CN113831889A - 低挥发物含量和低体积变化的聚硫密封剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于密封材料技术领域,涉及一种低挥发物含量和低体积变化的聚硫密封剂及其制备方法;密封剂由基膏和硫化剂两组分按比例混合而成,基膏和硫化剂的质量份配比为100:(8~12);基膏包含液体聚硫橡胶、双(2‑巯基乙基)醚、补强填料和偶联剂,双(2‑巯基乙基)醚的重量占液体聚硫橡胶重量的0.5%~6.5%,补强填料占液体聚硫橡重量胶的30%~70%,偶联剂占液体聚硫橡胶用量的1%~6%;得到的密封剂的不挥发物含量可保持95%以上,且经AS5127/1标准7.5测试,体积变化不超过2%。本发明可降低聚硫橡胶粘度至原粘度的10%~50%,大幅提高密封剂中补强填料含量,实现密封剂的低挥发物含量和低体积变化率,保证密封剂优异的耐老化和耐介质性能。
Description
技术领域
本发明属于密封材料技术领域,涉及一种低挥发物含量和低体积变化的聚硫密封剂及其制备方法。
背景技术
高性能聚硫密封剂广泛应用于航空、航天等领域,应用量非常大。一般,为保证其优异的耐老化性能和力学性能,会选用数均分子量在4000以上的液体聚硫橡胶作为基体材料,但聚硫橡胶分子量大势必导致密封剂粘度变大,而不满足工艺使用要求,解决方法也就是物理添加溶剂、增塑剂,或者减少填料的用量以降低粘度,由此带来的负面影响是,密封剂中挥发物含量增加或者聚硫橡胶含量增加,进而导致密封剂在应用过程中经历高温或燃油浸泡等条件下,溶剂、增塑剂或者聚硫橡胶中的低分子量组分挥发或被溶解,密封剂体积收缩严重,而导致密封失效。
当选用数均分子量在4000以下(特别是2000以下)的液体聚硫橡胶作为基体材料时,制备的密封剂存在力学性能下降(尤其是拉断伸长率)、易降解、耐热性变差等问题。
发明内容
本发明的目的是:提供一种低挥发物含量和低体积变化的聚硫密封剂及其制备方法,得到的密封剂的不挥发物含量可保持95%以上,且经AS5127/1标准7.5测试,体积变化不超过2%。
为解决此技术问题,本发明的技术方案是:
一方面,提供一种低挥发物含量和低体积变化的聚硫密封剂,密封剂由基膏和硫化剂两组分按比例混合而成,基膏和硫化剂的质量份配比为100:(8~12);基膏包含液体聚硫橡胶、补强填料和偶联剂,其特征在于:基膏还包含双(2-巯基乙基)醚,双(2-巯基乙基)醚的重量占液体聚硫橡胶重量的0.5%~6.5%,补强填料占液体聚硫橡重量胶的30%~70%,偶联剂占液体聚硫橡胶用量的1%~6%。
所述液体聚硫橡胶的分子结构为:
其中,R=-C2H4-O-CH2-O-C2H4-;a+b+c=n;n在7~38之间;数均分子量在4000~6000,交联剂含量0.5%(mol),巯基含量1.0~1.3%。
双(2-巯基乙基)醚分子结构为HS-C2H4-S-C2H4-SH,纯度97%以上。
补强填料为炭黑、白炭黑、碳酸钙、二氧化钛,其中一种或几种组合;
偶联剂为树脂类或硅烷类偶联剂;
硫化剂包含二氧化锰、增塑剂、硫化促进剂和硫化抑制剂;
增塑剂的重量占二氧化锰重量的70%~120%,硫化促进剂的重量占二氧化锰重量的1%~5%,硫化抑制剂的重量占二氧化锰重量的1%~8%;
增塑剂是酯类、氢化三联苯或氯化石蜡;硫化促进剂为二苯胍、二硫化四甲基秋兰姆、二丁基二硫代氨基甲酸锌中的一种或几种;硫化抑制剂为硬脂酸或油酸类。
另一方面,提供一种低挥发物含量和低体积变化的聚硫密封剂的制备方法,具体步骤如下:
(1)制备基膏:
按比例先将液体聚硫橡胶和双(2-巯基乙基)醚放入搅拌机,并在60~80℃温度下搅拌2~4h,然后关掉加热设备,继续按比例加入基膏配方中的其它组分,通过第二次搅拌或研磨形成均匀混合物为基膏;
先将液体聚硫橡胶和双(2-巯基乙基)醚在较高温度下搅拌混合,可以使双(2-巯基乙基)醚与液体聚硫橡胶充分混合均匀,并控制温度和时间等参数使得两者发生一定程度的链交换反应,从而使双(2-巯基乙基)醚更有效地参与液体聚硫橡胶后续的硫化反应。
