CN113150456B - 一种橡胶密封阀门及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种橡胶密封阀门，属于橡胶密封件的技术领域，包括金属阀门、有机硅胶粘剂和密封圈，所述密封圈通过有机硅胶粘剂粘附于所述金属阀门，所述密封圈至少包括以下质量份的原料：填料30‑40份；氧化锌2‑3份；功能助剂6‑12份；硫化助剂0.5‑1份；过氧化物硫化剂1‑2份；三元乙丙生胶45‑55份。本申请具有提高金属用胶粘剂与橡胶密封圈之间的结合牢度，从而将二次涂胶简化为一次涂胶以提高生产效率的效果。

Description

一种橡胶密封阀门及其生产工艺
技术领域
本申请涉及橡胶密封件的领域，尤其是涉及一种橡胶密封阀门及其生产工艺。
背景技术
电子节温器是发动机的重要零部件，其作用是根据冷却水温度的高低自动调节进入散热器的水量，改变水的循环范围，以调节冷却系统的散热能力，保证发动机在合适的温度范围内工作。
电子节温器必须保持良好的状态，否则会严重影响发动机的正常工作。如电子节温器主阀门开启过迟，就会引起发动机过热；主阀门开启过早，则使发动机预热时间延长，使发动机温度过低。此时可判断电子节温器的工作状态是否良好，当发动机开始冷车运转时，水箱的上水室进水管处如还有冷却水流出，则说明电子节温器的主阀门不能关闭；当发动机冷却水温度超过70摄氏度时，水箱的上水室进水管处无冷却水流出，则说明电子节温器主阀门不能正常开启，这时就需要进行修理。
在电子节温器中，常见的阀门结构有两种，纯金属阀门和橡胶阀门。纯金属阀门一般适用于对密封性要求不高的应用场景；橡胶阀门的主要构成是金属和橡胶，即在金属阀门表面硫化一层橡胶。为了保证橡胶不脱落，需要对金属阀门进行表面处理，随后在金属阀门表面涂覆金属用胶粘剂，在橡胶处涂覆橡胶用胶粘剂，通过金属用胶粘剂和橡胶用胶粘剂相互粘合以将橡胶和金属阀门进行粘接。
目前常见的金属胶粘剂是有机硅胶粘剂，有机硅胶粘剂能够粘接金属、塑料、橡胶、陶瓷玻璃和其他材料，应用广泛，也常常用于电子节温器中橡胶和金属阀门的粘接。
针对上述中的相关技术，发明人认为，在进行橡胶阀门的生产时，需要分别对金属阀门和橡胶进行涂胶操作，生产工序较为繁琐。
发明内容
为了改善目前橡胶阀门生产时工序较为繁琐的问题，本申请提供一种橡胶密封阀门及其生产工艺。
第一方面，本申请提供一种橡胶密封阀门，采用如下的技术方案：
一种橡胶密封阀门，包括金属阀门、有机硅胶粘剂和密封圈，所述密封圈通过有机硅胶粘剂粘附于所述金属阀门，所述密封圈至少包括以下质量份的原料：
Figure BDA0003090165210000021
通过采用上述技术方案，在对橡胶密封阀门进行硫化处理前，将有机硅胶粘剂涂覆到金属阀门上，再将密封圈放到金属阀门上进行预定位。随后对橡胶密封阀门进行硫化处理，在进行硫化处理时，过氧化物硫化剂能够使三元乙丙生胶发生硫化，进一步的，过氧化物硫化剂还能使三元乙丙生胶和有机硅胶粘剂发生交联，形成稳定的C-C交联键，从而使有机硅胶粘剂和密封圈接触处交联为一个整体。在仅涂覆一层胶粘剂的前提下，密封圈和金属阀门的结合牢度较高，不易脱离，能够达到所需性能。而少涂覆一层胶粘剂简化了工序，提高了生产效率。
另外，相较于常规的三元乙丙橡胶密封圈配方，本申请中增大了三元乙丙生胶的用量，降低了填料的用量，从而提高密封圈的老化性能和压缩永久变形性能。
可选的，所述填料选用炭黑，炭黑的型号为N550。
通过采用上述技术方案，填料的粒径需要严格控制，发明人发现，当炭黑的型号为N550时，胶料的流动性较高，制品的合格率有所上升。另外，选用该粒径范围的炭黑压缩永久变形性能有所提升。
可选的，所述功能助剂包括软化剂和防老剂，按照质量比，软化剂：防老剂＝(5-10)：(1-2)。
