CN114874555A - 低摩擦系数动密封橡胶复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低摩擦系数动密封橡胶复合材料及其制备方法，包括橡胶基体、抗磨剂、硫化剂、助剂和填料，所述抗磨剂为改性聚四氟乙烯，所述抗磨剂为改性聚四氟乙烯，改性聚四氟乙烯的平均粒径小于10微米。本发明通过对聚四氟乙烯进行改性，使其表面官能团化，改善其表面附着力和界面相容性，以提高其在三元乙丙橡胶中的分散性及两者相容性；通过聚四氟乙烯粉末的填充改性，实现两种材料的完美结合，制得具有耐化学介质低摩擦系数的三元乙丙橡胶动密封材料，提高材料的抗摩擦磨损性能，增加制件的使用寿命，降低成本。
Description
技术领域
本发明属于材料领域，尤其涉及一种低摩擦系数动密封橡胶复合材料及其制备方法。
背景技术
三元乙丙橡胶(EPDM)以其柔软的质感和弹性，在车用密封材料中获得了广泛的应用，但因其较好的弹性和低硬度，使其本身的摩擦系数较大，而对于存在相对运动的密封制件，需要有较低的摩擦系数以减小运动阻力、延长制件的使用寿命。
聚四氟乙烯化学稳定性优异，具有良好的自润滑性能，可以作为一种良好的固体润滑材料，但是其与三元乙丙橡胶的相容性较差，因此需要进行改进，从而可以与传统橡胶材料复合成一种新型的弹性材料。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种低摩擦系数动密封橡胶复合材料及其制备方法。本发明通过对聚四氟乙烯进行改性，使其表面官能团化，改善其表面附着力和界面相容性，以提高其在三元乙丙橡胶中的分散性及两者相容性；通过聚四氟乙烯粉末的填充改性，实现两种材料的完美结合，制得具有耐化学介质低摩擦系数的三元乙丙橡胶动密封材料，提高材料的抗摩擦磨损性能，增加制件的使用寿命，降低成本。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种低摩擦系数动密封橡胶复合材料，包括橡胶基体、抗磨剂、硫化剂、助剂和填料，所述抗磨剂为改性聚四氟乙烯，所述抗磨剂为改性聚四氟乙烯，改性聚四氟乙烯的平均粒径小于10微米；
所述橡胶基体、抗磨剂、硫化剂、助剂和填料的质量比为80-100：3-5：0.3-0.6：1-2：9-18。
进一步的改进，所述改性聚四氟乙烯的制作方法如下：
采用紫外线辐照对聚四氟乙烯进行改性处理，得到改性聚四氟乙烯，紫外线辐照的光强为10～40mW/cm2，辐照时间为15-30min。
进一步的改进，所述橡胶基体为三元乙丙橡胶。
进一步的改进，所述硫化剂为过氧化二异丙苯。
进一步的改进，所述助剂为三烯丙基异氰尼脲酸酯。
进一步的改进，所述填料为炭黑。
一种低摩擦系数动密封橡胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：
将改性聚四氟乙烯与三元乙丙橡胶、硫化剂、助剂和填料在开炼机上进行共混，共混均匀以后薄通出片；在硫化机上进行硫化，即得到三元乙丙橡胶复合材料；三元乙丙橡胶、改性聚四氟乙烯、硫化剂、助剂和填料的质量比为80-100：3-5：0.3-0.6：1-2：9-18。
本发明的优点：
本发明通过对聚四氟乙烯进行改性，使其表面官能团化，改善其表面附着力和界面相容性，以提高其在三元乙丙橡胶中的分散性及两者相容性；通过聚四氟乙烯粉末的填充改性，实现两种材料的完美结合，制得具有耐化学介质低摩擦系数的三元乙丙橡胶动密封材料，提高材料的抗摩擦磨损性能，增加制件的使用寿命，降低成本。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
使用材料：
抗磨剂：聚四氟乙烯
硫化剂：过氧化二异丙苯(DCP)；或者是硫磺硫化体系：硫化剂及各种助剂。
助剂：三烯丙基异氰尼脲酸酯(TAIC)；硫磺硫化体系的各种助剂。
填料：炭黑
橡胶基体：三元乙丙橡胶。
