CN115141433B - 一种环保型密封件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保型密封件，其原料按重量份数计包括，三元乙丙胶75‑95份，丙烯腈‑丁二烯共聚物5‑25份，稀土氧化锌6‑10份，硬脂酸1.5‑3.5份，炭黑50‑90份，纳米无机填料20‑40份，石蜡油80‑120份，聚乙二醇2‑4份，微晶蜡2‑4份，硫磺0.8‑2份，活性剂2‑4份，促进剂1‑3份，发泡剂9‑18份，与现有技术相比，本发明制得的环保型密封件具有良好的环保特性，良好的密封性、轻量化、能大幅降低有毒、有害物质的生成，取代车体在线打玻璃胶、发泡胶水及流体防水不干胶等应用所产生的问题。

Description

一种环保型密封件及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶密封件技术领域，具体而言，涉及一种环保型密封件及其制备方法。
背景技术
汽车橡胶密封件是汽车中用于密封的部件，主要为弹性体制成，汽车配件离不开橡胶，橡胶(密封件)制品因此广泛被采用。一辆汽车除了大家最容易看到的轮胎橡胶制品之外，其它各种橡胶密封件材质配件结构、大小以及作用都有很多。汽车用橡胶制品配件，占汽车总成本约为6％以上。汽车用橡胶配件，除轮胎是大件外，其它橡胶制品虽是小配件，但均按装在关键部位上，如汽车的发动机，变速箱，车桥等部位都要用到油封密封件，但橡胶油封是保证这些部件正常工作的关键，为汽车安全，耐久使用保驾护航。所以说，橡胶配件堪称是汽车的“功能细胞”。
现有技术中的车用橡胶密封件为达到密封、防水效果，采用打流体密封胶方式，但是流体密封胶易老化且流体密封胶不环保,采用大量的有机溶剂，装车交付客户后，在高温天气下，有毒气体持续挥发的时间长，不利于使用者的健康。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保型密封件，其具有良好的环保特性，能大幅降低有毒、有害物质的生成，取代车体在线打玻璃胶、发泡胶水及流体防水不干胶等应用所产生的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种环保型密封件，其原料按重量份数计包括，三元乙丙胶75-95份，丙烯腈-丁二烯共聚物5-25份，稀土氧化锌6-10份，硬脂酸1.5-3.5份，炭黑50-90份，纳米无机填料20-40份，石蜡油80-120份，聚乙二醇2-4份，微晶蜡2-4份，硫磺0.8-2份，活性剂2-4份，促进剂1-3份，发泡剂9-18份。
作为优选，所述炭黑由快压出炭黑和半补强炭黑组成，且所述快压出炭黑和所述半补强炭黑的质量比为(1-3):1。上述炭黑的组成适合微波复合热空气制造工艺，有利于大规模工业化连续挤出生产。
作为优选，所述纳米无机填料由纳米碳酸钙与纳米陶土组成，且所述纳米碳酸钙和纳米陶土的质量比为(1-2):1。本发明通过采用上述纳米级别的无机填料，有利于各类材料的均匀分散，增强材料的补强效果，且上述纳米填料具有环保效果。
作为优选，所述活性剂为氧化锌和/或硬脂酸。通过添加上述活化剂，能保障各组分充分反应，降低有害物质的残留。
作为优选，所述促进剂为半有效硫黄硫化体系。
作为优选，所述发泡剂由发泡剂A与发泡剂B组成，所述发泡剂A由发泡剂AC与DPT组成，所述发泡剂B由4,4'-氧代双苯磺酰肼与三元乙丙胶组成。发泡剂AC与DPT复合配方，更环保，降低有害物质的产生，环保发泡剂B由4,4'-氧代双苯磺酰肼与三元乙丙胶复合造粒，更有利于均匀分散，不产生污染环境的粉尘。
作为优选，所述发泡剂AC与所述DPT的质量比为(1-2)：1。发泡剂AC和DPT的的上述质量比配方有利于中和有害物质的产生，进一步提高环保性能。
作为优选，所述4,4'-氧代双苯磺酰肼与所述三元乙丙胶的质量比为(1-2):1。本发明采用上述配比，能杜绝粉尘的产生，更有利于均匀分散，提高环保性能。
作为优选，所述发泡剂A与所述发泡剂B的质量比为(1-6):1。发泡剂A和发泡剂B的上述配比，能保证制得的密封件具有较低的吸水率，可控的回弹率。且发泡剂A与发泡剂B采用不同的质量份，制出的产品密度和回弹率不一样，随B组份的增加，密度越来越低，回弹率也越低，在上述组分配比范围内，能具有最优异的环保性能。
