CN111171419A - 一种高强度耐低温丁腈橡胶o型密封圈 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈，该密封圈由下述重量份的原料制备而成：丁腈橡胶60份、硅橡胶40份、白炭黑5~15份、炭黑10~20份、芳纶纤维5~10份、硅69 5~10份、氧化锌3~6份、硬脂酸0.5~2份、植酸钠10~16份、硫磺1.5~2.5份、促进剂M 0.5~2份、防老剂1~2份；制备方法包括：密炼、开炼、模压硫化和后处理。本发明采用丁腈橡胶与硅橡胶共混，复合了两种橡胶的优点，使制备的O型密封圈既具有较好的耐低温性能又具备较好的耐油性；采用芳纶纤维作为填料，提高了密封圈的机械强度高，添加了植酸钠和防老剂，提高了密封圈的综合性能，延长了使用寿命；本发明制备方法简单，对设备的要求低，适合工业化生产。

Description

一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈

技术领域

本发明涉及橡胶复合材料加工领域，尤其是一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈。

背景技术

橡胶密封圈是由一个或几个零件组成的环形罩，固定在轴承或其他部件上，防止润滑油漏出以及外物入侵。橡胶密封圈按其材质可分为：硅橡胶系列、氟橡胶系列、丁腈橡胶系列、三元乙丙橡胶系列等。丁腈橡胶是极性不饱和非结晶性橡胶，因丙烯腈链结中含有极性非常强的腈基从而耐油性极好，但同时由于丁二烯双键的存在使其耐热性没有饱和橡胶好。丁腈橡胶中腈基的引入，增加了丁腈橡胶的耐油性和耐热性，但降低了回弹性和介电性能。丁腈橡胶凭借其良好的耐油性，广泛应用于汽车、航空航天、石油化工、纺织、电线电缆、印刷品等各种耐油橡胶制品领域。丁腈橡胶在耐油胶管和阻燃输送带行业的消耗量约占其总消耗量的50%，其次丁腈橡胶用来生产密封制品，其中约多半数为汽车密封制品，主要用于汽车的加油或燃料软管、油封、薄膜件等。但是现有的丁腈橡胶O型密封圈的强度和耐低温性较差，限制其应用。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的缺陷，本发明提供一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈，该密封圈由下述重量份的原料制备而成：丁腈橡胶60份、硅橡胶40份、白炭黑5~15份、炭黑10~20份、芳纶纤维5~10份、硅69 5~10份、氧化锌3~6份、硬脂酸0.5~2份、植酸钠10~16份、硫磺1.5~2.5份、促进剂M 0.5~2份、防老剂1~2份。

上述的一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈，所述丁腈橡胶为氢化丁腈橡胶。

上述的一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈，所述炭黑为炭黑N550与炭黑N990按质量为1:1混合而成。

上述的一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈，所述防老剂为防老剂RD或4010NA。

上述的一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈，所述芳纶纤维的直径约为12μm，长约为1~2mm。

本发明一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：密炼

按配方称取橡胶和小料备用，设定密炼机的温度为115℃，转速为40~60r/min，将丁腈橡胶和硅橡胶加入密炼机中，密炼3~5min，加入氧化锌和硬脂酸，密炼1~2min，然后加入促进剂M，密炼1~2min，接着加入炭黑和白炭黑，密炼3~5min，接着加入植酸钠，密炼1~2min，接着加入芳纶纤维和硅69，密炼1~2min，继续加入防老剂，密炼3~5min，最后排胶；

步骤二：开炼

将开炼机的温度设为50~70℃，转速设为20~30r/min，辊距设为0.8mm，将步骤一得到的胶料放到开炼机中，待胶料包辊时加入硫磺，左右割胶各3次后，将辊距设为0.1mm进行打三角包、打卷各5次，然后将辊距设为1.8mm，下片；

步骤三：模压硫化

将步骤二得到的胶片切成胶条，将胶条放进O型密封圈模具中，并将模具放入平板硫化机中进行硫化，控制硫化温度为170℃，硫化时间为8~10min，硫化压力为10MPa；

步骤四：后处理

将步骤三得到的O型密封圈多余胶料裁剪，即得到O型密封圈。

与现有技术相比本发明具有以下优点和突出性效果：

本发明的有益效果是，本发明采用丁腈橡胶与硅橡胶共混，复合了两种橡胶的优点，使制备的O型密封圈既具有硅橡胶较好的耐低温性能又具备丁腈橡胶较好的耐油性；采用芳纶纤维作为填料，提高了密封圈的机械强度高，添加了植酸钠和防老剂，植酸钠能促进橡胶中交联网络的形成，提高了密封圈的综合性能，延长了使用寿命；本发明制备方法简单，对设备的要求低，适合工业化生产。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。

