CN112300580A - 一种具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶 - Google Patents

一种具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶。使用聚乙烯比咯烷酮一方面在进行激光液相烧蚀时，其可以对石墨粉、硅藻土、重晶石粉、氧化锌粉在液相烧蚀时起到防止聚集的作用；另一方面在进行橡胶制备时，聚乙烯比咯烷酮同时具有亲水基和亲油基，其可以提高石墨、硅藻土、重晶石粉、氧化锌与橡胶的连接，从而使得制备得到的橡胶其内部连接力更强，耐磨性更好；使用的各种固体粉体在实际使用时其粒径小于20纳米，大大降低了粉化，制备后得到的橡胶一方面表面粗糙度极低，另一方面其粉化程度极低，光滑的表面使得其耐磨性提高；在成型之后进行红外辐照，提高橡胶表面的硬度，降低表面含水率，进一步提高了橡胶的表面耐磨性能。

Description

一种具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶
技术领域
本发明涉及汽车用橡胶制备领域，尤其涉及一种具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶。
背景技术
在汽车工业中，橡胶的使用占据汽车原材料的20％以上。橡胶的老化容易导致耐磨性降低，从而使得在经过长时间使用之后，汽车发生异响的概率大大增加；同时由于大部分密封件使用的橡胶，如果橡胶的耐磨性不足，会引发各种液体的泄漏，造成难以预料的后果。如何进一步提高橡胶的耐磨性是汽车密封件中的需要解决的一个难题。
现有技术中，多数在橡胶中添加的成分中其粒子的粒径一般在微米尺度，少数在亚微米尺度中；这导致橡胶在制备过程中粉化程度较高，如果添加的量较多会导致橡胶的强度大大降低，影响使用；
而极少数加入纳米尺度成分的方法中，一般的纳米材料都是利用球磨机或者磨砂机制备的，在制备过程中必须添加大量的研磨剂，同时需要调节磨球，研磨的效率和成本都很高。如果购买商业的纳米级原料，一方面不同原料的尺度难以统一，另一方面纳米级的原料的生产多数掌握在国外的企业中，购置成本也将极大提高。
发明内容
针对上述内容，为解决上述问题，提供一种具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶的制备方法，原料包括：腈硅橡胶生胶100份、聚乙烯比咯烷酮10-15份、石墨粉10-15份、聚四氟乙烯1-2份、硫化剂1-2份、硅藻土3-5份、重晶石粉3-5份、抗老化剂1份、氧化锌粉末1份、硬脂酸1份；
制备方法包括如下步骤：
步骤1、将石墨粉、硅藻土、重晶石粉、氧化锌粉充分混合，加入球磨机中进行球磨，球磨至粒径小于500nm，得到第一混合物；
步骤2、将聚乙烯比咯烷酮加入步骤1中得到的第一混合物中，加入同等体积的水后混合搅拌得到第二混合物，并平铺成1-2mm厚度；将其置于可调波长的皮秒或飞秒激光下进行激光烧蚀加工；激光聚焦到平铺后的第二混合物表面，激光聚焦光斑小于0.1mm2；激光在振镜的作用下沿着第二混合物表面密集划线，线距等于激光光斑直径，划线覆盖整个第二混合物表面算做一次表面划线；不必翻动，重复表面重复划线50-100次；直至检测第二混合物的粒径小于20nm；如果粒径不满足条件，则继续重复表面划线，直至满足第二混合物粒径小于20nm；
步骤3、将步骤2中满足条件的第二混合物与腈硅橡胶生胶充分混合，然后加入聚四氟乙烯和硬脂酸；超声分散，同时于110-130℃下搅拌30min以上，得到第三混合物；
步骤4、将第三混合物中加入硫化剂和抗老化剂搅拌，于150-180℃保温30min，得到第四混合物；
步骤5、将第四混合物根据所需的结构进行成型，成型后置于红外光中辐照干燥1-2小时后得到具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶；
硫化剂为硫磺，抗老化剂为：N-异丙基-N'-苯基对苯二胺和2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体中的任意一种或两种。
步骤2中使用的脉冲激光的波长确定方法如下：
