CN114369298A - 一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶及制备方法，具体涉及橡胶技术领域，所使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料30‑50份、增塑剂10‑30份、防老剂1‑5份、硫化剂1‑10份、促进剂1‑10份、陶土1‑20份。本发明制备的氢化丁腈橡胶，具有优异的耐低温、耐油、耐热性能，且耐磨损性能良好；本发明在制备时采用分段加入填料和增塑剂的方式使得胶料成分分散性得到保证，另外通过添加耐热的无机填料，无机填料分散在胶料中，使得本发明的橡胶受压变影响小，因此本发明制备的氢化丁腈橡胶可广泛用于气候环境恶劣的风电设备密封环境，代替国外产品。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，具体涉及一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶及制备方法。
背景技术
风电行业的风力发电即使用风力发电技术把风的动能转为电能进行利用，风能是一种清洁无公害的可再生能源能源，利用风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。随着风电行业的发展，以及极端天气的增多，对密封材料提出了更苛刻的耐低温可靠性、更长使用寿命的要求。氢化丁腈橡胶(HNBR)具有良好耐油性能(对燃料油、润滑油、芳香系溶剂耐抗性良好)；并且由于其高度饱和的结构，使其具良好的耐热性能，优良的耐化学腐蚀性能(对氟利昂、酸、碱的具有良好的抗耐性)，优异的耐臭氧性能，较高的抗压缩永久变形性能；同时氢化丁腈橡胶还具有高强度，高撕裂性能、耐磨性能优异等特点，是综合性能极为出色的橡胶之一，因此氢化丁腈橡胶倍受青睐，但HNBR耐低温性能和低压变很难同时兼顾。
现有材料主要有三大缺点：1、耐低温性能差：用其他耐油材料，比如普通氟胶，低温性能tr10只能达到-20℃；2、价格昂贵，耐磨性能差：温氟胶可达-40℃，但价格成本是氢化丁腈十倍以上，而且相对氢化丁腈耐磨性差；3、压变大，使用寿命短：普通低温型氢化丁腈低温tr10可达到-40℃，但压变较大，产品使用寿命短。
因此提出一种耐低温性能好、低压缩永久变形、耐磨性良好的氢化丁腈橡胶材料以及制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶及制备方法，制备的氢化丁腈橡胶是一种耐低温性能好、低压缩永久变形、耐磨性良好的密封材料，这种材料可广泛用于气候环境恶劣的风电设备密封环境，代替国外产品。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶，所使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料30-50份、增塑剂10-30份、防老剂1-5份、硫化剂1-10份、促进剂1-10份、陶土1-20份。
氢化丁腈橡胶具有良好耐油性能，并且由于其高度饱和的结构，使其具良好的耐热性能，优良的耐化学腐蚀性能，优异的耐臭氧性能，较高的抗压缩永久变形性能，同时氢化丁腈橡胶还具有高强度，高撕裂性能、耐磨性能优异等特点，是综合性能极为出色的橡胶之一。
优选的，所述使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料30份、增塑剂5份、防老剂1份、硫化剂1份、促进剂1份、陶土1份。
优选的，所述使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料40份、增塑剂10份、防老剂2份、硫化剂4份、促进剂4份、陶土10份。
优选的，所述使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料45份、增塑剂15份、防老剂4份、硫化剂7份、促进剂7份、陶土15份。
优选的，所述使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料50份、增塑剂20份、防老剂5份、硫化剂10份、促进剂10份、陶土20份。
优选的，所述填料由二氧化硅、活性硅酸钙、氧化钙、硫酸钡、硅酸镁、工业粉煤灰按2：2：1：1：1：1的比例混合而成；工业粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，将粉煤灰作为填料利用，实现废物利用，不仅有利于环保，且有利于降低生产成本。
优选的，所述增塑剂为己二酸二辛酯、己二酸-2-正己酯、己二酸正辛正癸酯和二甘醇单丁醚己二酸酯的至少一种，所述防老剂为咪唑锌盐类化合物；增塑剂的使用可以改善高分子材料的性能，降低生产成本，提高生产效益，普遍应用于塑料制品、混凝土、泥灰、水泥、石膏、化妆品及清洗剂等材料中。
