CN114196083A - 一种基于丁腈橡胶的高性能密封胶料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于丁腈橡胶的高性能密封胶料及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域。本发明的高性能密封胶料包括以下重量份的制备原料：丁腈橡胶100份，氧化锌5～10份，硬脂酸0.5～3份，耐抽出防老剂0.5～5份，氧化镁1～10份，耐热剂0～5份，炭黑20～100份，耐寒性增塑剂5～30份，过氧化物类硫化剂1～5份；所述耐寒性增塑剂为DOS和/或TP‑95；所述丁腈橡胶中丙烯腈的质量含量为25～30％。本发明的密封胶料能够替代5080胶料，成本低，且具有优良的耐寒性、高温耐油之特性。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种基于丁腈橡胶的高性能密封胶料及其制备方法和应用。
背景技术
在现代工业领域中，无论是流体的储存、运输还是涉及能量转换的部位都要考虑密封的问题。密封件的主要作用是防止外部的杂质或空气等进入密封机构内部，同时阻止密封机构内部气体、油料等流体的渗漏。航空密封材料较一般密封材料而言，性能要求更为严格，其使用环境为-50℃～150℃的油介质中，主要为3号航空燃油(RP-3)和10号液压油(YH-10)。现较为广泛使用的为5080胶料，但5080胶料价格昂贵，不易获取。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于丁腈橡胶的高性能密封胶料及其制备方法和应用，能够替代5080胶料，成本低，且具有优良的耐寒性、高温耐油之特性。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种基于丁腈橡胶的高性能密封胶料，包括以下重量份的制备原料：
丁腈橡胶100份，
氧化锌5～10份，
硬脂酸0.5～3份，
耐抽出防老剂0.5～5份，
氧化镁1～10份，
耐热剂0～5份，
炭黑20～100份，
耐寒性增塑剂5～30份，
过氧化物类硫化剂1～5份；
所述耐寒性增塑剂为DOS和/或TP-95；
所述丁腈橡胶中丙烯腈的质量含量为25～30％。
优选的，所述耐抽出防老剂为防老剂4010NA或防老剂IPPS。
优选的，所述耐热剂为硅酸钙。
优选的，所述炭黑为喷雾炭黑、N330炭黑和N550炭黑中的至少一种。
优选的，所述过氧化物类硫化剂为无味DCP。
本发明提供了上述方案所述高性能密封胶料的制备方法，包括以下步骤：
将丁腈橡胶进行塑炼，然后加入氧化锌、硬脂酸和耐抽出防老剂第一混炼，接着加入氧化镁和耐热剂第二混炼，然后加入炭黑第三混炼，接着加入耐寒性增塑剂第四混炼，出片，得到混炼胶料；
将所述混炼胶料开练，加入过氧化物类硫化剂待粉吃完后，薄通3～8次，出片，得到高性能密封胶料。
优选的，所述塑炼的时间为1～2分钟；所述第一混炼的时间为1～3分钟；所述第二混炼的时间为1～3分钟，所述第三混炼的时间为5～10分钟；所述第四混炼的时间为1～3分钟。
本发明提供了上述方案所述高性能密封胶料或上述方案所述制备方法制备得到的高性能密封胶料在航空密封领域中的应用。
本发明提供了一种基于丁腈橡胶的高性能密封胶料，包括以下重量份的制备原料：丁腈橡胶100份，氧化锌5～10份，硬脂酸0.5～3份，耐抽出防老剂0.5～5份，氧化镁1～10份，耐热剂0～5份，炭黑20～100份，耐寒性增塑剂5～30份，过氧化物类硫化剂1～5份；所述耐寒性增塑剂为DOS和/或TP-95；所述丁腈橡胶中丙烯腈的质量含量为25～30％。
本发明选用的中丙烯腈含量丁腈橡胶具有优良的耐油性能，丁腈橡胶随丙烯腈含量增加，其耐油性增强，但其耐寒性随之变差，由此通过添加耐寒性增塑剂DOS和TP-95的一种或两种，有效提高了丁腈橡胶的低温性能，使其在-50℃正常使用，此外两者与丁腈橡胶相容性好，不易渗出；通过添加氧化镁和耐热剂有效提高了丁腈橡胶的耐热性；通过选用耐抽出防老剂可改进硫化胶的耐热耐油(150℃在热空气和油介质)性能，由此以满足-50℃-150℃的油介质环境中使用。本发明各组分配合作用得到的密封材料具有优良的耐高低温、耐油特性，可广泛应用于密封圈产品等领域。
