CN114163700B - 一种核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料及制备方法,包括以下重量份的原料:丁腈橡胶100份,活性剂3~6份,炭黑50~55份,防老剂2~5份,软化剂8~12份,硫化剂2~5份,功能填料14~16份。此外,本发明还公开一种制备该耐辐照丁腈橡胶材料的方法。本发明的耐辐照丁腈橡胶材料满足核电厂密封对材料的技术要求,能够保障核电厂中的泵、阀门、管道及配件、储罐、容器和电路装备等的正常运行,进而保障了核电厂的稳定运行。

Description

一种核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料及制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域,具体涉及核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料及制备方法。
背景技术
橡胶作为优异的软密封材料被常用于核电厂的核岛和常规岛中,以压水堆(PWR)为例,核岛中的四大部件是蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯。在核岛中的系统设备主要有压水堆本体,一回路系统,以及为支持一回路系统正常运行和保证反应堆安全而设置的辅助系统。常规岛主要包括汽轮机组及二回路等系统,其形式与常规火电厂类似。大型反应堆竖装有150-250个燃料组件,一回路将堆芯产热导出堆外,通过蒸汽发生器将热量传递给二回路水,水受热转换为蒸汽做功推动汽轮发电机发电。核电厂中的泵、阀门、管道及配件、储罐、容器和电路装备等的连接处均需要橡胶密封。
丁腈橡胶材质的橡胶制品主要服役于润滑油、润滑脂等中温(<100℃)工况环境。其被国外技术垄断的地位以及性能并不能满足国内核电站运行需求的缺陷,使得国内核电站稳定运行面临较大挑战,提供一种满足国内核电站运行需求且工艺和原料更为易得的制备方法,是解决丁腈橡胶在国内核电站推广应用的关键。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料及制备方法,该丁腈橡胶材料满足核电厂润滑油、润滑脂等中温(<100℃)工况环境下使用的橡胶制品的耐辐照要求,具有优异的密封性能。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,其特征在于,包括以下重量份的原料:丁腈橡胶100份,活性剂3~6份,炭黑50~55份,防老剂2~5份,软化剂8~12份,硫化剂2~5份,功能填料14~16份;所述丁腈橡胶包括中腈型丁腈橡胶和中高腈型丁腈橡胶。
上述的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,其特征在于,包括以下重量份的原料:丁腈橡胶100份,活性剂4~6份,炭黑50~53份,防老剂3~4份,软化剂9~11份,硫化剂3~4份,功能填料14~16份。
上述的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,其特征在于,所述中腈型丁腈橡胶的丙烯腈含量为25~30%,所述中高腈型丁腈橡胶的丙烯腈含量为31~35%。
上述的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,其特征在于,所述活性剂为氧化锌和硬脂酸。
上述的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,其特征在于,所述炭黑为N550和/或蔥油炭黑。
上述的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,其特征在于,所述防老剂为N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基对苯二胺(防4020)、N-苯基-2-萘胺(防D)和2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(防RD)中的一种或几种。
上述的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,其特征在于,所述软化剂为癸二酸二辛酯(DOS)和/或己二酸二辛脂(DOA)。