优选的，所述硫化剂为过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷中的至少一种，所述促进剂为噻唑促进剂、次磺酰胺促进剂和秋兰姆促进剂中的至少一种；硫化剂和促进剂对橡胶具有硫化作用，使橡胶由线型大分子链通过化学交联变成立体网状结构，从而性能上由塑性变为弹性，从而具有使用价值。
优选的，所述陶土由硬质陶土和活性陶土按1：1的比例混合而成；硬质陶土在橡胶中有半补强作用，能改善硫化胶的力学性能；活性陶土是用水玻璃和硬脂酸或偶联剂活化处理后的陶土，可提高胶料的拉伸强度、定伸应力，并降低生热和压缩永久变形。
本发明还包括一种的风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶的制备方法，具体步骤如下：
步骤一、密炼机混炼：将氢化丁腈生胶投入密炼机混炼50-70秒，混炼温度为60-90℃，然后投入陶土和防老剂混炼50-70秒，然后加入1/2的填料和1/2的增塑剂混炼50-70秒，然后再清扫后加入剩余的填料和增塑剂继续混炼200-300秒，同时加温，当温度达到140℃时将胶料卸料到开炼机上出片；
步骤二、开炼机加硫：将步骤一制作的胶料投入辊距2-3mm的开炼机，控制辊温为40-50℃，胶料过辊两遍后包辊加入硫化剂和促进剂，加完料后薄通5遍后制备得风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶。
在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：
1、本发明选用氢化丁腈生胶，其具有优异的耐低温、耐油、耐热性能，且耐磨损性能良好，同时加入增塑剂不仅使得本发明制备的胶料具有可塑性、流动性，便于成型操作，而且能够提高本发明橡胶产品的耐低温性能、弹性、柔韧性，是一种性能可靠的密封材料，使得风电设备在低温下密封更有保障，有利于风电设备在极寒条件下正常工作；
2、本发明制备时采用分段加入填料和增塑剂的方式使得胶料成分分散性得到保证，另外通过添加耐热的无机填料，无机填料分散在胶料中，使得本发明的橡胶受压变影响小；
3、本发明在橡胶中加入由硬质陶土和活性陶土混合的陶土，硬质陶土赋予橡胶优异的耐磨性、耐水性和耐化学药品性能，活性陶土补强性能强，有利于提高胶料的拉伸强度、定伸应力，并降低生热和压缩永久变形。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将对本发明作进一步的详细介绍。
实施例1：
本发明提供了一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶，所使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料30-50份、增塑剂10-30份、防老剂1-5份、硫化剂1-10份、促进剂1-10份、陶土1-20份。
而具体到本实施例中：所述使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料30份、增塑剂10份、防老剂1份、硫化剂1份、促进剂1份、陶土1份，氢化丁腈橡胶为牌号瑞翁4310。
所述填料由二氧化硅、活性硅酸钙、氧化钙、硫酸钡、硅酸镁、工业粉煤灰按2：2：1：1：1：1的比例混合而成。所述增塑剂为己二酸二辛酯，所述防老剂为2-硫醇基甲基苯并咪唑锌盐。所述硫化剂为过氧化苯甲酰，所述促进剂为噻唑促进剂。所述陶土由硬质陶土和活性陶土按1：1的比例混合而成。
本发明还提供一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶的制备方法，具体步骤如下：
步骤一、密炼机混炼：将氢化丁腈生胶投入密炼机混炼50秒，混炼温度为60℃，然后投入陶土和防老剂混炼50秒，然后加入1/2的填料和1/2的增塑剂混炼50秒，然后再清扫后加入剩余的填料和增塑剂继续混炼200秒，同时加温，当温度达到140℃时将胶料卸料到开炼机上出片；
步骤二、开炼机加硫：将步骤一制作的胶料投入辊距2mm的开炼机，控制辊温为40℃，胶料过辊两遍后包辊加入硫化剂和促进剂，加完料后薄通5遍后制备得风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶。
实施例2：
本发明提供了一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶，所使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料30-50份、增塑剂10-30份、防老剂1-5份、硫化剂1-10份、促进剂1-10份、陶土1-20份。
而具体到本实施例中：所述使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料40份、增塑剂20份、防老剂2份、硫化剂4份、促进剂4份、陶土10份，氢化丁腈橡胶为牌号瑞翁4310。
