CN116178810A - 一种密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶及其制备方法。该密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶包括如下组分：丁腈橡胶、氧化锌、硬脂酸、炭黑、硅土、白炭黑、增塑剂、乙烯基三(b‑甲氧基乙氧基)硅烷、防老剂、双峰蜡、聚乙二醇、爽滑剂、硫化剂。本发明提供的密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶可以在可以在‑40℃‑80℃的环境下工作，并且具有更高的耐磨性，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明本发明涉及橡胶领域，尤其涉及一种密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶及其制备方法。
背景技术
丁腈橡胶是一种非常重要且用量很大的工业材料，其具有优良的耐油、耐热和耐腐蚀性，但是丁腈橡胶由于分子链柔性差和非结晶性所致，使其制品的的耐寒性比一般通用橡胶都差，脆性温度为-20℃左右，若在低于-20℃以下时使用，由于弹性丧失极易导致密封功能失效，直接影响使用；并且在高速、强腐蚀等恶劣工况下，各种机械电子设备对橡胶密封件的抗磨、减摩性能也有很高的要求，因此，开发一种可适应低温又耐磨的丁腈橡胶具有重要意义。
发明内容
针对现有技术中的丁腈橡胶无法兼具抗低温和抗耐磨的技术问题，本发明提供一种密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶，该丁腈橡胶可以在-40℃-80℃的环境下工作，并且具有更高的耐磨性。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶，成分按质量份包括：80-120份丁腈橡胶、1-5份氧化锌、0.5-1.5份硬脂酸、15-25份炭黑、30-50份硅土、10-20份白炭黑、8-12份增塑剂、1-5份乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷、1.5-2.5份防老剂、0.5-1.5份双峰蜡、1-2份聚乙二醇、1-3份爽滑剂、1.5-5.5份过氧硫化体系。
可选地，所述增塑剂为聚醚。优选地，聚醚的型号为TP-90B。
可选地，所述防老剂由2，6-二叔丁基对甲酚和2-巯基苯并咪唑组成；所述2，6-二叔丁基对甲酚与2-巯基苯并咪唑的质量比为1:1.5-1.8。
可选地，所述爽滑剂为芥酸酰胺。
可选地，所述过氧硫化体系由质量比为(6-9)：(4-6)：1的双-(叔丁基过氧化异丙基)苯、三烯丙基异氰脲酸酯及2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶氮氧自由基组成。
可选地，所述丁腈橡胶中的丙烯腈含量为18％(质量分数)。
本发明实施例还提供上述的密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照所述质量份数将丁腈橡胶投入密炼机，塑炼2-5min后，将氧化锌、硬脂酸、防老剂密炼2-3min，压力0.6MPa-0.8MPa；
(2)按照所述质量份数加入炭黑、硅土、白炭黑、增塑剂、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷、双峰蜡、聚乙二醇、及爽滑剂，密炼8-10min后，翻料，时间1-3min后，压力在0.6MPa-0.8MPa，持续混炼至温度130℃，得到胶料；
(3)将步骤2中的胶料移至开炼机，胶片厚度在3-5mm，开炼3-4次，得到胶片；
(4)待步骤(3)中的胶片冷却至40℃以下，按照所述质量份数加入过氧硫化体系，少量分批加入至完全用尽后，调整辊距至-0.5mm-0mm，胶料薄通，薄通3-5次后，再次调整辊距至3-4mm，包辊或打卷3-5次后，出片待成型硫化用。
(5)将步骤(4)的成型的胶料硫化，温度165-180℃，200-300s；二次硫化温度120-140℃，时间1-3h。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1.使用丙烯腈含量为18％的丁腈橡胶，提高本发明产品的耐低温性能。
2.使用耐低温的增塑剂，提高本发明产品的耐低温性能，本发明产品的脆性温度大于-40℃。
3.通过加入白炭黑提高本发明产品抗撕裂性及耐磨。
4.使用爽滑剂，提高本发明产品的表面爽滑性，提高耐磨性。
5.使用过氧硫化体系，增加胶料的交联密度，从而提高本发明产品的耐磨性。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。
以下实施例中，丁腈橡胶型号为NBR 1846F；硬脂酸型号为SA 1801；炭黑的型号为N330；硅土为诺易堡硅土、型号为N82；白炭黑为型号为南吉255；聚醚型号为TP-90B；乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷型号为A-172；2，6-二叔丁基对甲酚为型号为防老剂264；2-巯基苯并咪唑型号为防老剂MB；双峰蜡型号为LSB20；聚乙二醇型号为PEG-4000；芥酸酰胺的型号为1753；2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶氮氧自由基的型号为阻聚剂701。