本发明的另一个目的在于提供上述环保型密封件的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：
S1、合成橡胶的制备：将三元乙丙橡胶生胶和丙烯腈-丁二烯共聚物混合后加入炭黑、石蜡油、氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、微晶蜡、无机填料，进行混炼，得到无硫半成品合成橡胶；
S2、无硫合成橡胶经冷却、干燥后，加入硫磺、活性剂、促进剂和发泡剂，密炼混料，开炼出加硫半成品合成橡胶。
S3、橡胶的成型及硫化：将加硫半成品合成橡胶挤出机挤出成型，然后经热空气+微波硫化，得到环保型低密度防水密封件。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
其一、本发明制得的环保型密封件具有良好的环保特性，能大幅降低有毒、有害物质的生成，取代车体在线打玻璃胶、发泡胶水及流体防水不干胶等应用所产生的问题；
其二、本发明制得的环保型密封件密度和回弹性能低，能满足不同使用场合的密封件需求。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
实施例1
一种环保型密封件，其原料按重量份数计包括，三元乙丙胶75份，丙烯腈-丁二烯共聚物5份，稀土氧化锌6份，硬脂酸1.5份，炭黑50份，纳米无机填料20份，石蜡油80份，聚乙二醇2份，微晶蜡2份，硫磺0.8份，活性剂2份，促进剂1份，发泡剂9份，通过如下制备方法制得：
S1、合成橡胶的制备：将三元乙丙橡胶生胶和丙烯腈-丁二烯共聚物混合后加入炭黑、石蜡油、氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、微晶蜡、无机填料，进行混炼，得到无硫半成品合成橡胶；
S2、无硫合成橡胶经冷却、干燥后，加入硫磺、活性剂、促进剂和发泡剂，密炼混料，开炼出加硫半成品合成橡胶。
S3、橡胶的成型及硫化：将加硫半成品合成橡胶挤出机挤出成型，然后经热空气+微波硫化，得到环保型低密度防水密封件。
在本实施例中，炭黑由快压出炭黑和半补强炭黑组成，且快压出炭黑和所述半补强炭黑的质量比为1:1。
在本实施例中，纳米无机填料由纳米碳酸钙与纳米陶土组成，且纳米碳酸钙和纳米陶土的质量比为1:1。
在本实施例中，活性剂为氧化锌。
在本实施例中，促进剂为过氧化二异丙苯。
在本实施例中，所述发泡剂由发泡剂A与发泡剂B组成，发泡剂A与所述发泡剂B的质量比为1:1，其中发泡剂A由质量比为1：1的发泡剂AC与DPT组成，发泡剂B由质量比为1:1的4,4'-氧代双苯磺酰肼与三元乙丙胶组成。
对制得的密封件进行性能检测，检测结果如表1-4所示：
表1：实施例1的密封件中发挥性物质性能检测结果表
表2：实施例1的密封件中胺类物质分析结果
表3：实施例1的密封件中ELV测试结果
表4：实施例1的密封件的密度、回弹率、吸水率测试结果
序号 测试项目 测试值
1 密度 0.36±0.1g/cm3
2 回弹率 ≥50％
3 吸水率 ≤2％
实施例2
一种环保型密封件，其原料按重量份数计包括，三元乙丙胶80份，丙烯腈-丁二烯共聚物10份，稀土氧化锌7份，硬脂酸2份，炭黑60份，纳米无机填料25份，石蜡油90份，聚乙二醇2.5份，微晶蜡2.5份，硫磺1.2份，活性剂2.5份，促进剂1.5份，发泡剂12份，通过如下制备方法制得：
S1、合成橡胶的制备：将三元乙丙橡胶生胶和丙烯腈-丁二烯共聚物混合后加入炭黑、石蜡油、氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、微晶蜡、无机填料，进行混炼，得到无硫半成品合成橡胶；
S2、无硫合成橡胶经冷却、干燥后，加入硫磺、活性剂、促进剂和发泡剂，密炼混料，开炼出加硫半成品合成橡胶。
S3、橡胶的成型及硫化：将加硫半成品合成橡胶挤出机挤出成型，然后经热空气+微波硫化，得到环保型低密度防水密封件。
在本实施例中，炭黑由快压出炭黑和半补强炭黑组成，且快压出炭黑和所述半补强炭黑的质量比为1.5:1。
在本实施例中，纳米无机填料由纳米碳酸钙与纳米陶土组成，且纳米碳酸钙和纳米陶土的质量比为1.2:1。
在本实施例中，活性剂为硬脂酸。
在本实施例中，促进剂为三烯丙基异三聚氰酸酯。