具体实施方式
本发明提供了一种基于丁腈橡胶的高性能密封胶料，包括以下重量份的制备原料：
丁腈橡胶100份，
氧化锌5～10份，
硬脂酸0.5～3份，
耐抽出防老剂0.5～5份，
氧化镁1～10份，
耐热剂0～5份，
炭黑20～100份，
耐寒性增塑剂5～30份，
过氧化物类硫化剂1～5份；
所述耐寒性增塑剂为DOS和/或TP-95；
所述丁腈橡胶中丙烯腈的质量含量为25～30％。
在本发明中，未经特殊说明，所用原料均为本领域熟知的市售商品。
以重量份数计，本发明提供的高性能密封胶料的制备原料包括丁腈橡胶100份。在本发明中，所述丁腈橡胶中丙烯腈的质量含量为25～30％，优选为26～28％。在本发明中，所述丁腈橡胶具体可以为N41E或NBR2907。本发明采用中丙烯腈含量丁腈橡胶具有优良的耐油性能，丁腈橡胶随丙烯腈含量增加，其耐油性增强，但其耐寒性随之变差。
以所述丁腈橡胶的重量份数为基准，本发明提供的高性能密封胶料的制备原料包括氧化锌5～10份，优选为6～9份，更优选为7～8份。
以所述丁腈橡胶的重量份数为基准，本发明提供的高性能密封胶料的制备原料包括硬脂酸0.5～3份，优选为1～2.5份，更优选为1.5～2份。
以所述丁腈橡胶的重量份数为基准，本发明提供的高性能密封胶料的制备原料包括耐抽出防老剂0.5～5份，优选为1～4份，更优选为2～3份。在本发明中，所述耐抽出防老剂优选为防老剂4010NA或防老剂IPPS。本发明通过选用耐抽出防老剂可改进硫化胶的耐热耐油(150℃在热空气和油介质)性能。
以所述丁腈橡胶的重量份数为基准，本发明提供的高性能密封胶料的制备原料包括氧化镁1～10份，优选为2～8份，更优选为4～6份。
以所述丁腈橡胶的重量份数为基准，本发明提供的高性能密封胶料的制备原料包括耐热剂0～5份，优选为1～4份，更优选为2～3份。在本发明中，所述耐热剂优选为硅酸钙。本发明通过添加氧化镁和耐热剂有效提高了丁腈橡胶的耐热性。
以所述丁腈橡胶的重量份数为基准，本发明提供的高性能密封胶料的制备原料包括炭黑20～100份，优选为30～90份，更优选为40～80份。在本发明中，所述炭黑优选为喷雾炭黑、N330炭黑和N550炭黑中的至少一种。当所述炭黑包括上述物质中的多种时，本发明对各炭黑的配比没有特殊要求，任意配比均可。本发明补强剂选用喷雾炭黑、N330炭黑和N550炭黑中的一种或多种，使所得胶料配方的硫化胶达到性能指标要求，配方胶料具有优异的重现性，性能稳定，并具有良好的加工性。
以所述丁腈橡胶的重量份数为基准，本发明提供的高性能密封胶料的制备原料包括耐寒性增塑剂5～30份，优选为10～25份，更优选为15～20份。在本发明中，所述耐寒性增塑剂为DOS和/或TP-95。当所述耐寒性增塑剂为DOS(癸二酸二辛脂)和TP-95(乙二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯)时，本发明对所述DOS和TP-95的配比没有特殊要求，任意配比均可。本发明通过添加耐寒性增塑剂DOS和TP-95的一种或两种，有效提高了丁腈橡胶的低温性能，使其在-50℃正常使用，此外两者与丁腈橡胶相容性好，不易渗出。
以所述丁腈橡胶的重量份数为基准，本发明提供的高性能密封胶料的制备原料包括过氧化物类硫化剂1～5份，优选为2～4份，更优选为2.5～3.5份。在本发明中，所述过氧化物类硫化剂优选为无味DCP(1,3-双叔丁基过氧异丙基苯)。
本发明提供了上述方案所述高性能密封胶料的制备方法，包括以下步骤：
将丁腈橡胶进行塑炼，然后加入氧化锌、硬脂酸和耐抽出防老剂第一混炼，接着加入氧化镁和耐热剂第二混炼，然后加入炭黑第三混炼，接着加入耐寒性增塑剂第四混炼，出片，得到混炼胶料；
将所述混炼胶料开练，加入过氧化物类硫化剂待粉吃完后，薄通3～8次，出片，得到高性能密封胶料。
