CN112552563A - 一种高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈及其制备方法，该橡胶密封圈按质量份数计包括如下组分：橡胶大料100份，复合填充料80～125份，复合反应助剂1.7～6份，复合防老剂1.5～6份，复合硫化剂0.3～3份，环保油5～15份，促进剂0.5～2份，所述橡胶大料为丁氰N230S。复合填充料增加其挺性、弹性及各耐受性能，采用内脱模剂，省去注塑前于模腔壁喷涂硅油脱模的步骤；防护剂、防老剂RD和防老剂4010NA复合，增加橡胶的防护性能，且性能更稳定。本发明制备方法，先将橡胶大料、填充料及及助剂混合密炼，过程中分别加入复合防老剂和复合硫化剂，并分别控制密炼温度到达到最优密炼效果。本发明橡胶密封圈手感润滑，可长期保持高密封性高防护作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈及其制备方法。
背景技术
橡胶密封圈是由一个或几个零件组成的环形罩，固定在轴承的一个套圈或垫圈上并与另一套圈或垫圈接触或形成窄的迷宫间隙，防止润滑油漏出及外物侵入。传统的橡胶密封圈大多为硅橡胶、氟橡胶及聚四氟乙烯等材料制成，密封圈成型后需要在其表面涂上一层硅油，以保证其光滑及防止其老化。
然而，随着橡胶密封圈使用时间的延长、使用过程中机械用油的侵蚀以及机械运转的静电作用，橡胶密封圈容易出现磨损、老化等问题，致使密封失效，进而影响机械的运转导致故障。这不仅影响机械的工作效率，还存在一定的安全风险；而且由于密封圈的失效需要停机检修、更换密封圈等，增加机械的维修成本；对于一些密封度及安全性要求高，持续工作时间长，停机检修维护成大的机械来说，现有的密封圈越来越难以满足使用需求。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供一种高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈及其制备方法，通过对橡胶密封圈材料配方的调整，优化防护剂及防老剂的使用，制作出具有高防护性能、耐油污、抗静电、不易老化的橡胶密封圈，以满足使用需求。具体技术方案如下：
首先，本发明提供一种高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈，该橡胶密封圈材料配方按质量份数计包括如下组分：
橡胶大料100份，
复合填充料80～125份，
复合反应助剂1.7～6份，
复合防老剂1.5～6份，
复合硫化剂0.3～3份，
环保油5～15份，
促进剂0.5～2份，
所述橡胶大料为丁氰N230S。
前述的高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈，所述复合填充料为炭黑N550、天然气半补强N774和碳酸钙混合而成，按质量份数计其中炭黑N550为20～40份，天然气半补强N774为55～70份，碳酸钙为5～15份。
前述的高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈，所述复合反应助剂按质量份数计包括：氧化锌0.1～1.0份，硬脂酸1～2份，分散剂2～3份，内脱模剂0.1～1.5份。
前述的高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈，所述复合防老化剂包括防护剂和防老剂，其二者的质量份数比例为1:2；所述防老剂为防老剂RD和防老剂4010NA混合而成，其二者的质量份数比例为1:1。
前述的高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈，所述复合硫化剂为硫化剂TT-80和胶制硫磺S-80组成，其二者的质量份数比例为2:1。
优选的，前述的高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈，所述促进剂为促进剂D-M-80。
其次，本发明还提供一种高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈的制备方法，包括如下步骤：
S1：按重量份数分别称取各原料并备用：
丁氰N230S 100份，
炭黑N550 20～40份，
天然气半补强N774 55～70份，
碳酸钙5～15份，
氧化锌0.1～1.0份，
硬脂酸1～2份，
分散剂0.5～3份，
内脱模剂0.1～1.5份，