上述的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,其特征在于,所述硫化剂为硫化试剂Ⅰ,或者为硫化试剂Ⅰ和太克(TAIC),所述硫化试剂Ⅰ为过氧化二异丙苯(DCP)和/或硫磺;所述功能填料为负热膨胀材料(Sc2(WO4)3)和/或功能材料,所述功能材料为氧化钪(Sc2O3)、硫化钪(Sc2S3)、氧化钇(Y2O3)和二硫化钼(MoS2)中的一种或几种。
此外,本发明还提供一种制备上述的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、将开炼机的辊筒温度升至70±5℃并保持,加入中腈型丁腈橡胶,过辊,包辊,斜刀混合,下片,薄通,打三角包,下料,得到预混1;所述开炼机为电加热水冷双辊开炼机;
步骤二、将开炼机辊筒温度调整至70±5℃并保持,加入中高腈型丁腈橡胶,过辊,包辊,加入活性剂、防老剂和软化剂,斜刀混合,下机,薄通,打三角包,下片,得到预混2;
步骤三、将开炼机辊筒温度调整至70±5℃并保持,将预混1和预混2混炼、斜刀混合和薄通,室温停放,得到预混3;
步骤四、将开炼机辊筒温度调整至80±5℃并保持,将所述预混3热炼,斜刀混合,打三角包,薄通,冷却,加入硫化剂,斜刀混匀,薄通,得到混炼胶;
步骤五、将所述混炼胶置于模具中,在平板硫化机上合模硫化,得到耐辐照丁腈橡胶材料。
上述的方法,其特征在于,
当功能填料为负热膨胀材料或功能材料时,步骤一还包括将所述负热膨胀材料或功能材料在包辊后且斜刀混合之前加入;
当功能填料为负热膨胀材料和功能材料时,步骤一还包括将所述负热膨胀材料在包辊后且斜刀混合之前加入,以及,在下料后,调整辊距,将下料所得物料包辊,加入功能材料,依次进行混炼、斜刀混合、薄通,下片,得到预混1;
当所述炭黑为N550时,步骤二还包括在包辊后且斜刀混合之前加入N550;
当所述炭黑为蔥油炭黑时,步骤二还包括在包辊后且斜刀混合之前加入部分蒽油炭黑,步骤四还包括在预混3热炼后且在斜刀混合之前加入余下蒽油炭黑混炼,或者当所述炭黑为蔥油炭黑时,步骤四还包括在预混3热炼后且在斜刀混合之前加入蒽油炭黑;
当所述炭黑为N550和蔥油炭黑时,步骤二还包括在包辊后且斜刀混合之前加入N550,步骤四还包括在预混3热炼后且在斜刀混合加入蒽油炭黑混炼。
所述重量份可以为克、两、斤、公斤、吨等重量计量单位。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明的丁腈橡胶以丁腈橡胶100份,活性剂3~6份,炭黑50~55份,防老剂2~5份,软化剂8~12份,硫化剂2~5份,功能填料14~16份;所述丁腈橡胶包括中腈型丁腈橡胶和中高腈型丁腈橡胶为原料,满足核电厂密封制品的耐辐照要求,各型密封制品满足润滑油、润滑脂等中温工况的密封需求。
2、本发明提供一种制备上述密封用耐辐照丁腈橡胶的方法,包括以上述原料为基础,通过中腈型丁腈橡胶预混、中高腈型丁腈橡胶预混、预混后两种丁腈橡胶混合预混、加入其余原料混炼以及分布加入功能填料等工艺,完成密封用耐辐照丁腈橡胶的制备,具有弹性高、密封性稳定的特点。
3、本发明的丁腈橡胶材料的组成原材料来源广泛,国内生产商品即可满足要求,避免受制于国外,避免因进口所造成的成本和时间浪费。
下面结合实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
以下实施例中,各试剂均市售可得。
实施例1
本实施例的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,原料及重量为:丁腈橡胶100份,活性剂5.5份,炭黑50份,防老剂3份,软化剂10份,硫化剂2.75份,功能填料15份。
所述丁腈橡胶为丙烯腈含量为25~30%的中腈型丁腈橡胶60份,丙烯腈含量为31~35%的中高腈型丁腈橡胶40份;本实施中,所述中腈型丁腈橡胶优选为兰化N41,所述中高腈型丁腈橡胶优选为兰化26;
所述活性剂为氧化锌5份,硬脂酸0.5份;
所述炭黑为N550 30份、蔥油炭黑20份;
所述防老剂为N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基对苯二胺(防4020)1.5份、N-苯基-2-萘胺(防D)1份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(防RD)0.5份;
所述软化剂为癸二酸二辛酯(DOS);
所述硫化剂为过氧化二异丙苯(DCP)2份、硫磺0.25份、太克(TAIC)0.5份;
