CN111100340B - 一种泥泵和高压冲水泵轴封橡胶密封圈及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及橡胶领域，更具体地，本发明涉及一种泥泵和高压冲水泵轴封橡胶密封圈及其制备方法。本发明第一个方面提供了一种轴封橡胶密封圈，按重量份计，其制备原料包括40～50份丁腈橡胶、1～5份活性剂、30～40份二氧化硅、5～15份增塑剂、0.5～1份硫化剂、0.5～2份促进剂；所述丁腈橡胶中丙烯腈占34～41wt％。本发明提供的轴封橡胶密封圈具有优异的机械强度、耐海水性以及耐老化性能，在长时间的海水处理和热老化处理后，其机械性能变化不大，体积变化率小，能够满足生产中的要求，延长了其使用寿命，可以扩大生产。

Description

一种泥泵和高压冲水泵轴封橡胶密封圈及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶领域，更具体地，本发明涉及一种泥泵和高压冲水泵轴封橡胶密封圈及其制备方法。
背景技术
根据我国疏浚船舶在围海造地，港口建设，航道疏浚和河湖治理等工程中的广泛应用，中国疏浚业的自主创新能力得到明显的提升，我国的疏浚装备也走在国产化的道路中，随着我国大型疏浚船舶的不断出现，疏浚船舶所配备的泥泵和高压冲水泵的性能也越来越高，并且都应用到了施工项目中。
虽然近几年来我国疏浚业的装备水平和施工能力得到了很大的发展，并且已经跻身世界疏浚大国之列，但是我国主要疏浚企业的疏浚装备研发水平与世界上的疏浚强国还存在一定的差距。目前对于泥泵和高压冲水泵轴封的更换频率高，碰到极其恶劣的岩石等施工工况，绞吸船泥泵的轴封更换时间为2个星期左右，因此目前的轴封无法满足机械性能和耐海水性，其使用寿命有待提高。
发明内容
针对现有技术中存在的一些问题，本发明第一个方面提供了一种轴封橡胶密封圈，按重量份计，其制备原料包括40～50份丁腈橡胶、1～5份活性剂、30～40份二氧化硅、5～15份增塑剂、0.5～1份硫化剂、0.5～2份促进剂；所述丁腈橡胶中丙烯腈占34～41wt％。
作为本发明的一种优选技术方案，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯、偏苯三酸三辛酯中至少一种。
作为本发明的一种优选技术方案，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二异壬酯和偏苯三酸三辛酯。
作为本发明的一种优选技术方案，所述邻苯二甲酸二异壬酯和偏苯三酸三辛酯的重量比为1：(0.5～1.2)。
作为本发明的一种优选技术方案，所述邻苯二甲酸二异壬酯在20℃的粘度为78～82mpa.s。
作为本发明的一种优选技术方案，所述偏苯三酸三辛酯在20℃的粘度为100～300mpa.s。
作为本发明的一种优选技术方案，所述偏苯三酸三辛酯在20℃的粘度为252mpa.s。
作为本发明的一种优选技术方案，所述二氧化硅的比表面积为115～190m2/g。
本发明第二个方面提供了一种轴封橡胶密封圈的制备方法，其包括：将丁腈橡胶加入密炼机中，95～110℃混炼2～5min，加入活性剂、二氧化硅、增塑剂，混炼8～12min后，置于开炼机上经过辊2～3次，出片，停放冷却后在开炼机中加入硫化剂和促进剂，140～150℃硫化30～40min，出片后压出。
本发明第三个方面提供了一种轴封橡胶密封圈应用于泥泵和高压冲水泵。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明提供的轴封橡胶密封圈具有优异的机械强度、耐海水性以及耐老化性能，在长时间的海水处理和热老化处理后，其机械性能变化不大，体积变化率小，能够满足生产中的要求，延长了其使用寿命，可以扩大生产。
具体实施方式
以下通过具体实施方式说明本发明，但不局限于以下给出的具体实施例。
本发明第一个方面提供了一种轴封橡胶密封圈，按重量份计，其制备原料包括40～50份丁腈橡胶、1～5份活性剂、30～40份二氧化硅、5～15份增塑剂、0.5～1份硫化剂、0.5～2份促进剂。
在一种实施方式中，所述轴封橡胶密封圈的制备原料还包括0.4～0.6重量份防老剂、1～2重量份颜料。
在一种优选地实施方式中，按重量份计，所述轴封橡胶密封圈的制备原料包括44份丁腈橡胶、3份活性剂、38份二氧化硅、11份增塑剂、0.9份硫化剂、1份促进剂、0.5份防老剂、1.5份颜料。
丁腈橡胶
在一种实施方式中，所述丁腈橡胶中丙烯腈占34～41wt％。
优选地，所述丁腈橡胶中丙烯腈占40wt％。
活性剂
活性剂是能增加有机促进剂的活性，使之充分发挥效能，从而减少促进剂用量或缩短硫化时间的物质。
