、2份防老剂、1份加工助剂、2份粘合剂、80份补强剂、30份石蜡油和1.5份硫化剂。
其中所述复合促进剂为促进剂TMTD、DM、TMTM按质量比为2:5:6的混合物，所述防老剂为防老剂RD、MB按照质量比为1:1的混合物，所述加工助剂为聚乙二醇，所述粘合剂为聚氨酯，所述补强剂为炭黑N550，所述硫化剂为DCP。
所述橡胶包覆层通过以下步骤制得：
1)密炼机中加入EPDM、氧化锌、硬脂酸、防老剂、加工助剂、粘合剂、补强剂、石蜡油，在140℃、77r/min的条件下混炼5min；
2)室温下放置24小时；
3)密炼机中加入步骤1)得到的初步改性EPDM、硫化剂、复合促进剂，在95℃、77r/min的条件下混炼8min；
4)将步骤3)得到的改性EPDM裁切成5～7mm宽的胶条，所述胶条即为橡胶包覆层的基体材料。
所述复合密封圈的制备方法是：
1)金属圈冲压成型并喷砂打磨，在表面涂刷金属-橡胶粘合剂，在80℃下烘烤30min；
2)用胶条包覆金属圈，放入预热模具型腔，在160℃下硫化15min。
通过以上步骤，即可制得实施例2所述用于大型空气压缩机缸盖冷却液的复合密封圈。
实施例3
本实施例提供了一种用于大型空气压缩机缸盖冷却液的复合密封圈，所述金属骨架为铜镍合金，所述橡胶包覆层为双层，其总的厚度为0.3mm，所述橡胶包覆层采用特制的改性EPDM(三元乙丙橡胶)制备而来。所述改性EPDM的配方按重量份数计，包括：100份三元乙丙橡胶、5份氧化锌、1份硬脂酸、7份复合促进剂、4份防老剂、3份加工助剂、5份粘合剂、120份补强剂、50份石蜡油和2份硫化剂。
其中所述复合促进剂为促进剂TMTD、DM、TMTM按质量比为2:5:6的混合物，所述防老剂为防老剂RD，所述加工助剂为聚乙二醇，所述粘合剂为聚氨酯，所述补强剂为炭黑N762，所述硫化剂为DCP和硫磺按质量比为2:1的混合物。
所述橡胶包覆层通过以下步骤制得：
1)密炼机中加入EPDM、氧化锌、硬脂酸、防老剂、加工助剂、粘合剂、补强剂、石蜡油，在150℃、77r/min的条件下混炼5min；
2)室温下放置24小时；
3)密炼机中加入步骤1)得到的初步改性EPDM、硫化剂、复合促进剂，在100℃、77r/min的条件下混炼8min；
4)将步骤3)得到的改性EPDM裁切成5～7mm宽的胶条，所述胶条即为橡胶包覆层的基体材料。
所述复合密封圈的制备方法是：
1)金属圈冲压成型并喷砂打磨，在表面涂刷金属-橡胶粘合剂，在80℃下烘烤30min；
2)用胶条包覆金属圈，放入预热模具型腔，在160℃下硫化15min。
通过以上步骤，即可制得实施例3所述用于大型空气压缩机缸盖冷却液的复合密封圈。
实施例4
本实施例提供了一种用于大型空气压缩机缸盖冷却液的复合密封圈，所述金属骨架为铜制结构，所述橡胶包覆层为双层，其总的厚度为0.3mm，所述橡胶包覆层采用特制的改性EPDM(三元乙丙橡胶)制备而来。所述改性EPDM的配方按重量份数计，包括：100份三元乙丙橡胶、5份氧化锌、1份硬脂酸、5份复合促进剂、2份防老剂、1份加工助剂、2份粘合剂、80份补强剂、30份石蜡油和1.5份硫化剂。
其中所述复合促进剂为促进剂TMTD、DM按质量比为1:3的混合物，所述防老剂为防老剂MB，所述加工助剂为聚乙二醇，所述粘合剂为聚氨酯，所述补强剂为炭黑N330，所述硫化剂为DCP和硫磺按质量比为3:1的混合物。
所述橡胶包覆层通过以下步骤制得：
1)密炼机中加入EPDM、氧化锌、硬脂酸、防老剂、加工助剂、粘合剂、补强剂、石蜡油，在145℃、77r/min的条件下混炼5min；
2)室温下放置24小时；
3)密炼机中加入步骤1)得到的初步改性EPDM、硫化剂、复合促进剂，在100℃、77r/min的条件下混炼8min；
4)将步骤3)得到的改性EPDM裁切成5～7mm宽的胶条，所述胶条即为橡胶包覆层的基体材料。
所述复合密封圈的制备方法是：
1)金属圈冲压成型并喷砂打磨，在表面涂刷金属-橡胶粘合剂，在80℃下烘烤30min；
2)用胶条包覆金属圈，放入预热模具型腔，在160℃下硫化15min。
通过以上步骤，即可制得实施例4所述用于大型空气压缩机缸盖冷却液的复合密封圈。
实施例5
本实施例提供了一种用于大型空气压缩机缸盖冷却液的复合密封圈，所述金属骨架为银制结构，所述橡胶包覆层为单层，其总的厚度为0.3mm，所述橡胶包覆层采用特制的改性EPDM(三元乙丙橡胶)制备而来。所述改性EPDM的配方按重量份数计，包括：100份三元乙丙橡胶、5份氧化锌、1份硬脂酸、6份复合促进剂、3份防老剂、2份加工助剂、4份粘合剂、100份补强剂、40份石蜡油和2份硫化剂。
