CN114085464B - 一种自润滑三元乙丙橡胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自润滑三元乙丙橡胶及其制备方法,其组份及其质量份数为:三元乙丙橡胶:100份,快压出炭黑:50~80份,石蜡油:5~40份,酯类增塑剂:2~5份,油酸酰胺:10~20份,氧化锌:4~6份,硬脂酸:1~3份,2‑巯基苯骈噻唑(M):0.5~2份,二正丁基二硫代氨基甲酸锌:0.5~2份,二硫化四甲基秋兰姆:0.5~1份,四硫化双五甲撑秋兰姆:0.5~1份,硫磺:0.5~2份。本发明产品,在很短的时间内即会出现自润滑效果。在动态使用环境中,润滑剂不断被消耗的情况下,仍可以快速、长期、持续的析出润滑剂,以保证在动态环境中持续具有低摩擦阻力的效果。
Description
技术领域
本发明涉及三元乙丙橡胶领域,特别涉及自润滑三元乙丙橡胶及制备方法。
背景技术
橡胶制品由于有较大的弹性和变形能力,通常情况下都表现出较高的摩擦系数。这种特性使橡胶在一些动态环境(如汽车、机械等工业中,一些旋转且密封的部位)下使用时,橡胶制品会对旋转及滑动产生很大的阻力,以至容易造成产品本身的磨损加速,同时增大维持运动需要的能耗,增加整个系统运转的负担。
为解决上述问题,使用自润滑橡胶替代传统橡胶是一种有效的方案。然而目前。自润滑橡胶多以易装配,易滑动为目的。其润滑效果较弱,且要么无法快速起效,要么持续的时间很短,这些情况导致原有的自润滑橡胶无法适用于这种持续滑动、旋转的零件,使整个系统运转符合大,寿命短。
发明内容
本发明的目的就是提供一种可以长期保持较好的润滑效果的自润滑橡胶,通过合理的配比比例,合理的润滑剂选用,配比,使产品能够长时间的保持较好的润滑效果;另外通过特定的加工方式使配方可以顺利实现混炼。从而满足自润滑橡胶的高效使用。
本发明采用的技术方案为:
本发明提供了一种自润滑三元乙丙橡胶,其包括三元乙丙橡胶、酯类增塑剂、油酸酰胺;其中三元乙丙橡胶、酯类增塑剂、油酸酰胺的质量比为:100份:(2~5)份:(10~20)份。
本发明提供了一种自润滑三元乙丙橡胶,其组份及其质量份数为:
优选地,所述的酯类增塑剂为增塑剂罗门哈斯TP-95。
本发明中三元乙丙橡胶、快压出炭黑、石蜡油、硬脂酸均为通用型材料,市面上常规材料均可。
本发明中氧化锌为间接法氧化锌或活性氧化锌。
本发明中M、BZ、TMTD、DPTT、S为通用型材料。
本发明自润滑三元乙丙橡胶的制备方法,包括如下步骤:
(1)称量好所有原料:其中炭黑分成两等分称量,其余原料单独称量;
(2)将三元乙丙橡胶投入捏合机混炼(120±20)S;投入一半炭黑,氧化锌,硬脂酸及油酸酰胺进行混炼,捏合时间(300±50)S;将剩余炭黑及石蜡油、酯类增塑剂同时投入捏合机进行混炼,混炼至115℃~120℃,排胶;
(3)将上述混合好的胶料在室温下停放12-36h,投入捏合机中,捏合(30±10)S后,投入M、BZ、TMTD、DPTT、S,继续捏合至80℃-100℃,排胶;
(4)将上述混合好的胶料在开炼机过片3-5遍,即可按要求尺寸下片。
本发明还提供了上述自润滑三元乙丙橡胶在汽车或机械工业动态环境中的应用。
本发明所具有的有益效果:
