CN112250926A - 一种高耐磨自润滑橡塑复合密封圈 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，其组分按重量份计为：氢化丁腈橡胶100份，防老剂2～4份，补强填充剂10～60份，硫化促进剂4～10份，塑料减磨剂1～20份，所述补强填充剂为纳米材料，所述塑料减磨剂为工程塑料粉末。本发明的高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，以氢化丁腈为主体材料，以碳纳米材料为补强材料，以润滑性好的工程塑料粉末为润滑减摩剂，制得的密封圈润滑性好，摩擦系数低，拉伸强度高，摩擦生热低，适用于各种高压，往复运动，摩擦磨损，酸碱化学介质场合，尤其适用于压裂车阀箱盘根柱塞密封。
Description
技术领域
本发明涉及密封圈材料技术领域，特别涉及一种高耐磨自润滑橡塑复合密封圈。
背景技术
随着石油的消耗，矿物能源逐年减少，开采难度也在不断升级，工况也变得愈加恶劣，高温高压强腐蚀在油田场合变得越来越常见，油田压裂工况压力最高可达140MPA，要耐如此高的压力对产品材料性能也提出了更高的要求；油田高温可分为常见的121℃，150℃，177℃，200℃，甚至200℃以上的深井油田，在177℃以下一般使用的是HNBR，超过177℃只能选择含氟的材料，高温容易造成密封件加速老化，变硬变脆，从而失去弹性，造成密封失效，导致泄露而出现安全事故。
目前国外的材料基本上被几家大型跨国企业垄断，像james walker，Parker等，而国内油田橡胶材料开发起步晚，研发周期长，投入研发资金和人员不足，导致水平和能力不足，国内大型油田，尤其是工况更加恶劣的场合基本上只能选择国外的材料和产品，国内材料没有针对性的开发，不同材料对应客户不同的应用工况。
目前，市场上现有的针对压裂泵阀箱密封圈橡胶大多存在摩擦系数大，拉伸强度低，耐磨性能不佳等问题。
发明的内容
为了克服现有压裂泵阀箱密封圈橡胶存在的摩擦系数大，拉伸强度低，耐磨性能不佳的技术问题，本发明提供了一种高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，以氢化丁腈为主体材料，以碳纳米材料为补强材料，以润滑性好的工程塑料粉末为润滑减摩剂，制得的密封圈润滑性好，摩擦系数低，拉伸强度高，摩擦生热低。
为实现上述目的，本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
本发明提供了一种高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，其组分按重量份计为：氢化丁腈橡胶100份，防老剂2～4份，补强填充剂10～60份，硫化促进剂4～10份，塑料减磨剂1～20份，所述补强填充剂为纳米材料，所述塑料减磨剂为工程塑料粉末。
进一步的，所述氢化丁腈橡胶中丙烯腈的含量为28～40％。
进一步的，所述防老剂为防老剂2246、防老剂4010、防老剂445和防老剂NAPM中的一种或几种。
进一步的，所述补强填充剂为二氧化硅、碳纳米管、超细碳纤维和SiC中的一种或几种。
进一步的，所述硫化促进剂为双二五硫化剂和硫化剂过氧化二异丙苯中的一种或二种。
进一步的，所述塑料减摩剂为PEEK粉末、PI粉末、PTFE粉末、尼龙粉末、PPS粉末和PE粉末中一种或几种。
本发明的有益效果是：
本发明的高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，以氢化丁腈为主体材料，碳纳米材料为补强材料，润滑性好的工程塑料粉末为润滑减摩剂，制得的密封圈润滑性好，摩擦系数低，拉伸强度高，摩擦生热低。其中：氢化丁腈橡胶的丙烯腈含量为28％～40％，该氢化丁腈橡胶机械性能高，耐温性能好，性能较为稳定；同时，氢化丁腈防老化效果较好，引入少量的防老剂，可使制得的密封圈耐温更稳定。补强填充剂为碳纳米材料，利用纳米材料大的比表面积，加入高含量橡胶中，碳纳米材料作为橡塑材料的微骨架，可提升抗压性和机械性能。减摩剂为固态工程塑料粉末，有助于动态运动场合，并对砂蚀起到良好的效果，微孔结构达到储油效果。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明，但这些实施例只是示例性的，本发明并不局限于此。
本发明的高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，其组分按重量份计为：氢化丁腈橡胶100份，防老剂2～4份，补强填充剂10～60份，硫化促进剂4～10份，塑料减磨剂1～20份。
其中：述氢化丁腈橡胶中丙烯腈的含量为28～40％，该氢化丁腈橡胶机械性能高，耐温性能好，性能较为稳定。
防老剂为防老剂2246、防老剂4010、防老剂445和防老剂NAPM中的一种或几种，在氢化丁腈防老化优良效果的基础上，引入少量的防老剂，可使制得的密封圈耐温更稳定。
补强填充剂为纳米材料，具体可为二氧化硅、碳纳米管、超细碳纤维和SiC中的一种或几种，纳米材料具有大的比表面积，加入高含量橡胶中，纳米颗粒作为橡塑材料的微骨架材料，可提升抗压性和机械性能。
