CN116948276B - 一种硅橡胶密封圈及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及密封圈技术领域，提出了一种硅橡胶密封圈及其制备方法，所述硅橡胶密封圈的原料包括以下重量份组分：丁腈橡胶100份、甲基乙烯基硅橡胶30‑50份、填料30‑60份、氧化锌2‑5份、硬脂酸1‑2份、过氧化物交联剂1‑2份、硫磺2‑3份、3‑巯丙基三乙氧基硅烷1.5‑3份、3‑辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷1‑2份。通过上述技术方案，解决了相关技术中的丁腈橡胶和甲基乙烯基硅橡胶复合使用时密封性会比较差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及密封圈技术领域，具体的，涉及一种硅橡胶密封圈及其制备方法。
背景技术
密封圈常用于密封连接部件之间的圈状密封元件，它通常由橡胶材料制成，具有良好的耐高温、耐化学腐蚀和耐磨损性能，被广泛应用于各种工业领域。
硅橡胶指主链由硅和氧原子交替构成，并且硅原子上通常链有两个有机基团的橡胶。硅橡胶具有优异的耐高温性能，可以在较高温度的环境下长期使用而不发生软化或失效。甲基乙烯基硅橡胶是一种常见的硅橡胶，具有良好的耐臭氧性能，不易发生臭氧龟裂，可以在含有臭氧的环境中长期使用，也具有良好的耐候性，可以在室外环境中长期使用而不受紫外线、氧气和湿度等因素的影响。但是甲基乙烯基硅橡胶的耐油性比较差，而丁腈橡胶密封圈具有优异的耐油性能，可以在石油产品和矿物油等油性介质中长期使用而不发生明显的膨胀或软化。丁腈橡胶的弹性较低，如果采用丁腈橡胶与甲基乙烯基硅橡胶复合使用，能够保证密封圈的耐候性和耐油性，但是密封性会比较差。
发明内容
本发明提出一种硅橡胶密封圈及其制备方法，解决了相关技术中的丁腈橡胶和甲基乙烯基硅橡胶复合使用时密封性会比较差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种硅橡胶密封圈，原料包括以下重量份组分：丁腈橡胶100份、甲基乙烯基硅橡胶30-50份、填料30-60份、氧化锌2-5份、硬脂酸1-2份、过氧化物交联剂1-2份、硫磺2-3份、3-巯丙基三乙氧基硅烷1.5-3份、3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷1-2份。
作为进一步的技术方案，所述丁腈橡胶的丙烯腈摩尔含量为36%-43%。
作为进一步的技术方案，所述丁腈橡胶的丙烯腈摩尔含量40.5%。
作为进一步的技术方案，所述甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基摩尔含量为0.25%-0.50%。
本发明发现，丁腈橡胶中丙烯腈含量控制在40.5%时，能够与乙烯基含量0.25%-0.50%的甲基乙烯基硅橡胶优劣互补，得到的密封圈的机械性能和抗压缩永久变形性都比较优异。
作为进一步的技术方案，所述填料包括炭黑、气相法二氧化硅中的一种或两种。
作为进一步的技术方案，所述填料为质量比为2：1的炭黑和气相法二氧化硅。
作为进一步的技术方案，所述过氧化物交联剂包括过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷中的一种或两种。
作为进一步的技术方案，所述3-巯丙基三乙氧基硅烷和所述3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷的质量比为3:2。
本发明还提出所述的硅橡胶密封圈的制备方法，包括以下步骤：
S1、将丁腈橡胶塑炼后加入剩余原料进行混炼；
S2、放入模具中经热压成型机硫化成型，得到硅橡胶密封圈。
作为进一步的技术方案，所述塑炼进行3-5min，所述硫化成型时温度为180-200℃。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明将丁腈橡胶与甲基乙烯基硅橡胶复合作为密封圈的主要原料，配合填料、硫化剂，并采用3-巯丙基三乙氧基硅烷和3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷两种硅烷类化合物作为助剂，使得制备得到的密封圈不仅保留了两种基体橡胶的耐油性和耐候性，还具有优异的抗压缩永久变形性。本发明的密封圈的机械性能、密封性能优异，拉伸强度达24.6MPa以上，断裂伸长率达553%以上，压缩变形低，常温下压缩永久变形低至9.0%，100℃压缩永久变形低至50.2%。
2、本发明中通过3-巯丙基三乙氧基硅烷和3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷两种硅烷类化合物协同作用，能够提高橡胶交联键的稳定性，促进三维网络结构形成，进一步提高了密封圈的密封性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，都涉及本发明保护的范围。
具体实施方式中丁腈橡胶的厂家为瑞翁（Zeon）集团，甲基乙烯基硅橡胶的厂家为安徽明怡硅业有限公司。
实施例1