1)、本发明中配方体系适用于三元乙丙橡胶,配方中酯类增塑剂起到快速润滑作用:利用其与三元乙丙橡胶相容性差的特性,酯类增塑剂会在产品使用初期快速渗出产品表面,形成润滑膜,同时其能加速后续润滑剂的渗出速度,起到初期过渡作用。油酸酰胺作为持久润滑剂,其与三元乙丙橡胶相容性略好,渗出速度偏慢,顾可以长在长时间内持续渗出起到润滑作用。由于油酸酰胺为固态,与橡胶表面结合较好,但润滑效果较酯类增塑剂略差,顾本发明中添加油酸酰胺的量较大,确保产品在使用过程中可以保证足够的润滑效果。另外通过本发明中几种材料的配比,形成适当的交联密度,确保润滑剂有合理的渗出速度。
2)、本发明中所属材料配比按特定制备方法进行混炼可以达到很好的混合效果和使用效果。与现有技术相比具有下列优点:本发明中配方所制备的产品,在很短的时间内即会出现自润滑效果。在动态使用环境中,润滑剂不断被消耗的情况下,仍可以快速、长期、持续的析出润滑剂,以保证在动态环境中持续具有低摩擦阻力的效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但不限定本发明的保护范围。
实施例1:
一种自润滑三元乙丙橡胶,其组份及其质量份数为:
上述配方按照如下工艺进行混炼:
(1)称量好所有原料:其中炭黑分成两等分称量,其余原料单独称量;
(2)将三元乙丙橡胶投入捏合机混炼120S;投入一半炭黑,氧化锌,硬脂酸及油酸酰胺进行混炼,捏合时间300S;将剩余炭黑及石蜡油、酯类增塑剂同时投入捏合机进行混炼,混炼至120℃,排胶。
(3)将上述混合好的胶料在室温下停放24h,投入捏合机中,捏合30S后,投入M、BZ、TMTD、DPTT、S,继续捏合至100℃,排胶。
(4)将上述混合好的胶料在开炼机过片5遍,下片。
本实施例中材料,按ASTM1894测试,动摩擦系数为0.075。经过100℃×168h老化后,清洗试样表面,再在室温放置24h后,按ASTM1894测试,动摩擦系数为0.119。
按照上述实施例配方及制备方法制备的材料所制作的产品,安装在汽车冷却系统阀门动态密封部位,初始扭矩0.7Nm,在持续动态摩擦20000圈后,橡胶件与注塑件摩擦转动扭矩1.2Nm,40000圈后,橡胶件与注塑件摩擦转动扭矩小于1.8Nm,70000圈后,橡胶件与注塑件摩擦转动扭矩小于2.8Nm,全程无泄露。
实施例2:
一种自润滑三元乙丙橡胶,其组份及其质量份数为:
上述配方按照如下工艺进行混炼:
(1)称量好所有原料:其中炭黑分成两等分称量,其余原料单独称量;
(2)将三元乙丙橡胶投入捏合机混炼100S;投入一半炭黑,氧化锌,硬脂酸及油酸酰胺进行混炼,捏合时间250S;将剩余炭黑及石蜡油、酯类增塑剂同时投入捏合机进行混炼,混炼至115℃,排胶。
(3)将上述混合好的胶料在室温下停放12h,投入捏合机中,捏合20S后,投入M、BZ、TMTD、DPTT、S,继续捏合至80℃,排胶。
(4)将上述混合好的胶料在开炼机过片3遍,即可按要求尺寸下片。
本实施例中材料,按ASTM1894测试,动摩擦系数为0.056。经过100℃×168h老化后,清洗试样表面,再在室温放置24h后,按ASTM1894测试,动摩擦系数为0.092。
按照上述实施例配方及制备方法制备的材料所制作的产品,安装在汽车冷却系统阀门动态密封部位,初始扭矩0.6Nm,在持续动态摩擦20000圈后,橡胶件与注塑件摩擦转动扭矩0.9Nm,40000圈后,橡胶件与注塑件摩擦转动扭矩小于1.4Nm,70000圈后,橡胶件与注塑件摩擦转动扭矩小于2.5Nm,全程无泄露。
实施例3:
一种自润滑三元乙丙橡胶,其组份及其质量份数为:
(1)称量好所有原料:其中炭黑分成两等分称量,其余原料单独称量;