通过采用上述技术方案，软化剂用于改善橡胶的加工性能和使用性能，可以增加胶料的塑性，降低胶料粘度和混炼时的温度，改善分散性与混合性，提高硫化胶的拉伸强度、伸长率和耐磨性。防老剂用于提高胶料的抗老化性能。
可选的，所述过氧化物硫化剂选用双二五。
通过采用上述技术方案，相较于一般的硫化剂，双二五更适用于高温硫化环境，且双二五不但能够硫化三元乙丙橡胶，对有机硅胶粘剂同样有硫化效果，从而使三元乙丙生胶和有机硅胶粘剂的接触处发生交联粘接。另外，双二五的硫化效率高，能够减少过氧化物硫化剂的使用量。
可选的，所述三元乙丙生胶的门尼粘度为75-85MU，所述三元乙丙生胶的ENB含量为5-6wt％。
通过采用上述技术方案，发明人发现，当三元乙丙生胶的门尼粘度为75-85MU，ENB含量为5-6wt％时，硫化后得到的密封圈压缩永久变形性能和抗老化性能均更优异。
可选的，所述密封圈还包括1-2质量份的其他助剂，所述其他助剂包括分散流动助剂和内脱模剂并按照质量比(1-2)：(2-3)组成。
通过采用上述技术方案，分散流动助剂能够进一步提高胶料的流动性能，而内脱模剂能够提高密封圈的脱模性能。
可选的，所述密封圈中还添加有8-10质量份自修复纤维和0.5-1质量份Grubbs固化剂；所述自修复纤维包括以下质量百分比的组分：
皮层 60-70％；
双环戊二烯芯层 30-40％；
所述皮层包括以下质量百分比的组分：
聚丙烯腈 80-85％；
聚乙烯吡咯烷酮 15-20％。
通过采用上述技术方案，由于应用场景为汽车的电子节温器，其工作环境较为恶劣，且对密封圈的密封性能要求较高。在工作环境、外力冲击等影响下，橡胶的内部会产生微裂纹，橡胶的完整性被破坏，对于密封圈的密封性影响较大。由于额外添加有自修复纤维和固化剂，当橡胶内产生微裂纹时，会撕裂自修复纤维的皮层，并将双环戊二烯芯层释放出以对微裂纹进行填充，填充于微裂纹中的双环戊二烯接触到橡胶中的固化剂而固化，从而对微裂纹进行修复，这大大提高了密封圈的使用寿命。
特定选用聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮作为皮层是由于，发明人发现，单纯使用聚丙烯腈作为皮层时，只能在纺丝时就将双环戊二烯作为芯层注入，否则双环戊二烯无法注入到皮层内，此时，皮层完整、无损伤。但是，若橡胶产生的微裂纹尺寸较小，产生的撕裂力也较小，不易撕裂完整的聚丙烯腈皮层，这就使得双环戊二烯芯层不易释放出，也就无法对微裂纹进行修复。
聚乙烯吡咯烷酮溶于溶剂也溶于水，在将聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮纺丝后进行进一步处理，能够将聚乙烯吡咯烷酮去除，从而得到多孔的皮层结构。这不但使得双环戊二烯更易于进入到皮层内，从而形成皮层多孔的自修复纤维；当橡胶产生微裂纹时，即使橡胶产生的微裂纹尺寸较小，由于皮层上存在大量孔洞，易于被撕裂，从而将双环戊二烯芯层释放出。也即是说，选用聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮作为皮层能够提高自修复纤维的自修复效果。
另外，由于相容性问题，将纤维放入到三元乙丙橡胶内容易形成相分离，纤维的两端也会产生应力集中，这都容易导致橡胶的压缩永久变形性能下降，当然，纤维的加入也会阻碍橡胶的变形，从而提高橡胶的压缩永久变形性能，因此，纤维材料的添加量需要进行严格控制。
由于特定选用聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮，能够得到皮层多孔的自修复纤维。那么，在密封圈的生产过程中，自修复纤维受到挤压，部分双环戊二烯将从自修复纤维两端、皮层的孔洞渗出。渗出的双环戊二烯本身就是三元乙丙橡胶的组分之一，因此，在硫化过程中，自修复纤维上渗出的双环戊二烯能够直接参与硫化，从而使自修复纤维与三元乙丙生胶交联为一体。这将大大降低自修复纤维与胶料的相容性问题，也大大降低了自修复纤维两端的应力集中，相应的，橡胶的压缩永久变形性能大大提高。