一种硅橡胶密封圈，原料包括以下重量份组分：丁腈橡胶100份、甲基乙烯基硅橡胶30份、炭黑20份、气相法二氧化硅10份、氧化锌2份、硬脂酸1份、过氧化二异丙苯1份、硫磺2份、3-巯丙基三乙氧基硅烷1.5份、3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷1份；
其中丁腈橡胶的型号为Nipol 1041，甲基乙烯基硅橡胶的型号为MY 110-4；
该硅橡胶密封圈的制备方法包括以下步骤：
S1、将丁腈橡胶塑炼3min后加入剩余原料进行混炼15min，混炼温度控制在40℃；
S2、放入模具中经热压成型机硫化成型，得到硅橡胶密封圈，硫化温度控制在180℃，硫化时间为10min。
实施例2
一种硅橡胶密封圈，原料包括以下重量份组分：丁腈橡胶100份、甲基乙烯基硅橡胶50份、炭黑40份、气相法二氧化硅20份、氧化锌5份、硬脂酸2份、过氧化二异丙苯2份、硫磺3份、3-巯丙基三乙氧基硅烷3份、3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷2份；
其中丁腈橡胶的型号为Nipol DN101，甲基乙烯基硅橡胶的型号为MY 110-4；
该硅橡胶密封圈的制备方法包括以下步骤：
S1、将丁腈橡胶塑炼5min后加入剩余原料进行混炼15min，混炼温度控制在40℃；
S2、放入模具中经热压成型机硫化成型，得到硅橡胶密封圈，硫化温度控制在200℃，硫化时间为10min。
实施例3
一种硅橡胶密封圈，原料包括以下重量份组分：丁腈橡胶100份、甲基乙烯基硅橡胶35份、炭黑45份、氧化锌4份、硬脂酸2份、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷2份、硫磺2.5份、3-巯丙基三乙氧基硅烷3份、3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷2份；
其中丁腈橡胶的型号为Nipol 1041，甲基乙烯基硅橡胶的型号为MY 110-4；
该硅橡胶密封圈的制备方法包括以下步骤：
S1、将丁腈橡胶塑炼4min后加入剩余原料进行混炼15min，混炼温度控制在40℃；
S2、放入模具中经热压成型机硫化成型，得到硅橡胶密封圈，硫化温度控制在200℃，硫化时间为10min。
实施例4
一种硅橡胶密封圈，原料包括以下重量份组分：丁腈橡胶100份、甲基乙烯基硅橡胶35份、炭黑30份、气相法二氧化硅15份、氧化锌4份、硬脂酸2份、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷2份、硫磺2.5份、3-巯丙基三乙氧基硅烷3份、3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷2份；
其中丁腈橡胶的型号为Nipol 1041，甲基乙烯基硅橡胶的型号为MY 110-0；
该硅橡胶密封圈的制备方法包括以下步骤：
S1、将丁腈橡胶塑炼4min后加入剩余原料进行混炼15min，混炼温度控制在40℃；
S2、放入模具中经热压成型机硫化成型，得到硅橡胶密封圈，硫化温度控制在200℃，硫化时间为10min。
实施例5
一种硅橡胶密封圈，原料包括以下重量份组分：丁腈橡胶100份、甲基乙烯基硅橡胶35份、炭黑30份、气相法二氧化硅15份、氧化锌4份、硬脂酸2份、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷2份、硫磺2.5份、3-巯丙基三乙氧基硅烷3份、3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷2份；
其中丁腈橡胶的型号为Nipol 1041，甲基乙烯基硅橡胶的型号为MY 110-5；
该硅橡胶密封圈的制备方法包括以下步骤：
S1、将丁腈橡胶塑炼4min后加入剩余原料进行混炼15min，混炼温度控制在40℃；
S2、放入模具中经热压成型机硫化成型，得到硅橡胶密封圈，硫化温度控制在200℃，硫化时间为10min。
实施例6
一种硅橡胶密封圈，原料包括以下重量份组分：丁腈橡胶100份、甲基乙烯基硅橡胶35份、炭黑30份、气相法二氧化硅15份、氧化锌4份、硬脂酸2份、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷2份、硫磺2.5份、3-巯丙基三乙氧基硅烷3份、3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷2份；
其中丁腈橡胶的型号为Nipol DN101，甲基乙烯基硅橡胶的型号为MY 110-4；
该硅橡胶密封圈的制备方法包括以下步骤：
S1、将丁腈橡胶塑炼4min后加入剩余原料进行混炼15min，混炼温度控制在40℃；
S2、放入模具中经热压成型机硫化成型，得到硅橡胶密封圈，硫化温度控制在200℃，硫化时间为10min。
实施例7
一种硅橡胶密封圈，原料包括以下重量份组分：丁腈橡胶100份、甲基乙烯基硅橡胶35份、炭黑30份、气相法二氧化硅15份、氧化锌4份、硬脂酸2份、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷2份、硫磺2.5份、3-巯丙基三乙氧基硅烷2份、3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷3份；