取少量未划线的第二混合物加入10倍体积的水，然后与紫外-可见-近红外分光光度计下测定吸光度，得到第一吸光度；对第一吸光度进行数据平滑处理，并取得第一吸光度的吸收峰；将波长可调的皮秒或飞秒器调制到波长等于第一吸光度的吸收峰波长进行重复划线；每完成n次表面划线，则在划线后的第二混合物中取样，加入10倍体积的水，然后与紫外-可见-近红外分光光度计下测定吸光度，得到中间吸光度；然后波长可调的皮秒或飞秒器调制到波长等于中间吸光度的吸收峰波长进行重复划线。
n的取值范围为5-10；激光的重复频率为100-10KHz，激光能量为50-300W。
红外光干燥时的橡胶表面温度为110-120度。
本发明另外提供一种使用所述的方法制备得到的具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶。
本发明的有益效果为：
本发明使用聚乙烯比咯烷酮具有两种效果，一方面在进行激光液相烧蚀时，其可以对石墨粉、硅藻土、重晶石粉、氧化锌粉在液相烧蚀时起到防止聚集的作用；另一方面在进行橡胶制备时，聚乙烯比咯烷酮同时具有亲水基和亲油基，其可以提高石墨、硅藻土、重晶石粉、氧化锌与橡胶的连接，从而使得制备得到的橡胶其内部连接力更强，耐磨性更好；
同时，本发明使用的各种固体粉体在实际使用时其粒径小于20纳米，大大降低了粉化，制备后得到的橡胶一方面表面粗糙度极低，另一方面其粉化程度极低，光滑的表面使得其耐磨性提高，同时更低的粉化程度，也使得可以在制备时加入的石墨的量增加，提高橡胶的导热性，导热性提高，使得摩擦时热量传递更快，不易产生局部的高温，从而使得老化程度降低，从另一个角度提高了耐磨性；
在成型之后进行红外辐照，提高橡胶表面的硬度，降低表面含水率；由于绝大部分水在制备时已经蒸发，剩余极少量的水经过表面烘干之后也蒸发殆尽，进一步提高了橡胶的表面耐磨性能。
附图说明
被包括来提供对所公开主题的进一步认识的附图，将被并入此说明书并构成该说明书的一部分。附图也阐明了所公开主题的实现，以及连同详细描述一起用于解释所公开主题的实现原则。没有尝试对所公开主题的基本理解及其多种实践方式展示超过需要的结构细节。
图1为本发明的制备流程图。
具体实施方式
本发明的优点、特征以及达成所述目的的方法通过附图及后续的详细说明将会明确。
实施例1：
结合图1，一种具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶的制备方法，原料包括：腈硅橡胶生胶100份、聚乙烯比咯烷酮10份、石墨粉10份、聚四氟乙烯1份、硫化剂1份、硅藻土3份、重晶石粉3份、抗老化剂1份、氧化锌粉末1份、硬脂酸1份；
制备方法包括如下步骤：
步骤1、将石墨粉、硅藻土、重晶石粉、氧化锌粉充分混合，加入球磨机中进行球磨，球磨至粒径小于500nm，得到第一混合物；
步骤2、将聚乙烯比咯烷酮加入步骤1中得到的第一混合物中，加入同等体积的水后混合搅拌得到第二混合物，并平铺成1-2mm厚度；将其置于可调波长的皮秒或飞秒激光下进行激光烧蚀加工；激光聚焦到平铺后的第二混合物表面，激光聚焦光斑小于0.1mm2；激光在振镜的作用下沿着第二混合物表面密集划线，线距等于激光光斑直径，划线覆盖整个第二混合物表面算做一次表面划线；不必翻动，重复表面重复划线50-100次；直至检测第二混合物的粒径小于20nm；如果粒径不满足条件，则继续重复表面划线，直至满足第二混合物粒径小于20nm；
步骤3、将步骤2中满足条件的第二混合物与腈硅橡胶生胶充分混合，然后加入聚四氟乙烯和硬脂酸；超声分散，同时于110-130℃下搅拌30min以上，得到第三混合物；
步骤4、将第三混合物中加入硫化剂和抗老化剂搅拌，于150-180℃保温30min，得到第四混合物；
步骤5、将第四混合物根据所需的结构进行成型，成型后置于红外光中辐照干燥1-2小时后得到具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶；
硫化剂为硫磺，抗老化剂为：N-异丙基-N'-苯基对苯二胺和2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体中的任意一种或两种。
步骤2中使用的脉冲激光的波长确定方法如下：
取少量未划线的第二混合物加入10倍体积的水，然后与紫外-可见-近红外分光光度计下测定吸光度，得到第一吸光度；对第一吸光度进行数据平滑处理，并取得第一吸光度的吸收峰；将波长可调的皮秒或飞秒器调制到波长等于第一吸光度的吸收峰波长进行重复划线；每完成n次表面划线，则在划线后的第二混合物中取样，加入10倍体积的水，然后与紫外-可见-近红外分光光度计下测定吸光度，得到中间吸光度；然后波长可调的皮秒或飞秒器调制到波长等于中间吸光度的吸收峰波长进行重复划线。