防护剂0.5～2份，
防老剂RD 0.5～2份，
防老剂4010NA 0.5～2份，
硫化剂TT-80 0.2～2份，
胶制硫磺S-80 0.1～1份，
环保油5～15份，
促进剂D-M-80 0.5～2份；
S2：将丁氰N230S和碳酸钙混合后放置在烘箱中干燥1-2h，然后与炭黑N550和天然气半补强N774混合均匀，获得橡胶主料Ⅰ；
S3：将氧化锌、硬脂酸、分散剂以及内脱模剂组成的复合反应助剂依次加入步骤S2中获得的橡胶主料Ⅰ中，并于高速混合机中混合均匀，然后加入促进剂D-M-80继续混合5min，获得橡胶主料Ⅱ；
S4：将防老剂RD和防老剂4010NA混后，加入防护剂，控制混合速度为2000～2500rpm混合5min，获得橡胶辅料Ⅰ；
S5：将硫化剂TT-80和胶制硫磺S-80混合，控制混合速度为1500～2000rpm混合5～10min，获得橡胶辅料Ⅱ；
S6：将环保油加入到步骤S3中获得的橡胶主料Ⅱ中混合均匀后，缓慢倒入双螺杆挤出机中挤出造粒，获得橡胶粒料；
S7：将步骤S6中获得的橡胶粒料、步骤S4中获得的橡胶辅料Ⅰ和步骤S5中获得的橡胶辅料Ⅱ加入到密炼机内进行密炼处理，获到橡胶混炼料；
S8：将步骤S7中获得橡胶混炼料注入抽真空挤出机中挤出，经平板硫化机硫化压制后，得到高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈。
作为优选的技术方案的，步骤S6中，所述双螺杆挤出机为SHL-35型，挤出温度为210℃，主机转速为65r/min。
作为优选的技术方案的，步骤S7中，所述密炼处理的操作步骤为：先将步骤S6中获得的橡胶粒料投入到密炼机内,70～80℃的温度下密炼处理40min；然后加入S4中获得的橡胶辅料Ⅰ，50～80℃的温度下密炼处理25min；最后加入S5中获得的橡胶辅料Ⅱ，50～80℃的温度下密炼处理30min。
作为优选的技术方案的，步骤S8中，所述硫化压制的工艺参数为：压力25～30MPa，温度175℃，时间15～200min。
本发明的有益效果是：
本发明对现有的橡胶密封圈材料配方优化，采用复合填充料炭黑N550、天然气半补强N774和碳酸钙，增加橡胶的挺性、弹性，并提高其耐磨耗，耐撕裂，耐热，耐寒，耐油的性能；反应助剂中采用内脱模剂，省去注塑前于模腔壁喷涂硅油脱模的步骤；复合防老剂采用防护剂、防老剂RD和防老剂4010NA混合而成，防护剂促进防老剂发挥优势，增加橡胶的防护性能；而采用硫化剂TT-80和胶制硫磺S-80混合而成的复合硫化剂进行硫化处理，使硫化成型的性胶圈性能更稳定。
本发明橡胶密封圈制备方法，先将橡胶大料、复合填充料及各反应助剂混合加环保油后密炼，通过控制密炼温度增加个各物料间的交联效果，使密炼物料各分子间交联稳定；并在密炼过程中分别加入复合防老剂和复合硫化剂，并分别控制密炼温度到达到最优密炼效果。
通过本发明方法制备的橡胶密封圈产品表面光滑，手感润滑，由于防护剂及防老剂的组合使用，本发明橡胶密封圈在表面自动形成了自生防护膜，避免了传统橡胶密封圈生产后上硅油润滑的工序，且在受用过程该自生防护膜可抗油污及静电作用的侵蚀，达到抗老化的目的，使橡胶密封圈长期保持高密封性高防护作用。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。其中实施例1～5为制备改性聚苯硫醚材料，实施例6为效果例。
实施例1
本实施例是制备一种高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈，包括如下步骤：
S1：按重量份数分别称取如下各组分：
丁氰N230S 100份，炭黑N550 35份，天然气半补强N774 65份，碳酸钙10份，氧化锌0.5份，硬脂酸1.5份，分散剂1.0份，内脱模剂0.7份，防护剂1份，防老剂RD 1份，防老剂4010NA 1份，硫化剂TT-80 1份，胶制硫磺S-80 0.5份，环保油10份，促进剂D-M-80 1.5份。
S2：将丁氰N230S和碳酸钙混合后放置在烘箱中干燥1-2h，然后与炭黑N550和天然气半补强N774混合均匀，获得橡胶主料Ⅰ。
S3：将氧化锌、硬脂酸、分散剂以及内脱模剂组成的复合反应助剂依次加入步骤S2中获得的橡胶主料Ⅰ中，并于高速混合机中混合均匀，然后加入促进剂D-M-80继续混合5min，获得橡胶主料Ⅱ。
S4：将防老剂RD和防老剂4010NA混后，加入防护剂，控制混合速度为2000～2500rpm混合5min，获得橡胶辅料Ⅰ。