在本实施例中，所述发泡剂由发泡剂A与发泡剂B组成，发泡剂A与发泡剂B的质量比为2:1，其中发泡剂A由质量比为1.2：1的发泡剂AC与DPT组成，发泡剂B由质量比为1.2:1的4,4'-氧代双苯磺酰肼与三元乙丙胶组成。
对制得的密封件进行性能检测，检测结果如表5-8所示：
表5：实施例2的密封件中发挥性物质性能检测结果表
表6：实施例2的密封件中胺类物质分析结果
表7：实施例2的密封件中ELV测试结果
表8：实施例2的密封件的密度、回弹率、吸水率测试结果
序号 测试项目 测试值
1 密度 0.36±0.1g/cm3
2 回弹率 ≥50％
3 吸水率 ≤2％
实施例3
一种环保型密封件，其原料按重量份数计包括，三元乙丙胶85份，丙烯腈-丁二烯共聚物15份，稀土氧化锌8份，硬脂酸2.5份，炭黑70份，纳米无机填料30份，石蜡油100份，聚乙二醇3份，微晶3份，硫磺1.4份，活性剂3份，促进剂2份，发泡剂14份，通过如下制备方法制得：
S1、合成橡胶的制备：将三元乙丙橡胶生胶和丙烯腈-丁二烯共聚物混合后加入炭黑、石蜡油、氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、微晶蜡、无机填料，进行混炼，得到无硫半成品合成橡胶；
S2、无硫合成橡胶经冷却、干燥后，加入硫磺、活性剂、促进剂和发泡剂，密炼混料，开炼出加硫半成品合成橡胶。
S3、橡胶的成型及硫化：将加硫半成品合成橡胶挤出机挤出成型，然后经热空气+微波硫化，得到环保型低密度防水密封件。
在本实施例中，炭黑由快压出炭黑和半补强炭黑组成，且快压出炭黑和所述半补强炭黑的质量比为2:1。
在本实施例中，纳米无机填料由纳米碳酸钙与纳米陶土组成，且纳米碳酸钙和纳米陶土的质量比为1.5:1。
在本实施例中，活性剂为氧化锌和硬脂酸。
在本实施例中，促进剂为过氧化二异丙苯和三烯丙基异三聚氰酸酯。
在本实施例中，发泡剂由发泡剂A与发泡剂B组成，发泡剂A与发泡剂B的质量比为3.5:1，其中发泡剂A由质量比为1.5：1的发泡剂AC与DPT组成，发泡剂B由质量比为1.5:1的4,4'-氧代双苯磺酰肼与三元乙丙胶组成。
对制得的密封件进行性能检测，检测结果如表9-12所示：
表9：实施例3的密封件中发挥性物质性能检测结果表
表10：实施例3的密封件中胺类物质分析结果
表11：实施例3的密封件中ELV测试结果
表12：实施例3的密封件的密度、回弹率、吸水率测试结果
序号 测试项目 测试值
1 密度 0.35±0.1g/cm3
2 回弹率 ≥50％
3 吸水率 ≤2％
实施例4
一种环保型密封件，其原料按重量份数计包括，三元乙丙胶90份，丙烯腈-丁二烯共聚物20份，稀土氧化锌9份，硬脂酸3份，炭黑80份，纳米无机填料35份，石蜡油110份，聚乙二醇3.5份，微晶蜡3.5份，硫磺1.8份，活性剂3.5份，促进剂2.5份，发泡剂16份，通过如下制备方法制得：
S1、合成橡胶的制备：将三元乙丙橡胶生胶和丙烯腈-丁二烯共聚物混合后加入炭黑、石蜡油、氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、微晶蜡、无机填料，进行混炼，得到无硫半成品合成橡胶；
S2、无硫合成橡胶经冷却、干燥后，加入硫磺、活性剂、促进剂和发泡剂，密炼混料，开炼出加硫半成品合成橡胶；
S3、橡胶的成型及硫化：将加硫半成品合成橡胶挤出机挤出成型，然后经热空气+微波硫化，得到环保型低密度防水密封件。
在本实施例中，炭黑由快压出炭黑和半补强炭黑组成，且快压出炭黑和所述半补强炭黑的质量比为2.5:1。
在本实施例中，纳米无机填料由纳米碳酸钙与纳米陶土组成，且纳米碳酸钙和纳米陶土的质量比为1.8:1。
在本实施例中，活性剂为氧化锌和硬脂酸。
在本实施例中，促进剂为过氧化二异丙苯和三烯丙基异三聚氰酸酯。
在本实施例中，发泡剂由发泡剂A与发泡剂B组成；
在本实施例中，发泡剂A与发泡剂B的质量比为5:1；
在本实施例中，发泡剂A由质量比为1.8：1的发泡剂AC与DPT组成，发泡剂B由质量比为1.8:1的4,4'-氧代双苯磺酰肼与三元乙丙胶组成。
对制得的密封件进行性能检测，检测结果如表13-16所示：
表13：实施例4的密封件中发挥性物质性能检测结果表
表14：实施例4的密封件中胺类物质分析结果