所述功能填料为氧化钪(Sc2O3)0.5份、硫化钪(Sc2S3)4.5份、氧化钇(Y2O3)2.5份、二硫化钼(MoS2)1.5份、负热膨胀材料(Sc2(WO4)3)6份;
本实施例的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料的制备方法为:
步骤一、使用电加热水冷双辊开炼机,将辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊间距至2mm,加入兰化N41,过辊,包辊,加入负热膨胀材料Sc2(WO4)3,斜刀混合10min后,下片,调整辊距至0.5-1mm,薄通,打三角包,1~2h后,下料,得到混合料;
步骤二、调整辊距至2mm,将步骤一混合料包辊,加入氧化钪(Sc2O3)、硫化钪(Sc2S3)、氧化钇(Y2O3)和二硫化钼(MoS2),依次进行混炼、斜刀混合、薄通1~2h,下片,得到预混1,备用;
步骤三、使用电加热水冷双辊开炼机,将辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊间距至2mm,加入兰化26,过辊,包辊,加入氧化锌、硬脂酸、防4020、防D、防RD、DOS和N550炭黑,斜刀混合30min,下机,调整辊距至0.5~1mm,薄通,打三角包,1~2h,下片,得到预混2,备用;
步骤四、将电加热水冷双辊开炼机的辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊距至2mm,将预混1和预混2进行并用混炼、斜刀混合、薄通6~8h,在室温条件下停放24h,得到预混3;
步骤五、将电加热水冷双辊开炼机的辊筒温度升至80±5℃并保持,调整辊距至2mm,将预混3热炼20min,加入蔥油炭黑至混匀,斜刀混合,打三角包,调整辊距至0.5~1mm,薄通1h,调整辊距至2mm,开冷却水将辊温降至60±5℃,加入DCP、硫磺和TAIC,斜刀混合,调整辊距至0.5~1mm,薄通10min,得到混炼胶;
步骤六、将混炼胶置于模具中,在平板硫化机上合模硫化,得到耐辐照丁腈橡胶材料;所述合模硫化的条件为170℃,10min,10MPa。
实施例2
本实施例的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,原料及重量为:丁腈橡胶100份,活性剂5.5份,炭黑50份,防老剂3份,软化剂10份,硫化剂2.75份,功能填料15份。
所述丁腈橡胶为丙烯腈含量为25~30%的中腈型丁腈橡胶50份,丙烯腈含量为31~35%的中高腈型丁腈橡胶50份;本实施中,所述中腈型丁腈橡胶优选为兰化N41,所述中高腈型丁腈橡胶优选为兰化26;
所述活性剂为氧化锌5份,硬脂酸0.5份;
所述炭黑为N550 35份、蔥油炭黑15份;
所述防老剂为N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基对苯二胺(防4020)1份、N-苯基-2-萘胺(防D)1份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(防RD)1份;
所述软化剂为己二酸二辛酯(DOA);
所述硫化剂为过氧化二异丙苯(DCP)2份、硫磺0.25份、太克(TAIC)0.5份;
所述功能填料为氧化钪(Sc2O3)2份、硫化钪(Sc2S3)3份、氧化钇(Y2O3)3份、二硫化钼(MoS2)1份、负热膨胀材料(Sc2(WO4)3)6份;
本实施例的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料的制备方法为:
步骤一、使用电加热水冷双辊开炼机,将辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊间距至2mm,加入兰化N41,过辊,包辊,加入负热膨胀材料Sc2(WO4)3,斜刀混合10min,下片,调整辊距至0.5-1mm,薄通,打三角包,1~2h后,下料,得到混合料;
步骤二、调整辊距至2mm,将步骤一混合料包辊,加入氧化钪(Sc2O3)、硫化钪(Sc2S3)、氧化钇(Y2O3)和二硫化钼(MoS2),依次进行混炼、斜刀混合、薄通1~2h,下片,得到预混1,备用;
步骤三、使用电加热水冷双辊开炼机,将辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊间距至2mm,加入兰化26,过辊,包辊,加入氧化锌、硬脂酸、防4020、防D、防RD、DOA和N550炭黑,斜刀混合30min,下机,调整辊距至0.5~1mm,薄通,打三角包,1~2h,下片,得到预混2,备用;
