CN114736441A - 一种油泵动态隔膜密封件用hnbr混炼胶 - Google Patents

一种油泵动态隔膜密封件用hnbr混炼胶 Download PDF

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杨晓东
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Abstract

一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶，包括如下重量百分比的物质：氢化丁腈橡40‑55％、MPU1‑8％，配合剂3‑10％，抗氧剂2‑5％，补强填充剂25‑35％，软化剂3‑15％，硫化剂1‑4％，硫化促进剂0.1‑2％。本发明采用HNBRDN‑3418为主胶，该橡胶具有良好的耐介质、耐老化性能，且能保证胶料所需的基础物理性能。本发明产品的最突出性能为在‑20‑90℃条件下，耐油性能优异，在150℃*70h条件下，耐Astm标准901#油其体积变化率在3％以内，永久压缩变形与动态抗疲劳性均十分优秀。在甲醇柴油的中长期使用，小振幅的抗动态疲劳性优异，油泵隔膜密封使用寿命由原来的30天提高到181天。

Description

一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶
技术领域
本发明属于泵动态隔膜密封件制备领域，具体地说是一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶。
背景技术
大货车、卡车等使用的油泵隔膜密封片要求能适应-20-90℃的工作条件，在甲醇柴油中高频振动时性能稳定，保证至少720小时的使用周期内不断裂、无漏油，保持良好的密封性，对膜片材料的耐介质性、动态力学性能、撕裂、压变及耐久性都有较高要求，市面使用较多的油泵隔膜材料为丁腈橡胶、氟橡胶或聚氨酯类产品，丁腈及聚氨酯类产品长期处于甲醇柴油环境下的高频振动会加速隔膜密封的老化，20-30天就要更换一次，更换频次过高，从成本、安全及效率都带来诸多不便；氟橡胶的低温性能较差限制其使用。开发一种油泵隔膜密封用HNBR混炼胶，具有广泛的市场需求。
发明内容
本发明提供一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶，用以解决现有技术中的缺陷。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶，包括如下重量百分比的物质：氢化丁腈橡40-55％、MPU1-8％，配合剂3-10％，抗氧剂2-5％，补强填充剂25-35％，软化剂3-15％，硫化剂1-4％，硫化促进剂0.1-2％。
如上所述的一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶，所述的配合剂主要为氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌其中的任意一种，其能起到改善分散性及加工性能的作用。
如上所述的一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶，所述的抗氧剂为二苯胺类445即4,4'-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺和锌盐类防老剂MBZ即2-硫醇基苯并咪唑锌盐按照1:1的比例混合，二者联用可进一步提升产品提高耐热空气老化和耐热油老化的性能。
如上所述的一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶，所述的补强填充剂碳黑N330和碳酸钾晶须TiSMO其中的任意一种或二者以任意比例混合的混合物。上述物质耐磨性能优良，动态稳定性高，能赋予橡胶较高的拉伸强度和抗撕裂强度，同时大幅降低材料成本。
如上所述的一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶，所述的软化剂为混合醚/酯型增塑剂TP-759、邻苯二甲酸二丁酯DBP其中的任意一种，上述软化剂具有增韧增强，耐高温性能好不易挥发，提升产品低温性能，降低门尼粘度改善加工性能。
如上所述的一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶，所述的硫化剂为硫磺和过氧化物硫化剂DCP其中的任意一种或二者以任意比例混合的混合物。DCP保证足够的交联密度，热氧老化性能优秀，材料的永久压缩形变较低，S-80引入双硫键、多硫键，提升动态力学性能。