n的取值范围为5。
红外光干燥时的橡胶表面温度为110℃。
实施例2：
一种具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶的制备方法，原料包括：腈硅橡胶生胶100份、聚乙烯比咯烷酮15份、石墨粉15份、聚四氟乙烯2份、硫化剂2份、硅藻土5份、重晶石粉5份、抗老化剂1份、氧化锌粉末1份、硬脂酸1份；
制备方法包括如下步骤：
步骤1、将石墨粉、硅藻土、重晶石粉、氧化锌粉充分混合，加入球磨机中进行球磨，球磨至粒径小于500nm，得到第一混合物；
步骤2、将聚乙烯比咯烷酮加入步骤1中得到的第一混合物中，加入同等体积的水后混合搅拌得到第二混合物，并平铺成1-2mm厚度；将其置于可调波长的皮秒或飞秒激光下进行激光烧蚀加工；激光聚焦到平铺后的第二混合物表面，激光聚焦光斑小于0.1mm2；激光在振镜的作用下沿着第二混合物表面密集划线，线距等于激光光斑直径，划线覆盖整个第二混合物表面算做一次表面划线；不必翻动，重复表面重复划线50-100次；直至检测第二混合物的粒径小于20nm；如果粒径不满足条件，则继续重复表面划线，直至满足第二混合物粒径小于20nm；
步骤3、将步骤2中满足条件的第二混合物与腈硅橡胶生胶充分混合，然后加入聚四氟乙烯和硬脂酸；超声分散，同时于110-130℃下搅拌30min以上，得到第三混合物；
步骤4、将第三混合物中加入硫化剂和抗老化剂搅拌，于150-180℃保温30min，得到第四混合物；
步骤5、将第四混合物根据所需的结构进行成型，成型后置于红外光中辐照干燥1-2小时后得到具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶；
硫化剂为硫磺，抗老化剂为：N-异丙基-N'-苯基对苯二胺和2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体中的任意一种或两种。
步骤2中使用的脉冲激光的波长确定方法如下：
取少量未划线的第二混合物加入10倍体积的水，然后与紫外-可见-近红外分光光度计下测定吸光度，得到第一吸光度；对第一吸光度进行数据平滑处理，并取得第一吸光度的吸收峰；将波长可调的皮秒或飞秒器调制到波长等于第一吸光度的吸收峰波长进行重复划线；每完成n次表面划线，则在划线后的第二混合物中取样，加入10倍体积的水，然后与紫外-可见-近红外分光光度计下测定吸光度，得到中间吸光度；然后波长可调的皮秒或飞秒器调制到波长等于中间吸光度的吸收峰波长进行重复划线。
n的取值范围为10。
红外光干燥时的橡胶表面温度为120度。
实施例3：
一种具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶的制备方法，原料包括：腈硅橡胶生胶100份、聚乙烯比咯烷酮10-15份、石墨粉10-15份、聚四氟乙烯1-2份、硫化剂1-2份、硅藻土3-5份、重晶石粉3-5份、抗老化剂1份、氧化锌粉末1份、硬脂酸1份和5-10份炭黑；
制备方法包括如下步骤：
步骤1、将石墨粉、炭黑、硅藻土、重晶石粉、氧化锌粉充分混合，加入球磨机中进行球磨，球磨至粒径小于500nm，得到第一混合物；
步骤2、将聚乙烯比咯烷酮加入步骤1中得到的第一混合物中，加入同等体积的水后混合搅拌得到第二混合物，并平铺成1-2mm厚度；将其置于可调波长的皮秒或飞秒激光下进行激光烧蚀加工；激光聚焦到平铺后的第二混合物表面，激光聚焦光斑小于0.1mm2；激光在振镜的作用下沿着第二混合物表面密集划线，线距等于激光光斑直径，划线覆盖整个第二混合物表面算做一次表面划线；不必翻动，重复表面重复划线50-100次；直至检测第二混合物的粒径小于20nm；如果粒径不满足条件，则继续重复表面划线，直至满足第二混合物粒径小于20nm；
步骤3、将步骤2中满足条件的第二混合物与腈硅橡胶生胶充分混合，然后加入聚四氟乙烯和硬脂酸；超声分散，同时于110-130℃下搅拌30min以上，得到第三混合物；
步骤4、将第三混合物中加入硫化剂和抗老化剂搅拌，于150-180℃保温30min，得到第四混合物；
步骤5、将第四混合物根据所需的结构进行成型，成型后置于红外光中辐照干燥1-2小时后得到具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶；