(2)将三元乙丙橡胶投入捏合机混炼140S;投入一半炭黑,氧化锌,硬脂酸及油酸酰胺进行混炼,捏合时间350S;将剩余炭黑及石蜡油、酯类增塑剂同时投入捏合机进行混炼,混炼至120℃,排胶。
(3)将上述混合好的胶料在室温下停放24h,投入捏合机中,捏合40S后,投入M、BZ、TMTD、DPTT、S,继续捏合至100℃,排胶。
(4)将上述混合好的胶料在开炼机过片5遍,即可按要求尺寸下片。
本实施例中材料,按ASTM1894测试,动摩擦系数为0.087。经过100℃×168h老化后,清洗试样表面,再在室温放置24h后,按ASTM1894测试,动摩擦系数为0.125。
按照上述实施例配方及制备方法制备的材料所制作的产品,安装在汽车冷却系统阀门动态密封部位,初始扭矩0.7Nm,在持续动态摩擦20000圈后,橡胶件与注塑件摩擦转动扭矩1.1Nm,40000圈后,橡胶件与注塑件摩擦转动扭矩小于1.6Nm,70000圈后,橡胶件与注塑件摩擦转动扭矩小于2.7Nm,全程无泄露。
实施例4
一种自润滑三元乙丙橡胶,其组份及其质量份数为:
(1)称量好所有原料:其中炭黑分成两等分称量,其余原料单独称量;
(2)将三元乙丙橡胶投入捏合机混炼140S;投入一半炭黑,氧化锌,硬脂酸及油酸酰胺进行混炼,捏合时间300S;将剩余炭黑及石蜡油、酯类增塑剂同时投入捏合机进行混炼,混炼至120℃,排胶。
(3)将上述混合好的胶料在室温下停放24h,投入捏合机中,捏合35S后,投入M、BZ、TMTD、DPTT、S,继续捏合至110℃,排胶。
(4)将上述混合好的胶料在开炼机过片5遍,即可按要求尺寸下片。
本实施例中材料,按ASTM1894测试,动摩擦系数为0.081。经过100℃×168h老化后,清洗试样表面,再在室温放置24h后,按ASTM1894测试,动摩擦系数为0.117。
按照上述实施例配方及制备方法制备的材料所制作的产品,安装在汽车冷却系统阀门动态密封部位,初始扭矩0.6Nm,在持续动态摩擦20000圈后,橡胶件与注塑件摩擦转动扭矩1.0Nm,40000圈后,橡胶件与注塑件摩擦转动扭矩小于1.6Nm,70000圈后,橡胶件与注塑件摩擦转动扭矩小于2.6Nm,全程无泄露。
实施例5
一种自润滑三元乙丙橡胶,其组份及其质量份数为:
(1)称量好所有原料:其中炭黑分成两等分称量,其余原料单独称量;
(2)将三元乙丙橡胶投入捏合机混炼130S;投入一半炭黑,氧化锌,硬脂酸及油酸酰胺进行混炼,捏合时间330S;将剩余炭黑及石蜡油、酯类增塑剂同时投入捏合机进行混炼,混炼至115℃,排胶。
(3)将上述混合好的胶料在室温下停放36h,投入捏合机中,捏合35S后,投入M、BZ、TMTD、DPTT、S,继续捏合至110℃,排胶。
(4)将上述混合好的胶料在开炼机过片4遍,即可按要求尺寸下片。
本实施例中材料,按ASTM1894测试,动摩擦系数为0.062。经过100℃×168h老化后,清洗试样表面,再在室温放置24h后,按ASTM1894测试,动摩擦系数为0.126。
按照上述实施例配方及制备方法制备的材料所制作的产品,安装在汽车冷却系统阀门动态密封部位,初始扭矩0.6Nm,在持续动态摩擦20000圈后,橡胶件与注塑件摩擦转动扭矩0.9Nm,40000圈后,橡胶件与注塑件摩擦转动扭矩小于1.5Nm,70000圈后,橡胶件与注塑件摩擦转动扭矩小于2.7Nm,全程无泄露。
对比例1:如CN110591237A中所述方案