【实施例1】

一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈，该密封圈由下述重量份的原料制备而成：丁腈橡胶60份、硅橡胶40份、白炭黑5份、炭黑10份、芳纶纤维5份、硅69 5份、氧化锌3份、硬脂酸0.5份、植酸钠10份、硫磺1.5份、促进剂M 0.5份、防老剂1份。

进一步的，所述丁腈橡胶为氢化丁腈橡胶。

进一步的，所述炭黑为炭黑N550与炭黑N990按质量为1:1混合而成。

进一步的，所述防老剂为防老剂RD。

进一步的，所述芳纶纤维的直径约为12μm，长约为1~2mm。

一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：密炼

按配方称取橡胶和小料备用，设定密炼机的温度为115℃，转速为40r/min，将丁腈橡胶和硅橡胶加入密炼机中，密炼3min，加入氧化锌和硬脂酸，密炼1min，然后加入促进剂M，密炼1min，接着加入炭黑和白炭黑，密炼3min，接着加入植酸钠，密炼1min，接着加入芳纶纤维和硅69，密炼1min，继续加入防老剂，密炼3min，最后排胶；

步骤二：开炼

将开炼机的温度设为50℃，转速设为20r/min，辊距设为0.8mm，将步骤一得到的胶料放到开炼机中，待胶料包辊时加入硫磺，左右割胶各3次后，将辊距设为0.1mm进行打三角包、打卷各5次，然后将辊距设为1.8mm，下片；

步骤三：模压硫化

将步骤二得到的胶片切成胶条，将胶条放进O型密封圈模具中，并将模具放入平板硫化机中进行硫化，控制硫化温度为170℃，硫化时间为8min，硫化压力为10MPa；

步骤四：后处理

将步骤三得到的O型密封圈多余胶料裁剪，即得到O型密封圈。

【实施例2】

一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈，该密封圈由下述重量份的原料制备而成：丁腈橡胶60份、硅橡胶40份、白炭黑10份、炭黑15份、芳纶纤维8份、硅69 6份、氧化锌5份、硬脂酸1.5份、植酸钠12份、硫磺2.0份、促进剂M 1.0份、防老剂1.5份。

进一步的，所述丁腈橡胶为氢化丁腈橡胶。

进一步的，所述炭黑为炭黑N550与炭黑N990按质量为1:1混合而成。

进一步的，所述防老剂为防老剂RD。

进一步的，所述芳纶纤维的直径约为12μm，长约为1~2mm。

一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：密炼

按配方称取橡胶和小料备用，设定密炼机的温度为115℃，转速为55r/min，将丁腈橡胶和硅橡胶加入密炼机中，密炼3.5min，加入氧化锌和硬脂酸，密炼1min，然后加入促进剂M，密炼1.5min，接着加入炭黑和白炭黑，密炼4min，接着加入植酸钠，密炼1.5min，接着加入芳纶纤维和硅69，密炼1.5min，继续加入防老剂，密炼3min，最后排胶；

步骤二：开炼

将开炼机的温度设为60℃，转速设为25r/min，辊距设为0.8mm，将步骤一得到的胶料放到开炼机中，待胶料包辊时加入硫磺，左右割胶各3次后，将辊距设为0.1mm进行打三角包、打卷各5次，然后将辊距设为1.8mm，下片；

步骤三：模压硫化

将步骤二得到的胶片切成胶条，将胶条放进O型密封圈模具中，并将模具放入平板硫化机中进行硫化，控制硫化温度为170℃，硫化时间为9min，硫化压力为10MPa；

步骤四：后处理

将步骤三得到的O型密封圈多余胶料裁剪，即得到O型密封圈。

【实施例3】

一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈，该密封圈由下述重量份的原料制备而成：丁腈橡胶60份、硅橡胶40份、白炭黑15份、炭黑20份、芳纶纤维10份、硅69 10份、氧化锌6份、硬脂酸2份、植酸钠15份、硫磺2.5份、促进剂M 0.5份、防老剂2份。

进一步的，所述丁腈橡胶为氢化丁腈橡胶。

进一步的，所述炭黑为炭黑N550与炭黑N990按质量为1:1混合而成。

进一步的，所述防老剂为4010NA。

进一步的，所述芳纶纤维的直径约为12μm，长约为1~2mm。

一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：密炼

按配方称取橡胶和小料备用，设定密炼机的温度为115℃，转速为60r/min，将丁腈橡胶和硅橡胶加入密炼机中，密炼5min，加入氧化锌和硬脂酸，密炼2min，然后加入促进剂M，密炼2min，接着加入炭黑和白炭黑，密炼5min，接着加入植酸钠，密炼2min，接着加入芳纶纤维和硅69，密炼2min，继续加入防老剂，密炼5min，最后排胶；

步骤二：开炼

将开炼机的温度设为70℃，转速设为30r/min，辊距设为0.8mm，将步骤一得到的胶料放到开炼机中，待胶料包辊时加入硫磺，左右割胶各3次后，将辊距设为0.1mm进行打三角包、打卷各5次，然后将辊距设为1.8mm，下片；