硫化剂为硫磺，抗老化剂为：N-异丙基-N'-苯基对苯二胺和2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体中的任意一种或两种。
步骤2中使用的脉冲激光的波长确定方法如下：
取少量未划线的第二混合物加入10倍体积的水，然后与紫外-可见-近红外分光光度计下测定吸光度，得到第一吸光度；对第一吸光度进行数据平滑处理，并取得第一吸光度的吸收峰；将波长可调的皮秒或飞秒器调制到波长等于第一吸光度的吸收峰波长进行重复划线；每完成n次表面划线，则在划线后的第二混合物中取样，加入10倍体积的水，然后与紫外-可见-近红外分光光度计下测定吸光度，得到中间吸光度；然后波长可调的皮秒或飞秒器调制到波长等于中间吸光度的吸收峰波长进行重复划线。
n的取值范围为5-10。
红外光干燥时的橡胶表面温度为110-120度。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶的制备方法，原料包括：腈硅橡胶生胶100份、聚乙烯比咯烷酮10-15份、石墨粉10-15份、聚四氟乙烯1-2份、硫化剂1-2份、硅藻土3-5份、重晶石粉3-5份、抗老化剂1份、氧化锌粉末1份、硬脂酸1份；
其特征在于包括如下步骤：
步骤1、将石墨粉、硅藻土、重晶石粉、氧化锌粉充分混合，加入球磨机中进行球磨，球磨至粒径小于500nm，得到第一混合物；
步骤2、将聚乙烯比咯烷酮加入步骤1中得到的第一混合物中，加入同等体积的水后混合搅拌得到第二混合物，并平铺成1-2mm厚度；将其置于可调波长的皮秒或飞秒激光下进行激光烧蚀加工；激光聚焦到平铺后的第二混合物表面，激光聚焦光斑小于0.1mm2；激光在振镜的作用下沿着第二混合物表面密集划线，线距等于激光光斑直径，划线覆盖整个第二混合物表面算做一次表面划线；不必翻动，重复表面重复划线50-100次；直至检测第二混合物的粒径小于20nm；如果粒径不满足条件，则继续重复表面划线，直至满足第二混合物粒径小于20nm；
步骤3、将步骤2中满足条件的第二混合物与腈硅橡胶生胶充分混合，然后加入聚四氟乙烯和硬脂酸；超声分散，同时于110-130℃下搅拌30min以上，得到第三混合物；
步骤4、将第三混合物中加入硫化剂和抗老化剂搅拌，于150-180℃保温30min，得到第四混合物。
步骤5、将第四混合物根据所需的结构进行成型，成型后置于红外光中辐照干燥1-2小时后得到具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶。
2.根据权利要求1所述的具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶的制备方法，其特征在于：
硫化剂为硫磺，抗老化剂为：N-异丙基-N'-苯基对苯二胺和2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体中的任意一种或两种。
3.根据权利要求1所述的具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶的制备方法，其特征在于：
步骤2中使用的脉冲激光的波长确定方法如下：
取少量未划线的第二混合物加入10倍体积的水，然后与紫外-可见-近红外分光光度计下测定吸光度，得到第一吸光度；对第一吸光度进行数据平滑处理，并取得第一吸光度的吸收峰；将波长可调的皮秒或飞秒器调制到波长等于第一吸光度的吸收峰波长进行重复划线；每完成n次表面划线，则在划线后的第二混合物中取样，加入10倍体积的水，然后与紫外-可见-近红外分光光度计下测定吸光度，得到中间吸光度；然后波长可调的皮秒或飞秒器调制到波长等于中间吸光度的吸收峰波长进行重复划线。
4.根据权利要求3所述的具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶的制备方法，其特征在于：n的取值范围为5-10，优选10。
5.根据权利要求1所述的具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶的制备方法，其特征在于：红外光干燥时的橡胶表面温度为110-120度。
6.一种使用权利要求1-5任一项所述的方法制备得到的具有耐磨性能汽车密封件用复合橡胶。
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