所述填料由二氧化硅、活性硅酸钙、氧化钙、硫酸钡、硅酸镁、工业粉煤灰按2：2：1：1：1：1的比例混合而成。
所述增塑剂为己二酸-2-正己酯，所述防老剂为2-硫醇基甲基苯并咪唑锌盐。所述硫化剂为过氧化二异丙苯，所述促进剂为次磺酰胺促进剂。所述陶土由硬质陶土和活性陶土按1：1的比例混合而成。
本发明还提供一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶的制备方法，具体步骤如下：
步骤一、密炼机混炼：将氢化丁腈生胶投入密炼机混炼60秒，混炼温度为70℃，然后投入陶土和防老剂混炼60秒，然后加入1/2的填料和1/2的增塑剂混炼60秒，然后再清扫后加入剩余的填料和增塑剂继续混炼250秒，同时加温，当温度达到140℃时将胶料卸料到开炼机上出片；
步骤二、开炼机加硫：将步骤一制作的胶料投入辊距2mm的开炼机，控制辊温为44℃，胶料过辊两遍后包辊加入硫化剂和促进剂，加完料后薄通5遍后制备得风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶。
实施例3：
本发明提供了一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶，所使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料30-50份、增塑剂10-30份、防老剂1-5份、硫化剂1-10份、促进剂1-10份、陶土1-20份。
而具体到本实施例中：所述使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料45份、增塑剂25份、防老剂4份、硫化剂7份、促进剂7份、陶土15份，氢化丁腈橡胶为牌号瑞翁4310。
所述填料由二氧化硅、活性硅酸钙、氧化钙、硫酸钡、硅酸镁、工业粉煤灰按2：2：1：1：1：1的比例混合而成。
所述增塑剂为己二酸正辛正癸酯，所述防老剂为2-硫醇基甲基苯并咪唑锌盐。所述硫化剂为2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷，所述促进剂为秋兰姆促进剂。所述陶土由硬质陶土和活性陶土按1：1的比例混合而成。
本发明还提供一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶的制备方法，具体步骤如下：
步骤一、密炼机混炼：将氢化丁腈生胶投入密炼机混炼65秒，混炼温度为80℃，然后投入陶土和防老剂混炼65秒，然后加入1/2的填料和1/2的增塑剂混炼65秒，然后再清扫后加入剩余的填料和增塑剂继续混炼280秒，同时加温，当温度达到140℃时将胶料卸料到开炼机上出片；
步骤二、开炼机加硫：将步骤一制作的胶料投入辊距3mm的开炼机，控制辊温为48℃，胶料过辊两遍后包辊加入硫化剂和促进剂，加完料后薄通5遍后制备得风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶。
实施例4：
本发明提供了一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶，所使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料30-50份、增塑剂10-30份、防老剂1-5份、硫化剂1-10份、促进剂1-10份、陶土1-20份。
而具体到本实施例中：所述使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料50份、增塑剂30份、防老剂5份、硫化剂10份、促进剂10份、陶土20份，氢化丁腈橡胶为牌号瑞翁4310。
所述填料由二氧化硅、活性硅酸钙、氧化钙、硫酸钡、硅酸镁、工业粉煤灰按2：2：1：1：1：1的比例混合而成。
所述增塑剂为己二酸正辛正癸酯和二甘醇单丁醚己二酸酯，所述防老剂为2-硫醇基甲基苯并咪唑锌盐。所述硫化剂为2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷，所述促进剂秋兰姆促进剂。所述陶土由硬质陶土和活性陶土按1：1的比例混合而成。
本发明还提供一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶的制备方法，具体步骤如下：
步骤一、密炼机混炼：将氢化丁腈生胶投入密炼机混炼70秒，混炼温度为90℃，然后投入陶土和防老剂混炼70秒，然后加入1/2的填料和1/2的增塑剂混炼70秒，然后再清扫后加入剩余的填料和增塑剂继续混炼300秒，同时加温，当温度达到140℃时将胶料卸料到开炼机上出片；
步骤二、开炼机加硫：将步骤一制作的胶料投入辊距3mm的开炼机，控制辊温为50℃，胶料过辊两遍后包辊加入硫化剂和促进剂，加完料后薄通5遍后制备得风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶。