本实施例中材料,按ASTM1894测试,动摩擦系数为0.236。经过100℃×168h老化后,清洗试样表面,再在室温放置24h后,按ASTM1894测试,动摩擦系数为0.218。
按照此方案制作的产品,安装在汽车冷却系统阀门动态密封部位,初始转动扭矩超过5Nm。
此方案润滑效果不足。
对比例2:去掉本发明方案中酯类增塑剂,配方如下:
本实施例中材料,制成试样后放置24h,按ASTM1894测试,动摩擦系数为0.189。经过100℃×168h老化后,清洗试样表面,再在室温放置24h后,按ASTM1894测试,动摩擦系数为0.178。
按照此方案制作的产品,安装在汽车冷却系统阀门动态密封部位,初始扭矩3.2Nm,在持续动态摩擦20000圈后,橡胶件与注塑件摩擦转动扭矩1.8Nm,出现泄露。
无酯类润滑酯,产品初始扭矩过大,摩擦20000圈后产品磨损导致泄露。
对比例3:减少本发明方案中润滑剂添加量,配方如下:
本实施例中材料,按ASTM1894测试,动摩擦系数为0.157。经过100℃×168h老化后,清洗试样表面,再在室温放置24h后,按ASTM1894测试,动摩擦系数为0.322。
按照此方案制作的产品,安装在汽车冷却系统阀门动态密封部位,初始扭矩0.8Nm,在持续动态摩擦20000圈后,橡胶件与注塑件摩擦转动扭矩1.8Nm,40000圈后,橡胶件与注塑件摩擦转动扭矩小于2.6Nm,60000圈后,扭矩超过5Nm,旋转出现异响,出现泄露。
润滑剂添加量较少,整体润滑效果达不到要求,且持续越久,润滑效果越差。
综上所述,采用如上实施例的配方及实施方法,可以制备出可以长期保持较好的润滑效果的自润滑橡胶,使产品在动态使用环境中,润滑剂不断被消耗的情况下,仍可以快速、长期、持续的析出润滑剂,以保证在动态环境中持续具有低摩擦阻力的效果。
Claims (2)
1.一种应用于汽车冷却系统阀门动态密封部位的自润滑三元乙丙橡胶,其特征在于:其组份及其质量份数为:
所述的酯类增塑剂为增塑剂罗门哈斯TP-95;
该自润滑三元乙丙橡胶由包括如下步骤的方法制备得到:
(1)称量好所有原料:其中炭黑分成两等分称量,其余原料单独称量;
(2)将三元乙丙橡胶投入捏合机混炼100S;投入一半炭黑,氧化锌,硬脂酸及油酸酰胺进行混炼,捏合时间250S;将剩余炭黑及石蜡油、酯类增塑剂同时投入捏合机进行混炼,混炼至115℃,排胶;
(3)将上述混合好的胶料在室温下停放12h,投入捏合机中,捏合20S后,投入2-巯基苯骈噻唑、二正丁基二硫代氨基甲酸锌、二硫化四甲基秋兰姆、四硫化双五甲撑秋兰姆、硫磺,继续捏合至80℃,排胶;
(4)将上述混合好的胶料在开炼机过片3遍,即可按要求尺寸下片。
2.权利要求1所述自润滑三元乙丙橡胶的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)称量好所有原料:其中炭黑分成两等分称量,其余原料单独称量;
(2)将三元乙丙橡胶投入捏合机混炼100S;投入一半炭黑,氧化锌,硬脂酸及油酸酰胺进行混炼,捏合时间250S;将剩余炭黑及石蜡油、酯类增塑剂同时投入捏合机进行混炼,混炼至115℃,排胶;
(3)将上述混合好的胶料在室温下停放12h,投入捏合机中,捏合20S后,投入2-巯基苯骈噻唑、二正丁基二硫代氨基甲酸锌、二硫化四甲基秋兰姆、四硫化双五甲撑秋兰姆、硫磺,继续捏合至80℃,排胶;
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