其中丁腈橡胶的型号为Nipol 1041，甲基乙烯基硅橡胶的型号为MY 110-4；
该硅橡胶密封圈的制备方法包括以下步骤：
S1、将丁腈橡胶塑炼4min后加入剩余原料进行混炼15min，混炼温度控制在40℃；
S2、放入模具中经热压成型机硫化成型，得到硅橡胶密封圈，硫化温度控制在200℃，硫化时间为10min。
实施例8
一种硅橡胶密封圈，原料包括以下重量份组分：丁腈橡胶100份、甲基乙烯基硅橡胶35份、炭黑30份、气相法二氧化硅15份、氧化锌4份、硬脂酸2份、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷2份、硫磺2.5份、3-巯丙基三乙氧基硅烷2.5份、3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷2.5份；
其中丁腈橡胶的型号为Nipol 1041，甲基乙烯基硅橡胶的型号为MY 110-4；
该硅橡胶密封圈的制备方法包括以下步骤：
S1、将丁腈橡胶塑炼4min后加入剩余原料进行混炼15min，混炼温度控制在40℃；
S2、放入模具中经热压成型机硫化成型，得到硅橡胶密封圈，硫化温度控制在200℃，硫化时间为10min。
对比例1
与实施例3相比，不添加3-巯丙基三乙氧基硅烷、3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷。
对比例2
与实施例3相比，不添加3-巯丙基三乙氧基硅烷。
对比例3
与实施例3相比，不添加3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷。
对实施例和对比例制备得到的硅橡胶密封圈进行如下性能测试：
按照《GB/T 528-2009硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》中规定的实验方法，测试拉伸强度和断裂伸长率；
按照《GB/T 7759.1-2015硫化橡胶或热塑性橡胶 压缩永久变形的测定 第1部分：在常温及高温条件下》中规定的实验方法，分别测试样品在25℃及100℃下的压缩永久变形。
表1 实施例1-8及对比例1-3的硅橡胶密封圈的性能测试结果
对比例1中没有添加3-巯丙基三乙氧基硅烷和3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷，对比例2和对比例3中分别仅添加其中的一种，导致密封圈的机械性能和密封性都显著低于本发明的其他实施例，说明3-巯丙基三乙氧基硅烷和3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷两种配合使用，效果最佳。与实施例3相比，实施例7和实施例8中改变了3-巯丙基三乙氧基硅烷和3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷的比例，压缩永久变形有所增大，但是压缩永久变形仍然低于对比例，说明当3-巯丙基三乙氧基硅烷和3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷控制在3：2时效果最好。
以上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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种硅橡胶密封圈，其特征在于，原料由以下重量份组分组成：丁腈橡胶100份、甲基乙烯基硅橡胶30-50份、填料30-60份、氧化锌2-5份、硬脂酸1-2份、过氧化物交联剂1-2份、硫磺2-3份、3-巯丙基三乙氧基硅烷1.5-3份、3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷1-2份；所述丁腈橡胶的丙烯腈摩尔含量40.5%，所述甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基摩尔含量为0.25%-0.50%，所述填料为质量比为2：1的炭黑和气相法二氧化硅，所述3-巯丙基三乙氧基硅烷和所述3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷的质量比为3:2。
2.根据权利要求1所述的硅橡胶密封圈，其特征在于，所述过氧化物交联剂包括过氧化二异丙苯或2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷中的一种或两种。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的硅橡胶密封圈的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将丁腈橡胶塑炼后加入剩余原料进行混炼；
S2、放入模具中经热压成型机硫化成型，得到硅橡胶密封圈。
4.根据权利要求3所述的硅橡胶密封圈的制备方法，其特征在于，所述塑炼进行3-5min，所述硫化成型时温度为180-200℃。
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