步骤四、将电加热水冷双辊开炼机的辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊距至2mm,将预混1和预混2进行并用混炼、斜刀混合、薄通6~8h,在室温条件下停放24h,得到预混3;
步骤五、将电加热水冷双辊开炼机的辊筒温度升至80±5℃并保持,调整辊距至2mm,将预混3热炼20min,加入蔥油炭黑至混匀,斜刀混合,打三角包,调整辊距至0.5~1mm,薄通1h,调整辊距至2mm,开冷却水将辊温降至60±5℃,加入DCP、硫磺和TAIC,斜刀混合,调整辊距至0.5~1mm,薄通10min,得到混炼胶;
步骤六、将混炼胶置于模具中,在平板硫化机上合模硫化,得到耐辐照丁腈橡胶材料;所述合模硫化的条件为170℃,10min,10MPa。
实施例3
本实施例的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,原料及重量为:丁腈橡胶100份,活性剂5.5份,炭黑52份,防老剂4份,软化剂10份,硫化剂2.75份,功能填料15份。
所述丁腈橡胶为丙烯腈含量为25~30%的中腈型丁腈橡胶70份,丙烯腈含量为31~35%的中高腈型丁腈橡胶30份;本实施中,所述中腈型丁腈橡胶优选为兰化N41,所述中高腈型丁腈橡胶优选为兰化26;
所述活性剂为氧化锌5份,硬脂酸0.5份;
所述炭黑为N550 40份、蔥油炭黑12份;
所述防老剂为N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基对苯二胺(防4020)2份、N-苯基-2-萘胺(防D)1份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(防RD)1份;
所述软化剂为癸二酸二辛酯(DOS);
所述硫化剂为过氧化二异丙苯(DCP)2份、硫磺0.25份、太克(TAIC)0.5份;
所述功能填料为硫化钪(Sc2S3)5份、氧化钇(Y2O3)1.5份、二硫化钼(MoS2)0.5份、负热膨胀材料(Sc2(WO4)3)8份;
本实施例的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料的制备方法为:
步骤一、使用电加热水冷双辊开炼机,将辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊间距至2mm,加入兰化N41,过辊,包辊,加入负热膨胀材料Sc2(WO4)3,斜刀混合10min,下片,调整辊距至0.5-1mm,薄通,打三角包,1~2h后,下料,得到混合料;
步骤二、调整辊距至2mm,将步骤一混合料包辊,加入硫化钪(Sc2S3)、氧化钇(Y2O3)和二硫化钼(MoS2),依次进行混炼、斜刀混合、薄通1~2h,下片,得到预混1,备用;
步骤三、使用电加热水冷双辊开炼机,将辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊间距至2mm,加入兰化26,过辊,包辊,加入氧化锌、硬脂酸、防4020、防D、防RD、DOS和N550炭黑,斜刀混合30min,下机,调整辊距至0.5~1mm,薄通,打三角包,1~2h,下片,得到预混2,备用;
步骤四、将电加热水冷双辊开炼机的辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊距至2mm,将预混1和预混2进行并用混炼、斜刀混合、薄通6~8h,在室温条件下停放24h,得到预混3;
步骤五、将电加热水冷双辊开炼机的辊筒温度升至80±5℃并保持,调整辊距至2mm,将预混3热炼20min,加入蔥油炭黑至混匀,斜刀混合,打三角包,调整辊距至0.5~1mm,薄通1h,调整辊距至2mm,开冷却水将辊温降至60±5℃,加入DCP、硫磺和TAIC,斜刀混合,调整辊距至0.5~1mm,薄通10min,得到混炼胶;
步骤六、将混炼胶置于模具中,在平板硫化机上合模硫化,得到耐辐照丁腈橡胶材料;所述合模硫化的条件为170℃,10min,10MPa。
实施例4
本实施例的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,原料及重量为:丁腈橡胶100份,活性剂3份,炭黑50份,防老剂2份,软化剂8份,硫化剂2份,功能填料14份。