S5：将硫化剂TT-80和胶制硫磺S-80混合，控制混合速度为1500～2000rpm混合5～10min，获得橡胶辅料Ⅱ。
S6：将环保油加入到步骤S3中获得的橡胶主料Ⅱ中混合均匀后，缓慢倒入SHL-35型双螺杆挤出机中，控制挤出温度为210℃，主机转速为65r/min挤出造粒，获得橡胶粒料。
S7：将步骤S6中获得的橡胶粒料、步骤S4中获得的橡胶辅料Ⅰ和步骤S5中获得的橡胶辅料Ⅱ加入到密炼机内进行密炼处理，密炼处理的操作步骤为：先将步骤S6中获得的橡胶粒料投入到密炼机内，70～80℃的温度下密炼处理40min；然后加入S4中获得的橡胶辅料Ⅰ，50～80℃的温度下密炼处理25min；最后加入S5中获得的橡胶辅料Ⅱ，50～80℃的温度下密炼处理30min，获到橡胶混炼料。
S8：将步骤S7中获得橡胶混炼料注入抽真空挤出机中挤出，再用平板硫化机，于压力25～30MPa，175℃环境下硫化压制15～200min，得到高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈。
实施例2
本实施例高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈的组分含量按重量份计为：丁氰N23其0S 100份，炭黑N550 22份，天然气半补强N774 58份，碳酸钙5份，氧化锌0.2份，硬脂酸1份，分散剂0.5份，内脱模剂0.2份，防护剂0.5份，防老剂RD 0.5份，防老剂4010NA 0.5份，硫化剂TT-80 0.2份，胶制硫磺S-80 0.1份，环保油5份，促进剂D-M-80 0.5份。其制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈的组分含量按重量份计为：丁氰N230S 100份，炭黑N550 30份，天然气半补强N774 60份，碳酸钙8份，氧化锌0.4份，硬脂酸1.5份，分散剂1份，内脱模剂0.5份，防护剂1份，防老剂RD 1份，防老剂4010NA1份，硫化剂TT-80 0.5份，胶制硫磺S-80 0.5份，环保油10份，促进剂D-M-80 1份。其制备方法同实施例1。
实施例4
本实施例高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈的组分含量按重量份计为：丁氰N230S 100份，炭黑N550 37份，天然气半补强N774 66份，碳酸钙12份，氧化锌0.8份，硬脂酸1.6份，分散剂1.5份，内脱模剂1.2份，防护剂1.5份，防老剂RD 1.5份，防老剂4010NA 1.5份，硫化剂TT-80 1.2份，胶制硫磺S-80 0.8份，环保油12份，促进剂D-M-80 1.5份。其制备方法同实施例1。
实施例5
本实施例高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈的组分含量按重量份计为：丁氰N230S 100份，炭黑N550 40份，天然气半补强N774 70份，碳酸钙15份，氧化锌1.0份，硬脂酸2份，分散剂1.5份，内脱模剂1.5份，防护剂2份，防老剂RD 2份，防老剂4010NA 2份，硫化剂TT-80 2份，胶制硫磺S-80 1份，环保油15份，促进剂D-M-80 2份。其制备方法同实施例1。
实施例6效果例
本实施例是对实施例1-5所制作的高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈进行性能试验，同时采用市面上普通的丁氰橡胶密封圈进行对比，这些橡胶密封圈规格一致，其测试结果如表1所示。
表1.各橡胶密封圈性能检测试结果
由上表可见，本发明橡胶密封圈，其硬度、拉伸强度、延伸率、耐水试验结果及缩永久变形均优于市面上普通的丁氰橡胶密封圈；且本发明橡胶密封圈产品表面光滑，手感润滑，在使用过程成可自动修复损伤，可长期保持高密封性高防护作用，效果非常显著。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非只包含这些的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈，其特征在于：该橡胶密封圈材料配方按质量份数计包括如下组分：
橡胶大料 100份，
复合填充料 80～125份，
复合反应助剂 3.2～7.5份，
复合防老剂1.5～6份，
复合硫化剂 0.3～3份，
环保油 5～15份，
促进剂0.5～2份，
所述橡胶大料为丁氰N230S。