(2)制备硫化剂采用以下方式之一:
按比例将二氧化锰、增塑剂、硫化促进剂和硫化抑制剂加入搅拌机内,在真空度不大于0.08MPa条件下,搅拌至少1h,形成均匀混合物;
或按比例将二氧化锰、增塑剂、硫化促进剂和硫化抑制剂预先粗混后,用三辊研磨机研磨3~5遍,形成均匀混合物即为硫化剂。
制备基膏时第二次搅拌具体参数:在真空度不大于0.08MPa条件下,搅拌至少1h。
制备基膏时研磨具体操作:在三辊研磨机上研磨3~5遍。
所述的聚硫密封剂的不挥发物含量≥95%。
所述的聚硫密封剂经AS5127/1标准7.5测试后,体积变化不超过2%。
本发明的有益效果是:
本发明聚硫密封剂的制备中利用可与聚硫橡胶反应,并可参与聚硫橡胶硫化的双(2-巯基乙基)醚,降低聚硫橡胶粘度至原粘度的10%~50%,大幅提高密封剂中补强填料含量,从而实现密封剂的低挥发物含量和低体积变化率,保证密封剂优异的耐老化和耐介质性能,保证密封功能。具体有以下优点:
(1)降低聚硫橡胶粘度,但不引入溶剂或其它低分子量成分;
(2)可根据需要,制备不同粘度的低挥发物含量和体积变化的聚硫密封剂,提高密封剂工艺性能;
(3)密封剂的不挥发物含量可保持95%以上,较相同粘度的溶剂型聚硫密封剂,不挥发物含量可提高5%~15%,;
(4)经AS5127/1标准7.5测试后,体积变化不超过2%,较相同粘度的聚硫密封剂可降低20%以上。
具体实施方式
在下面的描述中,没有示出公知的结构和技术,以避免对本发明造成不必要的模糊。下面结合具体实施例和对比例两部分对本发明进行详细说明。
一、本发明聚硫密封剂的实施例
实施例1
1、配方
2、制备
基膏:按比例先将液体聚硫橡胶和双(2-巯基乙基)醚放入双行星搅拌机在70℃温度下搅拌2h,然后关掉加热设备,继续按比例向行星搅拌机内加入基膏配方中的其它组分,在真空度不大于0.08MPa条件下,搅拌1h,形成均匀混合物;
硫化剂:按比例将二氧化锰、邻苯二甲酸丁苄酯、二苯胍和硬脂酸(粉状)加入双行星搅拌机内,在真空度不大于0.08MPa条件下,搅拌1h,形成均匀混合物。
3、性能
试验性能 | 试验方法 | 试验结果 |
粘度,Pa·s | AS5127/1(5.3) | 1330 |
不挥发物含量,% | AS5127/1(5.1) | 98 |
体积变化率,% | AS5127/1(7.5) | 0.56 |
拉伸强度,MPa | AS5127/1(7.7) | 3.3 |
拉断伸长率,% | AS5127/1(7.7) | 420 |
实施例2
1、配方
2、制备
基膏:按比例先将液体聚硫橡胶和双(2-巯基乙基)醚放入双行星搅拌机在70℃温度下搅拌4h,然后关掉加热设备,继续按比例向行星搅拌机内加入基膏配方中的其它组分,在真空度不大于0.08MPa条件下,搅拌3h,形成均匀混合物;
硫化剂:按比例将二氧化锰、邻苯二甲酸丁苄酯、二苯胍和硬脂酸(粉状)加入双行星搅拌机内,在真空度不大于0.08MPa条件下,搅拌1.5h,形成均匀混合物。
实施例3
2、制备
基膏:按比例先将液体聚硫橡胶和双(2-巯基乙基)醚放入双行星搅拌机在70℃温度下搅拌4h,然后关掉加热设备,继续按比例向行星搅拌机内加入基膏配方中的其它组分,在真空度不大于0.08MPa条件下,搅拌3h,形成均匀混合物;
硫化剂:按比例将二氧化锰、邻苯二甲酸丁苄酯、二苯胍和硬脂酸手工预先粗混后,用三辊研磨机研磨3遍,形成均匀混合物。
3、性能
实施例4
1、配方
2、制备
基膏:按比例先将液体聚硫橡胶和双(2-巯基乙基)醚放入双行星搅拌机在70℃温度下搅拌3h,然后关掉加热设备,继续按比例向行星搅拌机内加入基膏配方中的其它组分,在真空度不大于0.08MPa条件下,搅拌1h,挤出后用三辊研磨机研磨3遍,形成均匀混合物;