所述丁腈橡胶为丙烯腈含量为25~30%的中腈型丁腈橡胶60份,丙烯腈含量为31~35%的中高腈型丁腈橡胶40份;本实施中,所述中腈型丁腈橡胶优选为兰化N41,所述中高腈型丁腈橡胶优选为兰化26。
所述活性剂为氧化锌2.5份,硬脂酸0.5份;
所述炭黑为N550 35份、蔥油炭黑15份;
所述防老剂为N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基对苯二胺(防4020)1.5份、N-苯基-2-萘胺(防D)0.5份;
所述软化剂为癸二酸二辛酯(DOS)4份和己二酸二辛脂(DOA)4份;
所述硫化剂为过氧化二异丙苯(DCP);
所述功能填料为氧化钪(Sc2O3);
本实施例的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料的制备方法为:
步骤一、使用电加热水冷双辊开炼机,将辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊间距至2mm,加入兰化N41,过辊,包辊,加入Sc2O3,斜刀混合10min,下片,调整辊距至0.5-1mm,薄通,打三角包,2~3h后,下片,得到预混1,备用;
步骤二、使用电加热水冷双辊开炼机,将辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊间距至2mm,加入兰化26,过辊,包辊,加入氧化锌、硬脂酸、防4020、防D、DOS、DOA和N550炭黑,斜刀混合30min,下机,调整辊距至0.5~1mm,薄通,打三角包,1~2h,下片,得到预混2,备用;
步骤三、将电加热水冷双辊开炼机的辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊距至2mm,将预混1和预混2进行并用混炼、斜刀混合、薄通6~8h,在室温条件下停放24h,得到预混3;
步骤四、将电加热水冷双辊开炼机的辊筒温度升至80±5℃并保持,调整辊距至2mm,将预混3热炼20min,加入蔥油炭黑至混匀,斜刀混合,打三角包,调整辊距至0.5~1mm,薄通1h,调整辊距至2mm,开冷却水将辊温降至60±5℃,加入DCP,斜刀混合,调整辊距至0.5~1mm,薄通10min,得到混炼胶;
步骤五、将混炼胶置于模具中,在平板硫化机上合模硫化,得到耐辐照丁腈橡胶材料;所述合模硫化的条件为170℃,10min,10MPa。
实施例5
本实施例的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,原料及重量为:丁腈橡胶100份,活性剂6份,炭黑55份,防老剂5份,软化剂12份,硫化剂5份,功能填料16份。
所述丁腈橡胶为丙烯腈含量为25~30%的中腈型丁腈橡胶50份,丙烯腈含量为31~35%的中高腈型丁腈橡胶50份;本实施中,所述中腈型丁腈橡胶优选为兰化N41,所述中高腈型丁腈橡胶优选为兰化26。
所述活性剂为氧化锌3份,硬脂酸3份;
所述炭黑为N550 35份、蔥油炭黑20份;
所述防老剂为N-苯基-2-萘胺(防D);
所述软化剂为癸二酸二辛酯(DOS)4份和己二酸二辛脂(DOA)8份;
所述硫化剂为硫磺;
所述功能填料为硫化钪(Sc2S3);
本实施例的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料的制备方法为:
步骤一、使用电加热水冷双辊开炼机,将辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊间距至2mm,加入兰化N41,过辊,包辊,加入Sc2S3,斜刀混合10min,下片,调整辊距至0.5-1mm,薄通,打三角包,2~3h后,下片,得到预混1,备用;
步骤二、使用电加热水冷双辊开炼机,将辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊间距至2mm,加入兰化26,过辊,包辊,加入氧化锌、硬脂酸、防D、DOS、DOA和N550炭黑,斜刀混合30min,下机,调整辊距至0.5~1mm,薄通,打三角包,1~2h,下片,得到预混2,备用;
步骤三、将电加热水冷双辊开炼机的辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊距至2mm,将预混1和预混2进行并用混炼、斜刀混合、薄通6~8h,在室温条件下停放24h,得到预混3;