如上所述的一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶，所述的硫化促进剂为N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺NS、二硫化四甲基秋兰姆TMTD、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TP-350、三烯丙基异氰脲酸酯TAIC其中的任意一种或任意两种以上以任意比例混合的混合物。促进剂TP-350、TMTD、TAIC促进硫化效率，提高交联密度，提升拉伸强度，降低压缩永久变形；NS为后效型促进剂，预防焦烧，抗返原性好，提升硫化胶的动态性能。
如上所述的一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶，其制备方法包括如下步骤：
步骤一：准确称量原料备用，按照橡胶的混炼特性，备料顺序如下：氢化丁腈橡胶，聚氨酯混炼胶→配合剂，防老剂→补强填充剂→软化剂→硫化剂，硫化促进剂；
步骤二：氢化丁腈橡与MPU混炼并塑炼，达到门尼60-70ML(1+4)100℃后停放24h，得氢化丁腈橡混合物；
步骤三：将氢化丁腈橡混合物和配合剂、防老剂加入密炼机，在温度100-135℃，转数20-30rad/min，上顶栓压力0.5-0.6Mpa的条件下混炼60-120s；再将补强填充剂，软化剂分次投入到密炼机，混炼240-360s，压合排胶，制成母胶；
步骤四：将母胶在开炼机捣胶60-120s,然后加入硫化剂、硫化促进剂，开炼机打三角包5次，适当薄通保证混炼均匀且无团聚颗粒，开炼机捣胶5-10次，下片备用；
步骤五：过隔离剂槽、冷却、裁切、包装得成品。
本发明的优点是：
1.产品性能方面：使用本发明混炼胶制得的动态隔膜在-20-90℃条件下，耐甲醇柴油性能优异，动态抗疲劳性与永久压缩变形均十分优秀。具体表现为甲醇柴油的环境中，每天间歇开机360min，每分钟小幅振动1800次，动态隔膜无断裂、无漏油、体积变化率小、密封性优良，油泵动态隔膜密封使用寿命由原来的30天提高到181天。
2.选材方面：本发明选用的氢化丁腈橡胶-HNBR与聚氨酯混炼胶-MPU配合具有良好耐油性能(对燃料油、润滑油、芳香系溶剂耐抗性良好)、良好的耐高低温性能，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)，同时氨基甲酸酯基团的引入，增加材料韧性及抗压能力。材料的机械物性及加工性均十分优异，主胶牌号为DN-3418，该牌号的HNBR饱和度为95.5％赋予良好的耐热性，部分不饱和双键为硫磺硫化提供了交联点，中高腈含量的HNBR耐油性能优秀。辅胶为聚己内酯-MDI系的MPU，提升了材料韧性、抗压断能力。
3.硫化体系设计方面：为满足低压变的技术要求采用过氧化二异丙苯DCP作为主要硫化剂辅以硫磺的硫化体系，纯过氧化物的硫化胶热氧老化及压变性能优异，但其动态性能稍差，所以加入部分S-80，硫化时形成双硫键及多硫键，提升胶料的抗动态疲劳性。促进剂TP-350、TMTD配合除常规的促进硫化并提高交联密度外，显著的特点为胶料热加工时流动性很好，硫化成型后拉伸及撕裂强度高；NS为后效型促进剂，与TMTD配合可以有效预防焦烧，避免硫化后返原，进一步提升硫化胶的动态性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明制备产品制得的油泵动态隔膜密封件示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
步骤一：准确称量氢化丁腈橡18.50kg，MPU 1.95kg，氧化锌1.05kg，硬脂酸0.20Kg，二苯胺类4450.51kg，锌盐类防老剂MBZ 0.51kg，碳黑N330 13.90kg，混合醚/酯型增塑剂TP-7592.45kg，硫磺0.12kg，过氧化二异丙苯DCP 0.31kg，N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺NS 0.30kg，二硫化四甲基秋兰姆TMTD 0.2kg；
步骤二：将步骤一中称量好的氢化丁腈橡与MPU混炼并塑炼，达到门尼70ML(1+4)100℃后停放24h，得氢化丁腈橡混合物；
步骤三：将步骤二得到的氢化丁腈橡混合物和步骤一称量好的氧化锌、硬脂酸、二苯胺类445、锌盐类防老剂MBZ加入密炼机，在温度120℃，转数25rad/min，上顶栓压力0.6Mpa的条件下混炼120s；再将步骤一称量好的碳黑N330、混合醚/酯型增塑剂TP-759分次投入到密炼机，混炼300s，压合排胶，制成母胶；
步骤四：将步骤三得到的母胶在开炼机捣胶120s,然后加入步骤一称量好的硫磺、过氧化二异丙苯DCP、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺NS，二硫化四甲基秋兰姆TMTD在开炼机打三角包5次，适当薄通保证混炼均匀且无团聚颗粒，开炼机捣胶6次，下片备用；
