CN1110300A - 一种用纤维增强的软木橡胶密封材料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用纤维增强的软木橡胶密封 材料及其制备工艺，在现有软木橡胶密封材料的基础 上，通过引入一类纤维材料(非石棉)，籍助纤维的增 强作用来提高材料的强度、耐热、耐老等性能，通过优 化密封材料的组成比与制备工艺来提高材料的压缩 回弹性能，使本发明所说的用纤维增强的软木橡胶密 封材料的综合性能指标达到和超过国际上公认的机 动车用密封材料的技术指标。

Description

本发明涉及一种橡胶密封材料及其制备工艺，特别是一种纤维增强的软木橡胶密封材料及其制备工艺。

众所周知，目前市售的软木橡胶密封材料，具有较好的耐油性能、耐溶剂性能，是机动车汽阀室盖、水套孔盖板、万向节滚针轴承及一般液压设备和变压器油封的首选密封材料，也是玻璃、陶瓷等化工、医药、食品设备常用密封材料。但是由于该种材料，其抗拉强度较低（小于3MPa）、耐热老化性能差（长期使用温度小于70℃）、热老化后的变形大、使用寿命短、泄漏率高，故不适用于温度高（如大于120℃）、工作压力大（如大于2MPa）以及密封要求高的场合。如高速运行的机动车，由于其产生的温度较高，故目前的市售软木橡胶密封材料，无法满足高速运行机动车的密封要求（如将目前市售的软木橡胶密封材料，按照国际标准检测其密封性，即材料经100℃×100小时热空气老化后，在螺栓扭矩4.9N·m、0.3MPa以及热油的工况下，由于在30秒内出现气泡泄漏，故密封性不合格）。因此产业部门期望科技工作者提供一种适用的综合性能更为优良的密封材料。

本发明的目的在于克服现有密封材料的缺陷，提供一种纤维增强的软木橡胶密封材料及其制备工艺，具有抗拉强度高（如≥5MPa）、热老化变形小（如热老化变形≤35%）、耐热性好（如≥160℃）、压缩后回弹性好（如回弹率≥50%）、耐油性好（如在ASTM-2号燃料油中，150℃×5小时下，厚度增加率≤10%，重量增加率≤70%）等优点。经德国吕布罗（LoeBRO）公司按TL99060000013机动车用密封材料标准检测，完全达到要求。

本发明的构思是这样的：

发明人设想在现有软木橡胶密封材料的基体中，通过引入一类纤维材料（非石棉类），籍助纤维的增强作用，提高材料的强度、耐热、耐老化性能，通过优化密封材料组成比和制备工艺来提高材料压缩后的回弹性及综合性能，使本发明所说的用纤维增强的软木橡胶密封材料的综合性能指标达到和超过国际上公认的机动车用密封材料的技术标准。

本发明是这样实现的：

发明人在大量实验的基础上，确定了一种用纤维增强的软木橡胶密封材料的组份及其适宜的组成比（wt%）和最佳组成比（wt%）的范围，以及相应的制备工艺。

本发明所说的用纤维增强的软木橡胶密封材料系由粘结剂、纤维增强剂、软木粒子、无机体质填料、以及硫化剂、防老剂、增塑剂、硫化促进剂、活性剂诸组份按一定的组成比混炼硫化而成，其具体组份与组成比（wt%）范围如下述：

（1）粘结剂可以为三元乙丙橡胶、丁腈橡胶中的一种或它们的混合物，其适宜的含量为8～25%，最佳为13～18%;

（2）纤维增强剂可以为麻类纤维、玻璃纤维、芳纶纤维（Armiad纤维）中的一种或它们的混合物，其适宜的含量为8～25%，最佳为13～18%;

（3）软木粒子的适宜的尺度为0.51～0.85mm，适宜的含量为15～35%，最佳为22～28%;

（4）无机体质填料可以为碳酸钙、滑石粉、氧化镁、硫酸钡中的一种或它们的混合物，其适宜的含量为25～45%，最佳为35～40%;

（5）硫化剂可以为硫或二硫吗啡啉中的一种，或它们的混合物，其适宜的含量的0.03～0.10%，最佳为0.05～0.08%;

（6）防老剂可以为N-苯基-β萘胺（简称防老剂D）或N-苯基-N′-环已基对苯二胺（简称防老剂4010）中的一种或它们的混合物，其适宜的含量为0.05～0.60%，最佳为0.2～0.5%;

（7）增塑剂可以为邻苯二甲酸二丁酯（简称DBP）或磷酸三苯酯（简称TPP）中的一种或它们混合物，其适宜的含量为0.5～2.0%，最佳为1.2～1.7%;

（8）硫化促进剂可以为二硫化四甲秋兰姆（简称促进剂TT）或N-环已基-2-苯并噻唑次磺酸胺（简称促进剂CZ）中的一种或它们的混合物，其适宜的含量为0.1～0.8%，最佳为0.2～0.5%;

（9）活性剂可以为氧化锌、硬酯酸中的一种或它们的混合物，其适宜的含量为0.5～1.5%，最佳为0.8～1.2%。

由上述各组份构成总量为100%的混合物，然后按照下述工艺制备：

（1）胶料混炼

首先将橡胶类粘结剂采用开炼机先行塑炼，然后依次加入硫化剂、无机体质填料、增塑剂、活性剂、软木粒子、纤维增强剂、防老剂、硫化促进剂，进行充分混炼。

（2）机械成张

取混炼好的胶料机械成张成1～3mm厚度的板材（板材的厚度可以根据密封材料的要求进行变化，而不受上述1～3mm厚度的限制）。

（3）模压硫化

把成张的板材在平板硫化机上进行模压硫化，模压硫化时的工艺条件为：硫化压力为3～10MPa，硫化时间为10～20分钟，硫化温度为120～150℃，经硫化后的板材即为本发明的密封材料。