步骤四、将电加热水冷双辊开炼机的辊筒温度升至80±5℃并保持,调整辊距至2mm,将预混3热炼20min,加入蔥油炭黑至混匀,斜刀混合,打三角包,调整辊距至0.5~1mm,薄通1h,调整辊距至2mm,开冷却水将辊温降至60±5℃,加入硫磺,斜刀混合,调整辊距至0.5~1mm,薄通10min,得到混炼胶;
步骤五、将混炼胶置于模具中,在平板硫化机上合模硫化,得到耐辐照丁腈橡胶材料;所述合模硫化的条件为170℃,10min,10MPa。
实施例6
本实施例的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,原料及重量为:丁腈橡胶100份,活性剂4份,炭黑50份,防老剂3份,软化剂9份,硫化剂3份,功能填料16份。
所述丁腈橡胶为丙烯腈含量为25~30%的中腈型丁腈橡胶70份,丙烯腈含量为31~35%的中高腈型丁腈橡胶30份;本实施中,所述中腈型丁腈橡胶优选为兰化N41,所述中高腈型丁腈橡胶优选为兰化26。
所述活性剂为氧化锌2份,硬脂酸2份;
所述炭黑为N550;
所述防老剂为N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基对苯二胺(防4020);
所述软化剂为癸二酸二辛酯(DOS);
所述硫化剂为过氧化二异丙苯(DCP)2.5份和太克(TAIC)0.5份;
所述功能填料为氧化钇(Y2O3);
本实施例的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料的制备方法为:
步骤一、使用电加热水冷双辊开炼机,将辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊间距至2mm,加入兰化N41,过辊,包辊,加入Y2O3,斜刀混合10min,下片,调整辊距至0.5-1mm,薄通,打三角包,2~3h后,下片,得到预混1,备用;
步骤二、使用电加热水冷双辊开炼机,将辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊间距至2mm,加入兰化26,过辊,包辊,加入氧化锌、硬脂酸、防4020、DOS和N550炭黑,斜刀混合30min,下机,调整辊距至0.5~1mm,薄通,打三角包,1~2h,下片,得到预混2,备用;
步骤三、将电加热水冷双辊开炼机的辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊距至2mm,将预混1和预混2进行并用混炼、斜刀混合、薄通6~8h,在室温条件下停放24h,得到预混3;
步骤四、将电加热水冷双辊开炼机的辊筒温度升至80±5℃并保持,调整辊距至2mm,将预混3热炼20min,斜刀混合,打三角包,调整辊距至0.5~1mm,薄通1h,调整辊距至2mm,开冷却水将辊温降至60±5℃,加入DCP和TAIC,斜刀混合,调整辊距至0.5~1mm,薄通10min,得到混炼胶;
步骤五、将混炼胶置于模具中,在平板硫化机上合模硫化,得到耐辐照丁腈橡胶材料;所述合模硫化的条件为170℃,10min,10MPa。
实施例7
本实施例的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,原料及重量为:丁腈橡胶100份,活性剂6份,炭黑50份,防老剂4份,软化剂11份,硫化剂4份,功能填料14份。
所述丁腈橡胶为丙烯腈含量为25~30%的中腈型丁腈橡胶50份,丙烯腈含量为31~35%的中高腈型丁腈橡胶50份;本实施中,所述中腈型丁腈橡胶优选为兰化N41,所述中高腈型丁腈橡胶优选为兰化26。
所述活性剂为氧化锌4份,硬脂酸2份;
所述炭黑为蔥油炭黑;
所述防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(防RD);
所述软化剂为癸二酸二辛酯(DOS)4份和己二酸二辛脂(DOA)7份;
所述硫化剂为过氧化二异丙苯(DCP)2份和硫磺2份;
所述功能填料为负热膨胀材料(Sc2(WO4)3);
本实施例的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料的制备方法为:
步骤一、使用电加热水冷双辊开炼机,将辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊间距至2mm,加入兰化N41,过辊,包辊,加入负热膨胀材料Sc2(WO4)3,斜刀混合10min,下片,调整辊距至0.5-1mm,薄通,打三角包,1~2h后,下料,得到混合料;
步骤二、调整辊距至2mm,将步骤一混合料包辊,依次进行混炼、斜刀混合、薄通1~2h,下片,得到预混1,备用;