实施例1
本实施例提供一种密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶：各原料组分的质量份数如下：100份丁腈橡胶、3份氧化锌、1份硬脂酸、20份炭黑、40份硅土、15份白炭黑、10份增塑剂聚醚、3份乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷、0.8份防老剂2，6-二叔丁基对甲酚、1.5份防老剂2-巯基苯并咪唑、1份双峰蜡、1.5份聚乙二醇、2份爽滑剂芥酸酰胺，过氧硫化体系为2.5份双-(叔丁基过氧化异丙基)苯、1.5份三烯丙基异氰脲酸酯和0.3份2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶氮氧自由基。
该密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述质量份数将丁腈橡胶投入密炼机，塑炼3min后，将氧化锌、硬脂酸、2，6-二叔丁基对甲酚、2-巯基苯并咪唑密炼1min，压力0.8MPa；
(2)按照上述质量份数加入炭黑、硅土、白炭黑、聚醚、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷、双峰蜡、聚乙二醇、及芥酸酰胺，密炼10min后，翻料，时间3min后，压力在0.8MPa，持续混炼至温度130℃，得到胶料；
(3)将步骤2中的胶料移至开炼机，胶片厚度在4mm，开炼4次，得到胶片；
(4)待步骤(3)中的胶片冷却至40℃以下，按照上述质量份数加入双-(叔丁基过氧化异丙基)苯、三烯丙基异氰脲酸酯，2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶氮氧自由基，少量分批加入至完全用尽后，调整辊距至-0.5mm-0mm，胶料薄通，薄通4次后，再次调整辊距至3-4mm，包辊或打卷4次后，出片待成型硫化用。
(5)将步骤(4)的成型的胶料硫化，温度170℃，250s；二次硫化温度130℃，时间2h。
实施例2
本实施例提供一种密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶：各原料组分的质量份数如下：80份丁腈橡胶、1份氧化锌、0.5份硬脂酸、15份炭黑、30份硅土、10份白炭黑、8份增塑剂聚醚、1份乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷、0.6份防老剂2，6-二叔丁基对甲酚、1份防老剂2-巯基苯并咪唑、0.5份双峰蜡、1份聚乙二醇、1份爽滑剂芥酸酰胺，过氧硫化体系为1.5份双-(叔丁基过氧化异丙基)苯、1份三烯丙基异氰脲酸酯和0.1份2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶氮氧自由基。
该密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述质量份数将丁腈橡胶投入密炼机，塑炼3min后，将氧化锌、硬脂酸、2，6-二叔丁基对甲酚、2-巯基苯并咪唑密炼1min，压力0.8MPa；
(2)按照上述质量份数加入炭黑、硅土、白炭黑、聚醚、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷、双峰蜡、聚乙二醇、及芥酸酰胺，密炼10min后，翻料，时间3min后，压力在0.8MPa，持续混炼至温度130℃，得到胶料；
(3)将步骤2中的胶料移至开炼机，胶片厚度在4mm，开炼4次，得到胶片；
(4)待步骤(3)中的胶片冷却至40℃以下，按照上述质量份数加入双-(叔丁基过氧化异丙基)苯、三烯丙基异氰脲酸酯，2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶氮氧自由基，少量分批加入至完全用尽后，调整辊距至-0.5mm-0mm，胶料薄通，薄通4次后，再次调整辊距至3-4mm，包辊或打卷4次后，出片待成型硫化用。
(5)将步骤(4)的成型的胶料硫化，温度175℃，300s；二次硫化温度125℃，时间2.5h。
实施例3
本实施例提供一种密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶：各原料组分的质量份数如下：120份丁腈橡胶、5份氧化锌、1.5份硬脂酸、25份炭黑、50份硅土、20份白炭黑、12份增塑剂聚醚、5份乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷、1.2份防老剂2，6-二叔丁基对甲酚、3份防老剂2-巯基苯并咪唑、1.5份双峰蜡、2份聚乙二醇、3份爽滑剂芥酸酰胺，过氧硫化体系为3.5份双-(叔丁基过氧化异丙基)苯、2份三烯丙基异氰脲酸酯和0.6份2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶氮氧自由基。