可选的，所述自修复纤维的长度为0.9-1.1mm，内径为20-30μm，外径为40-50μm。
通过采用上述技术方案，自修复纤维的长度过长时，容易发生自纠缠，且容易影响制备得到的密封圈的表面形貌；当自修复纤维的长度过短时，自修复纤维阻碍裂纹扩展的能力下降。当自修复纤维的内径过小时，双环戊二烯不易进入到中空孔洞内，并且皮层不易被撕裂；当自修复纤维内径过大时，由于皮层过薄，自修复纤维容易在生产加工时产生损伤，导致自修复性能下降。
可选的，所述自修复纤维的制备工艺具体包括以下工艺步骤：
步骤一、纺丝，即按照比例将皮层的原料放入到DMF溶剂中完全溶解，随后纺丝得到中空纤维；
步骤二、碱减量处理，即将步骤一中得到的中空纤维进行碱减量处理，得到多孔纤维；
步骤三、浸渍，将双环戊二烯放入到四氢呋喃溶剂中完全溶解，随后将步骤二中得到的多孔纤维放入，超声波震荡，取出真空干燥后得到浸渍纤维；
步骤四、切丝，即将步骤三中得到的浸渍纤维切断，得到自修复纤维。
通过采用上述技术方案，一般来说，纺丝得到中空纤维后，只需过水浴，即可将皮层中的聚乙烯吡咯烷酮洗脱，但是聚乙烯吡咯烷酮在洗脱时基本无法洗净，往往有较多聚乙烯吡咯烷酮残留在皮层的孔洞中，这部分残留的聚乙烯吡咯烷酮单纯依靠水浴很难洗脱。而聚乙烯吡咯烷酮的熔点为130℃，这就导致了，后续高温硫化时，未洗脱的聚乙烯吡咯烷酮会融化并形成单独的杂质相，进而影响密封圈的各项机械性能。
发明人发现，对纺丝得到的中空纤维进行碱减量处理，不但能够在皮层的表面碱减量而形成凹槽，还易于进入到聚乙烯吡咯烷酮溶解后形成的孔洞内，以对孔洞内壁的聚丙烯腈进行进一步的碱减量，从而使聚乙烯吡咯烷酮从孔洞内壁脱落，这大大提高了聚乙烯吡咯烷酮的洗脱率。
另外，聚乙烯吡咯烷酮是一种高分子表面活性剂，具有一定分散效果，能够促进碱减量的进行，这就形成了特殊的靶向促进效果。
另外，发明人发现，碱减量操作后，在皮层表面和内壁引入的大量凹槽给双环戊二烯提供了大量的吸附位点，提高了双环戊二烯的吸附率，并能够使皮层表面也附着大量的双环戊二烯，皮层表面附着的双环戊二烯同样会参与橡胶硫化，从而进一步提高自修复纤维和橡胶的界面相容性。
第二方面，本申请提供一种橡胶密封阀门的生产工艺，采用如下的技术方案：
一种橡胶密封阀门的制备工艺，具体包括以下工艺步骤：
S1、橡胶预处理，即将橡胶进行混炼和翻炼，根据产品尺寸要求进行预成型，得到密封圈；
S2、金属阀门制作，即根据产品尺寸要求将钢板冲压为半成品骨架，将半成品骨架清洗干净并放入有机硅胶粘剂中，得到带有胶粘剂的金属阀门；
S3、硫化，即将密封圈置于带有胶粘剂的金属阀门上，进行硫化处理，得到半成品阀门；
S4、后处理，即将半成品阀门进行修边、检验、入库。
通过采用上述技术方案，由于对密封圈进行了配方上的改进，减少了密封圈的涂胶步骤，因此生产工艺从二次涂胶工艺简化为一次涂胶工艺，提高了生产效率。
可选的，所述步骤S1具体包括以下工艺步骤：
S11、混炼，即将各原料进行混炼，混炼温度150±2℃，混炼时间10-15min，得到混炼料，加料顺序为，依次加入三元乙丙生胶和氧化锌，再加入功能助剂，再加入其它助剂和填料，最后加入硫化剂及硫化助剂；
S12、翻炼，即将步骤S11中得到的混炼料进行翻炼，翻炼温度为70±2℃，翻炼时间5-10min，随后加入自修复纤维和Grubbs固化剂，继续翻炼2-3min，得到翻炼料；
S13、预成型，即根据产品规格将翻炼料进行预成型，得到密封圈。