步骤三、使用电加热水冷双辊开炼机,将辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊间距至2mm,加入兰化26,过辊,包辊,加入氧化锌、硬脂酸、防RD、DOS和DOA,斜刀混合1.5h,下机,调整辊距至0.5~1mm,薄通,打三角包,30min,下片,得到预混2,备用;
步骤四、将电加热水冷双辊开炼机的辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊距至2mm,将预混1和预混2进行并用混炼、斜刀混合、薄通6~8h,在室温条件下停放24h,得到预混3;
步骤五、将电加热水冷双辊开炼机的辊筒温度升至80±5℃并保持,调整辊距至2mm,将预混3热炼20min,加入蔥油炭黑至混匀,斜刀混炼3h,打三角包,调整辊距至0.5~1mm,薄通1h,调整辊距至2mm,开冷却水将辊温降至60±5℃,加入DCP和硫磺,斜刀混合,调整辊距至0.5~1mm,薄通10min,得到混炼胶;
步骤六、将混炼胶置于模具中,在平板硫化机上合模硫化,得到耐辐照丁腈橡胶材料;所述合模硫化的条件为170℃,10min,10MPa。
实施例8
本实施例的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,原料及重量为:丁腈橡胶100份,活性剂6份,炭黑53份,防老剂4份,软化剂11份,硫化剂4份,功能填料14份。
所述丁腈橡胶为丙烯腈含量为25~30%的中腈型丁腈橡胶60份,丙烯腈含量为31~35%的中高腈型丁腈橡胶40份;本实施中,所述中腈型丁腈橡胶优选为兰化N41,所述中高腈型丁腈橡胶优选为兰化26。
所述活性剂为氧化锌4份,硬脂酸2份;
所述炭黑为蔥油炭黑;
所述防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(防RD);
所述软化剂为癸二酸二辛酯(DOS)4份和己二酸二辛脂(DOA)7份;
所述硫化剂为过氧化二异丙苯(DCP)2份和硫磺2份;
所述功能填料为氧化钪(Sc2O3)6份和负热膨胀材料(Sc2(WO4)3)10份;
本实施例的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料的制备方法为:
步骤一、使用电加热水冷双辊开炼机,将辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊间距至2mm,加入兰化N41,过辊,包辊,加入负热膨胀材料Sc2(WO4)3,斜刀混合10min,下片,调整辊距至0.5-1mm,薄通,打三角包,1~2h后,下料,得到混合料;
步骤二、调整辊距至2mm,将步骤一混合料包辊,加入氧化钪(Sc2O3),依次进行混炼、斜刀混合,薄通1~2h,下片,得到预混1,备用;
步骤三、使用电加热水冷双辊开炼机,将辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊间距至2mm,加入兰化26,过辊,包辊,加入氧化锌、硬脂酸、防RD、DOS、DOA和部分蔥油炭黑(约1/2),斜刀混合1.5h,下机,调整辊距至0.5~1mm,薄通,打三角包,30min,下片,得到预混2,备用;
步骤四、将电加热水冷双辊开炼机的辊筒温度升至70±5℃并保持,调整辊距至2mm,将预混1和预混2进行并用混炼、斜刀混合、薄通6~8h,在室温条件下停放24h,得到预混3;
步骤五、将电加热水冷双辊开炼机的辊筒温度升至80±5℃并保持,调整辊距至2mm,将预混3热炼20min,加入剩余蔥油炭黑至混匀,斜刀混合,打三角包,调整辊距至0.5~1mm,薄通1h,调整辊距至2mm,开冷却水将辊温降至60±5℃,加入DCP和硫磺,斜刀混合,调整辊距至0.5~1mm,薄通10min,得到混炼胶;
步骤六、将混炼胶置于模具中,在平板硫化机上合模硫化,得到耐辐照丁腈橡胶材料;所述合模硫化的条件为170℃,10min,10MPa。
本发明的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料的检测方法所依照的标准和检测结果如表1和表2所示。
表1性能检测的方法及所依照的标准
表2核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料的检测结果
注:*试验条件为25%压缩率