硫化剂:按比例将二氧化锰、邻苯二甲酸丁苄酯、二苯胍和硬脂酸(粉状)加入双行星搅拌机内,在真空度不大于0.08MPa条件下,搅拌2h,形成均匀混合物。
3、性能
试验性能 | 试验方法 | 试验结果 |
粘度,Pa·s | AS5127/1(5.3) | 1100 |
不挥发物含量,% | AS5127/1(5.1) | 98 |
体积变化率,% | AS5127/1(7.5) | 1.04 |
拉伸强度,MPa | AS5127/1(7.7) | 3.6 |
拉断伸长率,% | AS5127/1(7.7) | 480 |
二、对比试验
此外,针对本发明聚硫密封剂的性能,在与本发明实施例2相同粘度等级前提条件下制备了3个添加增塑剂、溶剂、和低分子量液体聚硫橡胶的对比配方(对比例1、2、3),进行性能对比。
对比例1
对比例2
对比例3
性能对比
从实施例2与对比试验结果对比可以看出:聚硫密封剂中添加双(2-巯基乙基)醚,可以降低密封剂基膏粘度,较添加增塑剂、溶剂或采用低分子量液体聚硫橡胶的方案,密封剂的不挥发物含量可分别提高7%、14%和4%,体积变化分别降低66%、60%和28%,同时具有较高的拉伸强度和拉断伸长率。
最后应该说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可以轻易想到各种等效的修改或者替换,这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种低挥发物含量和低体积变化的聚硫密封剂,密封剂由基膏和硫化剂两组分按比例混合而成,基膏和硫化剂的质量份配比为100:(8~12);基膏包含液体聚硫橡胶、补强填料和偶联剂,其特征在于:基膏还包含双(2-巯基乙基)醚,双(2-巯基乙基)醚的重量占液体聚硫橡胶重量的0.5%~6.5%,补强填料占液体聚硫橡重量胶的30%~70%,偶联剂占液体聚硫橡胶用量的1%~6%。
3.根据权利要求1所述的聚硫密封剂,其特征在于:所述双(2-巯基乙基)醚分子结构为HS-C2H4-S-C2H4-SH,纯度97%以上。
4.根据权利要求1所述的聚硫密封剂,其特征在于:所述补强填料为炭黑、白炭黑、碳酸钙、二氧化钛,其中一种或几种组合。
5.根据权利要求1所述的聚硫密封剂,其特征在于:所述偶联剂为树脂类或硅烷类偶联剂。
6.根据权利要求1所述的聚硫密封剂,其特征在于:所述硫化剂包含二氧化锰、增塑剂、硫化促进剂和硫化抑制剂;
增塑剂的重量占二氧化锰重量的70%~120%,硫化促进剂的重量占二氧化锰重量的1%~5%,硫化抑制剂的重量占二氧化锰重量的1%~8%;
增塑剂是酯类、氢化三联苯或氯化石蜡;硫化促进剂为二苯胍、二硫化四甲基秋兰姆、二丁基二硫代氨基甲酸锌中的一种或几种;硫化抑制剂为硬脂酸或油酸类。
7.一种如权利要求1所述的低挥发物含量和低体积变化的聚硫密封剂的制备方法,其特征在于:所述制备方法包含以下步骤:
(1)制备基膏:
按比例先将液体聚硫橡胶和双(2-巯基乙基)醚放入搅拌机,并在60~80℃温度下搅拌2~4h,然后关掉加热设备,继续按比例加入基膏配方中的其它组分,通过第二次搅拌或研磨形成均匀混合物为基膏;
第二次搅拌具体参数:在真空度不大于0.08MPa条件下,搅拌至少1h;
研磨具体操作:在三辊研磨机上研磨3~5遍。
(2)制备硫化剂采用以下方式之一:
按比例将二氧化锰、增塑剂、硫化促进剂和硫化抑制剂加入搅拌机内,在真空度不大于0.08MPa条件下,搅拌至少1h,形成均匀混合物;
或按比例将二氧化锰、增塑剂、硫化促进剂和硫化抑制剂预先粗混后,用三辊研磨机研磨3~5遍,形成均匀混合物即为硫化剂。
8.根据权利要求1所述的聚硫密封剂,其特征在于:所述的聚硫密封剂的不挥发物含量≥95%。
9.根据权利要求1所述的聚硫密封剂,其特征在于:所述的聚硫密封剂经AS5127/1标准7.5测试后,体积变化不超过2%。
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