表15：实施例4的密封件中ELV测试结果
表16：实施例4的密封件的密度、回弹率、吸水率测试结果
序号 测试项目 测试值
1 密度 0.37±0.1g/cm3
2 回弹率 ≥50％
3 吸水率 ≤2％
实施例5
一种环保型密封件，其原料按重量份数计包括，三元乙丙胶95份，丙烯腈-丁二烯共聚物25份，稀土氧化锌10份，硬脂酸3.5份，炭黑90份，纳米无机填料40份，石蜡油120份，聚乙二醇4份，微晶蜡4份，硫磺2份，活性剂4份，促进剂3份，发泡剂18份，通过如下制备方法制得：
S1、合成橡胶的制备：将三元乙丙橡胶生胶和丙烯腈-丁二烯共聚物混合后加入炭黑、石蜡油、氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、微晶蜡、无机填料，进行混炼，得到无硫半成品合成橡胶；
S2、无硫合成橡胶经冷却、干燥后，加入硫磺、活性剂、促进剂和发泡剂，密炼混料，开炼出加硫半成品合成橡胶。
S3、橡胶的成型及硫化：将加硫半成品合成橡胶挤出机挤出成型，然后经热空气+微波硫化，得到环保型低密度防水密封件。
在本实施例中，炭黑由快压出炭黑和半补强炭黑组成，且快压出炭黑和所述半补强炭黑的质量比为3:1。
在本实施例中，纳米无机填料由纳米碳酸钙与纳米陶土组成，且纳米碳酸钙和纳米陶土的质量比为2:1。
在本实施例中，活性剂为氧化锌。
在本实施例中，促进剂为三烯丙基异三聚氰酸酯。
在本实施例中，发泡剂由发泡剂A与发泡剂B组成，发泡剂A与发泡剂B的质量比为6:1，其中发泡剂A由质量比为2：1的发泡剂AC与DPT组成，发泡剂B由质量比为2:1的4,4'-氧代双苯磺酰肼与三元乙丙胶组成。
对制得的密封件进行性能检测，检测结果如表17-20所示：
表17：实施例5的密封件中发挥性物质性能检测结果表
表18：实施例5的密封件中胺类物质分析结果
表19：实施例5的密封件中ELV测试结果
表20：实施例5的密封件的密度、回弹率、吸水率测试结果
序号 测试项目 测试值
1 密度 0.36±0.1g/cm3
2 回弹率 ≥50％
3 吸水率 ≤2％
对比例1
与实施例3的区别仅在于，该对比例中的发泡剂采用市售发泡剂，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对制得的密封件进行性能检测，检测结果如表21-24所示：
表21：对比例1的密封件中发挥性物质性能检测结果表
表22：对比例1的密封件中胺类物质分析结果
表23：对比例1的密封件中ELV测试结果
表24：对比例1的密封件的密度、回弹率、吸水率测试结果
序号 测试项目 测试值
1 密度 0.68±0.1g/cm3
2 回弹率 ≥50％
3 吸水率 ≤2％
对比例2
与实施例3的区别仅在于，该对比例中的促进剂采用市售促进剂，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对制得的密封件进行性能检测，检测结果如表25-28所示：
表25：对比例2的密封件中发挥性物质性能检测结果表
/>
表26：对比例2的密封件中胺类物质分析结果
表27：对比例2的密封件中ELV测试结果
表28：对比例2的密封件的密度、回弹率、吸水率测试结果
序号 测试项目 测试值
1 密度 0.77±0.1g/cm3
2 回弹率 ≥50％
3 吸水率 ≤2％
对比例3
与实施例3的区别仅在于，该对比例中的发泡剂只含有发泡剂A，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对制得的密封件进行性能检测，检测结果如表29-32所示：
表29：对比例3的密封件中发挥性物质性能检测结果表
表30：对比例3的密封件中胺类物质分析结果
表31：对比例3的密封件中ELV测试结果
表32：对比例3的密封件的密度、回弹率、吸水率测试结果
序号 测试项目 测试值
1 密度 0.45±0.1g/cm3
2 回弹率 ≥50％
3 吸水率 ≤2％
对比例4
与实施例3的区别仅在于，该对比例中的发泡剂只含有发泡剂B，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对制得的密封件进行性能检测，检测结果如表33-36所示：
表33：对比例4的密封件中发挥性物质性能检测结果表