在一种实施方式中，所述活性剂包括氧化镁、氧化锌、硬脂酸中至少一种。
优选地，所述活性剂为氧化锌和硬脂酸。
优选地，所述氧化锌和硬脂酸的重量比为(1.2～5)：1；更优选地，所述氧化锌和硬脂酸的重量比为3：1。
二氧化硅
在一种实施方式中，所述二氧化硅的比表面积为115～190m2/g。
优选地，所述二氧化硅的比表面积为115m2/g。
增塑剂
在一种实施方式中，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯、偏苯三酸三辛酯中至少一种。
优选地，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二异壬酯和偏苯三酸三辛酯。
优选地，所述邻苯二甲酸二异壬酯和偏苯三酸三辛酯的重量比为1：(0.5～1.2)；更优选地，所述邻苯二甲酸二异壬酯和偏苯三酸三辛酯的重量比为1：0.8。
在一种实施方式中，所述邻苯二甲酸二异壬酯在20℃的粘度为78～82mpa.s。
在一种实施方式中，所述偏苯三酸三辛酯在20℃的粘度为100～300mpa.s；优选地，所述偏苯三酸三辛酯在20℃的粘度为252mpa.s。
本发明所述粘度为动力粘度。
申请人在实验中意外地发现控制增塑剂的种类，且同时使用邻苯二甲酸二异壬酯和偏苯三酸三辛酯时，机械强度和耐海水性能提高，当对邻苯二甲酸二异壬酯和偏苯三酸三辛酯的粘度进行一定的限制，且当邻苯二甲酸二异壬酯在20℃的粘度为78～82mpa.s，当偏苯三酸三辛酯在20℃的粘度为100～300mpa.s时耐老化性能有着明显地改善，同时进一步提高了轴封橡胶密封圈的机械强度和耐海水性。申请人认为可能的原因是当丁腈橡胶中丙烯腈占34～41wt％时，分子链间的相互作用较大，分子链之间的柔顺性降低，气密性增加，此时的邻苯二甲酸二异壬酯和偏苯三酸三辛酯能够增加分子键的移动性，降低分子的结晶性，更大程度地减弱分子间的次价键，在一定程度上增强柔韧性，使橡胶分子在混炼、硫化等的过程中发生分子重排，增大其耐老化性能、耐海水性能以及机械性能。
硫化剂
在一种实施方式中，所述硫化剂为4，4`-二硫化二吗啉和/或硫磺。
优选地，所述硫化剂为硫磺。
促进剂
促进剂与催化剂或固定剂并用时，可以提高反应速率的一种用量较少的物质。
在一种实施方式中，所述促进剂为2-巯基苯并噻唑和/或二硫化四甲基秋兰姆。
优选地，所述促进剂为2-巯基苯并噻唑和二硫化四甲基秋兰姆。
优选地，所述2-巯基苯并噻唑和二硫化四甲基秋兰姆的重量比为(1.5～4)：1；更优选地，所述2-巯基苯并噻唑和二硫化四甲基秋兰姆的重量比为3：1。
防老剂
在一种实施方式中，所述防老剂包括4,4'-二异辛基二苯胺、2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺中至少一种。
优选地，所述防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物。
本发明所述2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物购自河南荣欣鑫科技有限公司。
颜料
本发明所述颜料不作特别限制，本领域技术人员根据需要进行选择。
本发明所述颜料为橡胶大红LG，购自郑州市金水区金鸿化工商行。
本发明第二个方面提供了一种轴封橡胶密封圈的制备方法，其包括：将丁腈橡胶加入密炼机中，95～110℃混炼2～5min，加入活性剂、二氧化硅、增塑剂，混炼8～12min后，置于开炼机上经过辊2～3次，出片，停放冷却后在开炼机中加入硫化剂和促进剂，140～150℃硫化30～40min，出片后压出。
在一种实施方式中，所述轴封橡胶密封圈的制备方法，其包括：将丁腈橡胶加入密炼机中，100℃混炼3min，加入活性剂、二氧化硅、增塑剂、防老剂、颜料，混炼10min后，置于开炼机上经过辊3次，出片，停放冷却后在开炼机中加入硫化剂和促进剂，145℃硫化35min，出片后压出。
本发明第三个方面提供了一种轴封橡胶密封圈应用于泥泵和高压冲水泵。
实施例
在下文中，通过实施例对本发明进行更详细地描述，但应理解，这些实施例仅仅是示例的而非限制性的。如果没有其它说明，下面实施例所用原料都是市售的。
实施例1
本发明的实施例1提供了一种轴封橡胶密封圈，按重量份计，其制备原料包括40份丁腈橡胶、1份活性剂、30份二氧化硅、5份增塑剂、0.5份硫化剂、0.5份促进剂、0.4份防老剂、1份颜料。