2.根据权利要求1所述的高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈，其特征在于：所述复合填充料为炭黑N550、天然气半补强N774和碳酸钙混合而成，按质量份数计其中炭黑N550为20～40份，天然气半补强N774为55～70份，碳酸钙为5～15份。
3.根据权利要求1所述的高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈，其特征在于：所述复合反应助剂按质量份数计包括：氧化锌 0.1～1.0份，硬脂酸 1～2份，分散剂 2～3份，内脱模剂 0.1～1.5份。
4.根据权利要求1所述的高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈，其特征在于：所述复合防老化剂包括防护剂和防老剂，其二者的质量份数比例为1:2；所述防老剂为防老剂RD和防老剂4010NA混合而成，其二者的质量份数比例为1:1。
5.根据权利要求1所述的高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈，其特征在于：所述复合硫化剂为硫化剂TT-80和胶制硫磺S-80组成，其二者的质量份数比例为2:1。
6.根据权利要求1所述的高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈，其特征在于：所述促进剂为促进剂D-M-80。
7.一种高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：按重量份数分别称取各原料并备用：
丁氰N230S 100份，
炭黑N550 20～40份，
天然气半补强N774 55～70份，
碳酸钙 5～15份，
氧化锌 0.1～1.0份，
硬脂酸 1～2份，
分散剂 0.5～3份，
内脱模剂 0.1～1.5份，
防护剂 0.5～2份，
防老剂RD 0.5～2份，
防老剂4010NA 0.5～2份，
硫化剂TT-80 0.2～2份，
胶制硫磺S-80 0.1～1份，
环保油 5～15份，
促进剂D-M-80 0.5～2份；
S2：将丁氰N230S和碳酸钙混合后放置在烘箱中干燥1-2h，然后与炭黑N550和天然气半补强N774混合均匀，获得橡胶主料Ⅰ；
S3：将氧化锌、硬脂酸、分散剂以及内脱模剂组成的复合反应助剂依次加入步骤S2中获得的橡胶主料Ⅰ中，并于高速混合机中混合均匀，然后加入促进剂D-M-80继续混合5min，获得橡胶主料Ⅱ；
S4：将防老剂RD和防老剂4010NA混后，加入防护剂，控制混合速度为2000～2500rpm混合5min，获得橡胶辅料Ⅰ；
S5：将硫化剂TT-80和胶制硫磺S-80混合，控制混合速度为1500～2000rpm混合5～10min，获得橡胶辅料Ⅱ；
S6：将环保油加入到步骤S3中获得的橡胶主料Ⅱ中混合均匀后，缓慢倒入双螺杆挤出机中挤出造粒，获得橡胶粒料；
S7：将步骤S6中获得的橡胶粒料、步骤S4中获得的橡胶辅料Ⅰ和步骤S5中获得的橡胶辅料Ⅱ加入到密炼机内进行密炼处理，获到橡胶混炼料；
S8：将步骤S7中获得橡胶混炼料注入抽真空挤出机中挤出，经平板硫化机硫化压制后，得到高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈。
8.根据权利要求7所述的高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈的制备方法，其特征在于：步骤S6中，所述双螺杆挤出机为SHL-35型，挤出温度为210℃，主机转速为65r/min。
9.根据权利要求7所述的高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈的制备方法，其特征在于：步骤S7中，所述密炼处理的操作步骤为：先将步骤S6中获得的橡胶粒料投入到密炼机内，70～80℃的温度下密炼处理40min；然后加入S4中获得的橡胶辅料Ⅰ，50～80℃的温度下密炼处理25min；最后加入S5中获得的橡胶辅料Ⅱ，50～80℃的温度下密炼处理30min。
10.根据权利要求7所述的高防护耐老化耐油抗静电的橡胶密封圈的制备方法，其特征在于：步骤S8中，所述硫化压制的工艺参数为：压力25～30MPa，温度175℃，时间15～200min。
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