通过采用上述技术方案，自修复纤维在翻炼时加入，且控制翻炼时间为2-3min，以降低自修复纤维自纠缠和受到损伤的可能，在翻炼2-3min后，自修复纤维表面的双环戊二烯、从皮层孔洞上挤出的双环戊二烯与胶料充分接触，使自修复纤维和胶料相容性良好。
可选的，所述步骤S2具体包括以下工艺步骤：
S21、骨架准备，即根据产品规格对钢板进行裁切和冲压，并将冲压得到的骨架进行抛丸，得到半成品骨架；
S22、表面处理，即将步骤S21中得到的半成品骨架依次进行脱脂、酸洗，得到洁净骨架；
S23、涂胶，即将步骤S22中得到的洁净骨架浸入到有机硅胶粘剂中，得到胶粘骨架；
S24、预固化，即将步骤S23中的胶粘骨架在180±2℃的温度下处理13-15min，使胶粘剂预固化，得到带有胶粘剂的金属阀门。
通过采用上述技术方案，经过表面处理的金属阀门表面油污、杂质减少，能大大提高胶粘剂与金属阀门的粘接牢度。
可选的，所述步骤S3具体包括以下工艺步骤：
S31、一段硫化，硫化温度185±2℃，时间8-10min，压力18-20Mpa；
S32、二段硫化，硫化温度150±2℃，时间120-125min。
通过采用上述技术方案，采用二段硫化工艺，能够减少一段硫化的时间，并降低能耗。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过调整密封圈的组成和配比，只需涂覆一层有机硅胶粘剂，使有机硅胶粘剂与密封圈中的三元乙丙生胶产生交联，以成为一个整体，简化了生产工序；
2.通过添加自修复纤维，并特定选择皮层、芯层的组成和配比，不但能提高密封圈的各项机械性能，还能使密封圈具备自修复能力；
3.选用特定的碱减量处理工艺，洗脱的聚乙烯吡咯烷酮能够促进碱减量的进程，能够更好的将皮层中的聚乙烯吡咯烷酮洗脱，能够进一步提高密封圈的各项机械性能；
4.由于密封圈配方上的改进，橡胶密封阀门的制备工艺得到了精简，提高了生产效率。
附图说明
图1是本申请各实施例及对比例1中橡胶密封阀门的整体结构示意图。
附图标记说明：1、金属阀门；2、密封圈。
具体实施方式
以下结合制备例、实施例、对比例和附图1对本申请作进一步详细说明。
原料来源和性能参数记为下表
Figure BDA0003090165210000101
Figure BDA0003090165210000111
自修复纤维的制备例
制备例1
每制备1kg自修复纤维需要用到以下质量份的原料：
聚丙烯腈 0.48kg；
聚乙烯吡咯烷酮 0.12kg；
双环戊二烯 0.4kg。
自修复纤维的制备工艺包括以下工艺步骤：
步骤一、纺丝，将聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮放入到DMF中完全溶解，配置成14wt％浓度的纺丝液进行喷丝，喷丝板上的喷丝孔直径50μm，喷丝孔的入管直径30μm，得到外径50μm，内径30μm的中空纤维。
步骤二、过水浴，即将步骤一中得到的中空纤维过水浴，水浴温度为60℃，水浴时间为30min，随后取出在60℃下干燥48h，得到多孔纤维。
步骤三、浸渍，即将双环戊二烯放入到四氢呋喃溶剂中完全溶解，配置成40wt％浓度的浸渍液，将步骤二中的多孔纤维放入到浸渍液中浸渍15min，浸渍过程中保持超声波震荡，震荡频率为50kHz。浸渍完成后取出在80℃下干燥4h，得到浸渍纤维。
步骤四、切丝，即将步骤三中得到的浸渍纤维切断成1mm长度的纤维，即得到自修复纤维。
制备例2
制备例2与制备例1的区别在于，步骤二采用碱减量的处理方式，而非过水浴的处理方式，具体步骤如下，
步骤二、碱减量处理，即将步骤一中得到的中空纤维放入到10wt％浓度的氢氧化钠溶液中，处理时间10min，处理温度90℃，处理完成后取出水洗烘干，即得多孔纤维。
制备例3