下面将结合实施例进一步阐明本发明的内容，但这些实施例并不限制本发明的保护范围。

实施例1

先将15份丁腈-26或丁腈-40在开炼机中塑炼5～7分钟，依次加入0.08份硫磺、16份碳酸钙、12份滑石粉、10份硫酸钡以及1.5份DBP、0.1份硬酯酸、0.5份氧化锌不断混炼，之后加入28份软木粒子（粒径为0.64mm），待混炼均匀后加入10份黄麻短纤维（直径为0.05mm，长为15mm左右）继续混炼至纤维在胶料中分散均匀，再加入0.32份防老剂D，0.4份促进剂CZ继续混炼均匀，混炼好的胶料经机械成张成需要厚度的板材（如1～3mm），成张后的板材再用平板硫化机模压硫化，其硫化条件为：硫化压力为7MPa，硫化温度为135±5℃，硫化时间为18分钟，硫化后的板材即为本发明所说的用纤维增强的软木橡胶密封材料。经检测：该材料的拉伸强度为5.1MPa，压缩率为16%，回弹率为51.4%，热老化后变形为15%，耐热性大于160℃，在ASTM-2号燃料油中150℃×5小时，厚度增加率8.6%，重量增加率为7.8%，完全达到国际上公认的机动车用密封材料的技术指标。

实施例2

除了先将15份三元乙丙橡胶在开炼机上塑炼5～7分钟，以及加入26份软木粒子（粒径为0.51mm）、18份黄麻纤维（直径为0.05mm，长为15mm左右）外，其余原料及制备工艺均同实施例1。所得的密封材料经检测：拉伸强度为6.5MPa，压缩率为11.5%，回弹率为53.4%，热老化后变形为14%，耐热性大于160℃，在ASTM-2号燃料油中150℃×5小时，厚度增加率8.2%，重量增加率为7.9%，完全达到国际上公认的机动车用密封材料的技术指标。

总之，按照本发明的配比与制工艺制得的密封材料，其综合性能大大优于国际上公认的机动车用密封材料的要求，样品送德国吕布罗（LoeBRO）公司按TL99060000013标准检测，结果如下表1所列。

由表1可见：本发明的密封材料各项技术指标均达到和超过了TL99060000013所规定的技术指标，特别是在高温下，其耐油性能更为优越，是一种非常有发展前途的机动量用密封材料。

Claims (3)

1、一种用纤维增强的软木橡胶密封材料，由粘结剂、纤维增强剂、软木粒子、无机体质填料以及硫化剂、防老剂、增塑剂、硫化促进剂、活性剂诸组份按一定的组成比构成，本发明的特征在于所说的组份与组成比为：

(1)所说的纤维增强剂可以为三元乙丙橡胶、丁腈橡胶中的一种或它们的混合物，其含量为8～25%(wt%)；

(2)所说的纤维增强剂可以为麻类纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种或它们的混合物，其含量为8～25(wt%)；

(3)所说的软木粒子，其适宜尺度为0.51～0.85mm，其含量为15～35%(wt%)；

(4)所说的无机体质填料可以为碳酸钙、滑石粉、氧化镁、硫酸钡中的一种或它们混合物，其含量为25～45%(wt%)；

(5)所说的硫化剂可以为硫、二硫吗啡啉中的一种或它们的混合物，其含量为0.03～0.10%(wt%)；

(6)所说的防老剂可以为N-苯基-β萘胺、N-苯基-N”-环已基对苯二胺中的一种或它们的混合物，其含量为0.05～0.60%(wt%)；

(7)所说的增塑剂可以为邻苯二甲酸二丁酯、磷酸二苯酯中的一种或它们的混合物，其含量为0.5～2.0%(wt%)；

(8)所说的硫化促进剂可以为二硫化四甲基秋兰姆、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酸胺中的一种或它们的混合物，其含量为0.1～0.8%(wt%)；

(9)所说的活性剂可以为氧化锌、硬酯酸中的一种或它们的混合物，其含量为0.5～1.5%(wt%)；

由上述(1)～(9)所述的诸组份构成总量为100%(wt%)的组合物。

2、如权利要求1所述的密封材料，其特征在于所说密封材料的组成比为：粘结剂含量为13～18%（wt%，下同）;纤维增强剂含量为13～18%;软木粒子含量为22～28%;无机体质填料含量为35～40%;硫化剂含量为0.05～0.08%;防老剂含量为0.2～0.5%;增塑剂含量为1.2～1.7%;硫化促进剂含量为0.2～0.5%;活性剂含量为0.8～1.2%。

3、一种用纤维增强的软木橡胶密封材料的制备工艺，主要包括胶料混炼、机械成线、模压硫化三个过程，其特征在于：

（1）其中所说的胶料混炼过程有一个适宜的混炼程序：首先将橡胶类粘结剂在开炼机中先行塑炼，然后依次按硫化剂、无机体质填料、增塑剂、活性剂、软木粒子、纤维增强剂、防老剂、硫化促进剂的顺序加入开炼机中的进行混炼成一均匀的胶料;

（2）其中所说的模压硫化过程，有一个适宜的硫化工艺条件为：

硫化压力为3～10MPa，硫化温度为120～150℃，硫化时间为10～20分钟。