步骤五：将步骤四得到的胶片过隔离剂槽、冷却、裁切得成品混炼胶。
实施例2
步骤一：准确称量氢化丁腈橡16.70kg，MPU 3.00kg，氧化锌0.99kg，硬脂酸0.20K，二苯胺类4450.49kg，锌盐类防老剂MBZ 0.49kg，碳黑N33013.39kg，混合醚/酯型增塑剂TP-7593.55kg，硫磺0.10kg，过氧化二异丙苯DCP 0.30kg，N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺NS0.49kg，二硫化四甲基秋兰姆TMTD 0.30kg；
步骤二：将步骤一中称量好的氢化丁腈橡与MPU混炼并塑炼，达到门尼68ML(1+4)100℃后停放24h，得氢化丁腈橡混合物；
步骤三：将步骤二得到的氢化丁腈橡混合物和步骤一称量好的氧化锌、硬脂酸、二苯胺类445、锌盐类防老剂MBZ加入密炼机，在温度120℃，转数25rad/min，上顶栓压力0.6Mpa的条件下混炼120s再将步骤一称量好的碳黑N330，混合醚/酯型增塑剂TP-759，分次投入到密炼机，混炼300s，压合排胶，制成母胶；
步骤四：将步骤三得到的母胶在开炼机捣胶120s,然后加入步骤一称量好的硫磺、过氧化二异丙苯DCP、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺NS，二硫化四甲基秋兰姆TMTD在开炼机打三角包5次，适当薄通保证混炼均匀且无团聚颗粒，开炼机捣胶6次，下片备用；
步骤五：将步骤四得到的胶片过隔离剂槽、冷却、裁切得成品混炼胶。
实施例3
步骤一：准确称量氢化丁腈橡18.39kg、MPU 3.10kg，氧化锌1.07kg，硬脂酸0.21Kg，二苯胺类4450.54kg，锌盐类防老剂MBZ 0.54kg，碳黑N330 10.76kg，钛酸钾晶须TiSMO 1.72kg，混合醚/酯型增塑剂TP-7592.58kg，硫磺0.13kg，过氧化二异丙苯DCP0.43kg，N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺NS0.26kg，二硫化四甲基秋兰姆TMTD 0.16kg，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TP-3500.11kg；
步骤二：将步骤一中称量好的氢化丁腈橡与MPU混炼并塑炼，达到门尼70ML(1+4)100℃后停放24h，得氢化丁腈橡混合物；
步骤三：将步骤二得到的氢化丁腈橡混合物和步骤一称量好的氧化锌、硬脂酸、二苯胺类445、锌盐类防老剂MBZ加入密炼机，在温度120℃，转数25rad/min，上顶栓压力0.6Mpa的条件下混炼120s；再将步骤一称量好的碳黑N330、钛酸钾晶须TiSMO、混合醚/酯型增塑剂TP-759分次投入到密炼机，混炼300s，压合排胶，制成母胶；
步骤四：将步骤三得到的母胶在开炼机捣胶120s,然后加入步骤一称量好的硫磺、过氧化二异丙苯DCP、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺NS，二硫化四甲基秋兰姆TMTD，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TP-350在开炼机打三角包5次，适当薄通保证混炼均匀且无团聚颗粒，开炼机捣胶8次，下片备用；
步骤五：将步骤四得到的胶片过隔离剂槽、冷却、裁切得成品混炼胶。
实施例4
步骤一：准确称量氢化丁腈橡16.8kg、MPU 3.00kg，氧化锌0.99kg，硬脂酸0.20Kg，二苯胺类4450.50kg，锌盐类防老剂MBZ 0.50kg，碳黑N33011.88kg，钛酸钾晶须TiSMO1.58kg，混合醚/酯型增塑剂TP-7593.56kg，过氧化二异丙苯DCP 0.69kg，三烯丙基异氰脲酸酯TAIC 0.3kg；
步骤二：将步骤一中称量好的氢化丁腈橡与MPU混炼并塑炼，达到门尼68ML(1+4)100℃后停放24h，得氢化丁腈橡混合物；
步骤三：将步骤二得到的氢化丁腈橡混合物和步骤一称量好的氧化锌、硬脂酸、二苯胺类445、锌盐类防老剂MBZ加入密炼机，在温度120℃，转数25rad/min，上顶栓压力0.6Mpa的条件下混炼120s；再将步骤一称量好的碳黑N330、钛酸钾晶须TiSMO、混合醚/酯型增塑剂TP-759分次投入到密炼机，混炼300s，压合排胶，制成母胶；
步骤四：将步骤三得到的母胶在开炼机捣胶120s,然后加入步骤一称量好的过氧化二异丙苯DCP、三烯丙基异氰脲酸酯TAIC在开炼机打三角包5次，适当薄通保证混炼均匀且无团聚颗粒，开炼机捣胶6次，下片备用；
步骤五：将步骤四得到的胶片过隔离剂槽、冷却、裁切得成品混炼胶。
将实施例1-4制备的产品进行相关性能检测其结果如表一和表二所示。