其中所述复合促进剂为促进剂TMTD、DM、TMTM按质量比为2:5:6的混合物，所述防老剂为防老剂RD，所述加工助剂为聚乙二醇，所述粘合剂为聚氨酯，所述补强剂为炭黑N330，所述硫化剂为DCP和硫磺按质量比为3:1的混合物。
所述橡胶包覆层通过以下步骤制得：
1)密炼机中加入EPDM、氧化锌、硬脂酸、防老剂、加工助剂、粘合剂、补强剂、石蜡油，在145℃、77r/min的条件下混炼5min；
2)室温下放置24小时；
3)密炼机中加入步骤1)得到的初步改性EPDM、硫化剂、复合促进剂，在100℃、77r/min的条件下混炼8min；
4)将步骤3)得到的改性EPDM裁切成5～7mm宽的胶条，所述胶条即为橡胶包覆层的基体材料。
所述复合密封圈的制备方法是：
1)金属圈冲压成型并喷砂打磨，在表面涂刷金属-橡胶粘合剂，在80℃下烘烤30min；
2)用胶条包覆金属圈，放入预热模具型腔，在160℃下硫化15min。
通过以上步骤，即可制得实施例5所述用于大型空气压缩机缸盖冷却液的复合密封圈。
针对实施例1～3所述包覆橡胶层在常温常压下，测试结果如下表：
Figure BDA0002314494530000101
其中压缩永久变形测试标准是按照CB/T 7759-1996标准进行测试，拉伸性能是按照GB/T1040-92进行测试，HS硬度是在常温常压下进行测试。
本申请通过在常规金属骨架上设置橡胶包覆层，可以通过橡胶包覆层的弹性显著增强整体密封性能，并且可以通过橡胶包覆层保护内部金属圈，延长使用寿命，所述橡胶包覆层采用三元乙丙橡胶为基体，并针对其进行改性处理使之能满足复合密封圈的使用性能要求。通过上述设置，可以有效的提升密封圈的密封性，并且显著降低密封圈的制造和维护成本。
本申请说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于系统及终端实施例而言，由于其中的方法基本相似于方法的实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本申请未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例仅用于说明本申请的技术方案并非是对本申请的限制，本申请仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本申请的宗旨，也应属于本申请的权利要求保护范围。

Claims (8)

1.一种用于大型空气压缩机缸盖冷却液的复合密封圈，其特征在于，包括金属骨架和橡胶包覆层，所述金属骨架为纯金属或合金材料，所述橡胶包覆层为单层或多层结构，其总的厚度为0.2～0.3mm，
所述橡胶包覆层的HS硬度在80～90，扯断强度大于15MPa，扯断伸长率大于350％，压缩永久变形小于25％。
2.根据权利要求1所述的复合密封圈，其特征在于，所述金属骨架为镍钼合金、铜镍合金、银、铜的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的复合密封圈，其特征在于，所述橡胶包覆层的材料配方按重量份数计，包括：100份三元乙丙橡胶、5份氧化锌、1份硬脂酸、5～7份复合促进剂、2～4份防老剂、1～3份加工助剂、2～5份粘合剂、80～120份补强剂、30～50份石蜡油和1.5～2份硫化剂。
4.根据权利要求3所述的复合密封圈，其特征在于，所述复合促进剂为促进剂TMTD、DM、TMTM的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的复合密封圈，其特征在于，所述防老剂为防老剂RD、防老剂MB的一种或多种，所述加工助剂为聚乙二醇，所述粘合剂为聚氨酯，所述补强剂为炭黑，所述硫化剂为过氧化物和硫磺中的一种或组合。
6.根据权利要求5所述的复合密封圈，其特征在于，所述过氧化物为过氧化二异丙苯。
7.根据权利要求3所述的复合密封圈，其特征在于，所述橡胶包覆层的制备方法是：
1)密炼机中加入EPDM、氧化锌、硬脂酸、防老剂、加工助剂、粘合剂、补强剂、石蜡油，在140℃～155℃、70～80r/min的条件下混炼3～5min；
2)室温下放置24小时；
3)密炼机中加入步骤1)得到的初步改性EPDM、硫化剂、复合促进剂，在90℃～110℃、70～80r/min的条件下混炼3～10min；
4)将步骤3)得到的改性EPDM裁切成5～7mm宽的胶条，所述胶条即为橡胶包覆层的基体材料。
8.根据权利要求7所述的复合密封圈，其特征在于，所述复合密封圈的制备方法是：
1)金属圈冲压成型并喷砂打磨，在表面涂刷金属-橡胶粘合剂，在80℃下烘烤30min；
2)用胶条包覆金属圈，放入预热模具型腔，在160℃下硫化15min。
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