制备例3与制备例2的区别在于，每制备1kg自修复纤维需要用到以下质量份的原料：
聚丙烯腈 0.6kg；
聚乙烯吡咯烷酮 0.1kg；
双环戊二烯 0.3kg。
步骤一中，喷丝板上的喷丝孔直径40μm，入管直径20μm，得到外径40μm，内径20μm的中空纤维。
步骤四中，将步骤三中得到的浸渍纤维切断成0.9mm长度的纤维，即得到自修复纤维。
制备例4
制备例4与制备例2的区别在于，每制备1kg自修复纤维需要用到以下质量份的原料：
聚丙烯腈 0.54kg；
聚乙烯吡咯烷酮 0.11kg；
双环戊二烯 0.35kg。
步骤一中，喷丝板上的喷丝孔直径45μm，入管直径25μm，得到外径45μm，内径25μm的中空纤维。
步骤四中，将步骤三中得到的浸渍纤维切断成1.1mm长度的纤维，即得到自修复纤维。
实施例
实施例1-实施例19的结构完全相同，区别在于，密封圈2的原料配比不同。故以实施例1为例对橡胶密封阀门的结构进行说明。
参照图1，本申请实施例公开一种橡胶密封阀门，包括金属阀门1、有机硅胶粘剂和三元乙丙橡胶密封圈2，有机硅胶粘剂涂覆于金属阀门1表面，密封圈2通过有机硅胶粘剂粘附于金属阀门1。
实施例1
实施例1中，密封圈2包括以下质量份的原料：
Figure BDA0003090165210000131
本实施例中，三元乙丙生胶选用昆仑牌三元乙丙生胶，牌号为J-4045，门尼粘度为38-52ML，乙烯含量56±3wt％，ENB含量为19-25wt％。
本实施例提供的橡胶密封阀门的制备工艺具体包括以下工艺步骤：
S1、橡胶预处理，具体包括以下工艺步骤：
S11、混炼，即将各原料进行混炼，投料顺序为，先投入三元乙丙生胶和氧化锌，再投入防老剂，随后投入炭黑，最后投入硫化剂和硫化助剂。混炼温度150±2℃，混炼时间15min，得到混炼料，加料顺序为，依次加入三元乙丙生胶和氧化锌，再加入功能助剂，再加入其它助剂和填料，最后加入硫化剂及硫化助剂。
S12、翻炼，即将步骤S11中得到的混炼料进行翻炼，翻炼温度为70±2℃，翻炼时间10min，得到翻炼料。
S13、预成型，即根据产品规格将翻炼料进行预成型，得到密封圈2。
S2、金属阀门1制作，具体包括以下工艺步骤：
S21、骨架准备，即根据产品规格对钢板进行裁切和冲压，并利用0.2mm的不锈钢丸对冲压得到的骨架进行抛丸，抛丸时间6min，得到半成品骨架。
S22、表面处理，先将步骤S21中放入到5wt％浓度的除油剂中进行脱脂处理，处理温度80℃，处理时间12min；再将脱脂后的金属阀门1放入到1:1的工业盐酸与水的混合液中进行酸洗，酸洗时间6min；虽然将酸洗后的金属阀门1取出烘干，烘干温度100℃，烘干时间8min，得到洁净骨架。
S23、涂胶，即将步骤S22中得到的洁净骨架浸入到有机硅胶粘剂中1min，得到胶粘骨架。
S24、预固化，即将步骤S23中的胶粘骨架在180±2℃的温度下固化15min，使胶粘剂预固化，得到带有胶粘剂的金属阀门1。
S3、硫化，即将密封圈2置于带有胶粘剂的金属阀门1上，进行硫化处理，并具体包括以下工艺步骤：
S31、一段硫化，硫化温度185±2℃，时间10min，压力20MPa。
S32、二段硫化，硫化温度150±2℃，时间125min，得到半成品阀门。
S4、后处理，即将半成品阀门进行修边、检验、入库。
实施例2-3
实施例2-3与实施例1的区别在于，密封圈2的原料配比不同，并记为下表：
Figure BDA0003090165210000151
实施例4
实施例4与实施例3的区别在于，过氧化物硫化剂选用双二五。
实施例5
实施例5与实施例4的区别在于，填料选用N550炭黑。
实施例6
实施例6与实施例5的区别在于，密封圈2中还添加有0.1kg分散流动助剂和0.1kg内脱模剂。