在本发明中，各混炼优选在密炼机中进行。在本发明中，所述塑炼的时间优选为1～2分钟；所述第一混炼的时间优选为1～3分钟；所述第二混炼的时间优选为1～3分钟，所述第三混炼的时间优选为5～10分钟；所述第四混炼的时间优选为1～3分钟。
在本发明中，所述开练优选在开炼机中进行。
本发明提供了上述方案所述高性能密封胶料或上述方案所述制备方法制备得到的高性能密封胶料在航空密封领域中的应用。
下面结合实施例对本发明提供的基于丁腈橡胶的高性能密封胶料及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1～3
(1)首先按照表1中各组分的配方称取各组分，备用；
(2)将丁腈橡胶放入密炼机塑炼2分钟，然后加入氧化锌、硬脂酸和耐抽出防老剂混炼2分钟，接着加入氧化镁和耐热剂混炼2分钟，然后分两次加入炭黑，混炼5分钟，接着加入耐寒性增塑剂，混炼2分钟，最后下料，出片，停放2小时得到混炼胶料；
(3)将混炼胶料通过开炼机开练，加入过氧化物类硫化剂待粉吃完后，薄通5次，出片，得到高性能密封胶料。
对比例
5080胶料。
表1实施例1～3的胶料配方(重量份)
表1中，N41E中丙烯腈质量含量约为28％。
对实施例1～3及对比例的胶料进行性能测试，测试结果见表2。
表2实施例1～3及对比例的胶料性能
从表2的结果可知，实施例1～3相较于5080胶料性能，拉伸强度明显高于5080胶料，其他性能并无明显差异。在胶料耐油性能方面，相比5080胶料，实施例1～3胶料在耐油性方面有着显著优势，在耐RP-3油和YH-10油方面，实施例1～3胶料较5080胶料，其扯断伸长率低，压缩永久变形低，体积变化无显著差异。此结果表明了本发明实施例制备的丁腈橡胶能在-50～150℃的油介质中使用，性能稳定，可替代5080胶料。同时本发明所采用的原材料均可从市场上获得，较原本5080胶料更加便宜易得。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于丁腈橡胶的高性能密封胶料，其特征在于，包括以下重量份的制备原料：
丁腈橡胶100份，
氧化锌5～10份，
硬脂酸0.5～3份，
耐抽出防老剂0.5～5份，
氧化镁1～10份，
耐热剂0～5份，
炭黑20～100份，
耐寒性增塑剂5～30份，
过氧化物类硫化剂1～5份；
所述耐寒性增塑剂为DOS和/或TP-95；
所述丁腈橡胶中丙烯腈的质量含量为25～30％。
2.根据权利要求1所述的高性能密封胶料，其特征在于，所述耐抽出防老剂为防老剂4010NA或防老剂IPPS。
3.根据权利要求1所述的高性能密封胶料，其特征在于，所述耐热剂为硅酸钙。
4.根据权利要求1所述的高性能密封胶料，其特征在于，所述炭黑为喷雾炭黑、N330炭黑和N550炭黑中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的高性能密封胶料，其特征在于，所述过氧化物类硫化剂为无味DCP。
6.权利要求1～5任一项所述高性能密封胶料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将丁腈橡胶进行塑炼，然后加入氧化锌、硬脂酸和耐抽出防老剂第一混炼，接着加入氧化镁和耐热剂第二混炼，然后加入炭黑第三混炼，接着加入耐寒性增塑剂第四混炼，出片，得到混炼胶料；
将所述混炼胶料开练，加入过氧化物类硫化剂待粉吃完后，薄通3～8次，出片，得到高性能密封胶料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述塑炼的时间为1～2分钟；所述第一混炼的时间为1～3分钟；所述第二混炼的时间为1～3分钟，所述第三混炼的时间为5～10分钟；所述第四混炼的时间为1～3分钟。
8.权利要求1～5任一项所述高性能密封胶料或权利要求6～7任一项所述制备方法制备得到的高性能密封胶料在航空密封领域中的应用。
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