步骤三：模压硫化

将步骤二得到的胶片切成胶条，将胶条放进O型密封圈模具中，并将模具放入平板硫化机中进行硫化，控制硫化温度为170℃，硫化时间为10min，硫化压力为10MPa；

步骤四：后处理

将步骤三得到的O型密封圈多余胶料裁剪，即得到O型密封圈。

【对比例】

对比例为市售丁腈橡胶密封圈。

表1实施例1~3制备的丁腈橡胶O型密封圈及市售丁腈橡胶密封圈的性能对比表

上表1中低温压缩永久变形参照GB/T7759在标准试验温度下进行测试；低温回弹性参照GB/T24498标准进行测试。

由上表1可知，硅橡胶与丁腈橡胶的共混，密封圈的低温压缩永久变形与市售丁腈橡胶密封圈相比减小了，低温脆性温度也减小了，说明了硅橡胶的加入，有利于提高丁腈橡胶的耐低温性能；随着芳纶纤维的含量的增加，密封圈的拉伸强度增大，即：芳纶纤维的加入有利于增强密封圈的机械强度。

【实施例4】

一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈，该密封圈由下述重量份的原料制备而成：丁腈橡胶60份、硅橡胶40份、白炭黑5份、炭黑10份、芳纶纤维5份、硅69 5份、氧化锌3份、硬脂酸0.5份、硫磺1.5份、促进剂M 0.5份、防老剂1份。

进一步的，所述丁腈橡胶为氢化丁腈橡胶。

进一步的，所述炭黑为炭黑N550与炭黑N990按质量为1:1混合而成。

进一步的，所述防老剂为防老剂RD。

进一步的，所述芳纶纤维的直径约为12μm，长约为1~2mm。

设计11组平行试验，植酸钠的添加量分别为0份、2份、4份、6份、8份、10份、12份、14份、16份、18份、20份。

制备方法与实施例1相同。

表2不同含量植酸钠制备的丁腈橡胶O型密封圈性能对比表

由表2可知，在配方中不添加植酸钠时，制得的丁腈橡胶O型密封圈的力学性能及耐低温性能较差，说明植酸钠的加入在橡胶中发挥了重要作用，植酸钠能与橡胶中的金属离子发生螯合作用，提高了橡胶的内部分子链间的相互结合力，进而有效的提高了丁腈橡胶O型密封圈的机械性能与耐低温性；随着植酸钠含量的提高，丁腈橡胶O型密封圈的性能呈先上升后下降的趋势，当植酸钠的添加量为10～16份时，所得丁腈橡胶O型密封圈的性能较好，这是因为植酸钠的添加过高时，容易破坏丁腈橡胶O型密封圈中填料网络的稳定，易使网络结构在应变作用下破坏。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈，其特征在于：该密封圈由下述重量份的原料制备而成：丁腈橡胶60份、硅橡胶40份、白炭黑5~15份、炭黑10~20份、芳纶纤维5~10份、硅695~10份、氧化锌3~6份、硬脂酸0.5~2份、植酸钠10~16份、硫磺1.5~2.5份、促进剂M 0.5~2份、防老剂1~2份。

2.根据权利要求1所述的一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈，其特征在于，所述丁腈橡胶为氢化丁腈橡胶。

3.根据权利要求1所述的一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈，其特征在于，所述炭黑为炭黑N550与炭黑N990按质量为1:1混合而成。

4.根据权利要求1所述的一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈，其特征在于，所述防老剂为防老剂RD或4010NA。

5.根据权利要求1所述的一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈，其特征在于，所述芳纶纤维的直径约为12μm，长约为1~2mm。

6.一种高强度耐低温丁腈橡胶O型密封圈的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：密炼

按配方称取橡胶和小料备用，设定密炼机的温度为115℃，转速为40~60r/min，将丁腈橡胶和硅橡胶加入密炼机中，密炼3~5min，加入氧化锌和硬脂酸，密炼1~2min，然后加入促进剂M，密炼1~2min，接着加入炭黑和白炭黑，密炼3~5min，接着加入植酸钠，密炼1~2min，接着加入芳纶纤维和硅69，密炼1~2min，继续加入防老剂，密炼3~5min，最后排胶；

步骤二：开炼

将开炼机的温度设为50~70℃，转速设为20~30r/min，辊距设为0.8mm，将步骤一得到的胶料放到开炼机中，待胶料包辊时加入硫磺，左右割胶各3次后，将辊距设为0.1mm进行打三角包、打卷各5次，然后将辊距设为1.8mm，下片；

步骤三：模压硫化

将步骤二得到的胶片切成胶条，将胶条放进O型密封圈模具中，并将模具放入平板硫化机中进行硫化，控制硫化温度为170℃，硫化时间为8~10min，硫化压力为10MPa；

步骤四：后处理

将步骤三得到的O型密封圈多余胶料裁剪，即得到O型密封圈。