分散流动助剂和内脱模剂均在混炼过程中加入，并与N550炭黑一起加入。
实施例7
实施例7与实施例6的区别在于，密封圈2中添加有0.08kg分散流动助剂和0.12kg内脱模剂。
实施例8
实施例8与实施例6的区别在于，密封圈2中添加有0.03kg分散流动助剂和0.07kg内脱模剂。
实施例9
实施例9与实施例6的区别在于，本实施例中，三元乙丙生胶选用Keltan 8550C型号三元乙丙生胶，门尼粘度为80±5MU，乙烯含量48±2.1wt％，ENB含量为5.5±0.5wt％。
实施例10
实施例10与实施例9的区别在于，密封圈2中还添加有1kg聚丙烯腈纤维，聚丙烯腈纤维采用静电纺丝制得，聚丙烯腈纤维的长度为1mm，直径为50μm。
步骤S12中，将步骤S11中得到的混炼料进行翻炼，翻炼温度为70±2℃，翻炼时间10min，再将聚丙烯腈纤维加入，继续翻炼2min，得到翻炼料。
实施例11
实施例11与实施例9的区别在于，密封圈2中还添加有自修复纤维1kg和Grubbs固化剂0.1kg，自修复纤维得自制备例1。
步骤S12中，将步骤S11中得到的混炼料进行翻炼，翻炼温度为70±2℃，翻炼时间10min，再将自修复纤维和Grubbs固化剂加入，继续翻炼2min，得到翻炼料。
实施例12
实施例12与实施例11的区别在于，自修复纤维添加量为0.8kg，Grubbs固化剂添加量为0.05kg。
实施例13
实施例13与实施例11的区别在于，自修复纤维添加量为0.9kg，Grubbs固化剂添加量为0.08kg。
实施例14
实施例14与实施例11的区别在于，自修复纤维得自制备例2。
实施例15
实施例15与实施例11的区别在于，自修复纤维得自制备例3。
实施例16
实施例16与实施例11的区别在于，自修复纤维得自制备例4。
实施例17-19
实施例17-19与实施例14的区别在于，橡胶密封阀门的制备工艺中，各步骤的工艺参数不同，并记为下表：
Figure BDA0003090165210000171
对比例
对比例1
参照图1，对比例1与实施例1的区别在于，橡胶密封阀门包括金属阀门1、有机硅胶粘剂、橡胶胶水和三元乙丙橡胶密封圈2，有机硅胶粘剂涂覆于金属阀门1表面，橡胶胶水涂覆于三元乙丙橡胶密封圈2表面，密封圈2通过有机硅胶粘剂和橡胶胶水粘附于金属阀门1。橡胶胶水选用美国洛德公司的Chemlok-CH607。
密封圈2包括以下质量份的原料：
Figure BDA0003090165210000181
二硫化四甲基秋兰姆为硫化助剂，牌号Rhenorran TMTD-80，购自青岛莱茵化学公司。
本对比例提供的橡胶密封阀门的制备工艺具体包括以下工艺步骤：
S1、橡胶预处理，具体包括以下工艺步骤：
S11、混炼，即将各原料进行混炼，投料顺序为，先投入三元乙丙生胶和氧化锌，再投入防老剂，随后投入炭黑，最后投入硫化剂和硫化助剂。混炼温度150±2℃，混炼时间15min，得到混炼料，加料顺序为，依次加入三元乙丙生胶和氧化锌，再加入功能助剂，再加入其它助剂和填料，最后加入硫化剂及硫化助剂。
S12、翻炼，即将步骤S11中得到的混炼料进行翻炼，翻炼温度为70±2℃，翻炼时间10min，得到翻炼料。
S13、预成型，即根据产品规格将翻炼料进行预成型，得到密封圈2。
S14、涂覆胶水，即将步骤S13中得到的密封圈2放入到橡胶胶水中1min，得到带有胶水的密封圈2。
S2、金属阀门1制作，具体包括以下工艺步骤：
S21、骨架准备，即根据产品规格对钢板进行裁切和冲压，并利用0.2mm的不锈钢丸对冲压得到的骨架进行抛丸，抛丸时间6min，得到半成品骨架。
S22、表面处理，先将步骤S21中放入到5wt％浓度的除油剂中进行脱脂处理，处理温度80℃，处理时间12min；再将脱脂后的金属阀门1放入到1:1的工业盐酸与水的混合液中进行酸洗，酸洗时间6min；虽然将酸洗后的金属阀门1取出烘干，烘干温度100℃，烘干时间8min，得到洁净骨架。