表34：对比例4的密封件中胺类物质分析结果
表35：对比例4的密封件中ELV测试结果
表36：对比例4的密封件的密度、回弹率、吸水率测试结果
序号 测试项目 测试值
1 密度 0.47±0.1g/cm3
2 回弹率 ≥50％
3 吸水率 ≤2％
对比例5
与实施例3的区别仅在于，该对比例中的发泡剂A和发泡剂B的质量比为7:1，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对制得的密封件进行性能检测，检测结果如表37-40所示：
表37：对比例5的密封件中发挥性物质性能检测结果表
/>
表38：对比例5的密封件中胺类物质分析结果
表39：对比例5的密封件中ELV测试结果
表40：对比例5的密封件的密度、回弹率、吸水率测试结果
序号 测试项目 测试值
1 密度 0.41±0.1g/cm3
2 回弹率 ≥50％
3 吸水率 ≤2％
对比例6
与实施例3的区别仅在于，该对比例中的发泡剂A和发泡剂B的质量比为0.2:1，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对制得的密封件进行性能检测，检测结果如表41-44所示：
表41：对比例6的密封件中发挥性物质性能检测结果表
表42：对比例6的密封件中胺类物质分析结果
表43：对比例6的密封件中ELV测试结果
表44：对比例6的密封件的密度、回弹率、吸水率测试结果
序号 测试项目 测试值
1 密度 0.40±0.1g/cm3
2 回弹率 ≥50％
3 吸水率 ≤2％
在对本发明实施例1-5和对比例1-6得到的密封件进行检测时，检测过程和条件如表45所示：
表45：实施例1-5及对比例1-6检测过程和条件表的检测
从上述结果可以看出，本发明制得的环保型密封件具有良好的环保特性，能大幅降低有毒、有害物质的生成，取代车体在线打玻璃胶、发泡胶水及流体防水不干胶等应用所产生的问题；同时，本发明制得的环保型密封件密度和回弹性能低，能满足不同使用场合的密封件需求。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种环保型密封件，其特征在于，其原料按重量份数计包括：三元乙丙胶75-95份，丙烯腈-丁二烯共聚物5-25份，稀土氧化锌6-10份，硬脂酸1.5-3.5份，炭黑50-90份，纳米无机填料20-40份，石蜡油80-120份，聚乙二醇2-4份，微晶蜡2-4份，硫磺0.8-2份，活性剂2-4份，促进剂1-3份，发泡剂9-18份，所述促进剂为过氧化二异丙苯、或三烯丙基异三聚氰酸酯、或过氧化二异丙苯和三烯丙基异三聚氰酸酯，所述发泡剂由发泡剂A与发泡剂B组成，所述发泡剂A由发泡剂AC与DPT组成，所述发泡剂B由4,4'-氧代双苯磺酰肼与三元乙丙胶组成，所述发泡剂AC与所述DPT的质量比为(1-2)：1，所述4,4'-氧代双苯磺酰肼与所述三元乙丙胶的质量比为(1-2):1，所述发泡剂A与所述发泡剂B的质量比为(1-6):1。
2.如权利要求1所述的环保型密封件，其特征在于，所述炭黑由快压出炭黑和半补强炭黑组成，且所述快压出炭黑和所述半补强炭黑的质量比为(1-3):1。
3.如权利要求1所述的环保型密封件，其特征在于，所述纳米无机填料由纳米碳酸钙与纳米陶土组成，且所述纳米碳酸钙和纳米陶土的质量比为(1-2):1。
4.如权利要求1所述的环保型密封件，其特征在于，所述活性剂为氧化锌和/或硬脂酸。
5.一种如权利要求1-4任一所述的环保型密封件的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
S1、合成橡胶的制备：将三元乙丙橡胶生胶和丙烯腈-丁二烯共聚物混合后加入炭黑、石蜡油、稀土氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、微晶蜡、纳米无机填料，进行混炼，得到无硫半成品合成橡胶；
S2、无硫合成橡胶经冷却、干燥后，加入硫磺、活性剂、促进剂和发泡剂，密炼混料，开炼出加硫半成品合成橡胶；
S3、橡胶的成型及硫化：将加硫半成品合成橡胶挤出机挤出成型，然后经热空气+微波硫化，得到环保型低密度防水密封件。
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