Figure BDA0003637106110000081
表一.基本物性、热空气老化性能及压变性测试结果
Figure BDA0003637106110000082
Figure BDA0003637106110000091
表二.耐油性测试
以实施例1-4制备的产品为原料制作一款小型电油泵用的动态隔膜片与现有产品NBR膜片TPU膜片，在实际工况下测试其在甲醇柴油中的疲劳寿命，注：甲醇柴油(15％甲醇，85％的-20柴油)，测试条件为隔膜片处于甲醇柴油环境，每天间歇开机360min，每分钟小幅振动1800次，出现漏油或者膜片断裂判断为失效，检测结果如表三所示。
Figure BDA0003637106110000092
表三
由表一至表三可知，实施例1-4实际工况测试其疲劳寿命均优于NBR及聚氨酯产品；实施例3的力学性能、耐热空气老化性能、耐油性均较为优秀，综合体现为实际工况中疲劳寿命最长，究其原因为含胶率适宜，硫化体系选用合理，多硫键与过氧交联比例控制精准，配以补强炭黑及多种交联助剂既提升了产品的拉伸、撕裂、永久压变等性能，同时产品的韧性没有损失，动态疲劳性能优异。使得实施例3在高频长周期的小幅振动，疲劳寿命最佳，由原来的常规的30天提升到181天。本发明采用HNBR DN-3418为主胶，该橡胶具有良好的耐介质、耐老化性能，且能保证胶料所需的基础物理性能,混炼胶MPU为辅胶,聚氨酯软链段相当于体系中引进了柔性基团提升了胶料的动态性能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶，其特征在于：包括如下重量百分比的物质：氢化丁腈橡40-55％、MPU 1-8％，配合剂3-10％，抗氧剂2-5％，补强填充剂25-35％，软化剂3-15％，硫化剂1-4％，硫化促进剂0.1-2％。
2.根据权利要求1所述的一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶，其特征在于：所述的配合剂主要为氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌其中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶，其特征在于：所述的抗氧剂为二苯胺类445和锌盐类防老剂MBZ按照1:1的比例混合。
4.根据权利要求1所述的一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶，其特征在于：所述的补强填充剂为碳黑N330、钛酸钾晶须TiSMO其中的任意一种或二者以任意比例混合的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶，其特征在于：所述的软化剂为混合醚/酯型增塑剂TP-759、邻苯二甲酸二丁酯DBP其中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶，其特征在于：所述的硫化剂为硫磺和过氧化二异丙苯DCP其中的任意一种或二者以任意比例混合的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶，其特征在于：所述的硫化促进剂为N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺NS、二硫化四甲基秋兰姆TMTD、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TP-350、三烯丙基异氰脲酸酯TAIC其中的任意一种或任意两种以上以任意比例混合的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种油泵动态隔膜密封件用HNBR混炼胶，其特征在于：其制备方法包括如下步骤：
步骤一：准确称量原料备用，按照橡胶的混炼特性，备料顺序如下：氢化丁腈橡胶，聚氨酯混炼胶→配合剂，防老剂→补强填充剂→软化剂→硫化剂，硫化促进剂；
步骤二：氢化丁腈橡与MPU混炼并塑炼，达到门尼60-70ML(1+4)100℃后停放24h，得氢化丁腈橡混合物；
步骤三：将氢化丁腈橡混合物和配合剂、防老剂加入密炼机，在温度100-135℃，转数20-30rad/min，上顶栓压力0.5-0.6Mpa的条件下混炼60-120s；再将补强填充剂，软化剂分次投入到密炼机，混炼240-360s，压合排胶，制成母胶；
步骤四：将母胶在开炼机捣胶60-120s,然后加入硫化剂、硫化促进剂，开炼机打三角包5次，适当薄通保证混炼均匀且无团聚颗粒，开炼机捣胶5-10次，下片备用；
步骤五：过隔离剂槽、冷却、裁切、包装得成品。
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