表2中,结果表明:实施例丁腈橡胶经过累计剂量1×105Gy辐照后,拉伸强度基本未变化,拉断伸长率最大降低19%,硬度最大升高4A,压缩永久变形很小,橡胶综合性能下降<25%,弹性很好,即由实施例制成的橡胶制品密封功能优异。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何限制,凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,其特征在于,包括以下重量份的原料:丁腈橡胶100份,活性剂3~6份,炭黑50~55份,防老剂2~5份,软化剂8~12份,硫化剂 2~5份,功能填料14~16份;所述丁腈橡胶包括中腈型丁腈橡胶和中高腈型丁腈橡胶;所述中腈型丁腈橡胶的丙烯腈含量为25~30%,所述中高腈型丁腈橡胶的丙烯腈含量为31~35%;所述功能填料为负热膨胀材料和/或功能材料,所述功能材料为氧化钪、硫化钪、氧化钇和二硫化钼中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,其特征在于,包括以下重量份的原料:丁腈橡胶100份,活性剂4~6份,炭黑50~53份,防老剂3~4份,软化剂9~11份,硫化剂 3~4份,功能填料14~16份。
3.根据权利要求1所述的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,其特征在于,所述活性剂为氧化锌和硬脂酸。
4.根据权利要求1所述的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,其特征在于,所述炭黑为N550和/或蔥油炭黑。
5.根据权利要求1所述的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,其特征在于,所述防老剂为N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基对苯二胺、N-苯基-2-萘胺和2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,其特征在于,所述软化剂为癸二酸二辛酯和/或己二酸二辛脂。
7.根据权利要求1所述的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料,其特征在于,所述硫化剂为硫化试剂Ⅰ,或者为硫化试剂Ⅰ和太克,所述硫化试剂Ⅰ为氧化二异丙苯和/或硫磺。
8.一种制备如权利要求1~7任一权利要求所述的核电厂密封用耐辐照丁腈橡胶材料的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、将开炼机的辊筒温度升至70±5℃并保持,加入中腈型丁腈橡胶,过辊,包辊,斜刀混合,下片,薄通,打三角包,下料,得到预混1;所述开炼机为电加热水冷双辊开炼机;
步骤二、将开炼机辊筒温度调整至70±5℃并保持,加入中高腈型丁腈橡胶,过辊,包辊,加入活性剂、防老剂和软化剂,斜刀混合,下机,薄通,打三角包,下片,得到预混2;
步骤三、将开炼机辊筒温度调整至70±5℃并保持,将预混1和预混2混炼、斜刀混合和薄通,室温停放,得到预混3;
步骤四、将开炼机辊筒温度调整至80±5℃并保持,将所述预混3热炼,斜刀混合,打三角包,薄通,冷却,加入硫化剂,斜刀混匀,薄通,得到混炼胶;
步骤五、将所述混炼胶置于模具中,在平板硫化机上合模硫化,得到耐辐照丁腈橡胶材料。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,
当功能填料为负热膨胀材料或功能材料时,步骤一还包括将所述负热膨胀材料或功能材料在包辊后且斜刀混合之前加入;
当功能填料为负热膨胀材料和功能材料时,步骤一还包括将所述负热膨胀材料在包辊后且斜刀混合之前加入,以及,在下料后,调整辊距,将下料所得物料包辊,加入功能材料,依次进行混炼、斜刀混合、薄通,下片,得到预混1;
当所述炭黑为N550时,步骤二还包括在包辊后且斜刀混合之前加入N550;
当所述炭黑为蔥油炭黑时,步骤二还包括在包辊后且斜刀混合之前加入部分蒽油炭黑,步骤四还包括在预混3热炼后且在斜刀混合之前加入余下蒽油炭黑混炼,或者当所述炭黑为蔥油炭黑时,步骤四还包括在预混3热炼后且在斜刀混合之前加入蒽油炭黑;
当所述炭黑为N550和蔥油炭黑时,步骤二还包括在包辊后且斜刀混合之前加入N550,步骤四还包括在预混3热炼后且在斜刀混合加入蒽油炭黑混炼。
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