实施例5
对实施例1-4制备的风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶进行测试，以普通氢化丁腈橡胶为对照组。其中磨耗测试中，将厚3.2mm、宽12.7mm的橡胶试样粘在胶轮上，胶轮以15°偏斜角与砂轮接触进行滚动摩擦，经预磨和砂轮运行1.61km后，测定胶条的磨耗体积：
由上表可知，本发明的风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶在保证优异的耐低温性能的同时，耐磨损、低压缩永久变形性能优异，可广泛用于气候环境恶劣的风电设备密封环境，代替国外产品。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (10)
1.一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶，其特征在于：所使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料30-50份、增塑剂10-30份、防老剂1-5份、硫化剂1-10份、促进剂1-10份、陶土1-20份。
2.根据权利要求1所述的一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶，其特征在于：所述使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料30份、增塑剂5份、防老剂1份、硫化剂1份、促进剂1份、陶土1份。
3.根据权利要求1所述的一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶，其特征在于：所述使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料40份、增塑剂10份、防老剂2份、硫化剂4份、促进剂4份、陶土10份。
4.根据权利要求1所述的一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶，其特征在于：所述使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料45份、增塑剂15份、防老剂4份、硫化剂7份、促进剂7份、陶土15份。
5.根据权利要求1所述的一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶，其特征在于：所述使用原料(按重量份数计)包括氢化丁腈生胶100份、填料50份、增塑剂20份、防老剂5份、硫化剂10份、促进剂10份、陶土20份。
6.根据权利要求1所述的一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶，其特征在于：所述填料由二氧化硅、活性硅酸钙、氧化钙、硫酸钡、硅酸镁、工业粉煤灰按2：2：1：1：1：1的比例混合而成。
7.根据权利要求1所述的一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶，其特征在于：所述增塑剂为己二酸二辛酯、己二酸-2-正己酯、己二酸正辛正癸酯和二甘醇单丁醚己二酸酯的至少一种，所述防老剂为咪唑锌盐类化合物。
8.根据权利要求1所述的一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶，其特征在于：所述硫化剂为过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷中的至少一种，所述促进剂为噻唑促进剂、次磺酰胺促进剂和秋兰姆促进剂中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶，其特征在于：所述陶土由硬质陶土和活性陶土按1：1的比例混合而成。
10.一种权利要求1-7任一项所述的风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一、密炼机混炼：将氢化丁腈生胶投入密炼机混炼50-70秒，混炼温度为60-90℃，然后投入陶土和防老剂混炼50-70秒，然后加入1/2的填料和1/2的增塑剂混炼50-70秒，然后再清扫后加入剩余的填料和增塑剂继续混炼200-300秒，同时加温，当温度达到140℃时将胶料卸料到开炼机上出片；
步骤二、开炼机加硫：将步骤一制作的胶料投入辊距2-3mm的开炼机，控制辊温为40-50℃，胶料过辊两遍后包辊加入硫化剂和促进剂，加完料后薄通5遍后制备得风电用耐低温低压变氢化丁腈橡胶。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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