该密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述质量份数将丁腈橡胶投入密炼机，塑炼3min后，将氧化锌、硬脂酸、2，6-二叔丁基对甲酚、2-巯基苯并咪唑密炼1min，压力0.8MPa；
(2)按照上述质量份数加入炭黑、硅土、白炭黑、聚醚、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷、双峰蜡、聚乙二醇、及芥酸酰胺，密炼10min后，翻料，时间3min后，压力在0.8MPa，持续混炼至温度130℃，得到胶料；
(3)将步骤2中的胶料移至开炼机，胶片厚度在4mm，开炼4次，得到胶片；
(4)待步骤(3)中的胶片冷却至40℃以下，按照上述质量份数加入双-(叔丁基过氧化异丙基)苯、三烯丙基异氰脲酸酯，2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶氮氧自由基，少量分批加入至完全用尽后，调整辊距至-0.5mm-0mm，胶料薄通，薄通4次后，再次调整辊距至3-4mm，包辊或打卷4次后，出片待成型硫化用。
(5)将步骤(4)的成型的胶料硫化，温度170℃，250s；二次硫化温度130℃，时间2h。
对比例1
对比例1与实施例1的区别仅为：丙烯腈含量为25％的丁腈橡胶；不加增塑剂TP-90B。
对比例2
对比例3与实施例1的区别仅为：不加南吉255白炭黑；硫化体系为硫磺、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四甲基秋兰姆。
检测例
将各实施例和对比例所制得的密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶进行各性能的测试，耐磨性能测试为使用磨损试验机，测试单位磨损量，结果如下：
表1实施例1～3与对比例1～2性能比较
由表1的数据可知，本发明制备的密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶耐低温、耐磨性能好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶，其特征在于，成分按质量份包括：80-120份丁腈橡胶、1-5份氧化锌、0.5-1.5份硬脂酸、15-25份炭黑、30-50份硅土、10-20份白炭黑、8-12份增塑剂、1-5份乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷、1.5-2.5份防老剂、0.5-1.5份双峰蜡、1-2份聚乙二醇、1-3份爽滑剂、1.5-5.5份过氧硫化体系。
2.根据权利要求1所述的密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶，其特征在于，所述增塑剂为聚醚。
3.根据权利要求1所述的密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶，其特征在于，所述防老剂由2，6-二叔丁基对甲酚和2-巯基苯并咪唑组成；所述2，6-二叔丁基对甲酚与2-巯基苯并咪唑的质量比为1:1.5-1.8。
4.根据权利要求1所述的密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶，其特征在于，所述爽滑剂为芥酸酰胺。
5.根据权利要求1所述的密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶，其特征在于，所述过氧硫化体系由质量比为(6-9)：(4-6)：1的双-(叔丁基过氧化异丙基)苯、三烯丙基异氰脲酸酯及2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶氮氧自由基组成。
6.根据权利要求1所述的密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶，其特征在于，所述丁腈橡胶中的丙烯腈含量为18％(质量分数)。
7.权利要求1～8任一项所述的密封件用耐低温耐磨丁腈橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照所述质量份数将丁腈橡胶投入密炼机，塑炼2-5min后，将氧化锌、硬脂酸、防老剂密炼2-3min，压力0.6MPa-0.8MPa；
(2)按照所述质量份数加入炭黑、硅土、白炭黑、增塑剂、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷、双峰蜡、聚乙二醇、及爽滑剂，密炼8-10min后，翻料，时间1-3min后，压力在0.6MPa-0.8MPa，持续混炼至温度130℃，得到胶料；
(3)将步骤2中的胶料移至开炼机，胶片厚度在3-5mm，开炼3-4次，得到胶片；
(4)待步骤(3)中的胶片冷却至40℃以下，按照所述质量份数加入过氧硫化体系，少量分批加入至完全用尽后，调整辊距至-0.5mm-0mm，胶料薄通，薄通3-5次后，再次调整辊距至3-4mm，包辊或打卷3-5次后，出片待成型硫化用。
(5)将步骤(4)的成型的胶料硫化，温度165-180℃，200-300s；二次硫化温度120-140℃，时间1-3h。
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