橡胶复合材料的制备：将改性后的聚四氟乙烯微粉和其它助剂(硫化剂及硫化助剂)以及炭黑与依次与三元乙丙橡胶在开炼机上进行共混，共混均匀以后薄通出片；在硫化机上进行硫化，得到具有耐高低温、耐化学介质和低摩擦系数等优良的综合性能的三元乙丙橡胶复合材料。
聚四氟乙烯改性：采用辐照改性方法对聚四氟乙烯进行改性处理，降低聚四氟乙烯的分子和其平均粒径，同时使其表面官能团化吗，改善其表面亲水性，提高其表面能、表面附着力和界面相容性。选用聚四氟乙烯微分(平均粒径小于10微米)对三元乙丙橡胶进行填充改性。改性处理后的聚四氟乙烯微粉粒径小、表面被官能团化，从而提高其在三元乙丙橡胶中的分散性及相容性，增强其改性效果。
实施例1
一种低摩擦系数动密封橡胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：
将改性聚四氟乙烯与三元乙丙橡胶、硫化剂、助剂和填料在开炼机上进行共混，共混均匀以后薄通出片；在硫化机上进行硫化，即得到三元乙丙橡胶复合材料；三元乙丙橡胶、改性聚四氟乙烯、硫化剂、助剂和填料的质量比为80：3：0.3：1：9。经检测得到的产品静摩擦系数为0.47，动摩擦系数为0.38。
其中改性聚四氟乙烯通过采用紫外线辐照对聚四氟乙烯进行改性处理得到。紫外线辐照的光强为10mW/cm2，辐照时间为15min。
实施例2
一种低摩擦系数动密封橡胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：
将改性聚四氟乙烯与三元乙丙橡胶、硫化剂、助剂和填料在开炼机上进行共混，共混均匀以后薄通出片；在硫化机上进行硫化，即得到三元乙丙橡胶复合材料；三元乙丙橡胶、改性聚四氟乙烯、硫化剂、助剂和填料的质量比为100：3：0.3：1：9。经检测得到的产品静摩擦系数为0.54，动摩擦系数为0.46。
对比例
将聚四氟乙烯与三元乙丙橡胶、硫化剂、助剂和填料在开炼机上进行共混，共混均匀以后薄通出片；在硫化机上进行硫化，即得到三元乙丙橡胶复合材料；三元乙丙橡胶、聚四氟乙烯、硫化剂、助剂和填料的质量比为80：3：0.3：1：9。经检测得到的产品静摩擦系数为1.15，动摩擦系数为1.02。
上述数据说明改性聚四氟乙烯可以有效降低密封橡胶的摩擦系数。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (7)
1.一种低摩擦系数动密封橡胶复合材料，包括橡胶基体、抗磨剂、硫化剂、助剂和填料，其特征在于，所述抗磨剂为改性聚四氟乙烯，改性聚四氟乙烯的平均粒径小于10微米；
所述橡胶基体、抗磨剂、硫化剂、助剂和填料的质量比为80-100：3-5：0.3-0.6：1-2：9-18。
2.如权利要求1所述的低摩擦系数动密封橡胶复合材料，其特征在于，所述改性聚四氟乙烯的制作方法如下：
采用紫外线辐照对聚四氟乙烯进行改性处理，得到改性聚四氟乙烯，紫外线辐照的光强为10～40mW/cm2，辐照时间为15-30min。
3.如权利要求1所述的低摩擦系数动密封橡胶复合材料，其特征在于，所述橡胶基体为三元乙丙橡胶。
4.如权利要求1所述的低摩擦系数动密封橡胶复合材料，其特征在于，所述硫化剂为过氧化二异丙苯。
5.如权利要求1所述的低摩擦系数动密封橡胶复合材料，其特征在于，所述助剂为三烯丙基异氰尼脲酸酯。
6.如权利要求1所述的低摩擦系数动密封橡胶复合材料，其特征在于，所述填料为炭黑。
7.一种低摩擦系数动密封橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将改性聚四氟乙烯与三元乙丙橡胶、硫化剂、助剂和填料在开炼机上进行共混，共混均匀以后薄通出片；在硫化机上进行硫化，即得到三元乙丙橡胶复合材料；三元乙丙橡胶、改性聚四氟乙烯、硫化剂、助剂和填料的质量比为80-100：3-5：0.3-0.6：1-2：9-18。
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