所述丁腈橡胶中丙烯腈占34wt％，购自美国ZEON化学公司，牌号为1092-80；所述活化剂为氧化锌和硬脂酸，其重量比为1.2：1；所述二氧化硅的比表面积为115m2/g，购自潍坊明诚新材料有限公司，型号为MC322；所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯和偏苯三酸三辛酯，其重量比为1：0.5，所述邻苯二甲酸二异壬酯购自江阴鑫博化工有限公司，在20℃的粘度为78～82mpa.s，所述偏苯三酸三辛酯购自杭州潜阳科技有限公司，在20℃的粘度为100～300mpa.s；所述硫化剂为硫磺；所述促进剂为2-巯基苯并噻唑和二硫化四甲基秋兰姆，其重量比为1.5：1；所述防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物，购自河南荣欣鑫科技有限公司；所述颜料为橡胶大红LG，购自郑州市金水区金鸿化工商行。
所述轴封橡胶密封圈的制备方法，其包括：将丁腈橡胶加入密炼机中，100℃混炼3min，加入活性剂、二氧化硅、增塑剂、防老剂、颜料，混炼10min后，置于开炼机上经过辊3次，出片，停放冷却后在开炼机中加入硫化剂和促进剂，145℃硫化35min，出片后压出。所述轴封橡胶密封圈应用于泥泵和高压冲水泵。
实施例2
本发明的实施例2提供了一种轴封橡胶密封圈，按重量份计，其制备原料包括50份丁腈橡胶、5份活性剂、40份二氧化硅、15份增塑剂、1份硫化剂、2份促进剂、0.6份防老剂、2份颜料。
所述丁腈橡胶中丙烯腈占41wt％，购自美国ZEON化学公司，牌号为1051；所述活化剂为氧化锌和硬脂酸，其重量比为5：1；所述二氧化硅的比表面积为190m2/g，购自潍坊明诚新材料有限公司，型号为MC338；所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯和偏苯三酸三辛酯，其重量比为1：1.2，所述邻苯二甲酸二异壬酯购自江阴鑫博化工有限公司，在20℃的粘度为78～82mpa.s，所述偏苯三酸三辛酯购自杭州潜阳科技有限公司，在20℃的粘度为100～300mpa.s；所述硫化剂为硫磺；所述促进剂为2-巯基苯并噻唑和二硫化四甲基秋兰姆，其重量比为4：1；所述防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物，购自河南荣欣鑫科技有限公司；所述颜料为橡胶大红LG，购自郑州市金水区金鸿化工商行。
所述轴封橡胶密封圈的制备方法，其包括：将丁腈橡胶加入密炼机中，100℃混炼3min，加入活性剂、二氧化硅、增塑剂、防老剂、颜料，混炼10min后，置于开炼机上经过辊3次，出片，停放冷却后在开炼机中加入硫化剂和促进剂，145℃硫化35min，出片后压出。所述轴封橡胶密封圈应用于泥泵和高压冲水泵。
实施例3
本发明的实施例3提供了一种轴封橡胶密封圈，按重量份计，其制备原料包括44份丁腈橡胶、3份活性剂、38份二氧化硅、11份增塑剂、0.9份硫化剂、1份促进剂、0.5份防老剂、1.5份颜料。
所述丁腈橡胶中丙烯腈占40wt％，购自美国ZEON化学公司，牌号为1041；所述活化剂为氧化锌和硬脂酸，其重量比为3：1；所述二氧化硅的比表面积为115m2/g，购自潍坊明诚新材料有限公司，型号为MC322；所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯和偏苯三酸三辛酯，其重量比为1：0.8，所述邻苯二甲酸二异壬酯购自江阴鑫博化工有限公司，在20℃的粘度为78～82mpa.s，所述偏苯三酸三辛酯购自武汉欣欣佳丽生物科技有限公司，在20℃的粘度为252mpa.s；所述硫化剂为硫磺；所述促进剂为2-巯基苯并噻唑和二硫化四甲基秋兰姆，其重量比为3：1；所述防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物，购自河南荣欣鑫科技有限公司；所述颜料为橡胶大红LG，购自郑州市金水区金鸿化工商行。
所述轴封橡胶密封圈的制备方法，其包括：将丁腈橡胶加入密炼机中，100℃混炼3min，加入活性剂、二氧化硅、增塑剂、防老剂、颜料，混炼10min后，置于开炼机上经过辊3次，出片，停放冷却后在开炼机中加入硫化剂和促进剂，145℃硫化35min，出片后压出。所述轴封橡胶密封圈应用于泥泵和高压冲水泵。
实施例4
本发明的实施例4提供了一种轴封橡胶密封圈，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述丁腈橡胶中丙烯腈占27wt％，购自美国ZEON化学公司，牌号为1472X。
所述轴封橡胶密封圈的制备方法其具体实施方式同实施例3。
所述轴封橡胶密封圈应用于泥泵和高压冲水泵。
实施例5
本发明的实施例5提供了一种轴封橡胶密封圈，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述丁腈橡胶中丙烯腈占45wt％，购自美国ZEON化学公司，牌号为DN4580。