硫化促进剂为双二五硫化剂和过氧化二异丙苯中的一种或二种。
塑料减摩剂为工程塑料粉末，具体可为PEEK粉末、PI粉末、PTFE粉末、尼龙粉末、PPS粉末和PE粉末中一种或几种，减摩剂为固态粉末有助于动态运动场合，同时对砂蚀起到良好的效果，且塑料粉末的微孔结构具有较好的储油效果。
本发明的高耐磨自润滑橡塑复合密封圈适用于各种高压，往复运动，摩擦磨损，酸碱化学介质场合，尤其适用于压裂车阀箱盘根柱塞密封，该密封圈可分为多个组合密封，密封第一道A环为弹性体橡胶。
实施例1：
本实施例的高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，其组分按重量份计为：氢化丁腈橡胶100份，防老剂2246 2份，二氧化硅50份，碳管10份，双二五硫化剂8份，塑料减磨剂PEEK粉10份。
实施例2：
本实施例的高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，其组分按重量份计为：氢化丁腈橡胶100份，防老剂4010 2份，二氧化硅10份，碳管30份，过氧化二异丙苯硫化剂8份，塑料减磨剂PI粉10份。
实施例3：
本实施例的高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，其组分按重量份计为：氢化丁腈橡胶100份，防老剂2246 2份，二氧化硅50份，碳管10份，过氧化二异丙苯硫化剂8份，塑料减磨剂PEEK粉15份，塑料减磨剂PA66粉10份。
实施例4：
本实施例的高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，其组分按重量份计为：氢化丁腈橡胶100份，防老剂4010 2份，二氧化硅10份，碳管30份，双二五硫化剂8份，塑料减磨剂PTEE粉10份。
对比例1：
本实施例的高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，其组分按重量份计为：氢化丁腈橡胶100份，防老剂4010 2份，碳黑N330 80份，双二五硫化剂8份。
对比例2：
本实施例的高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，其组分按重量份计为：氢化丁腈橡胶100份，防老剂2246 2份，碳黑N330 80份，过氧化二异丙苯硫化剂8份，塑料减磨剂PI粉10份。
为更进一步说明本发明与现有产品的优越效果，对本发明的高耐磨自润滑橡塑复合密封圈的产品性能和使用寿命与现有产品进行比较，具体产品性能参数和实际寿命测试结果对比表如下表1和表2：
表1本发明与现有产品性能参数对比表
表2本发明与现有产品实际寿命对比表
将本明的实施例1、3和4与对比例1进行比较，由上表1和表2可知，本发明实施例1-4由于添加了塑料粉末，且用二氧化硅和碳管替代了炭黑，使制得的密封圈材料的拉伸强度、润滑性能和使用寿命都有了较大的提高。
将本明的实施例2与对比例2进行比较，由上表1和表2可知，本发明实施例2由于用二氧化硅和碳管替代了炭黑，使制得的密封圈材料的拉伸强度、润滑性能、热空气老化性能和使用寿命都有了一定程度的提高。
由此可见，本发明的高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，以氢化丁腈为主体材料，碳纳米材料为补强材料，润滑性好的工程塑料粉末为润滑减摩剂，制得的密封圈润滑性好，摩擦系数低，拉伸强度高，摩擦生热低。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，其特征在于，其组分按重量份计为：氢化丁腈橡胶100份，防老剂2～4份，补强填充剂10～60份，硫化促进剂4～10份，塑料减磨剂1～20份，所述补强填充剂为纳米材料，所述塑料减磨剂为工程塑料粉末。
2.根据权利要求1所述的高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，其特征在于，所述氢化丁腈橡胶中丙烯腈的含量为28～40％。
3.根据权利要求1所述的高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，其特征在于，所述防老剂为防老剂2246、防老剂4010、防老剂445和防老剂NAPM中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，其特征在于，所述补强填充剂为二氧化硅、碳纳米管、超细碳纤维和SiC中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，其特征在于，所述硫化促进剂为双二五硫化剂和过氧化二异丙苯硫化剂中的一种或二种。
6.根据权利要求1所述的高耐磨自润滑橡塑复合密封圈，其特征在于，所述塑料减摩剂为PEEK粉末、PI粉末、PTFE粉末、尼龙粉末、PPS粉末和PE粉末中一种或几种。
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