S23、涂胶，即将步骤S22中得到的洁净骨架浸入到有机硅胶粘剂中1min，得到胶粘骨架。
S24、预固化，即将步骤S23中的胶粘骨架在180±2℃的温度下固化15min，使胶粘剂预固化，得到带有胶粘剂的金属阀门1。
S3、硫化，即将步骤S1中得到的带有胶水的密封圈2放置于步骤S2中得到的带有胶粘剂的金属阀门1上，随后进行硫化处理，并具体包括以下工艺步骤：
S31、一段硫化，硫化温度185±2℃，时间10min，压力20MPa。
S32、二段硫化，硫化温度150±2℃，时间125min，得到半成品阀门。
S4、后处理，即将半成品阀门进行修边、检验、入库。
性能检测及检测方法
1、拉伸强度
拉伸强度按GB/T 528的规定进行，采用1型试样。
2、压缩永久变形
压缩永久变形(150℃×70h)按GB/T 7759.1的规定进行，采用B型试样，压缩永久变形越小越好。
3、耐冷却液后的粘接强度
其中，耐冷却液处理按GB/T 1690的规定进行，耐冷却液后的粘接强度按GB/T7760的规定进行，粘接强度越大，说明密封圈2与金属阀门1的粘接强度越高。
4、自修复性能
用刀片在试样表面划出一道1mm深度的微裂纹，随后弯折试样500次，每次弯折均为左弯45度，右弯45度，使微裂纹积压、拉伸各一次；弯折完成后，将试样在25±1℃，相对湿度80±2％的条件下放置4小时进行使试样进行自修复，再测试试样的拉伸强度，拉伸强度按GB/T 528的规定进行，采用1型试样。由于拉伸强度能较大程度上反映自修复的效果，故不再对自修复后试样的其余性能进行测试。
测试结果记为下表
Figure BDA0003090165210000201
Figure BDA0003090165210000211
结论
通过对比实施例1-3与对比例1的实验数据可以得出，通过对密封圈2各组分的配比进行调整，能够提高密封圈2的拉伸强度，也能提高密封圈2的压缩永久变形性能。此外，即使对比例1中使用了两种胶水分别对密封圈2和金属阀门1进行粘接，并采用了二次涂胶工艺，但是实施例1-3中样品的粘接强度仍然略高于对比例1中样品的粘接强度。
通过对比实施例1-3与实施例4的数据可以得出，双二五的硫化效果好于一般的硫化助剂，能够获得综合性能更好的密封圈2。
通过对比实施例4和实施例5的数据可以得出，添加N550炭黑相较于添加N330炭黑，能够获得综合性能更好的密封圈2。
通过对比实施例9-11的数据可以得出，单纯添加聚丙烯腈纤维甚至会导致密封圈2拉伸强度的下降，可能是因为聚丙烯腈纤维与胶料相容性的问题而导致的。另外，单纯添加聚丙烯腈纤维并不能带来密封圈2的自修复效果。而添加自修复纤维不但能够提高密封圈2的拉伸性能，还能提高密封圈2的自修复性能。可能是由于，自修复纤维中的双环戊二烯不但带来了自修复效果，还提高了自修复纤维和胶料之间的相容性。
通过对比实施例11和实施例14-16的数据可以得出，特定选用碱减量工艺而不是水浴工艺，能够进一步显著的提高密封圈2的各项性能，特别是密封圈2的自修复性能。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种橡胶密封阀门，包括金属阀门（1）、有机硅胶粘剂和密封圈（2）， 所述密封圈（2）通过有机硅胶粘剂粘附于所述金属阀门（1），其特征在于：所述密封圈（2）至少包括以下质量份的原料：
填料30-40份；
氧化锌2-3份；
功能助剂6-12份；
硫化助剂0.5-1份；
过氧化物硫化剂1-2份；
三元乙丙生胶45-55份；