所述轴封橡胶密封圈的制备方法其具体实施方式同实施例3。
所述轴封橡胶密封圈应用于泥泵和高压冲水泵。
实施例6
本发明的实施例6提供了一种轴封橡胶密封圈，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯。
所述轴封橡胶密封圈的制备方法其具体实施方式同实施例3。
所述轴封橡胶密封圈应用于泥泵和高压冲水泵。
实施例7
本发明的实施例7提供了一种轴封橡胶密封圈，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯和邻苯二甲酸二辛酯，其重量比为1：0.8。
所述轴封橡胶密封圈的制备方法其具体实施方式同实施例3。
所述轴封橡胶密封圈应用于泥泵和高压冲水泵。
实施例8
本发明的实施例8提供了一种轴封橡胶密封圈，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述增塑剂为偏苯三酸三辛酯和邻苯二甲酸二丁酯，其重量比为0.8：1。
所述轴封橡胶密封圈的制备方法其具体实施方式同实施例3。
所述轴封橡胶密封圈应用于泥泵和高压冲水泵。
实施例9
本发明的实施例9提供了一种轴封橡胶密封圈，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述二氧化硅的比表面积为580m2/g，购自靖江市通高化工有限公司。
所述轴封橡胶密封圈的制备方法其具体实施方式同实施例3。
所述轴封橡胶密封圈应用于泥泵和高压冲水泵。
性能评估
1.邵氏硬度：实施例1～9得到的轴封橡胶密封圈的在常态、耐海水后、热老化后的邵氏硬度分别按照GB/T 531.1-2008、GB/T 1690-2010、GB/T 21873-2008标准进行测试。
2.拉伸强度：实施例1～9得到的轴封橡胶密封圈的在常态、耐海水后、热老化后的拉伸强度分别按照GB/T 528-2009、GB/T 1690-2010、GB/T 21873-2008标准进行测试。
3.拉断伸长率：实施例1～3得到的轴封橡胶密封圈的在常态、耐海水后、热老化后的拉断伸长率分别按照GB/T 528-2009、GB/T 1690-2010、GB/T21873-2008标准进行测试。
4.压缩强度：实施例1～3得到的轴封橡胶密封圈的在常态、耐海水后、热老化后的压缩强度分别按照GB/T 7757-2009、GB/T 1690-2010、GB/T 21873-2008标准进行测试。
4.体积变化率：实施例1～3得到的轴封橡胶密封圈的耐海水后、热老化后的体积变化率分别按照GB/T 1690-2010、GB/T 21873-2008标准进行测试。
5.体积磨耗量：实施例1～3得到的轴封橡胶密封圈的体积磨耗量按照GB/T9867-2008标准进行测试。
表1
Figure BDA0002315216340000081
表2
Figure BDA0002315216340000091
表2中体积变化率数值为正表示较原来相比体积增大，数值为负表示较原来相比体积降低。
从表1和表2的测试结果中可知本发明提供的轴封橡胶密封圈具有优异的机械强度、耐海水性以及耐老化性能，能够满足生产的要求，延长其使用寿命。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (4)

1.一种轴封橡胶密封圈，其特征在于，按重量份计，其制备原料包括40～50份丁腈橡胶、1～5份活性剂、30～40份二氧化硅、5～15份增塑剂、0.5～1份硫化剂、0.5～2份促进剂；所述丁腈橡胶中丙烯腈占34～41wt%；所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯和偏苯三酸三辛酯；所述邻苯二甲酸二异壬酯和偏苯三酸三辛酯的重量比为1：（0.5～1.2）；所述邻苯二甲酸二异壬酯在20℃的粘度为78～82mPa·s ；所述偏苯三酸三辛酯在20℃的粘度为100～300mPa·s ；所述二氧化硅的比表面积为115～190m2/g。
2.根据权利要求1所述轴封橡胶密封圈，其特征在于，所述偏苯三酸三辛酯在20℃的粘度为252mPa ·s 。
3.一种根据权利要求1或2所述轴封橡胶密封圈的制备方法，其特征在于，其包括：将丁腈橡胶加入密炼机中，95～110℃混炼2～5min，加入活性剂、二氧化硅、增塑剂，混炼8～12min后，置于开炼机上经过辊2～3次，出片，停放冷却后在开炼机中加入硫化剂和促进剂，140～150℃硫化30～40min，出片后压出。
4.一种根据权利要求1或2所述轴封橡胶密封圈应用于泥泵和高压冲水泵。
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