所述填料选用炭黑，炭黑的型号为 N550；所述功能助剂包括软化剂和防老剂，按照质量比，软化剂：防老剂=（5-10）：（1-2）；所述过氧化物硫化剂选用双二五；所述三元乙丙生胶的门尼粘度为 75-85MU，所述三元乙丙生胶的ENB 含量为 5-6wt%；
所述密封圈（2）还包括1-2 质量份的其他助剂，所述其他助剂包括分散流动助剂和内脱模剂并按照质量比（1-2）：（2-3）组成；
所述密封圈（2）中还添加有8-10质量份自修复纤维和0.5-1质量份 Grubbs固化剂；所述自修复纤维包括以下质量百分比的组分：
皮层60-70%；
双环戊二烯芯层30-40%；
所述皮层包括以下质量百分比的组分：
聚丙烯腈80-85%；
聚乙烯吡咯烷酮15-20%。
2.根据权利要求1所述的一种橡胶密封阀门，其特征在于：所述自修复纤维的长度为0.9-1.1mm，内径为 20-30μm，外径为40-50μm。
3.根据权利要求1或 2所述的一种橡胶密封阀门，其特征在于：所述自修复纤维的制备工艺具体包括以下工艺步骤：
步骤一、纺丝，即按照比例将皮层的原料放入到 DMF 溶剂中完全溶解， 随后纺丝得到中空纤维；
步骤二、碱减量处理，即将步骤一中得到的中空纤维进行碱减量处理， 得到多孔纤维；
步骤三、浸渍，将双环戊二烯放入到四氢呋喃溶剂中完全溶解，随后将步骤二中得到的多孔纤维放入，超声波震荡，取出真空干燥后得到浸渍纤维；
步骤四、切丝，即将步骤三中得到的浸渍纤维切断，得到自修复纤维。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种橡胶密封阀门的制备工艺，其特征在于：具体包括以下工艺步骤：
S1、橡胶预处理，即将橡胶进行混炼和翻炼，根据产品尺寸要求进行预成型，得到密封圈（2）；
S2、金属阀门（1）制作，即根据产品尺寸要求将钢板冲压为半成品骨架，将半成品骨架清洗干净并放入有机硅胶粘剂中，得到带有胶粘剂的金属阀门（1）；
S3、硫化，即将密封圈（2）置于带有胶粘剂的金属阀门（1）上，进行硫化处理，得到半成品阀门；
S4、后处理，即将半成品阀门进行修边、检验、入库。
5.根据权利要求4所述的一种橡胶密封阀门的制备工艺，其特征在于：所述步骤 S1 具体包括以下工艺步骤：
S11、混炼，即将各原料进行混炼，混炼温度 150±2℃，混炼时间 10-15min，得到混炼料，加料顺序为，依次加入三元乙丙生胶和氧化锌， 再加入功能助剂，再加入其它助剂和填料，最后加入硫化剂及硫化助剂； S12、翻炼，即将步骤 S11 中得到的混炼料进行翻炼，翻炼温度为 70
±2℃，翻炼时间 5-10min，随后加入自修复纤维和 Grubbs 固化剂，继续翻炼 2-3min，得到翻炼料；
S13、预成型，即根据产品规格将翻炼料进行预成型，得到密封圈（2）。
6.根据权利要求 4所述的一种橡胶密封阀门的制备工艺，其特征在于：所述步骤 S2具体包括以下工艺步骤：
S21、骨架准备，即根据产品规格对钢板进行裁切和冲压，并将冲压得到的骨架进行抛丸，得到半成品骨架；
S22、表面处理，即将步骤 S21 中得到的半成品骨架依次进行脱脂、酸洗，得到洁净骨架；
S23、涂胶，即将步骤 S22 中得到的洁净骨架浸入到有机硅胶粘剂中， 得到胶粘骨架；
S24、预固化，即将步骤 S23 中的胶粘骨架在 180±2℃的温度下处理13-15min，使胶粘剂预固化，得到带有胶粘剂的金属阀门（1）。
7.根据权利要求 4 所述的一种橡胶密封阀门的制备工艺，其特征在于：所述步骤 S3具体包括以下工艺步骤：
S31、一段硫化，硫化温度 185±2℃，时间 8-10min，压力 18-20MPa S32、二段硫化，硫化温度 150±2℃，时间 120-125min。
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